聚丙烯酸酯基有机-无机杂化材料的研究

综述了聚合物基有机-无机纳米杂化材料制备方法,包括溶胶-凝胶法、插层复合法、共混法、原位聚合法、纳米微粒原位生成法、微乳液聚合法等;较详细地介绍了聚丙烯酸酯基有机-无机杂化材料的研究,其中包括聚丙烯酸酯与二氧化硅复合,聚丙烯酸酯与二氧化钛复合,聚丙烯酸酯与层状纳米材料复合,聚丙烯酸酯与碳酸钙纳米粒子复合等方面的研究。     

功能化杯[4]芳烃衍生物的合成及其对金属离子的吸附性能

以对叔丁基杯[4]芳烃、二乙烯三胺、三乙烯四胺、丁二酸酐和马来酸酐等为原料,制备了"准"穴状结构化合物:N-羰基丙酸代杯[4]三氮杂冠-5(A1),N-羰基丙烯酸代杯[4]三氮杂冠-5(A2),N-羰基丙酸代杯[4]四氮杂冠-6(B1),N-羰基丙烯酸代杯[4]四氮杂冠-6(B2)。用固-液吸附法考察了化合物对金属离子的吸附性能。NMR,FTIR,ESI-MS等表征结果显示,A1,A2,B1,B2为具有预期结构的目标化合物。实验结果表明:A1,A2,B1,B2对Pb2+和Cd2+均具有较好的吸附性能,对金属离子的吸附率大小顺序为:Pb2+Cd2+Zn2+Cu2+Ca2+≈Mn2+≈Fe3+≈Mg2+。化合物对Pb2+和Cd2+的吸附数据符合Langmuir等温吸附模型。A1,A2,B1,B2对Cd2+的饱和吸附量分别为0.222,0.159,0.210,0.161 mmol/g;对Pb2+的饱和吸附量分别为0.672,0.609,0.632,0.576 mmol/g。     

侧链型氨基硫代甲酸螯合树脂的合成及吸附性能的研究

以聚丙烯酰胺为原料合成了一种含氮、硫原子的新型氨基硫代甲酸螯合树脂(PADC),通过红外光谱、元素分析确定了其结构,利用热失重-差热分析方法研究了PADC的热稳定性,并系统研究了该树脂对重金属离子Cu2+,Co2+,Pb2+,Ag+,Au3+的吸附性能。实验结果表明,PADC的合成方法简单,功能基转化率较高,在使用温度范围内具有良好的热稳定性,对重金属离子具有较强的吸附能力,特别对Ag+有较大的吸附容量和较快的吸附速率。在25℃、pH=6时,PADC对Ag+的吸附约0.5h即可达到吸附平衡,平衡吸附容量达11.2mmol/g。     

两亲性纳米颗粒的制备及提高采收率性能

为满足哈得油田高温高盐储层条件下三次采油技术的要求,采用Pickering乳液模板法,用氨丙基三乙氧基 硅烷和全氟辛酸对SiO2纳米颗粒进行表面改性,制得同时具有亲水氨基和疏水氟碳链的两亲性纳米颗粒。研究 了Na+与Ca2+ 浓度、温度对两亲性纳米颗粒分散液与模拟油间界面张力的影响,考察了纳米颗粒在多孔介质中的 运移规律和提高采收率性能。结果表明,两亲性纳米颗粒具有良好的抗盐耐温性能,Na+与Ca2+ 浓度、温度对两亲 性纳米颗粒界面活性的影响较小。两亲性纳米颗粒分散液与模拟油间的界面张力维持在10-2 mN/m数量级。虽 然两亲性纳米颗粒会吸附在岩心孔隙表面,减缓了两亲性纳米颗粒分散液中一部分颗粒的运移速度,但最终可 通过布朗运动实现脱附并运移出岩心。两亲性纳米颗粒在多孔介质中的最终吸附量小于10%,抗吸附性能优 良。两亲性纳米颗粒在高温高盐条件下具有一定的提高采收率效果。在120 ℃、矿化度为215 g/L的储层条件 下,注入0.5 PV 0.6%两亲性纳米颗粒分散液,可在一次水驱基础上提高采收率10.1百分点。两亲性纳米颗粒结 合了分子表面活性剂和均质颗粒的优点,具有较好的界面活性和稳定性。     

