并流滴加法制备大孔容纤维状γ-氧化铝

以偏铝酸钠(NaAlO_2)-硫酸铝(Al_2(SO_4)_3)为原料,利用并流滴加法控制沉淀过程的反应pH,并通过调节原料浓度、老化pH和加入表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)等方法,成功制备得到了大孔容纤维状的γ-氧化铝。实验发现,不同的原料浓度会影响成核-生长过程,得到不规则片状、纤维状或颗粒状等不同形貌的γ-氧化铝,其中纤维状可形成大孔容。当NaAlO_2浓度为0.5~0.75 mol/L,反应pH控制在8~9.5,老化pH控制在9左右时,得到的γ-氧化铝呈纤维状,孔容较大;此外,在老化过程中添加SDBS可进一步提高孔容,并改善孔径分布。本方法成功制备出孔容为1.35~2.19 ml/g、比表面积为300~500 m~2/g、平均孔径为14~21 nm的纤维状γ-氧化铝,纤维长度为50~60 nm,纤维宽度约5 nm,可为渣油加氢过程提供一种性能良好的催化剂载体。     

合成大孔容低密度氧化铝的简单方法

研究了以硫酸铝和氢氧化钠为原料,连续并流加料成胶,制备低密度氧化铝(γ-Al2O3)的工艺条件.采用X射线衍射仪、透射电子显微镜、氮吸附脱附仪、汞孔计和热分析仪等对产品的晶相、形态、比表面积、孔分布及结晶度进行表征.讨论了成胶pH、氢氧根浓度、反应时间等对产品表观密度和比表面积的影响.较好的工艺条件:铝离子浓度为0.5 mol/L,氢氧根浓度为1.2 mol/L,成胶pH为9,反应温度为65 ℃,中和停留时间为60 min,老化时间为120 min.在此条件下,制得表观密度不大于0.32 g/mL、比表面积不大于200 m2/g、总孔容不小于1.2 mL/g的具有双孔分布的大孔容、低密度的氧化铝载体,其中孔径大于100 nm孔的孔容占总孔容的50%以上.     

γ-氧化铝载体合成的研究

对以氯化铝和氨水为原料制备氧化铝的过程进行了考察，着重考察中和的温度、pH值、反应物浓度和老化条件对γ-Al2O3对氧化铝孔结构的影响。在试验范围内，氯化铝浓度对氧化铝孔容和比表面积影响不大，提高中和温度，氧化铝的孔容和比表面积增加高，高pH有利于提高孔容和比表面积；老化时间和温度对氧化铝孔结构没有明显的影响。     

微反应器水热法耦合制备纳米片状氧化铝

以偏铝酸钠和硫酸铝为原料,通过一种高通量撞击流微反应器,提出了将微反应法与老化、水热法高效集成制备纳米片状氧化铝的新工艺。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、BET法比表面积测定（BET）、热重-差热分析（TG-DTG）等方式对不同工艺耦合制备的产物进行了测试分析,研究了不同耦合方式对产物晶型、形貌、介孔结构等物理性质的影响。结果表明：通过微反应器-水热法耦合技术能够制备粒径为30~100 nm、厚度为2~5 nm、纯度为99.7 %以上的纳米片层状勃姆石（γ-AlOOH）,经550 ℃焙烧4 h可制得同样形貌的γ-氧化铝（γ-Al₂O₃）。通过不同工艺耦合能够调控氧化铝的形貌、介孔结构,为工业化制备片层状纳米氧化铝提供了很好的科研支撑。     

介孔二氧化硅合成及其吸附分离性能研究

以正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶法,通过调整合成体系pH与温度控制正硅酸乙酯的水解与缩聚过程,制备出4种不同孔径分布的介孔二氧化硅。以X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、N₂吸附-脱附、程序升温脱附（NH₃-TPD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、热重（TG）等表征手段对二氧化硅物化性质进行表征,并考察4种介孔二氧化硅的烷/烯吸附分离性能。结果表明,介孔二氧化硅的硅羟基种类以自由羟基为主,随着合成终点pH增加,孔径增加,比表面积减少,硅羟基浓度降低,酸量减少,酸强度增加;孔径分布及酸性质对吸附分离性能影响明显,平均孔径为4.9 nm样品的酸强度适宜,分离度R_烷/烯>1,烯烃脱附速度快,吸/脱附速率比接近1,是较为理想的烷/烯分离吸附剂。     

