模板剂对天然丝光沸石制备介孔材料的影响

以天然丝光沸石为原料,三正丁胺和三乙胺为模板剂,在碱性条件下,采用水热法制备介孔材料。利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积测定仪(N2吸附脱附)、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行表征,研究了模板剂对天然丝光沸石制备介孔材料的孔结构、形貌及性能参数的影响。结果表明,两种模板剂制备的介孔材料均较好的保留了丝光沸石的晶体结构,孔径主要分布于2~10 nm之间,孔型为片状颗粒堆积形成的狭缝孔。以三乙胺为模板剂制备的介孔材料性能较好,比表面积达到18.785 m2/g、平均孔径为13.495 nm、孔容为0.0844 cm3/g。     

氢氧化钠浓度对水热法合成介孔材料的影响

以F68(聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯)为模板剂,铝酸钠和水玻璃为铝源和硅源,按物质的量比为1∶120∶1233,采用水热法合成介孔材料.通过X射线衍射仪(XRD)、比表面积测定仪(N2吸附/脱附)、扫描电镜(SEM)对样品进行表征分析,研究了氢氧化钠浓度对水热法合成介孔材料的孔径、比表面积、孔容和形貌的影响.结果表明:氢氧化钠浓度增大,合成的介孔材料比表面积和孔容增大,孔径分布逐渐均匀.氢氧化钠浓度为11 mol/L时合成的介孔材料性能最佳,此时比表面积为165.42 m2/g,平均孔径23.03 nm,孔容0.85 cm3/g.     

煤基活性炭电极材料的制备及电化学性能

以太西无烟煤为原料、KOH为活化剂制备高比表面积的活性炭.采用N₂吸附法对活性炭的比表面积、孔容和孔径分布进行了表征,并评价了其用作超级电容器电极材料的电化学特性.在碱炭比为4∶1,800 ℃条件下活化1 h制备的活性炭比表面积达3 059 m²/g,总孔容为1.66 cm³/g,中孔率63%.该活性炭在3 mol/L KOH电解液中的比电容为322 F/g,大电流密度下充放电时的比电容保持率高,漏电流仅有0.06 mA,是理想的超级电容器电极材料.     

几种不同起源活性炭吸附剂在海洋溢油污染中的吸附效果及相关机制探讨

文章探讨了几种不同起源活性炭对海洋溢油的吸附能力。结果表明,活性炭对溢油的吸附能力不仅与其比表面积和孔体积有关,还受到其孔尺寸的影响。其中,煤基活性炭(商业活性炭)和玉米秸秆基活性炭虽具有较高的比表面积和孔体积,但是由于其结构骨架以微孔为主,难以吸附长链烷烃、大尺寸环烷烃及芳烃等溢油的主要组成分子,因此其吸附能力(5.6g/g)远低于比表面积及孔体积并不显著的,但具有介孔结构和大孔结构的硅藻土基活性炭(32.7g/g)。     

嵌段共聚物及其在制备高比表面积介孔材料中的应用

介孔材料因具有比表面积大、孔径分布均一及结构有序的特性,被广泛应用在催化剂载体、吸附材料及分离介质等领域。本文介绍了嵌段共聚物的结构特征及其在选择性溶剂中的自组装行为,综述了以嵌段共聚物为模板剂,采用溶胶-凝胶(sol gel)法制备高比表面积、高热稳定性介孔材料的控制过程,影响因素及制备非硅体系介孔材料的技术特性。     