壳聚糖/四氧化三铁复合微球的制备及其吸附铜离子的研究

选用Fe3O4作为磁性组分,用共沉淀法制备出了直径为40nm的纳米Fe3O4颗粒,利用乳化交联法在pH=9,60℃的条件下将壳聚糖和Fe3O4复合在一起制备出不同质量比的壳聚糖/Fe3O4磁性微球。通过X射线衍射、扫描电镜和振动样品磁强计研究了复合材料的结构、形貌和磁性。同时测试了磁性微球对Cu2+的吸附性能,结果表明在pH=5时材料有较好的吸附性,壳聚糖所占质量比越高吸附性能越好,m(壳聚糖)∶m(Fe3O4)=2∶1的吸附性最好;在pH=5时,吸附容量为78.15mg/g。     

硫脲改性壳聚糖微球对Pt~(4+)和Pd~(2+)的吸附特性Ⅰ.吸附平衡和动力学

利用反相乳液法制备了壳聚糖微球,并经硫脲改性得到硫脲改性壳聚糖微球(TCS),将其用于吸附Pt4+和Pd2+,考察了TCS对Pt4+和Pd2+的吸附特性;利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和N2吸附-脱附等方法对TCS进行了表征。表征结果显示,TCS的粒径为10～30μm、比表面积为95.6m2/g、平均孔径为12.6nm、孔体积为0.298cm3/g。实验结果表明,在pH=2时,TCS对Pt4+和Pd2+的吸附性能最佳;吸附动力学可用拟二级模型拟合,表明TCS对Pt4+和Pd2+的吸附以化学吸附反应为主;吸附等温线可用Langmuir模型拟合,Pt4+和Pd2+的饱和吸附容量分别为129.87,112.36mg/g。双组分吸附实验结果表明,TCS对Pt4+和Pd2+有良好的吸附选择性,可实现Pt4+(或Pd2+)与Cu2+,Pb2+,Cd2+,Zn2+,Ca2+的选择性分离。     

纳米氧化镍制备新方法

采用接枝羧基淀粉(ISC)吸附金属离子前驱物(ISC-Ni)热解法，制备了粒度分布均匀、分散性好的NiO纳米颗粒。该方法分为3步：(1)ISC的合成；(2)ISC-Ni的制备；(3)ISC-Ni分解及NiO纳米颗粒的相转化。对ISC和ISC-Ni的红外光谱进行了对比和讨论，初步讨论了ISC对金属离子的吸附机理；利用差热、热重分析了前驱物的分解过程；通过X射线衍射数据分析了。NiO纳米颗粒的晶相；借助透射电镜(TEM)观察了NiO纳米颗粒的形状和尺寸分布。     

凹土基5A分子筛的合成及正构烷烃吸附分离的研究

以廉价易得的凹凸棒土为原料,采用水热合成法,通过优化原料配比、晶化温度和晶化时间等条件,制备了凹土基5A分子筛吸附剂。采用XRD、SEM、N_2吸附-脱附等方法对合成的5A分子筛微观结构进行表征;并应用于正构烷烃的吸附分离,测定了吸附正己烷(n-C_6)和正庚烷(n-C_7)有机蒸汽的静态吸附速率曲线和吸附等温线。表征结果显示,合成的5A分子筛中既有微孔又有一定的中孔,晶体颗粒直径达到纳米级,呈现规整的立方晶体形貌。实验结果表明,在n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)=2.3、n(Na_2O)∶n(H_2O)=12∶600(试样B)、晶化温度为85℃、晶化时间为4 h的条件下,制备的5A分子筛晶粒更加规整、比表面积更大、吸附速率更快,对n-C_6,n-C_7的静态饱和吸附量最大,分别为149 mg/g和144 mg/g。     

