基于聚苯乙烯的多孔空心二氧化钛微球的制备及其光催化性能研究

采用模板法将纳米二氧化钛粒子负载于氨基化的交联聚苯乙烯微球表面,再经过高温煅烧,最终得到一种具有多孔结构的空心二氧化钛微球。并研究了该空心二氧化钛作为光催化剂降解罗丹明的性能,结果表明该催化剂具有较好的光催化活性。     

聚苯乙烯多孔吸附微球的制备

通过悬浮聚合和超交联两步法合成了具有介孔结构的改性聚苯乙烯微球用作血液净化材料。首先采用悬浮聚合法制备了亲水改性的苯乙烯马来酸酐共聚微球（MPPS）,然后将MPPS微球以二氯甲烷为溶剂、无水氯化铝为催化剂进行后交联处理,制备了含有介孔结构的、具有较高比表面积的聚苯乙烯(HCLPS)多孔微球。采用比表面积测试、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱等仪器分析表征了微球的结构和形貌,并测试了HCLPS微球的吸水性和戊巴比妥钠吸附性能。结果表明,超交联反应可以显著提高微球的比表面积,并且随着马来酸酐(MAH)含量增加,微球的吸水性和戊巴比妥钠吸附性能提高;当MAH含量为20 %（质量分数,下同）时HCLPS微球的戊巴比妥钠吸附率为91.90 %。     

以三聚氰胺甲醛微球为模板制备介孔二氧化硅和二氧化钛空心微球

以聚合物三聚氰胺甲醛(MF)微球为模板,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为致孔剂,经溶胶–凝胶和高温煅烧两步法,制备了SiO2和TiO2介孔结构的空心微球。以亚甲基蓝水溶液为模型物,分别评价了SiO2和TiO2微球的吸附性能和光催化活性。对空心微球的结构、形貌和光谱性质进行了表征。结果表明:两种微球的粒径为300 nm左右,具有完整的球形空腔、较高的比表面积和介孔结构壳层;SiO2空心微球具有良好的吸附性能,而TiO2空心微球在紫外光照射下有高效的光催化活性。     

回流法制备TiO2微球及其结构和催化性能研究

采用回流法制备了介孔TiO2微球催化剂,利用XRD、FE -SEM、BET等方法对所制备的催化剂进行了表征,并与溶剂热法制备的样品进行比较,研究不同制备方法对TiO2结构、彤貌及催化性能的影响.结果表明,回流法制备的样品为锐钛矿单相微球,晶粒间堆积形成介孔结构,比表面积大;而溶剂热法制备的介孔样品含金红石和锐钛矿两相.以EtOH/HCl为回流溶剂制备的样品孔径约为5nm,孔径分布窄,比表面积可达496 m2/g,光催化去除Cr(Ⅵ)反应速率快,去除率达到99％.     

用于甲烷干法重整的Ni/SiO_2纳米复合空心结构催化剂

采用水热法制备了具有片层结构的Ni/SiO2纳米复合空心结构催化剂,研究了其对甲烷干法重整(DRM)反应的催化活性和稳定性,并以传统浸渍法制备的Ni/SiO2催化剂作为参照样。结果表明,Ni/SiO2纳米复合空心结构催化剂有很高的比表面积(405.6 m2/g)和显著提高的高温抗烧结与抗积碳能力。这归因于该复合空心结构以片层状镍硅酸盐为前驱体,金属镍纳米颗粒由前驱体在氢气气氛中高温还原分解得到,使得该结构具有很强的金属纳米颗粒与载体之间的相互作用,因而具有优异的催化性能。     

TiO_2微球可控制备与催化性能研究

以不同的表面活性剂作为调控剂,采用低温水解-回流法制备了介孔二氧化钛(TiO_2)微球,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的降解率等对TiO_2微球的结构及光催化性能进行表征。结果表明,采用Span-80调控合成的TiO_2微球比表面积可达到58.71m~2/g,w(金红石相)=22.98%,类似于商业TiO_2(P25),光催化降解500mg/L的HPAM溶液60min时,降解率可达到83.6%,同时,催化剂具有良好的沉降性,可以多次重复使用。     

具有空心结构的Ni/SiO_2催化剂上间二硝基苯加氢制间苯二胺

采用水热法一步合成了Ni3Si2O5(OH)4空心微球。在823K、H2气氛下还原,制备了具有空心结构的Ni/SiO2催化剂,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附对催化剂进行了表征。将该催化剂应用于间二硝基苯加氢制备间苯二胺的反应中,考察了催化剂结构、反应温度、反应时间、反应压力对反应的影响。在最优条件下,间二硝基苯的转化率为100%,生成间苯二胺的选择性约为94%。     