介孔氧化铝的结构调控及除氟性能研究

以铝酸钠（NaAlO₂）和氯化铝（AlCl₃·6H₂O）为铝源,分别以葡萄糖、壳聚糖、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为结构导向剂,采用水热反应和高温煅烧技术制备了纳米氧化铝粉体材料。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、氮气吸附-脱附和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等手段对产物进行了表征。结果表明,产物均为介孔γ-氧化铝（γ-Al₂O₃）,呈纳米颗粒状形貌,分散较为均匀。其中,葡萄糖调控的γ-氧化铝具有较大的比面积（437 m ²/g）和孔体积（0.60 cm ³/g）。4种γ-氧化铝对氟离子（F ^-）的吸附结果表明,葡萄糖调控的γ-氧化铝除氟效果最好。     

微波热解制备g-Fe2O3催化剂及其SCR脱硝性能

以FeSO₄·7H₂O[Fe(NO₃)₃·9H₂O]为铁源,采用新型微波热解法制备γ-Fe₂O₃[a-Fe₂O₃]催化剂样品,通过XRD、N₂等温吸附-脱附、压汞法等实验手段对催化剂样品晶相、微观孔结构等进行表征;考察两种催化剂样品的NH₃-SCR脱硝性能,通过归一化处理得到两种催化剂在不同温度下的本征脱硝反应速率,同时对比研究了γ-Fe₂O₃与钒系催化剂的脱硝活性;研究氨氮比、氧浓度等运行参数对γ-Fe₂O₃催化剂NH₃-SCR脱硝性能的影响规律,并对其抗硫抗水性能进行考察.结果表明:采用新型微波热解法可得到纯度较高的γ-Fe₂O₃催化剂,其介孔分布合理且大孔数量丰富;同时γ-Fe₂O₃催化剂表现出优于a-Fe₂O₃催化剂的脱硝性能,400℃时最大NO_x转化率达到96%,300、325、350℃下单位面积脱硝速率达到a-Fe₂O₃催化剂的3倍左右;γ-Fe₂O₃催化剂具备优良的抗硫抗水性能,其最佳氨氮比为1、最佳氧体积分数为3.5%.     

P123辅助SB粉溶胶制备大孔径介孔γ-Al2O3及其对甲基蓝的强化吸附性能

以硝酸解胶的工业拟薄水铝石SB粉溶胶为铝源、三嵌段共聚物P123为结构调节剂,采用溶剂蒸发诱导自组装法成功地制备了甲基蓝吸附性能显著增强的大孔径介孔γ-Al₂O₃。运用XRD、N₂吸附-脱附、TEM和UV-Vis对比研究了水热预处理SB粉溶胶与否对产物结构、织构性质、形貌和甲基蓝吸附性能的影响。结果表明,所制备的大孔径介孔γ-Al₂O₃具有优异的甲基蓝吸附性能并满足Langmuir吸附等温式,吸附300 mg·L-1的甲基蓝溶液60 min和3000 mg·L-1的甲基蓝溶液150 min时,其平衡吸附量分别高达267、1500 mg·g-1,远高于同一条件下SB粉焙烧产物γ-Al₂O₃的平衡吸附量150、1080 mg·g-1;水热预处理能增加产物的比表面积并提高其对甲基蓝的吸附速率,但对其均匀的介孔结构和平衡吸附量无显著影响。本研究为介孔氧化铝用于废水中甲基蓝等染料的吸附提供了新的契机。     

微通道内双重孔结构SiO2微球的制备

利用微流控技术制备双重孔结构SiO₂微球具有微观结构和宏观形貌可控的优点。在同轴环管微通道中,通过pH和温度变化引发快速凝胶过程制备得到了具有双重孔结构的SiO₂微球,考察了有机相溶剂性质、有机相流速以及凝胶温度等因素对微球宏观形貌以及微观结构的影响规律。实验结果表明,制备得到的SiO₂微球粒径在300～600 μm可调,比表面积可以达到1000 m²·g^-1,介孔孔径在4～10 nm之间,大孔孔径在400～1500 nm之间。实验发现有机相流速的增大会导致微球粒径的减小,提高三辛胺对盐酸的萃取速率,加快二氧化硅溶胶粒子的凝胶过程,更易生成松散的网状大孔结构。较高的凝胶温度会增大SiO₂微球介孔的孔容和孔径。     

孔径可控纳米Al_2O_3载体的制备研究

以硝酸和廉价的偏铝酸钠为主要原料,采用化学沉淀法制备纳米氧化铝载体并对其进行了表征。实验研究了反应物浓度、成胶温度及pH值对氧化铝微观结构的影响。实验结果表明,偏铝酸钠的质量浓度为70～80g.L-1l时可获得孔容较大的载体;成胶温度在65～70℃时,平均孔径达到6.87nm以上且大孔分布集中;终点pH值为7的中性温和环境下处理不会使晶体过度增长,比表面和孔容较大,且孔径分布窄。     

