模板法壳聚糖基介孔碳材料的制备与表征

以壳聚糖为碳前驱体、正硅酸乙酯为模板硅源,利用模板法制备了介孔碳材料。通过N2吸附/脱附、XRD、TEM等手段对介孔碳结构进行了表征。考察了溶液pH值和硅碳比对介孔碳孔结构的影响,介孔碳对维生素B12的吸附性能。结果表明,介孔碳材料孔隙发达、呈蠕虫状孔结构;溶液pH值为4、硅碳比为0.9时,介孔碳的比表面积、孔容及平均孔径分别达到1 118 m~2/g,1.48 cm~3/g及5.3 nm;对VB_(12)分子的吸附过程符合Langmuir单分子层吸附模型,最大平衡吸附量达到417.8 mg/g,2 h吸附量达到平衡吸附量的87.4%。     

碳硅介孔材料对水中Cr~(6+)和苯酚的吸附性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板和碳源,用水热合成法制备介孔氧化硅(MCM-41),再加浓硫酸,经过干燥、煅烧、水洗,得到介孔碳硅复合材料。考察其对环境水体中Cr⁽⁶⁺⁾和苯酚的吸附性能。结果表明,吸附苯酚的最适条件:30℃,pH=5,吸附时间24 h,此时饱和吸附量为7(6+)和苯酚的吸附性能。结果表明,吸附苯酚的最适条件:30℃,pH=5,吸附时间24 h,此时饱和吸附量为7¹1 mg/g;吸附Cr11 mg/g;吸附Cr⁽⁶⁺⁾的最适条件:20℃,pH=8,吸附时间24 h,饱和吸附量为15(6+)的最适条件:20℃,pH=8,吸附时间24 h,饱和吸附量为15²0 mg/g。用材料吸附微污染水中Cr20 mg/g。用材料吸附微污染水中Cr⁽⁶⁺⁾和苯酚,去除率分别达到70%和79.77%。     

氧化铈-二氧化硅介孔材料制备及对铜离子的吸附性能

采用共沉淀法和沉淀浸渍法制备了纳米氧化铈-二氧化硅（CeO₂-SiO₂）介孔材料吸附剂,主要考察了其对水中铜离子（Cu²⁺）的吸附行为。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和氮吸附（BET）等手段对合成的介孔材料进行了性能表征,并通过静态吸附实验分析了溶液pH、溶液初始金属离子质量浓度、吸附剂用量、吸附时间等条件对介孔材料吸附Cu²⁺性能的影响。结果表明：共沉淀法制备的纳米CeO₂-SiO₂介孔材料对Cu²⁺的去除效果较沉淀浸渍法要好;当溶液pH=7.0时CeO₂-SiO₂介孔材料对Cu²⁺的吸附效果最好,20 min时基本达到吸附平衡;溶液初始Cu²⁺浓度增大Cu²⁺去除率降低,Cu²⁺累计吸附量增大;随着吸附剂用量增加Cu²⁺去除率增大,当CeO₂-SiO₂吸附剂用量为0.15 g/L时对Cu²⁺的去除率趋于稳定;CeO₂-SiO₂吸附剂对不同金属离子吸附性能由大到小的顺序为Cu²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺,该吸附过程均符合准二级动力学模型。     

软模板法用壳聚糖制备富氮多孔碳材料

以壳聚糖溶液为原料、三嵌段两亲共聚物F127为软模板,采用一步法合成多孔碳氮材料,考察了复配溶液pH值及碳化温度等条件对材料孔结构、比表面积和吸附CO2的影响. 结果表明,材料以介孔为主,比表面积最高达457 cm2/g,氮含量最高达7.60%,表面氮元素含量最高达8.45%,以吡啶类活泼价态形式存在,材料对CO2的吸附量最高达80.8 mg/g,吸附效率达0.274 mg/cm3.     

介孔SiO2吸附CO2的性能研究

以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,端氨基聚氧化丙烯醚（D2000）为模板剂,在水和乙醇的混合溶液中合成了蠕虫状介孔结构的介孔SiO₂（记为MSU-J）。采用物理浸渍的方法利用四乙烯五胺（TEPA）改性介孔MSU-J。采用红外、N₂吸附/脱附、元素分析表征改性介孔SiO₂。红外测试表明,经过物理浸渍可以将有机胺负载到介孔SiO₂上。N₂吸附/脱附试验表明,经过氨基修饰后,介孔SiO₂的介孔结构没有发生变化,但是介孔的孔容、孔径以及比表面积随着氨基浸渍量的增加而减小。在25℃和45℃,0.1 MPa下的纯CO₂吸附试验表明,氨基改性材料对CO₂吸附效果明显提高。当浸渍量为20%、吸附条件为25℃/0.1 MPa时,吸附量达到最大值138.6mg/g。当氨基含量继续增加时,吸附量反而降低。循环性试验表明,制备的吸附剂具有良好的循环性能,循环使用6次,材料的吸附量下降很少。     

