介孔材料CO2吸附性能的研究进展

介孔材料以其适中的孔径、大的比表面积、较高的热稳定性和水热稳定性,在吸附、催化、分离等方面有着广阔的应用前景。综述了近年来介孔材料在CO2吸附领域的研究进展,重点介绍了介孔材料及改性介孔材料吸收CO2的方法;并指出以新材料特别是介孔材料为主体进行碳捕集是今后的主要研究方向。     

三维蠕虫状介孔二氧化硅对CO2吸附性能的研究

研究了有机胺固载3D蠕虫状介孔二氧化硅MSU-J的表面结构、介孔类型、氮含量以及吸附温度对CO_2吸附性能的影响,并采用傅里叶红外光谱、透射电镜、N_2吸附/脱附、热重分析和元素分析等方法研究了介孔结构和CO_2吸附性能。结果表明,采用浸渍法对MSU-J进行氨基改性的效率明显高于接枝法,产物具有较高的CO_2吸附量,且水化处理后介孔MSU-J表面的Si-OH得以再生使氨基的负载量增加,CO_2吸附量从43.2mg/g增加到52.6mg/g。与SBA-15相比,氨基改性后MSU-J的CO_2吸附量从28.4 mg/g增加到154.5 mg/g,远大于前者的23.4~65.4mg/g。吸附温度对MSU-J吸附CO_2的影响很大,且随吸附温度降低,吸附量升高,在室温时达最大值125mg/g,故MSU-J的低温吸附性能优异。     

介孔TiO2的合成及其对刚果红的吸附性能

分别以硫酸钛和钛酸丁酯为原料,采用水热法制备介孔TiO2,对制得的样品进行X射线衍射、N2吸附-脱附、表面羟基面密度测定等表征,并以刚果红为目标污染物研究样品的吸附性能。结果表明:所得样品均为介孔材料;由硫酸钛和钛酸丁酯制备TiO2的比表面积分别为153.2、314.3 m2/g,对刚果红的吸附率分别达到90%和70%以上,吸附速率符合拟二级动力学方程。     

CeO2-ZrO2介孔材料的制备与性能研究进展

概述了汽车尾气净化指标的各种要求,指出了CeO2-ZrO2(CZ)粉体在汽车尾气净化三效催化剂应用的原理、优点及最新研究成果。介绍了介孔材料的制备方法,详细分析了介孔CZ材料的判断依据。将近十几年来有关CZ介孔材料的研究历史和文献结果进行了仔细分析和对比,并将文献报道的产物划分为三大类,指出了CZ介孔材料较难合成的原因,分析了解决的途径和原理,介绍了本课题组提出的一种新的合成介孔CZ的思路。     

双金属MOFs的NO/CO2选择性吸附性能研究

采用溶剂热法合成制备含Co、Mn双金属节点的MOF-74材料,研究了室温下对NO的吸附性能,并通过IAST和穿透实验研究了材料的吸附选择性。结果表明,双金属Mn_0.2Co_0.8-MOF-74具有典型的MOF-74晶体结构,对NO的吸附量达到160.3cc/g,比单金属Mn-MOF-74提高了约19.4%。在低吸附分压时,NO/CO₂的理想溶液吸附(IAST)理论吸附选择性最大可达到397,经过5次循环吸附-脱附实验后的再生性能优良。模拟烟气的双组分穿透实验中,Mn_0.2Co_0.8-MOF-74对NO/CO₂的吸附分离性能达到35.5,可以作为一种优良的NO吸附分离材料。     

介孔Fe-SiO2复合材料的制备及吸附协同催化性能

采用原位一步合成法,在含有模板剂、AlCl₃和H₂O的弱酸性反应体系中,引入Si源和Fe源,通过原位共沉积的方式,成功制备出Fe修饰的介孔SiO₂（Fe-SiO₂）复合材料。采用XRD、N₂吸附、FTIR、UV-vis、SEM和EDS等手段表征了介孔Fe-SiO₂复合材料样品的结构、形貌和化学组成;将所获得的介孔Fe-SiO₂复合材料用于吸附和协同催化去除水体中有机污染物亚甲基蓝（MB）;考察了Fe源添加量对介孔Fe-SiO₂复合材料结构和性能的影响。研究结果表明:合成体系中rFe:Si ≤ 0.05（摩尔比）时,所得Fe-SiO₂介孔材料保留了介孔孔道的高度有序性和大比表面积（860~889 m2·g-1）,Fe在介孔Fe-SiO₂复合材料中主要以四配位骨架掺杂的形式存在;当rFe:Si=0.1时,其比表面积下降为526 m2·g-1,Fe以骨架内和骨架外氧化物的形式共存于介孔Fe-SiO₂复合材料中。所有介孔Fe-SiO₂复合材料在去除MB的实验中均表现出很大的吸附容量和优良的多相类芬顿催化能力。其中,rFe:Si=0.05时所获得的介孔Fe-SiO₂复合材料样品性能最佳,对高浓度MB（250 mg·L-1）的吸附和催化总量达到213 mgg-1。      

磷酸锆/介孔密胺树脂复合吸附材料的制备及性能研究

将介孔密胺树脂与无定形磷酸锆复合制得一种广谱性复合吸附材料,考察了复合吸附材料对SO2和NH3的吸附性能,采用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪和扫描电子显微镜等对复合吸附材料的结构、形貌、热稳定性进行表征.结果 表明:介孔密胺树脂呈网状多孔交联形貌,比表面积为548.81m2/g、孔径...     

