核壳结构纳米复合材料的制备及催化应用研究进展

核壳结构纳米复合材料,即一层或多层的无机或有机材料借助某种相互作用力包覆在无机或有机颗粒的外表面所形成的具有核壳结构的纳米材料。核壳结构纳米复合材料可以改善外核和内壳的不足,提高材料的光、电、磁、催化等特性。根据核和壳层的不同可划分出多种分类,且制备方法多样。核与壳之间的相互作用促使核壳结构纳米复合材料呈现出多种优异的功能特性,广泛应用于诸多领域。在催化中,核壳结构纳米复合材料不但表现出良好的耐化学侵蚀特性还能有效减少纳米粒子的团聚、烧结等问题。该文综述了核壳型纳米复合材料的分类、制备方法及在催化领域中的应用,简单阐述了其形成机理,并对其未来发展方向进行了展望。     

三种典型含能材料热分解特性调控研究进展

含能材料在国防以及民用等领域均有重要的战略价值。其中,热分解特性是直接关系到含能材料能否有效应用的最主要特征之一,明确含能材料的热分解行为及机理对进一步提高其热分解效率或抑制其不稳定分解至关重要。以3种典型含能材料：环四亚甲基四硝胺（HMX）、六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）和3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）为研究对象,从关乎热分解特性的基础物化性质展开介绍,总结其相关热分解行为及机理,重点论述了影响其热分解特性的材料结构特征和添加剂类型。发现硝基脱除是热分解发生的关键步骤,而富含活性中心的金属元素材料和富含活泼基团的有机类材料易与硝基作用,能加快热分解过程。无机非金属材料则因其具有较大的比表面积和优异的气体扩散能力也可起到促进分解的作用。以共晶、包覆、加入钝感剂为主的3种方法被广泛用于提高这3种含能材料的热稳定性能。在热分解机理研究基础上,开展热分解促进剂和抑制剂的设计研发,这将有效推动含能材料热应用的创新发展,成为未来含能材料热分解特性的研究重点。     

液相连续制备挂式四氢双环戊二烯

挂式四氢双环戊二烯(exo-THDCPD)是重要的高密度液体烃类燃料。为提高exo-THDCPD的合成效率,研究了连续制备exo-THDCPD的新工艺,包括两个反应器(鼓泡式连续流加氢反应器和连续流异构化釜式反应器)的串联,即两个过程(Pd/C催化环戊二烯二聚体(DCPD)加氢制备桥式四氢双环戊二烯(endo-THDCPD)和Al Cl3催化endo-THDCPD异构合成exo-THDCPD)的串联。结果表明,液相连续制备exo-THDCPD的较佳工艺条件为:重时空速2.4 h-1,加氢压力0.1 MPa,氢气流速80 m L·min-1,DCPD浓度0.76 mol·L-1,加氢反应温度30℃,异构化反应温度70℃;DCPD转化率100%,exo-THDCPD收率92.5%。     

用反萃界面沉淀法制备二氧化钛超细粉体

用反萃界面沉淀法,以氨水为反萃剂,通过优化煅烧温度和反萃条件制备出超细TiO2光催化剂.结果表明,采用反萃沉淀法制备超细TiO2光催化剂,改变煅烧温度和水油相加入的方式、降低氨水的浓度、制备温度和陈化时间等因素均有显著的影响.用氨水反萃制备纳米TiO2其最佳煅烧温度为350℃,氨水的浓度和陈化温度存在最佳值.氨水浓度(体积比)为1:5,陈化温度为17.5℃有利于生成小颗粒;陈化时间较短和将水相加入油相有利于生成小颗粒.     

