烧结工艺对炭球孔结构的影响

多孔炭球是应用在有害气体吸附、超级电容器及血液渗透等领域中的关键材料,其孔结构及性能由原料种类及制备工艺等共同决定。以磺化苯乙烯-二乙烯基苯阳离子交换树脂为原料通过化学气相沉积法(CVD)制备多孔炭球,通过扫描电镜及比表面积分析研究了不同热处理条件对所制炭球孔结构的影响。实验表明:烧结工艺对多孔炭球的形貌及结构有很大影响。具体来说,炭化温度的提高整体上有利于孔结构的形成;升温速率提高有利于介孔、大孔结构的形成;活化有利于形成微孔结构。以上研究对炭球孔结构的可控制备有一定意义。     

有机胺改性多孔材料制备固体胺二氧化碳吸附剂的研究进展

人类社会排放的温室气体逐年增多,全球变暖问题日益严重,二氧化碳减排已迫在眉睫。有机胺改性多孔材料制备的固体胺吸附剂,二氧化碳吸附性能十分优越,具有良好的工业应用前景。本文综述了介孔分子筛、硅胶、多孔炭材料等多种多孔材料载体负载有机胺制备固体胺吸附剂的方法,分析了其二氧化碳吸附性能,讨论了多孔材料的孔结构对吸附剂吸附性能的影响。     

纳米结构多孔固体在二氧化碳吸附分离中的应用

二氧化碳（CO2）的双重角色（温室气体及一碳化工原料）使其吸附分离研究具有重要学术及社会经济意义。本文以多孔吸附材料为主线,系统评述了多孔炭、分子筛、有机金属骨架类材料及多孔聚合物等的CO2吸附分离最新研究进展。这些吸附材料的特点：多孔炭的微观及宏观形貌可控,孔结构可调,稳定性好;分子筛的具有丰富的微孔,孔径分布集中;有机金属骨架及多孔聚合物的种类多样,代表一类新兴的CO2吸附材料。分析了多孔固体应用于CO2吸附分离所涉及的关键科学问题,即高效吸附材料立体设计及影响选择性和吸附量等重要参数。提出澄清微孔/介孔/大孔比例以及表面基团种类和数量对CO2吸附贡献的定量关系的必要性,对材料的定向合成与优化有重要指导意义。     

利用海藻酸钠制备多孔炭及其油污水处理应用

针对油污废水对环境的污染问题,本文提出可用高温炭化海藻酸钠制备的多孔炭材料解决油污水问题。实验首先考察不同炭化温度得到的多孔炭材料对油污水的吸附性能影响;其次多孔炭材料的用量对油污水处理的影响;最后考察了多孔炭材料在油污水中的吸附时间对油污水处理的影响。实验结果证明,当炭化温度为900℃时,多孔炭材料的吸附能力最强,油污剩余量最少;当多孔炭材料的质量与油污水的体积比为1 g∶0.5 L时油污水的含量最低;当吸附时间为6 h时,油污水的含量最低。结果表明,多孔炭材料用于油污水的治理具有广泛的应用前景,可望在未来油污水处理方面发挥更大的作用。     

基于分子模拟的多孔炭材料结构模型构建方法研究进展

结构模型的构建是多孔炭材料结构表征、“构效”关系探究、吸附模拟研究等的前提和基础。本文对基于分子模拟的多孔炭材料结构模型构建方法、应用及特点进行了综述性评介,以挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）吸附净化用活性炭的选型需求为导向,分析各种模型构建方法的适用性。结果表明,由片段单元组装构成多孔炭结构的早期模型,能展现多孔炭材料的部分表观性质,但对多孔炭吸附性能的解析与机理阐释尚缺乏指导意义。多孔炭结构模型构建方法可归为仿真过程法和结构重建法,前者适于炭材料微观结构演变的研究,但所需算力高;后者通过拟合多孔炭的实验、表征数据、在一定约束条件下重建模型,其中的随机填充法可以针对性地调控模型的孔结构和官能团,应用于吸附模拟研究时有助于确定吸附特定VOCs的最优孔结构、筛选合适的活性炭,进而指导多孔炭材料的制备。然而,对包括随机填充法在内的结构重建法,尚需掌握量化调控结构模型孔结构、表面官能团的方法与关键参数,发展能够进行多参数、多指标“构效”关系研究的多尺度化模型,才能对多孔炭材料的实际应用提供指导。     

中低温煤焦油沥青基多孔炭的制备及其电化学性能

以中低温煤焦油沥青为原料,采用KOH活化法,制备了一系列多孔炭材料.利用XRD、Raman、碘吸附值、氮气吸附-脱附和电化学性能测试对不同活化温度下多孔炭材料的结构和电化学性能进行了表征与测试.结果表明,经KOH活化后的多孔炭材料具有石墨微晶和无定形碳共存的结构特征,炭材料表面具有丰富的微孔结构,同时具有较好的电化学性...     