中低温活化条件下超级电容器用活性炭的制备与表征

以印尼褐煤为原料,KOH为活化剂,在400～580 ℃的中低温活化条件下制备出超级电容器用煤基活性炭,采用低温N2吸附、X射线衍射（XRD）及扫描电子显微镜（SEM）对其孔结构、微晶结构以及表面形貌等进行表征,并评价了其用作超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明:在KOH活化制备煤基活性炭的活化过程中,KOH与煤中C的反应始于400～460 ℃;随着活化温度的升高,活性炭的比表面积及总孔容增大,孔径分布变宽,中孔率提高。当活化温度达到580 ℃时,所制活性炭的比表面积高达1 598 m2/g,总孔容达0.828 cm3/g,中孔率达41.4%,该活性炭用作电极材料在3 mol/L KOH电解液中具有良好的充放电性能,在50 mA/g的低电流密度下比电容高达369 F/g,在2 500 mA/g的高电流密度下比电容仍保持305 F/g,其漏电流仅为0.02 mA,且具有良好的循环性能,经1 000次循环后,比电容保持率超过92%,是一种理想的超级电容器电极材料。     

硝酸改性对煤基电极材料结构及吸附性能的影响

为了提高煤基电极材料的吸附性能,采用不同浓度的硝酸对其进行改性处理,研究了煤基电极材料孔结构、电化学性能及电吸附处理氰化废水的变化规律。采用低温(77 K)N2吸附法、循环伏安测试等手段对煤基电极材料的孔径分布及电化学性能进行了分析表征。结果表明,随着硝酸浓度的增大,煤基电极材料的比表面积、总孔容和微孔率均呈现先增大后减小的趋势,而其质量比电容逐渐增大,交流阻抗逐渐减小。质量分数为40%的硝酸活化后的煤基电极材料具有发达的孔隙结构,比表面积达325 m~2/g,平均孔径为1.899 nm~,总孔容达0.162 cm~3/g,作为电极材料时其质量比电容为120.576 F/g。以硝酸活化后的煤基电极材料为阴阳极,采用电吸附技术处理氰化废水,溶液中各离子的去除率随硝酸浓度的增大而增加,硝酸质量分数为40%时废水处理效果最好。     

钛铁矿-污泥复合吸附剂制备及应用

利用污水厂剩余污泥添加钛铁矿为造孔剂制备钛铁矿-污泥复合吸附剂,对其性质进行比表面积及孔隙结构(BET)、表面形态(SEM)、X射线衍射(XRD)等表征分析,并研究钛铁矿-污泥复合吸附剂对酸性品红废水的吸附。结果表明:制得的钛铁矿-污泥复合吸附剂有发达的大孔和中孔结构,其比表面积为285.003 m2/g、总孔容积达0.634 cm3/g,碘吸附值可达523.24 mg/g,相对于纯污泥吸附剂分别提高43.08%、31.81%、27.95%。在吸附剂投加量为4 g/L、吸附时间为100 min的条件下,对酸性品红的吸附平衡容量为24.93 mg/g,吸附率可达99.71%。其动力学过程可近似用Mckay拟二级模型来描述。     

煤矸石制备活性炭-介孔硅复合材料及其过程物相转变

煤矸石是一种含碳、硅、铝的混合物，将其用于制备复合材料，可解决元素分离难、产品纯度低等问题，显示出良好的应用前景。以煤矸石为原料，通过碱熔、酸浸等过程制备活性炭-介孔硅复合材料(AC-SiO₂)，考察了不同反应条件对煤矸石基活性炭-介孔硅复合材料孔容和比表面积的影响规律，并结合XRD、FTIR等方法研究了煤矸石基活性炭-介孔硅复合材料制备过程的物相转变。结果表明：煤矸石基活性炭-介孔硅复合材料的孔容和比表面积受到碱熔条件和酸浸条件的影响，其中尤以KOH浸渍液浓度、焙烧温度、HCl酸浸浓度的影响最为显著；当KOH浸渍液浓度大于10.7 mol/L、焙烧温度高于700°C时，煤矸石中所含的高岭石、石英将转变为钾霞石和硅酸钾物相，固相碳转变为活性炭，再经超过6.0 mol/L HCl酸浸后，可形成活性炭-介孔硅复合材料。在优化条件下，煤矸石中碳、硅转化率高达90.28%，产率可达40.2%，制得产品颗粒表面分布有层状结构堆积形成的微孔和介孔(微孔和介孔各占近1/2，比表面积可达835.1 m²/g，平均孔径为2.97 nm，总孔容为0.62 cm3...     