氨基化有序介孔氧化铝合成及吸附CO2性能研究

以廉价的无机铝盐为铝源,碳酸铵为沉淀剂,聚乙二醇1540为模板剂合成有序介孔氧化铝(OMA).以3-丙胺基三乙氧基硅烷(APTES)为氨基化剂,采用浸渍法将其嫁接到OMA孔内,形成氨基化的OMA用于吸附CO2.采用XRD、BET、TEM等测试技术对合成的吸附剂进行表征,通过固定床测量穿透曲线的方法研究其对CO2动态吸附性能.分别考察了吸附量、吸附温度、气体流量等因素对吸附性能的影响.结果表明,APTES负载量为30％的吸附剂、吸附温度为60℃、流量为40mL/min时对CO2吸附量最大,为0.639mmol/g;APTES/OMA经6次吸-脱循环后,其结构及吸附性能均变化较小,具有较好的稳定性     

CaO/γ-Al2O3吸附剂吸附CO2的性能研究

采用浸渍法制备了以γ-Al2O3为载体的CaO/γ-Al2O3吸附剂,并在自制吸附剂评价装置上,研究了不同CaO负载量对CaO/γ-Al2O3吸附剂吸附性能的影响。利用XRD及BET对CaO/γ-Al2O3吸附剂的物相及结构进行了表征。实验结果表明,CaO/γ-Al2O3吸附剂对CO2有较好的吸附性能,并且CaO/γ-Al2O3吸附剂的比表面积、孔容随着CaO负载量的增大而减小。当CaO的负载量为25%(wt,下同)时,CaO/γ-Al2O3吸附剂的静吸附容量达到最大值,4.95mol/kg。     

MoS2/有序介孔碳复合材料的制备及性能研究

采用水热法合成了纯MoS2及MoS2/有序介孔碳复合材料(MoS2/OMC)。X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及循环伏安曲线(CV)等分别用来表征样品的结构、形貌及电化学性能。实验结果表明,以钼酸钠和硫脲分别为钼、硫源合成的MoS2/OMC复合材料的性能较纯MoS2有明显提升。MoS2/OMC复合材料的首次放电容量达到1247mAh/g,第二、三次的放电容量分别为948mAh/g、894mAh/g,容量保持率为94%。二、三次充、放电曲线的近乎重合及高倍率下的高放电容量,亦表明该复合电极有极佳的循环稳定性及良好的可逆性。     

功能化SBA-15介孔材料的制备及其吸附性能研究

硅基介孔材料因其特有的特性,被用于去除废水中重金属离子的吸附剂.为了提高对目标污染物的吸附容量, 本文采用一步法和两步法制备了氨基或巯基功能化SBA-15介孔材料,利用傅里叶红外光谱仪、场发射扫描电镜、X射线衍射仪和氮气吸附脱附表征测试了材料的化学组成、微观形貌和物相结构.测试结果显示经功能化处理后的样品成功地接枝氨基或巯基功能基团.研究发现,经功能化处理后,材料的骨架结构及介孔孔道均未被破坏,但有序性下降且出现少许团聚,物性参数也有一定程度下降,功能化材料对Zn²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺和Cu²⁺的吸附率均有大幅度提高.经氨基或巯基功能化后,SBA-15介孔材料对水体中重金属离子的吸附率有很大提高,但一步法制备的功能化硅基介孔材料因模板剂去除不彻底而影响了对重金属离子的吸附效率,两步法制备的功能化硅基介孔材料对重金属离子的吸附效果更好,说明本文的功能化硅基介孔材料工艺是可行有效的,但两步法合成的功能化介孔材料具有更好的吸附效果.     

超临界CO2方法制备环氧树脂/纳米介孔MCM-41复合材料

采用超临界方法先将环氧树脂低聚物引入介孔MCM-41的一维孔道内,再与基体溶液共混,制备出环氧树脂／MCM-41纳米复合材料．研究了复合材料的拉伸性能与填充复合颗粒含量的关系．结果表明,超临界的方法确实可将环氧树脂低聚物分子链引入到MCM-41的孔道,并占据孔道的绝大多数空间．环氧基团进入介孔的孔道中并使孔口处的环氧基团与基体环氧产生了较强的界面相互作用,增加了两者的相容性．填充含量较低的复合颗粒就能提高复合材料的拉伸性能．     