固体杂盐制备纳米流体驱油剂

针对固体杂盐难处理、纳米颗粒制备成本高的问题，提出了以固体杂盐为原料合成纳米碳酸钙颗粒，再将其应用到纳米流体驱作为三次采油技术来提高采收率。以西南油气田川中油气矿水处理厂所提供的富含Ca²⁺,Mg²⁺离子的固体杂盐为原料，在泡沫氛体系下合成了碳酸钙、碳酸镁混合纳米颗粒，将该纳米颗粒分散于聚丙烯酰胺溶液中形成纳米流体驱油剂并研究其驱油效果。实验结果表明：合成颗粒的平均粒径为120.9 nm、峰值粒径为111.7 nm、粒径分布为28.87～638.78 nm，颗粒表面吸附硫酸烷基侧链，接触角为93.570°；将1 g合成纳米颗粒分散于聚丙烯酰胺溶液，该纳米流体驱油剂的稳定时间大于24 h。驱替实验结果显示，当水驱含水率达80%时转注纳米流体驱油剂，此时整个体系能够形成约3 MPa的稳定驱替压差，纳米流体驱油剂的采出程度由水驱时的46.67%增至88.66%，增幅达41.99%，说明该纳米流体驱油剂具有良好的驱油性能。     

SO_4~(2-)/TiO_2-Al_2O_3固体酸催化剂的表征及其催化合成均苯四甲酸四异辛酯

用共沉淀法制备了系列SO42-/T iO2-A l2O3固体酸催化剂,用X射线衍射、NH3程序升温脱附、热重分析、X射线能谱、红外光谱、等温吸附等方法对SO42-/T iO2-A l2O3固体酸催化剂进行了表征。表征结果表明,SO42-/T iO2催化剂中加入A l可以阻止T iO2的晶化;增加固体超强酸表面酸强度和酸量;稳定催化剂表面的S,减少其在高温焙烧下的流失量;增大催化剂的比表面积。SO42-/T iO2-A l2O3固体酸催化剂在合成均苯四甲酸四异辛酯的反应中有很高的活性,在A l摩尔分数23.1%、焙烧温度400℃时,催化活性最好,反应2h后,转化率达到98.2%。     

Cu~(2+)/TiO_2-SiO_2催化剂的制备及其光催化降解气相间二甲苯的性能

以钛酸丁酯、正硅酸乙酯和硝酸铜为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了Cu2+/T iO2-S iO2催化剂,分别用X射线衍射、BET比表面积测试、透射电子显微镜、紫外-可见光谱和傅里叶变换红外光谱对其进行了表征;以间二甲苯为代表物,评价了Cu2+/T iO2-S iO2催化剂对气相挥发性有机物的光催化降解活性,并讨论了复合S iO2和掺杂Cu2+的Cu2+/T iO2-S iO2催化剂对光催化降解间二甲苯活性的影响。实验结果表明,在500℃煅烧后的Cu2+/T iO2-S iO2催化剂呈锐钛矿结构,粒子分布均匀,平均粒径为9nm,比表面积为285m2/g;掺杂Cu2+促进了Cu2+/T iO2-S iO2催化剂对可见光的吸收,显著提高了光量子效率。用Cu2+/T iO2-S iO2催化剂光催化降解质量浓度100m g/L的气相间二甲苯,反应240m in后,间二甲苯的降解率达96.4%。     

