磺化TiO_2/PVDF-g-PSSA纳米复合膜的制备及性能研究

实验通过添加磺化二氧化钛(TiO_2-SO_3H)的方法提高PVDF-g-PSSA质子交换膜的性能。先制备TiO_2-SO_3H,再将TiO_2-SO_3H粉末与PVDF-g-PSSS聚合物共混制备复合质子交换膜。通过X射线光电子能谱仪(XPS)分析TiO_2-SO_3H粉末的膜面元素组成,并考察不同TiO_2-SO_3H的添加量对膜的亲水性、离子交换容量(IEC)、质子传导率和晶态结构等性质的影响。结果表明,添加TiO_2-SO_3H使膜的亲水性能和质子传导性能显著提高。当TiO_2-SO_3H添加质量分数为5%时,膜的水的质量分数达到40.98%,质子传导率导率可达53.7 m S/cm。     

污水处理用介孔结构MIL-101(Cr)-125Ti的制备及其BPA吸附研究

选择Cr(NO_3)_3·9H_2O与对苯二甲酸为原料,通过溶剂热处理方法制备得到MIL-101(Cr)及MIL-101(Cr)-125Ti,利用SEM、TEM、XRD等对其形貌和结构进行表征,对比了不同吸附剂添加量、溶液p H及温度参数引起的MIL-101(Cr)-125Ti吸附能力变化。结果表明,相对于MIL-101(Cr),MIL-101(Cr)-125Ti粒径尺寸显著增大,可以获得对BPA的更强吸附能力;MIL-101(Cr)-125Ti中同时形成了结晶相与非晶相两种组织形态; MIL-101(Cr)-125Ti大部分孔径接近6.1 nm,说明MIL-101(Cr)-125Ti属于一种介孔结构; MIL-101(Cr)的比表面积更小,形成了更大的孔径。经过对BPA去除率的影响试验结果确定了最优的参数:吸附剂质量浓度为0.75 mg/m L、溶液p H为5、溶液温度为35℃。     

SiO_2-SO_3H杂化PVDF-g-PSSA膜的制备及抗污染研究

为改善PVDF-g-PSSA膜性能,探索应用于微生物燃料电池(MFC)的廉价高效,耐污染的质子交换膜。将磺化纳米Si O_2和Si O_2-SO_3H与PVDF-g-PSSS颗粒共混成膜,对其进行了表征,研究了主要性能及抗污染机制。结果表明,当Si O_2-SO_3H添加质量分数达5%时,改性膜的含水率(41.02%)、离子交换容量(3.18 mmol/g)、质子传导率(54.1 m S/cm)达到最优。在超纯水和50 mmol/L的磷酸盐缓冲溶液中,该膜较未改性前膜表面的蛋白质吸附量降低,吸附层更为疏松,有更低的负ζ电位,抗污染性较好。     

磺酸功能化MIL-101(Cr)固体酸催化降解纤维素为葡萄糖

以葡萄糖为原料,发烟硫酸为磺酸化试剂,MIL-101(Cr)为载体制备了碳基磺酸化固体酸催化剂C-SO3H/MIL-101(Cr).通过SEM、酸碱滴定、FT-IR和XRD等手段对催化剂进行表征;并考察了其催化降解纤维素为葡萄糖的水解反应性能.结果表明,磺酸化48 h的C-SO3 H(48)/MIL-101(Cr)固体...     

基于含氟聚苯并咪唑/磺化壳聚糖复合质子交换膜的制备与表征

通过磺化反应在壳聚糖(CS)上引入磺酸基团制得具备良好质子传导能力的磺化壳聚糖(SPCS)。以含氟聚苯并咪唑(FPBI)为基体材料,通过掺杂磺化壳聚糖制备得到FPBI-SPCS复合质子交换膜。研究了SPCS的质量分数对复合膜的机械性能、热稳定性、吸水率、溶胀度、质子电导率等性能影响。结果表明,复合膜的质子电导率随着SPCS质量分数的增加而增加,但是吸水率、溶胀度却随着SPCS质量分数的增加而下降,复合膜依然能够保持良好的机械性能和热稳定性。FPBI-SPCS复合膜在80℃下最高电导率达18.52 m S/cm,有望在质子交换膜燃料电池中得到应用。     