金属有机化合物用于吸附有害金属的研究进展

随着我国工业的快速发展,重金属、放射性金属污染变的尤为严重,这些金属一旦进入了土壤和水体中,将会对环境造成极大的破坏。它们可以在水体中被水生生物富集,也可以在土壤中被植物吸收,从而通过食物链的传递到人体中,对人的身体健康造成极大的危害。金属-有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)材料是一种比表面积大、孔隙度高、种类多样性、结构可调控等优点的化合物,已成为各学科的研究热点。但相对应用于储备气体来说,MOFs材料用于吸附有害金属的研究还是比较少的,尤其是应用于放射性金属的吸附研究。本文综述了近年来MOFs作为吸附有害金属材料的研究进展,对MOFs材料的合成方法、孔径结构、晶型结构及其对吸附有害金属的吸附条件做了深刻的剖析,并对MOFs材料用于吸附有毒有害金属的前景进行了展望,以期为MOFs材料吸附有害金属的应用提供一定的借鉴和参考。     

多孔材料降低卷烟烟气中七种有害气体的研究进展

卷烟烟气中含有的7种有害成分是危害人体健康的一大原因。这七种有害气体为羰基化合物﹑α苯并芘﹑亚硝胺﹑CO﹑苯酚﹑氨﹑氢氰酸。近年来,研究者将多孔材料用于烟草吸附有良好的效果。文章综述了各种多孔材料的合成方法和通过在卷烟中添加各种多孔材料对七种有害气体吸附效果的研究进展。     

纤维素基多孔炭的制备及其用于CO2吸附与分离的研究

多孔炭被广泛用于气体吸附与分离、空气和水的净化、催化等领域。以生物质为原料制备多孔炭将为开发功能多孔材料提供一种绿色、可持续的路径。总结了近年来以纤维素为原料合成多孔炭的研究进展,并着重介绍了纤维素基多孔炭在CO_2吸附与分离等领域的应用。     

MOFs材料对气态硫化合物的吸附研究进展

介绍了典型MOFs材料的特点及其对气态硫化合物的吸附性能,引出了不同MOFs复合材料的合成方法及其对吸附性能的影响,最后总结和展望了MOFs材料吸附气态硫化合物及其他有毒有害气体的未来研究方向。     

Research progress on preparation of biomass-derived porous carbon and its adsorption of pharmaceuticals in wastewater

The rapid development of urban modernization and industrialization has caused increasingly serious pollution to the environment, especially water contamination. In recent years, the content of pharmaceuticals in industrial wastewater has increased year by year, and the pollution should not be ignored any more. Therefore, the development of new porous materials for the adsorption and separation of pharmaceutical molecules in wastewater has become a current research hotspot. This article summarizes the recent research on the adsorption and separation of pollutants in wastewater by biomass-derived porous carbons (biochars). First, it briefly introduces the treatment methods of pollutants in wastewater, and mainly focuses on the preparation and modification of biochars. Combined with the surface chemical properties and pore structure of the carbon materials, this paper summarizes and prospects the adsorption properties of biochar to pharmaceuticals.     

生物质源多孔碳制备及其对废水中药物吸附研究进展

城市现代化与工业化的快速发展给环境造成的污染日趋严重,尤其以水体污染最为明显。近年来,工业废水中药物的含量逐年上升,污染程度已经不容忽视。因此,开发新型多孔材料用于废水中药物分子的吸附分离,已经成为了当前的研究热点。综述了近年来生物质源多孔碳(生物炭)在废水中污染物吸附分离方面的研究,首先简单介绍了废水中污染物的治理方法,在此基础上重点探讨了生物炭的制备与修饰,并结合碳材料表面化学性质与孔道结构,总结并展望了生物炭对药物的吸附性能。     

气体中微量甲醛的脱除研究进展

主要阐述了去除甲醛气体的常用材料（吸附材料、催化氧化材料、光催化降解材料和生物技术材料）的研究进展,文中指出碳基材料、分子筛、有机金属骨架常常被用作吸附挥发性有机气体,它们具备丰富的孔道结构和较大的比表面积,碳基材料和分子筛表面存在大量丰富的基团能够有效地增大甲醛的吸附容量,提高甲醛的吸附效率;有机金属骨架表面的金属与甲醛结合成键,有效提高材料的化学吸附;以金属氧化物为载体的材料常被用作催化氧化甲醛分子,将甲醛分子转化为无毒性的二氧化碳和水;半导体材料TiO₂常被用作光催化降解材料去除甲醛;除此之外还有一些利用生物技术来去除甲醛气体。本文对比了不同材料去除甲醛的优劣性,对不同的去除材料改性研究进行了归纳总结。     

活性炭吸附甲烷和甲苯的分子模拟研究

以石墨片微元构建的多孔碳材料作为活性炭的结构模型,采用巨正则蒙特卡罗方法(GCMC)和分子动力学方法(MD),从分子层面研究甲烷和甲苯在活性炭中的吸附和扩散特性. 结果表明,石墨片微元大小对多孔碳材料吸附甲烷和甲苯有一定影响,37个碳环构成的多孔碳材料是最佳的吸附结构;甲烷气体在活性炭材料中扩散较快,甲苯在活性炭中扩散较慢,随碳环碳原子数增加,气体在多孔碳材料中的自扩散系数逐渐增大;引入基团会使最优密度向高密度方向偏移,用不同基团表面改性的吸附量顺序为羟基>氨基>羧基>未改性,基团引入会改善材料的孔结构,有利于吸附量的增加.     