生物还原法制备负载型钯催化剂

将微生物可在常温下还原贵金属离子的特性引入催化剂的制备过程中,利用对Pd2+具有较强还原能力的地衣芽孢杆菌(简称R08)制得负载型Pd催化剂(简称催化剂)。采用X射线光电子能谱(XPS)和透射电镜(TEM)对催化剂进行表征。XPS测定结果表明,室温下R08菌体可将γ-A l2O3载体表面上的Pd2+基本还原为Pd0;生物还原法制得的催化剂的Pd微粒的平均粒径约为5nm。将该催化剂用于2%CO-98%空气(体积分数)混合气的催化氧化反应,CO完全氧化的最低反应温度为60℃,在此温度下催化剂的活性可恒定150h,结果优于相同条件下化学浸渍法制得的催化剂。XPS表征和催化活性评价结果说明,用于CO催化氧化反应的催化剂中单原子Pd活性中心的价态为0~+2。     

纳米二氧化硅改性聚丙烯酸高碳醇酯防蜡剂的制备及其防蜡机理研究

利用纳米二氧化硅(SiO2)表面带有羟基特性,通过硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(K H550)对其表面进行有机改性后,采用溶液聚合的方法接枝聚丙烯酸二十二酯(PDM A),得到有机-无机纳米复合粒子(SiO2@PDM A).利用红外分析、热重分析、扫描电镜等对其化学结构、接枝率和表观形貌进行表征,利用偏光显微镜和差...     

纳米二氧化硅改性及其在硅类消泡剂中的应用

利用硅烷偶联剂十二烷基三甲氧基硅烷(WD-10)对纳米SiO_2进行了有机表面接枝改性。采用红外光谱、电泳、热重分析、扫描电镜等分析手段对表面改性前后的纳米SiO_2进行表征,考察了反应温度、反应时间和偶联剂浓度对接枝率的影响。结果表明:WD-10以化学键合的方式结合在纳米SiO_2的表面,形成有机包覆层,明显改善其分散性能;在WD-10质量浓度为0.9 mL/g、反应温度60℃、反应时间1 h时,接枝率最高。在消泡剂体系中添加4%经改性后的纳米SiO_2进行乳化可明显改善消泡剂的破泡性能和稳定性。     

超支化环氧/双酚A环氧杂化树脂的固化反应动力学

通过一步法合成了一种低黏度的芳香族超支化环氧树脂(HTME-2),并与双酚A环氧树脂(DGEBA)杂化制备了超支化环氧/双酚A环氧杂化树脂(简称杂化树脂),研究了杂化树脂的机械性能(包括拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和断裂韧性)和固化反应动力学。实验结果表明,杂化树脂的机械性能随HTME-2含量的增加先提高后降低。当HTME-2质量分数为9%时,杂化树脂的冲击强度和断裂韧性分别达到48.25kJ/m2和3.12kPa.m1/2,比纯DGEBA分别提高了177%和53.7%,而且拉伸强度和弯曲强度也有不同程度的提高。利用示差扫描量热仪测试杂化树脂的固化反应过程,通过Coats-Redfern模型确定了固化反应动力学参数,结果显示,HTME-2的加入使杂化树脂的固化反应级数、反应活化能和反应热下降。     

甲基叔戊基醚裂解催化剂表征及其催化性能的研究

利用X射线衍射、热重-差热分析、傅里叶变换红外光谱和吸附脱附方法对自制的固载化杂多酸催化剂进行表征。表征结果表明,活性杂多酸以无定形形态负载在载体上,其活性中心为弱L酸,催化剂的孔体积和比表面积分别为0.85mL/g和217.7m2/g。采用该催化剂,在等温固定床反应器中进行甲基叔戊基醚(TAME)的裂解实验,并对催化剂活性下降机理进行讨论。实验结果表明,在0.3MPa、裂解温度190～220℃、液态空速小于0.6h-1的条件下,TAME的转化率大于99%,产物中2-甲基-2-丁烯(2MB2)与2-甲基-1-丁烯(2MB1)的摩尔比大于3,有利于下游产品的应用。     