氨基MIL-101(Cr)强化CO2分离性能的混合基质膜优化制备

金属有机骨架MIL-101(Cr)是大孔径、高孔隙率的新型膜材料,可显著提升混合基质膜的CO₂渗透性,但其掺杂会明显降低选择性,有两方面原因：有机配体的CO₂亲和性较低;填料干燥活化后再分散性差,易团聚形成缺陷。对此,首先以氨基对苯二甲酸为配体合成氨基MIL-101(Cr),提高溶解选择性,再采用先浇铸-后活化的制膜工艺,减少团聚缺陷。红外测试表明氨基填料成功合成;扫描电镜表明膜中填料分布均匀。掺杂15%(质量)氨基MIL-101(Cr)的乙基纤维素混合基质膜,CO₂渗透系数达到200 barrer,比MIL-101(Cr)膜提高11.2%,较纯聚合物膜提高133.1%;同时,CO₂/N₂选择性达到23.9,比MIL-101(Cr)膜提高25.8%,较纯聚合物膜提高17.1%。综上,采用先浇铸-后活化的制膜工艺掺杂氨基MIL-101(Cr)填料,可同时提高混合基质膜的CO₂渗透性和选择性。     

含开放金属位点MIL-101(Cr)掺杂的混合基质膜制备及其CO_2分离性能

以结构中含有开放金属位点的MIL-101(Cr)作为填料与3种不同的聚合物复合制备了混合基质膜,从填料结构、聚合物性质及填料-聚合物界面状况等角度对混合基质膜的CO_2分离性能进行了分析。结果表明,由于MIL-101(Cr)较大的孔道尺寸以及结构中开放金属Cr(Ⅲ)位点与CO_2分子间的Lewis酸碱作用,其掺杂能够同时显著提高PSF膜的CO_2通量及分离因子。而当聚合物渗透性及选择性较高时,MIL-101(Cr)的掺杂仅提高了气体通量,CO_2分离因子则略有降低。当聚合物分子链柔性较大时,MIL-101(Cr)的表面孔道会被分子链堵塞,造成混合基质膜气体通量的显著下降。     

多种因素对MIL-101(Cr)选择性吸附水溶液中染料的影响

在多种条件下研究了金属有机框架MIL-101(Cr)对阳离子型染料(亚甲基蓝、罗丹明B)和阴离子型染料(甲基橙、酸性铬蓝K)的吸附性质,主要研究了MIL-101(Cr)对亚甲基蓝和甲基橙的选择性吸附作用。结果表明,中性环境下无论在单组分还是双组分体系中MIL-101(Cr)对阴离子型染料的吸附能力均大于对阳离子型的吸附能力。在pH=3,T=300 K的条件下,选择性系数β可达5.9,但随着pH的增加,选择性系数逐渐降低。相比之下,温度对吸附的选择性影响不大。选择性吸附的机理可以解释为:由于表面带正电荷,MIL-101(Cr)对阴离子型染料产生静电吸引作用;相反,对阳离子型染料的排斥作用而降低了其吸附能力。另外,乙二胺改性提高了MIL-101(Cr)对阴离子型染料的选择吸附性能,而草酸改性降低了选择吸附性。     

磺化聚醚醚酮的合成及其性能表征

采用浓硫酸作为磺化剂,利用两种不同分子量的聚醚醚酮(PEEK)制备了具有不同磺化度的磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜,用FTIR 和DSC对SPEEK进行了表征,通过质子交换容量(IEC)对磺化度进行了测定,并对SPEEK膜的质子导电性能进行了研究.结果表明,质子交换容量(IEC)与磺化度均随着反应时间的延长而增大,吸水率也随磺化度的增加而增大.     

含开放金属位点MIL-101(Cr)掺杂的混合基质膜制备及其CO2分离性能

以结构中含有开放金属位点的MIL-101（Cr）作为填料与3种不同的聚合物复合制备了混合基质膜,从填料结构、聚合物性质及填料-聚合物界面状况等角度对混合基质膜的CO₂分离性能进行了分析。结果表明,由于MIL-101（Cr）较大的孔道尺寸以及结构中开放金属Cr（Ⅲ）位点与CO₂分子间的Lewis酸碱作用,其掺杂能够同时显著提高PSF膜的CO₂通量及分离因子。而当聚合物渗透性及选择性较高时,MIL-101（Cr）的掺杂仅提高了气体通量,CO₂分离因子则略有降低。当聚合物分子链柔性较大时,MIL-101（Cr）的表面孔道会被分子链堵塞,造成混合基质膜气体通量的显著下降。     