CeO2多孔材料的制备及其吸附性能的研究

采用聚合物模板法制备CeO₂多孔材料，利用XRD、SEM及BET对样品的结构、形貌及织构特性进行表征，实验研究了pH、Cu²⁺的初始浓度、吸附剂用量和吸附时间等因素对其吸附性能的影响。结果表明制备的多孔材料为立方相CeO₂，且结晶良好；其对Cu²⁺吸附性能随吸附液pH的变化显著，pH=10.0时去除率可达到95.83%；随着初始Cu²⁺的浓度增大，Cu²⁺的去除率先增大后减小，最佳Cu²⁺浓度为30 mg/L；吸附剂用量为1.5 g/L可达到最高吸附值，累计吸附量约为0.50 mg/g；且80 min即可达到吸附脱附平衡。     

三维孔道硅基介孔材料对Cd2+的吸附特性

采用三嵌段聚合物F127(EO106PO70EO106)为结构导向剂,正硅酸乙酯为硅源,使用无机盐(K2SO4)以增加有机物种的自组装能力,在稀酸(0.5mol/L)条件下合成了三维孔道硅基介孔材料。研究表明:介孔材料具有良好的晶体结构,属三维立方孔空穴Im3m结构;介孔排列有序,孔径分布均匀,平均孔径为3.3nm,孔容为0.51cm3/g,比表面积为611.2 m2/g。探讨了介孔材料用量、吸附液pH值、温度和初始浓度等因素对Cd2+吸附性能的影响,结果表明,介孔材料吸附Cd2+的适宜工艺条件为介孔材料用量4 g/L、吸附液pH=7、吸附温度40℃。用Langmuir和Freundlich等温吸附方程拟合了三维孔道硅基介孔材料对Cd2+的吸附过程,表明吸附过程为单层吸附,40℃时最大理论吸附量为9.253mg/g。     

碱木质素接枝聚丙烯腈多孔材料的性能表征

在碱木质素与丙烯腈单体接枝共聚过程中分别添加无机模板剂硝酸铵、硝酸铁和氯化钠制备碱木质素接枝聚丙烯腈 (AL-g-PAN)多孔材料。利用SEM、XRD对AL-g-PAN的结构进行表征;以FT-IR对材料的官能团进行分析;以TG-DTG、DSC对AL-g-PAN的热性能进行测定。以硝酸铅为目标污染物,考察了多孔AL-g-PAN对Pb²⁺的吸附性能。结果表明:在25 ℃、Pb²⁺初始浓度为308.5 mg/L、pH值为5的条件下,以硝酸铁为模板剂制备的多孔AL-g-PAN对Pb²⁺平衡吸附量为145.83 mg/g,Pb²⁺去除率为94.5%;该多孔材料成孔均匀、平均孔径在0.913 nm、孔径主要分布在2 nm以下的微孔区域;相同条件下,无模板剂的碱木质素接枝聚丙烯腈对Pb²⁺平衡吸附量仅为28.06 mg/g,其去除率为18.2%。多孔AL-g-PAN的热稳定性较碱木质素明显增强。     

调湿陶瓷砖制备与性能研究

以火山灰及钾钠石粉为主要原料,无机硅基介孔材料为性能提升助剂材料,采用陶瓷砖生产工艺制备调湿陶瓷砖。重点研究了无机硅基介孔材料及釉料喷涂量对调湿砖性能的影响。实验结果表明：在硅基介孔材料添加量为2%、喷釉量为70 g/m²时,制备出吸湿量为385 g/m²、放湿量为370 g/m²,抗折强度达15.2 MPa的调湿陶瓷砖。     

模板剂对原位水热合成等级孔ZSM-5分子筛的影响

以正丁胺为模板剂制备硅铝摩尔比为40的ZSM-5分子筛,分别使用不同的介孔模板剂合成了等级孔ZSM-5分子筛,并采用XRD、NH_3-TPD、BET等对合成的分子筛进行表征。结果表明,采用不同介孔模板剂均可合成等级孔ZSM-5分子筛,其中以CTAB及P123为介孔模板剂合成的等级孔分子筛,介孔结构明显且保留了完整的微孔结构,微孔比表面在200 m²/g以上,介孔比表面均达到了100 m2/g以上,介孔比表面均达到了100 m²/g,且孔径分布较广。为等级孔分子筛的进一步研究提供了基础数据支持。