介孔TiO_2纳米光催化材料的水热合成及表征

以钛酸丁酯为钛源,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,采用水热合成法制备介孔TiO_2纳米光催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积孔径分析仪、紫外-可见分光光度计分析等方法对材料进行表征和测试。重点研究模版剂用量对所制TiO_2纳米光催化剂结构和光催化性能的影响。结果表明,纳米TiO_2光催化剂具有单一的锐钛矿相结构,晶粒尺寸小于12.8 nm;当模板剂用量(n_(CTAB)/n_(Ti))为0.5%时,催化剂的介孔孔径尺寸为5~16 nm,比表面积为162.8 m~2/g,孔容体积为0.38 cm~3/g,对光的吸收波长为460 nm,吸附能力强、光催化活性高。     

焙烧温度对硅藻土陶粒孔隙特征的影响

利用天然粘土和硅藻土作为主要原料,制备曝气生物滤池陶粒滤料。研究了焙烧温度对滤料孔径分布、比表面积、显气孔率等性质的影响。SEM形貌分析、压汞法孔径分析及其它的测试结果表明,当焙烧温度在950~1 050 ℃,可以制备出表面粗糙、物理化学稳定性良好的生物滤池陶粒滤料,滤料的比表面积7.76~5.49 m²/g,孔径范围0.003~10 μm,显气孔率73.88%~71.44%,容重0.77~0.84 cm³/g,有关性能指标优于进口陶粒滤料。     

固定碳对煤的孔结构和甲烷吸附量的影响

以4种不同固定碳质量分数的煤样作为研究对象,采用SEM表征其形貌,采用77 K时的N2吸脱附实验测定其比表面积、孔容和孔径分布,容量法测定其吸附甲烷的性能,并讨论煤的固定碳质量分数对其比表面积、孔容和吸附甲烷能力的影响。结果表明：当固定碳质量分数从70.17%增大到88.34%时,固定碳质量分数对煤的表面形貌、比表面积、孔容以及孔径分布的影响不显著;当固定碳质量分数从88.34%增大到94.45%时,煤的比表面积、微孔孔容分别增大1.84倍和5.06倍,孔径分布向微孔方向移动;Langmuir体积V L与固定碳质量分数（70.17%～94.45%）呈U型的二次多项式关系。     

温度对粉状活性焦的孔隙结构及SO2吸附性能的影响

为研究低成本、高性能脱硫用粉状活性焦的制备技术,采用褐煤为原料,在沉降炉试验台上进行粉状活性焦的制备,通过灰平衡方法分析了粉状活性焦的产率及挥发分含量,通过氮气吸附方法表征褐煤及粉状活性焦的孔容、比表面积及孔径分布,探索了不同温度条件下烟气活化对粉焦快速制备过程中孔隙结构的演变的影响机制,采用分形Frenkel-Halsey-Hill法分析了粉焦孔隙结构的分型特征,采用SO2性能测试装置分析了粉状活性焦的2 h吸附容量并探究粉焦的孔隙结构与SO2吸附性能的关系。结果表明,所获得活性焦的低吸附等温线的类型具备Ⅰ型和Ⅳ型等温线的特征,孔隙结构呈微孔-中孔-大孔的梯级孔结构特征,且以微孔结构为主。随着活化温度的增加,粉焦的产率呈线性下降的趋势,粉焦的比表面积及孔容值先增大后减小。温度为950 ℃时,比表面积最大,最大值为437.74 m2/g;温度为1 050 ℃时,总孔容最大,最大值为0.258 cm3/g;温度为1 200 ℃时,灰熔融造成孔隙堵塞大大降低了粉焦的孔隙结构。分形维数D2与活性焦比表面积变化趋势一致,可以较好的反应粉焦的微孔变化趋势。褐煤基粉焦的SO2吸附穿透曲线分为完全吸附阶段及穿透阶段,两个阶段的吸附由不同的孔隙结构主导,完全吸附阶段为微孔吸附,吸附速率快,吸附量大小取决于微孔,而穿透阶段的吸附量主要取决于中孔。     