L酸/B酸可调的磺酸功能化MIL-101(Cr)材料催化葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛

以九水合硝酸铬和单磺酸钠对苯二甲酸为原料,水为溶剂,采用水热法合成系列磺酸功能化MIL-101(Cr),通过调节反应温度和时间,合成不同Lewis/Br?nsted催化位点比例的磺酸功能化MIL-101(Cr),采用PXRD、EDX、SEM、ICP-AAS及BET比表面积分析等技术对材料进行综合表征,并研究磺酸功能化MIL-101(Cr)催化葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛的催化活性。催化反应动力学研究结果表明,MIL-101(Cr)-SO3H中的Cr(Ⅲ)作为葡萄糖异构化反应的Lewis酸位点,-SO3H作为果糖脱水反应的Br?nsted酸催化位点,当催化剂的Br?nsted酸和Lewis酸的摩尔比为1.1时,150℃下反应,5-羟甲基糠醛的选择性最高可以达到47.15%,5-羟甲基糠醛的产率最高达到46.0%。     

MIL-101(Cr)催化单过硫酸氢钾降解罗丹明B

采用水热合成法制备金属有机骨架材料MIL-101(Cr),以MIL-101(Cr)为催化剂催化PMS产生SO~-_4·降解RhB。采用SEM、EDS及XRD对制备的MIL-101(Cr)进行表征,表征结果证明成功合成了MIL-101(Cr);对照试验证明MIL-101(Cr)具有催化活性;反应条件试验说明MIL-101(Cr)催化性能受催化剂投加量、氧化剂投加量和pH的影响;循环使用试验证明MIL-101(Cr)具有一定的循环使用性。当MIL-101(Cr)投加量为0.6 g/L、PMS投加量为0.5 g/L、pH值为6.5时,RhB的降解率可达93.3%。     

MIL-101(Cr)-NH2与硫化铟锌复合材料的制备及其光催化性能

采用水热法制备得到颗粒状MIL-101(Cr)-NH2,随后用油浴法将ZnIn2S4纳米片原位生长均匀分散在MIL-101(Cr)-NH2表面,成功制得ZnIn2S4/MIL-101(Cr)-NH2光催化材料.通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),固体紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和傅立叶红外光谱...     

油气/水蒸气在TMCS改性MIL-101(Cr)上的吸附性能研究

采用三甲基氯硅烷(TMCS)对MIL-101(Cr)进行表面改性处理以改变材料的疏水亲油性能,经XRD、FT-IR、N2吸附和脱附、表面羟基滴定等表征证明TMCS分子通过与MIL-101(Cr)表面羟基缩合进入骨架。采用C5~C7正构烷烃模拟油气组份,测试了MIL-101(Cr)和TMCS-MIL-101(Cr)的油气和水蒸气的静态吸附性能,并考察了相对湿度对油气动态吸附性能的影响。结果表明,25℃下C5~C7正构烷烃以及水蒸气在TMCS-MIL-101(Cr)上静态吸附量分别为0.433、0.510、0.464和0.233 g?g?1,与MIL-101(Cr)相比TMCS-MIL-101(Cr)的C5~C7正构烷烃静态吸附量较高,水蒸气静态吸附量较低;根据穿透曲线计算,在相对湿度97%时TMCS-MIL-101(Cr)对C5~C7正构烷烃的动态吸附量为相对湿度0%时的80%以上。改性后材料的油气静态吸附性能提升明显,且水蒸气对TMCS-MIL-101(Cr)油气吸附影响较小。     