回流法制备TiO_2微球及其结构和催化性能研究

采用回流法制备了介孔TiO2微球催化剂,利用XRD、FE-SEM、BET等方法对所制备的催化剂进行了表征,并与溶剂热法制备的样品进行比较,研究不同制备方法对TiO2结构、形貌及催化性能的影响。结果表明,回流法制备的样品为锐钛矿单相微球,晶粒间堆积形成介孔结构,比表面积大;而溶剂热法制备的介孔样品含金红石和锐钛矿两相。以EtOH/HCl为回流溶剂制备的样品孔径约为5 nm,孔径分布窄,比表面积可达496 m2/g,光催化去除Cr（Ⅵ）反应速率快,去除率达到99%。     

多孔碳材料为载体合成长链烷烃脱氢催化剂及其脱氢性能评价

采用少皂乳液聚合法制备聚苯乙烯微球,以该微球为大孔模板、嵌段共聚物自组装结构为介孔模板、酚醛树脂低聚物为碳源,合成了多孔碳材料。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和低温N2吸附-脱附实验对碳材料进行了表征。将Pt-Sn活性组分负载在多级孔碳材料载体上制得长链烷烃脱氢催化剂,在固定床反应装置上对合成的催化剂进行了活性评价。结果表明,合成的碳材料具有双孔分布,其比表面积和孔容分别为421 m2/g和0.3 cm3/g,以多孔碳为载体合成的催化剂脱氢稳定性较好。     

水热法制备氧化锌空心球及光催化性能研究

以柠檬酸钠为辅助剂采用低温水热法制备了ZnO空心微球,采用XRD、SEM、TEM、IR和BET等方法对所制备的产物进行表征。并以亚甲基蓝溶液模拟有机污染物,探究在该条件下所制备的光催化剂ZnO对亚甲基蓝溶液的降解效果。结果发现:与商业氧化锌相比,采用水热法合成得到2~4μm的ZnO中空微球在紫外光的照射下具有优异的降解效果,主要由于其具有较大的比表面积(22.5 m~2·g~(-1))和特殊的中空结构。     

铁掺杂二氧化钛空心球的制备及性能

以Ti F4为钛源、九水合硝酸铁为掺杂前体,采用水热法制备铁掺杂的Ti O_2空心微球。采用SEM、TEM、XRD、BET、XPS等技术对样品的形貌、结构、晶型、比表面积、元素组成等进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。结果表明,160℃下水热反应生成的纳米Ti O_2空心微球晶型为锐钛矿,少量掺铁并不影响微球的形貌及晶体结构。光催化实验表明,160℃下水热反应12 h生成的Ti O_2空心微球样品均匀性好、光催化活性最佳;铁掺杂能显著提高Ti O_2空心微球的催化活性,当铁钛比为1.5:100时,所得样品粒径最小,比表面积最大,光催化活性最高。     

以辛胺为模板剂制备空心SiO2微球

以辛胺为模板剂,正硅酸乙酯为前驱体,在酸性条件下,制备出空心SiO2微球,运用SEM、XRD、N2吸附、IR、TG-DTA等测试手段对所制备的产物进行了表征。结果表明:制备的空心SiO2微球表面光滑、分散性较好;空心SiO2微球具有双模孔结构,其中的介孔孔径为2.1nm,微孔孔径为0.62nm。试样的比表面积和孔容分别是1123m2/g,0.6291mL/g。     

中空铁酸锌纳米材料的制备及其光催化性能

利用碳微球为模板,通过溶剂热法合成中空铁酸锌纳米微球。通过X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、热失重(TG)和光致发光(PL)等测试手段对催化剂进行表征。选取罗丹明B作为目标染料进行光催化降解实验。结果显示,制备的铁酸锌纳米微球具有明显的中空结构和良好的光催化活性。同时对中空结构铁酸锌微球的形成机理进行了讨论。     

羟基磷灰石微球的制备及表征与色谱性能

采用喷雾干燥法制备羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)微球。用扫描电镜、激光粒度分析仪及比表面积分析仪等表征HA的微观结构及性能。结果表明:HA微球具有理想的球形结构、比表面积为44.135m2/g,孔体积为0.2911cm3/g,且其粒度分布较窄。利用高压匀浆法填充HA色谱柱,并用高校液相色谱仪检测性能,结果表明色谱柱柱效较高。     