水热法合成介孔氧化硅材料的结构及表面特性

以十六烷基三甲基溴化氨 (CTMABr)为模板剂 ,利用碱性水热法制备了介孔氧化硅材料 ,并采用小角度XRD、HRTEM、BET和FT IR等测试手段研究了其孔的结构、表面N2 吸附特性和孔径分布情况。结果表明 :碱性水热法制得的介孔氧化硅材料具有规则的六方结构 ,介孔的最可几半径为 1 9mm ,比表面积为 5 42 8m2 / g ,孔容为 0 4 5 6cm3/ g。     

巯基功能化短孔道有序介孔材料HS-Zr-Ce-SBA-15的合成及吸附性能

以P123为模板剂,正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,氧氯化锆和硝酸亚铈为无机前驱盐,3-巯基丙基-三甲氧基硅烷（MPTMS）为硅烷化试剂,通过一步共缩聚法合成了巯基功能化短孔道有序介孔材料HS-Zr-Ce-SBA-15（HS-ZCS）。采用红外光谱（FT-IR）、小角X射线衍射（LXRD）、透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、N2吸附/脱附、热重分析（TG）等手段对HS-ZCS进行了表征。结果表明MPTMS成功地引入到有序介孔材料上,HS-ZCS仍保持了类似于传统SBA-15高度有序的二维六方相介孔结构。对罗丹明6G的吸附实验表明,这种功能化短孔道介孔材料表现出比传统的长孔道SBA-15有更好的传输能力。     

功能化壳聚糖改性中空介孔SiO2

以通过溶胶-凝胶法制备的中空介孔SiO₂（HMSiO₂）纳米微球为骨架材料,通过反相微乳液合成使天然高分子壳聚糖（CTS）沉积在HMSiO₂纳米微球表面,随后在铈离子引发下于CTS表面进行丙烯腈接枝共聚并偕胺肟化,制备HMSiO₂复合壳聚糖接枝聚偕胺肟（PAO）复合纳米粒子（HMSiO₂@CTS-g-PAO）。通过FTIR和XRD对HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子的结构进行表征。采用SEM和激光粒度分析仪对HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子的形貌和粒径进行探究。结果表明：HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子的内层为HMSiO₂,外层为CTS-g-PAO,是典型的核-壳纳米粒子。以K₂Cr₂O₇为Cr源,探究HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子对Cr^Ⅵ的吸附。结果表明,HMSiO₂@CTS-g-PAO复合粒子对Cr^Ⅵ的吸附过程符合伪二级吸附动力学,主要为化学吸附,对pH=2.0、浓度为91.4 mg/L的K₂Cr₂O₇溶液中铬的最大吸附量高达3.28 mmol/g。     

超声化学法制备介孔复合材料的研究

将超声技术引入介孔材料的合成中是近年来研究的热点 ,用超声诱导的方法可大大缩短合成时间 ,又可获得性能优良的介孔复合材料。从超声化学的基本原理和特点出发 ,主要介绍了超声法在制备硅基介孔材料和非硅基介孔材料方面的应用 ,并对超声化学法在该领域的发展前景进行了展望。     

TiO2介孔光催化剂的制备研究进展

介孔TiO2是一种新型高效的光催化剂，综述了介孔TiO2的各种制备方法及其相关材料性能和在光催化降解方面的应用。分析了目前介孔TiO2材料合成和应用中存在的问题，展望了该领域的研究前景。     

介孔材料分形表征的研究进展

分形是材料表征中一种新兴的方法。本文介绍了介孔材料的基本特性和表征方法;阐述了分形理论的发展、分形维数的计算测定与分形在介孔材料表征中的应用,分析了介孔材料的分形模型,指出分形在介孔材料表征中的发展前景。     

基于鞣制废弃物制备ZAT-M纳米介孔材料及其应用研究

以锆、铝、钛(Zr、A1、Ti)多金属鞣制废弃物为原料,采用共沉淀法制备Zr-A1-Ti复合氧化物(ZAT-M),并形成纳米介孔型吸附功能型材料。采用综合热分析(DTA-TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微电镜(SEM)和比表面积及孔径测试对ZAT-M进行表征。结果表明,ZAT-M体系中由单质氧化物和交联氧化物组成,ZAT-M可有效去除鞣制废水中的EDTA-Cr,吸附方式主要以表面吸附和静电吸附为主。     

用超临界CO2法制备聚乳酸三维多孔支架材料

在超临界CO2(SC—CO2)条件下制备了生物相容性良好的聚乳酸(PLA)多孔材料，研究了PLA的分子量、SC—CO2的压力、温度和处理时间对多孔材料的结构形态、孔隙率和玻璃化温度的影响。结果表明：支架材料的孔洞分布、结构形态和孔隙率不仅与聚乳酸的分子量有关，而且与处理样品的压力、温度和时间关系密切；经超临界CO2处理后材料的玻璃化温度(Tg)有所升高，与传统的方法所制得的材料相比较，多孔材料不仅杂质少，孔径孔率分布均匀，孔洞表面粗糙，而且在大孔之间几乎布满了直径为10—20μm的微孔，该结构提供了营养物质和新陈代谢的通道，且细胞和生长因子也能通过。