载体比表面积及孔径对Nb_2O_5/α-Al_2O_3催化剂酸性及反应性能的影响

采用浸渍法制备了Nb2O5/α-A l2O3催化剂(简称催化剂)并用于环氧乙烷水合制乙二醇的反应,通过控制α-A l2O3载体中致孔剂的含量来调变载体的孔径、孔分布及比表面积;采用吡啶吸附红外光谱、氨程序升温脱附法研究了载体的比表面积及孔径对催化剂酸性及反应性能的影响。实验结果表明,产物的选择性受扩散因素及催化剂酸性的影响,而催化剂的酸量、酸密度可以通过载体的孔径及比表面积的变化加以调控。比表面积较小及孔径较大的载体对催化剂催化环氧乙烷水合制乙二醇的反应较为有利。当载体的比表面积小于0.80m2/g、孔径为4.00~8.00μm时,在反应温度160℃、反应压力1.5M Pa、n(H2O)∶n(EO)=22、液态空速25h-1的条件下,环氧乙烷的转化率大于99.8%,乙二醇的选择性超过89.9%。     

PdCl_2/Cu-HMS催化乙醇氧化羰基化合成碳酸二乙酯

制备了含Cu的介孔杂原子分子筛Cu-HM S和PdC l2/Cu-HM S催化剂,考察了其催化乙醇氧化羰基化合成碳酸二乙酯(DEC)的反应性能。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、电感耦合等离子体原子发射光谱、红外光谱的表征表明,Cu离子以高度分散的状态进入HM S分子筛骨架,并保持了良好的介孔结构的有序性,同时PdC l2的负载在一定程度上提高了Cu-HM S分子筛的介孔规整度。通过催化剂活性的考察发现,载体表面的Pd与骨架中Cu之间的协同作用有利于该反应体系活性中心的形成,PdC l2/Cu-HM S催化剂表现出较佳的活性,DEC选择性达100.0%、乙醇转化率为5.1%、DEC时空收率达到110.50g/(L.h)。助剂的加入在不同程度上提高了PdC l2/Cu-HM S催化剂的活性,其中四乙基溴化胺(TEAB)的效果最佳,TEAB的最佳负载量为n(TEAB)∶n(Pd)=12∶1,产物DEC的时空收率达到187.93g/(L.h)。     

聚天冬氨酸复配物与磁场的协同阻垢效应

采用聚天冬氨酸(PASP)、衣康酸-丙烯酸-丙烯酸酯三组分共聚物(IA-AA-AE)和2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)制备了PASP复配物(PASP/IA-AA-AE/PBTCA);通过静态和动态实验研究了PASP复配物及该复配物与磁场的协同阻垢性能;利用扫描电子显微镜和X射线衍射技术表征了水垢试样中的CaCO3晶型。静态和动态实验结果表明,磁场与PASP复配物的协同作用可提高PASP复配物对Ca2+的螯合作用,在Ca2+质量浓度650m g/L、HCO3-质量浓度1 300m g/L、PASP复配物质量浓度4m g/L的条件下,磁场与PASP复配物协同作用时,静态和动态阻垢率比PASP复配物单独作用时分别提高10%和20%以上;PASP复配物可使CaCO3晶型中的方解石和文石全部转化为球霰石结构。     

荧光类非离子表面活性剂的设计与合成

以萘酰亚胺为荧光母体、酰胺基团为连接基,将萘酰亚胺引入到典型的非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚中,设计并合成了两种荧光类非离子表面活性剂化合物(Ⅲa和Ⅲb),并用质谱、核磁共振光谱和傅里叶变换红外光谱对目标产物进行了结构表征,测量了化合物Ⅲa和Ⅲb的荧光及表面性能。实验结果表明,这两种化合物不仅具有传统表面活性剂的一般性质,而且还表现出良好的荧光性质。化合物Ⅲa和Ⅲb在水溶液中的荧光最大发射波长分别为540,543nm,激发波长均为452nm;临界胶束浓度分别为1.148×10-5,4.070×10-6m ol/L;最低表面张力分别为31.29,31.73mN/m;浊点分别为40.1,44.2℃。