双峰孔分布Al_2O_3载体的研究

采用两种不同孔径分布的拟薄水铝石干胶粉,制备呈明显双峰孔分布的Al2O3载体。考察原料粉体、孔结构调节剂种类和用量以及焙烧温度等对Al2O3载体的孔分布的影响,并采用N2物理吸附法和高压压汞法分析载体孔结构。结果表明,两种干胶粉按质量1∶1混合时,能改变单一粉体的堆积状态,制得载体兼具单一原料制备载体时的孔分布,孔容达到最大,为1.58 cm3·g-1,且孔径分布集中在(10~100)nm和300 nm以上;加入不同孔结构调节剂后,对载体孔径分布调节作用相似,孔径分布更为集中;添加质量分数5%尿素后,(10~100)nm孔径分布达到62.1%;载体的比表面积随尿素含量增加依次降低,适量添加调节剂可制得所需最佳孔径分布;载体在约920℃焙烧时,晶型为γ相和δ相的混合相。     

用于燃烧前CO2捕集的微孔Nb2O5膜的制备及其水热稳定性能

以五正丁氧基铌为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备出稳定的Nb₂O₅聚合溶胶,详细考察了溶胶制备过程参数(体系酸度、水解比、反应温度、反应时间和螯合剂用量)对溶胶尺寸、稳定性以及制备重复性的影响。采用平均粒径为4.8 nm的Nb₂O₅溶胶,通过浸浆法在平均孔径为3 nm的γ-Al₂O₃中孔膜上制备出Nb₂O₅微孔膜。利用TG、XRD、NH₃吸附-脱附、CO₂吸附、吡啶吸附傅里叶变换红外光谱(Py-IR)和单组分气体渗透实验等手段对Nb₂O₅粉体及微孔膜的性能进行了表征,结果表明:在200℃、0.3 MPa条件下,350℃烧成的微孔Nb₂O₅膜对H₂的渗透率和H₂/CO₂的理想分离因子分别为3.1×10^-9 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1和21。此外,微孔Nb₂O₅膜经150 kPa的水蒸气处理8 h后,膜的渗透性能以及H₂/CO₂理想选择性基本保持不变。     

水柱成型法制备重整载体

以拟薄水铝石（PB）和海藻酸钠（ALG）为原料,采用水柱成型法制备了纯度较高、孔结构适宜的重整载体γ-氧化铝。对拟薄水铝石进行了筛选;考察了成型时间对钠离子脱除的影响;研究了不同种类拟薄水铝石复配比例对载体物性的影响;对载体负载催化剂进行了评价。实验结果表明：当成型时间为30 min时,氧化铝中钠离子质量分数可以降低至1.9×10-5,海藻酸钠未引入钠;选用合适的拟薄水铝石复配比例,可以制备孔容为0.568 cm3/g、比表面积为217 m2/g、强度为47 N、表观密度为0.564 g/mL的γ-氧化铝。以γ-氧化铝为载体制备重整催化剂用于评价,其液体收率、芳烃收率与辛烷值均优于国外同类产品,应用前景良好。     

直链烷烃脱氢催化剂载体制备新工艺

研究了以Na Al O2-Al2(SO4)3为原料制备直链烷烃脱氢催化剂载体的工艺,考察p H交替变化对直链烷烃脱氢催化剂载体孔结构的影响,采用XRD、TEM、DTG、DTA、氮吸附-脱附仪和压汞仪等对载体的晶相、粒子形态、结晶水含量、比表面积及孔分布进行表征。结果表明,p H交替变化使拟薄水铝石晶粒尺寸增加,结晶水含量降低,制备出孔容≥1.2 m L·g-1、比表面积≤150 m2·g-1和堆积密度≤0.32 g·m L-1的具有双孔分布的直链烷烃脱氢催化剂载体γ型氧化铝。酸性条件下,大量细小无定形氧化铝迅速溶解,有利于更多细小拟薄水铝石颗粒形成;碱性条件下,这些迅速溶解的无定型氧化铝附着在拟薄水铝石颗粒上,使拟薄水铝石一次粒子逐步长大,结晶度增加。     

Tailoring of a γ-Alumina Membrane with a Bimodal Pore Size Distribution for Improved Permeability

Porous γ-alumina with a bimodal pore size distribution has been developed by adding nanosized polystyrene beads to boehmite sol as templating units. The primary pore diameter is in the range of 4–6 nm and the secondary pore diameter is ca. 50 nm with minor pore shrinkage. The unsupported γ-alumina with different porous structures are characterized using thermogravimetric analysis, Fourier transform infrared spectra, X-ray diffraction, N₂ adsorption/desorption, and transmission electron microscopy. γ-alumina with a bimodal porous structure shows reduced transport resistance compared with γ-alumina with a unimodal porous structure in the dye adsorption test. Although the thickness of γ-alumina thin layer increases when more secondary pores are generated, a γ-alumina membrane with a bimodal pore size distribution shows diminution of transport resistance in the water permeability study also.     