氨气吸附材料的研究进展

氨是一种典型的有毒有害气态碱性污染物,也是PM2.5二次颗粒物的主要成因之一,大量含氨尾气排放不仅严重影响人类健康和生活环境,还会造成氨资源浪费。本工作综述了近年来多孔材料用于氨气吸附分离的研究现状和进展,重点论述了沸石、硅胶、活性炭、氧化石墨烯、多孔有机聚合物、共价有机骨架和金属?有机骨架材料改性前后对氨气的吸附性能,总结了吸附材料的改性方法,分析了该领域发展面临的主要问题,对未来的研究方向提出了建议。     

有序介孔碳材料的模板化构筑及水处理应用研究

介孔碳材料是指孔径介于2 nm-50 nm的一类多孔碳材料。有序介孔碳材料，具有比表面积高、孔道结构规则有序、孔径分布狭窄、孔径大小可调控、表面易于修饰等结构特点和高机械强度、强吸附能力、化学惰性等性能特点，在诸多领域得到了广泛应用，特别是其作为新型吸附剂在水处理领域具有广阔的发展前景。有序介孔炭材料的制备方法主要有硬模板法和软模板法。模板和碳源的选择是控制有序介孔碳材料结构和性能的关键因素。本文从有序介孔硅、天然矿物、MOFs材料、嵌段共聚物等不同模板的角度对有序介孔碳、多级有序微/介孔碳、多级有序大/介孔碳的制备方法进行综述，并对有序介孔碳材料在水处理领域的应用进行简单介绍。     

Facile synthesis of hierarchically porous carbons by controlling the initial oxygen concentration in-situ carbonization of ZIF-8 for efficient water treatment

The state-of-the-art approaches for adjusting the structural characteristics of porous carbons are the after-treatments, which are complicated and time consuming. In this work, a facile approach was developed, i.e., controlling the initial oxygen concentration in-situ during the direct carbonization of zeolitic imidazole framework-8 (ZIF-8), to adjust the pore structure and prepare hierarchically porous carbons. The introduction of oxygen can significantly affect the crystalline and pore structures of porous carbons, and promote the pore widening and the formation of mesopores. An appropriate initial oxygen concentration can notably enhance the surface area and mesopore volume of porous carbon, and then improve the adsorption capacity toward methylene blue (MB) dye from water by 3.4 times. The developed approach is more efficient at lower carbonization temperature. Moreover, the introduction of oxygen can increase the ratio of HOCO groups on the carbon surface, leading to enhanced interaction with MB molecules and higher adsorption capacity toward MB. The as-prepared porous carbons exhibit superior adsorption capacities toward MB dye as compared to the reported ZIF-8 derived carbons. These findings would aid the development of porous carbon materials with high performance.     

离子液体自模板合成多孔碳氮材料及其对二氧化碳的吸附

以多种氰基离子液体为前驱体，采用高温碳化法直接制备多孔碳氮材料，系统考察了离子液体前驱体阳离子结构、阴离子种类及合成条件等因素对碳化材料比表面积、氮元素含量及氮种类的影响，并研究其对CO2的吸附性能。结果表明，阴离子在聚合过程中起模板剂的作用。合成材料主要呈介孔结构，比表面积最高达732.6 m2/g，氮含量最高为9.9wt%，在温度25℃、压力1.8 MPa条件下，CO2的吸附量最高达20.9wt%。多孔碳氮材料经180℃真空加热后可完全脱附再生，再生稳定性良好。     

氮吸附法表征多孔材料的孔结构

采用低温氮吸附法表征了具有不同孔结构的碳纳米管、碳分子筛、活性炭、分子筛和石墨化炭黑等多孔材料的孔径分布。氮吸附一脱附等温线利用康塔公司NOVA3000在相对压力0．001-1范围内测定。五种材料的比表面积在100-1000m2／g之间。低压下的吸附等温线和高压下的脱附等温线分别用HK方法和BJH方法解析,结果表明:五种多孔材料既含有发达的微孔,又含有一定数量的中孔。孔径大小及其分布的细微信息在色谱采样中能够预测吸附剂的吸附性能,也是新型多孔材料开发的关键。     

基于有序多孔材料磷酸盐吸附剂的研究进展

过量的磷流入水体易导致水体富营养化等环境问题,吸附法由于操作方便、经济高效等特点被广泛应用于水体磷酸盐的去除。有序多孔材料具有孔道规则,比表面积大,孔容大等特点,其作为载体可有效提高活性物种的分散性,从而提高吸附剂吸附磷酸盐的效率。综述了基于不同有序多孔材料的吸附剂应用于水体磷酸盐去除的进展,主要包括有序多孔碳材料、有序多孔硅材料和金属有机框架。讨论了基于有序多孔材料吸附剂的磷酸盐吸附性能、主要吸附机理、影响因素及回收利用。总结了基于有序多孔材料吸附剂吸附磷酸盐存在的问题,展望了其未来研究方向及应用前景。