渝东南下寒武页岩纳米级孔隙特征及其储气性能

系统采集、观察并描述了渝东南地区下寒武统页岩岩芯,通过有机碳含量、X衍射、甲烷等温吸附及氮气吸附实验测试,分析了页岩纳米级孔隙结构类型、发育特征及影响因素,探讨了纳米孔对页岩储气性能的影响。研究认为,渝东南下寒武统页岩纳米孔隙结构特征复杂,根据氮气吸附-脱附曲线及孔径分布特征可划分为3种类型,主要发育两端开放的管状孔、平行壁的狭缝状孔及四面开放的尖劈形孔等开放型孔隙,多为与有机质相关的纳米孔,孔隙直径一般小于60 nm,呈现2~5,8~12和24~34 nm三个分布峰值区。宏孔（>50 nm）孔隙体积百分含量为8.5%,比表面积百分含量仅占0.3%;中孔（2~50 nm）孔隙体积百分含量高达82.1%,比表面积百分含量为79.0%;微孔（<2 nm）孔隙体积百分含量为9.4%,比表面积百分含量占20.7%。有机碳含量是纳米孔隙结构特征的主控因素,有机质是总孔体积与比表面积发育的物质基础,纳米孔隙体积、比表面积与吸附含气量具有明显的线性关系。     

川南地区下古生界页岩气储层微观孔隙结构表征及其对含气性的影响

运用普通扫描电镜、氩离子抛光—场发射扫描电镜、Image J2x软件分析、高压压汞、低温CO_2和N_2吸附实验方法,对川南地区下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套页岩气储层微观孔隙成因类型、孔隙结构特征及其对页岩含气性的影响进行了研究。结果表明,川南地区下古生界页岩微观孔隙主要发育粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝等多种成因孔隙类型;下古生界页岩微观孔隙总面孔率为3.95%~7.48%,筇竹寺组页岩总面孔率和有机质孔面孔率低于龙马溪组页岩;下古生界页岩总孔容为(3.93~24.96)×10~(-3)m L/g,总比表面积为2.727~29.399 m~2/g,孔径为0.35~1.00,2.5~4.7和55~75 nm的孔隙是总孔容的主要贡献者,孔径为0.3~1.0,2.5~5.5 nm的孔隙主要提供了总比表面积,筇竹寺组页岩总孔容和总比表面积均较龙马溪组页岩要低;页岩微观孔隙的面孔率、有机质孔、孔容、比表面积、孔径分布均会影响页岩含气性。下古生界筇竹寺组和龙马溪组页岩在微观孔隙结构特征的上述差异,为揭示川南地区筇竹寺组与龙马溪组页岩含气性的差异提供了依据。     

竹炭对废水中Ni(Ⅱ)的吸附性能研究

研究竹炭加入量和废水pH值对吸附效果的影响,以及竹炭对Ni(Ⅱ)的吸附动力学和热力学特性。结果表明,增加竹炭加入量,废水中Ni(Ⅱ)去除率增高,可达95.6%,竹炭对中性和碱性废水中Ni(Ⅱ)吸附效果更好。二级动力学方程很好地表征了竹炭吸附Ni(Ⅱ)的动力学特性。竹炭对Ni(Ⅱ)具有一定的吸附能力,且竹炭粒径越小吸附能力越强,吸附等温线符合Langmuir模型,饱和吸附量为1.0~1.3 mg/g。动态吸附实验表明,出水中Ni(Ⅱ)浓度先增大后降低,在未达到饱和吸附点时,竹炭的吸附量已达1.17 mg/g。     