脲溶液修饰γ-Al_2O_3及其对La_2O_3/γ-Al_2O_3催化肉桂醛MPV反应的影响

采用探针-TPD、探针-IR和电势测量等方法研究不同浓度脲溶液浸泡γ-Al2O3颗粒对γ-Al2O3表面酸碱性质的影响和脲修饰对γ-Al2O3及La2O3/γ-Al2O3催化肉桂醛MPV反应的影响。结果表明,经不同浓度的脲溶液浸泡后,γ-Al2O3表面酸、碱位点强度分布均发生变化,催化肉桂醛MPV反应,生成肉桂醇的选择性随着修饰用脲溶液浓度增加而下降。以脲溶液修饰的γ-Al2O3为载体制备的La2O3/γ-Al2O3催化肉桂醛MPV反应,具有与γ-Al2O3催化该反应类似的变化现象。     

SiO2/还原氧化石墨烯复合材料的简易制备及对罗丹明B的吸附

以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,氧化石墨烯（GO）为载体,在不添加任何还原剂的情况下,通过水热法简易制备SiO₂/还原氧化石墨烯（SiO₂/RGO）复合材料。采用TEM、FTIR、XRD、TG-DSC、N₂-吸附对复合材料的微观结构进行表征,分析表明：负载量为76.60%（质量分数）的SiO₂纳米颗粒均匀分散在RGO表面上,且部分以Si-O-C键进行配位;具有多级孔结构的SiO₂/RGO复合材料孔径主要分布在1~7nm,比表面积高达676m²/g。以罗丹明B为目标污染物,考察了pH、投入量、温度和接触时间等因素对复合材料吸附性能的影响,结果表明：在pH为2、35℃时,复合材料具有最佳的吸附效果,吸附量为127.8mg/g。动力学分析表明吸附过程符合准二级动力学模型,热力学参数揭示吸附过程为自发吸热过程。     

钛-硅复合氧化物比表面积的影响因素研究

以无机盐为原料采用溶胶-凝胶法制备了钛-硅复合氧化物（TiO₂-SiO₂）。利用氮气吸附-脱附法对复合氧化物进行了比表面积分析。考察了原料配比、加料方式、表面活性剂、反应温度、老化温度、老化时间、焙烧温度等因素对复合氧化物比表面积的影响。综合结果表明：当二氧化钛质量分数为22%、添加剂为十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、反应温度为30 ℃、老化温度为70 ℃、老化时间为1 h、焙烧温度为150 ℃时,制备的复合氧化物的比表面积为361.4 m²/g、孔容为1.18 cm³/g、平均孔径为13.0 nm。不同因素对比表面积均有一定的影响,依据规律可以实现复合氧化物比表面积的可控调变。     

非热等离子体协同Mn-Ce/La/γ-Al2O3催化剂去除甲苯

采用自制线管式介质阻挡放电反应器,针对非热等离子体协同Mn-Ce/La/γ-Al₂O₃催化剂对低浓度甲苯的去除开展研究。研究中制备了Mn/γ-Al₂O₃、Mn-Ce/γ-Al₂O₃、Mn-La/γ-Al₂O₃催化剂,从甲苯去除率、产物O₃生成、CO_x选择性及其他副产物生成情况考察比较了空管放电、协同催化剂放电时催化降解甲苯性能,并对催化剂进行了BET、SEM、H₂-TPR和ICP-OES表征研究。结果表明：稀土助剂的加入有助于提高甲苯去除率及降低程度,且La催化性能优于Ce_.,当外加电压22 kV、气量6 L·min^-1、甲苯初始浓度600 mg·m^-3时,Mn-La/γ-Al₂O₃催化剂对甲苯去除率达到72.74%。H₂-TPR结果表明,稀土助剂的加入提高了催化剂低温活性及储氧能力,添加La的效果优于Ce。催化剂有助于抑制副产物O₃生成,提高CO₂和CO_x选择性。