反应器型式对有机废水光催化氧化特性的影响

采用浆态光催化反应器对苯甲酰胺模拟废水光催化氧化特性进行了研究。探讨了催化剂的用量、污染物的初始浓度、反应时间、空气流量等操作参数对鼓泡式、循环式等形式的浆态光催化反应器内苯甲酰胺模拟废水光催化氧化特性和动力学的影响。结果表明,浆态光催化降解过程中污染物的浓度越低效果越好,催化剂的用量存在适当值;不同操作条件对不同形式浆态光催化反应器内苯甲酰胺模拟污染物光催化降解性能的影响不近相同。在所考察的污染物初始浓度、催化剂量和空气流量范围内,反应器中苯甲酰胺光催化氧化速率均符合拟一级动力学方程。与鼓泡式浆态光催化反应器相比,所开发的循环式浆态光催化反应器在空气作用下能更好地改善催化剂与气体和废水的混合效果,进而提高了光催化剂的利用效率,能更有效降解有机污染物;而且空气利用量小,能够大大降低浆态床光催化氧化处理废水的运行成本。     

组装法制备巯基改性磁性SBA-15

采用热分解法制备了单分散、平均粒径约15nm的锰铁氧体磁性纳米粒子。通过正硅酸乙酯与磁性纳米粒子表面油酸盐的配体交换将磁性纳米粒子锚定在SBA-15表面。并且将负载过程与巯基改性过程耦合制备了巯基改性的磁性SBA-15。考察了合成SBA-15过程中干燥方式对其结构和性质的影响,研究了负载磁性纳米粒子和巯基改性顺序对巯基改性磁性SBA-15的结构和性能的影响。结果表明,喷雾干燥法合成的SBA-15介孔孔壁较薄,但具有更大的比表面积、孔体积和平均孔径。以其为载体时磁性纳米粒子负载量更大,所得磁性SBA-15的饱和磁强度更高。当将巯基改性和负载磁性纳米粒子分为前后两步时,巯基改性SBA-15的表面疏水环境有利于吸附疏水磁性纳米粒子,所得磁性SBA-15负载磁性纳米粒子量更大,饱和磁强度更高。磁性纳米粒子粒径大于SBA-15孔径,其主要负载于SBA-15外表面,有利于得到介孔孔道通畅的磁性SBA-15。巯基改性的磁性SBA-15的孔体积介于0.56~0.6cm³/g,比表面积介于353~432m²/g,饱和磁强度最高达到0.91emu/g,可作为一种大容量的吸附材料用于吸附分离、药物缓释等领域。     

TNT和有机染料废水的光催化氧化动力学特性

利用光催化氧化技术能有效处理各类有机废水,具有高效、低选择性和不产生二次污染的特点,探讨了循环式浆态光催化反应器中有机染料和TNT模拟生产废水的光催化氧化特性以及光催化氧化动力学。基于羟基自由基生成、扩散以及羟基自由基与污染物分子的反应,建立了相应的光催化氧化动力学模型。结果表明,采用光催化氧化技术去除有机染料和TNT效果明显。光照时间为6h时,在一定的初始TNT浓度下,模拟红水中TNT去除率达90％以上。对不同染料和TNT不同初始浓度下的光催化氧化反应动力学研究表明,此过程符合拟一级动力学。所提出的光催化氧化动力学模型能够很好地描述有机染料和TNT的光催化氧化过程。     

基于聚二甲基硅氧烷的渗透气化膜改性技术研究进展

介绍了近年来对PDMS分离层的改性方法，包括填充、共混、交联、共聚和表面改性，旨在研究新型PDMS疏水性膜材料，实现有机物的高效分离，同时提出目前PDMS分离膜在应用中存在的问题和未来的发展方向。     

g-C3N4的改性策略以及g-C3N4/Ti3C2异质结研究进展

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）禁带宽度约为2.7 eV，具有可见光响应能力。由于其良好的热和化学稳定性，且形貌和化学结构可调，在光催化领域应用广泛。但由于其带隙宽，对可见光响应范围窄，且光生载流子的复合率高，导致其光催化效率低，可通过改性来改善。本文综述了对g-C₃N₄形貌调控、掺杂和构建异质结等改性策略，以及g-C₃N₄/Ti₃C₂异质结的作用机理、制备方法和在光催化析氢、有机物降解及合成等领域的应用。