微乳液调控制备ZnO微米花薄膜及其光催化性能

与粉体催化剂相比,薄膜催化剂具有操作简单、回收便利、可重复利用等特点。实验分别利用微乳液法和蒸发诱导自组装法在锌箔基底上制备了ZnO多级结构微米花以及ZnO微米棒2种结构薄膜。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对其物相、形貌进行了表征。以罗丹明B溶液为研究体系,采用荧光分光光度计和高效液相色谱仪考察了2种薄膜催化剂对罗丹明B溶液的光催化性能。实验表明:微乳液法制备的ZnO多级结构微米花薄膜催化剂与蒸发诱导自组装法制备的ZnO微米棒薄膜催化剂相比具有更好的光催化性能。在紫外光(300W)照射下,微米花薄膜催化剂3h可使罗丹明B溶液的降解率达到97%,远高于微米棒薄膜催化剂的87%,微米花薄膜催化剂重复使用5次后,其降解率只从最初的97%降到90%,具有较好的光催化稳定性。     

模板法制备尖晶石型铁氧体空心纳米球的研究进展

众所周知,铁氧体是一类重要的无机非金属材料,具有熔点高、机械强度高等优势[1]。而具有空心微球结构的铁氧体纳米球还拥有密度小、比表面积大等特点。故尖晶石型铁氧体空心纳米球材料因其在光催化材料、吸波材料、生物医药等领域表现出的优异性能而被广泛研究[2-3]。本文综述了近年来国内外大量用于制备尖晶石型空心结构的铁氧纳米球的方法——模板法。详细介绍了其特点、研究进展及发展趋势。     

多孔Fe_3O_4/C磁性复合微球的制备及其对RhB的吸附性能

以油酸同步修饰共沉淀法制备的Fe3O4为铁磁性原料,通过悬浮聚合的方法制备Fe3O4/PDVB磁性复合微球,氮气氛围下烧结最终得到了具有多孔结构的Fe3O4/C磁性复合微球。采用SEM、TGA、VSM及压汞仪等手段对复合微球的形貌、磁性能和孔性能等进行了表征。结果表明,微球平均粒径约为120μm,磁含量和最大比饱和磁化强度分别为49.29%和39.31 emu/g,平均孔径和累积比表面积分别为382.5 nm和21.41 m2/g。将制得的多孔Fe3O4/C磁性复合微球用于罗丹明B(RhB)的吸附研究,微球表现出了良好的吸附效果和重复使用性。     

两步法和双模板法制备中空二氧化硅微球的比较

研究两步法制备中空二氧化硅微球,对比分析了两步法和双模板法(本课题组已有成果)在产物形貌、性能上的异同。结果表明,两种方法制备的中空二氧化硅微球在形貌上都具有规则球形和中空介孔结构,两步法产物具有更大的比表面积、更完美的球形和更宽的孔径分布,所得硅球官能团单一,模板去除更为彻底,微球纯度更高,制备周期短,过程简单,更为经济,而双模板法产物孔径分布窄,具有更好的介孔结构。     

V_2O_5@CeO_2核壳微球结构的脱硝催化剂制备及其抗硫性能

利用静电自组装法制备了V_2O_5@CeO_2核壳微球结构,并负载在TiO_2上。考察了分散剂六偏磷酸钠(SHP)对表面zeta电位的影响,采用扫描电镜(SEM)、投射电镜(TEM)观察了核壳结构的形貌,并在固定床上进行了脱硝性能测试,并通过比表面积(BET)、氨气吸附漫反射(in situ DRIFTS)等进行表征。结果表明:SHP使纳米颗粒表面带负电,且一定范围内SHP浓度越高,zeta电位越大;含质量分数1%V_2O_5、5%CeO_2的催化剂,在260~400℃间具有80%以上的脱硝效率,对比了该核壳结构与传统浸渍法制备催化剂的抗硫抗水性,烟气中含15%(体积分数)H_2O,SO_2含量较低时,脱硝性能优于传统浸渍法制备的催化剂。     

水热界面反应制备二氧化钛空心微球

采用水热法,在油酸/水/乙醇体系中,钛酸四丁酯前驱体分解团聚得到具有空心结构的TiO2微球。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N2吸附脱附(BET)对样品进行表征,并通过对甲基橙的紫外光催化降解评价样品的光催化性能。结果表明该空心微球为锐钛相,粒径约为1～2μm,随着时间的延长其结晶性增强。BET结果显示该空心微球具有较大的比表面积300.20m2.g-1,内部颗粒之间形成介孔结构。利用SEM研究了该空心微球的生长特点和生长机理,结果表明钛酸四丁酯在油水界面反生分解缩聚反应,然后经过由内向外的Ostwald ripening(OR)过程得到空心微球,通过调节水油的比例可以调控微球的形貌和粒径。光催化性能测试表明这种空心微球结构的TiO2材料具有较高的催化活性。