通辽褐煤电解改质的孔隙特征研究

本文针对褐煤复吸严重问题,采用氯化钙电解体系电解处理,利用低温氮吸附方法研究了褐煤电解前后孔隙特征以及对煤质的影响。研究发现:随着电位梯度的升高,褐煤开放型孔隙发生变化,孔径分布变宽,大孔径数量增多,比表面积和总孔容显著下降,平均孔径显著增加,复吸水份明显降低。尤其当电解后电解梯度为2.0V·cm-1时,比表面积和总孔容分别降为原褐煤的18.32%和62.96%,平均孔径增加436.86%,分析煤样放置1天复吸后水分仅为2.82%。     

改性夏威夷壳炭对废水中Cr(VI)的吸附行为研究

利用夏威夷壳和草酸钾制备改性夏威夷壳炭,采用SEM分析、SAP测定、FTIR及Raman光谱分析表征产物微观结构、孔结构、官能团及石墨化程度,通过吸附试验、动力学模拟及吸附等温线拟合,探究改性前后夏威夷壳炭对Cr(VI)的吸附规律。结果表明：①改性前夏威夷壳炭的表面孔隙结构相对较少、整体光滑;改性后夏威夷壳炭表面明显崎岖不平,粗糙度、孔隙增加。改性大幅提高了夏威夷壳炭的比表面积和孔容,降低了孔径,有利于提高夏威夷壳炭吸附性能。②改性前后夏威夷壳炭的结构仍保持相对完整,改性后夏威夷壳炭的峰强度比ID/IG增大,石墨化程度降低。③改性夏威夷壳炭对Cr(VI)的吸附率始终高于未改性夏威夷炭的;酸性条件有利于Cr(VI)的去除;Cr(VI)的吸附率随吸附剂用量和吸附时间的增加而升高,之后达到饱和;Cr(VI)的吸附率随溶液初始Cr(VI)浓度的增加而逐渐降低。④吸附动力学用准二级动力学模型描述和预测,夏威夷炭对Cr(VI)的等温吸附过程符合Langmuir方程,静电吸引和Cr(VI)的还原络合为主要吸附机制。     

基于压汞、低温N_2吸附和CO_2吸附的构造煤孔隙结构表征

我国煤层受多期次构造运动影响构造煤普遍发育,构造煤孔隙大小分布尺度较广(毫米～纳米级),孔隙结构较为复杂。不同尺度的孔隙结构控制着煤层气的吸附-解吸(孔隙表面)、扩散(纳米级孔隙)与渗流(微米～毫米级孔隙)等过程,是影响煤层气储存与运移的重要因素。为研究构造煤不同尺度孔隙结构的分布特征与演化规律,在潞安矿区采集4种破坏类型煤样,利用压汞法、低温N_2吸附法及CO_2吸附法分别测试了煤样的孔隙分布特征,对比分析了各测试方法的优势孔径段,提出利用CO_2吸附法表征构造煤微孔(2 nm)、低温N_2吸附法表征介孔(2～50 nm)、压汞法表征大孔结构(50 nm)的孔隙结构多尺度联合表征方法。实验结果表明所采煤样的孔容和孔比表面积均主要分布在微孔阶段,在0. 6 nm左右时的孔隙孔容量和孔比表面积达到最大,其中微孔容占总孔容的70%以上,微孔孔比表面积占总孔比表面积的99%以上,煤中孔容和孔比表面积分布存在微孔大孔介孔的规律。分析构造煤孔隙特征与煤体破坏类型的关系,随煤破坏程度增加,孔容和孔比表面积逐渐增高,大孔孔容比及介孔孔容比逐渐增大,微孔孔容比逐渐减小;孔容增幅主要体现在大孔阶段,比表面积增幅则主要体现在微孔阶段。其中大孔演化主要受控于角砾孔、碎粒孔及摩擦孔等外生孔,介孔演化受控于煤的大分子堆叠结构及分子间距,微孔演化主要受控于煤中芳香层片大小及排列方式。