Au基MOFs双功能催化剂的制备及其催化CO2与苯胺/H2反应性能

以UiO-66(Zr)、MIL-100(Fe)、MIL-100(Cr)、MIL-101(Cr)、NH 2-MIL-101(Al)为载体,Au为活性组分,制备Au/UiO-66(Zr)、Au/MIL-100(Fe)、Au/MIL-100(Cr)、Au/MIL-101(Cr)、Au/NH 2-MIL-101(Al)双功能催化剂。采用XRD、BET、NH 3-TPD、HRTEM等表征催化剂的结构,在釜式反应器中评价催化剂对CO 2与苯胺/H 2反应生成N-甲基苯胺与N,N-二甲基苯胺的N-甲基化反应性能,考察反应条件对催化剂催化性能的影响。结果表明,催化剂的XRD特征衍射峰与相应MOFs的模拟特征峰基本一致;负载Au后催化剂仍具有高的比表面积和大的孔容、孔径;不同MOFs负载Au的催化剂具有不同的酸强度和酸量;Au纳米粒子的分散性很好,粒径为(3~7)nm。制备的催化剂均具有催化CO2与苯胺/H2的N-甲基化反应性能,其中质量分数2%Au/MIL-101(Cr)催化剂催化性能最好,苯胺转化率为45.26%,N-甲基苯胺和N,N-二甲基苯胺选择性分别为73.50%和26.50%,重复使用性能优异。     

磺化工艺对POSS-(PHEMA-b-SPS)_8嵌段共聚物质子交换膜性能的影响

以POSS-Cl8为引发剂,采用两步原子转移自由基聚合(ATRP)合成了以聚甲基丙烯酸酯羟乙酯-b-聚苯乙烯为臂的星型POSS-(PHEMA-b-SPS)8嵌段共聚物。通过不同的后磺化工艺制备质子交换膜(PEM)(POSS-(PHEMA-b-SPS)8),研究了不同磺化工艺对质子交换膜性能的影响。结果表明:(1)溶解磺化质子交换膜的离子交换容量,吸水率及溶胀率及质子传导率相对较高;(2)POSS-(PHEMA-b-SPS)8嵌段共聚物质子交换膜高温时因其保水性能好而具有较高的质子传导率。     

季铵盐化氧化石墨烯复合磺化聚磷腈质子交换膜的制备与表征

制备了一系列含有季铵盐化氧化石墨烯(QGO)的磺化聚磷腈类复合质子交换膜。通过对复合膜的稳定性能和电化学性能测试发现,复合膜(SP-x-QGO)的吸水率和溶胀度都低于纯磺化聚磷腈膜(SPFPP)。复合膜具有较好的抗氧化性能;复合膜SP-3-QGO在80℃完全吸水条件下的质子传导率为0.092 S/cm。结果表明,季铵盐化的氧化石墨烯(QGO)复合磺化聚磷腈类质子交换膜(SP-x-QGO)在燃料电池领域具有很大的发展前景。     

磺化聚醚醚酮/接枝多壁碳纳米管复合膜的制备与表征

以浓硫酸为磺化剂,室温下制备了磺化聚醚醚酮(SPEEK)。以N,N-二环己基碳酰亚胺(DCC)为催化剂,将对氨基苯磺酸接枝到多壁碳纳米管(MWCNTs)的表面。采用溶液共混法制备了SPEEK/g-MWCNTs复合膜。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)分析了复合膜的化学结构,采用光学显微镜以及扫描电子显微镜(FESEM)观察了膜的表面和断面结构,并采用交流阻抗法考察了膜的质子传导性能。结果表明:碳纳米管在复合膜中分散均匀,树脂基体包覆在碳管表面,复合膜的质子传导性和拉伸强度均优于磺化聚醚醚酮纯膜。     

DMFC用磺化聚酰亚胺质子交换膜的合成与性能

以一种磺化二胺单体2,2′-二磺酸基-4,4′-二苯醚二胺(S-ODA)与非磺化单体4,4′-二苯醚二胺(ODA),及二酐单体3,3′,4,4′-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)为原料,采用高温一步法直接聚合,得到了一系列磺化聚酰亚胺(SPI)质子交换膜材料,并用红外光谱对聚合物进行了表征.通过改变聚合体系中磺化单体与非磺化单体的比例控制聚合物的磺化度,并研究了材料的组成对膜的电导率、吸水率等性能的影响。     

磺化聚苯并咪唑/磺化聚醚砜酸碱复合质子交换膜的制备与表征

为提高膜的尺寸稳定性和阻醇性能,以磺化聚苯并咪唑(S-PBI)与高磺化度聚醚砜(ABPS)两种聚合物为原料,采用溶液共混的方法,制备了系列酸碱复合质子交换膜。研究了复合膜的甲醇溶胀性、吸水率、甲醇渗透系数、质子传导率随S-PBI含量的变化规律。研究表明,随着S-PBI含量的增加,膜的阻醇性能和尺寸稳定性明显提高;同时,复合膜具有较好的质子传导率,有望应用于直接甲醇燃料电池。