“蒸汽相转化”法制备球形多级Y沸石

本文采用“蒸汽相转化”法合成了球形多级Y沸石。采用X射线衍射(XRD), 扫描电镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), N₂吸附-脱附, 固态核磁共振(NMR)谱和傅里叶变换红外(IR)光谱等表征手段对制备材料的结构性能进行了表征。SEM观察结果表明合成的Y型沸石是由尺寸为50~300 nm的初级晶粒组成的球形多晶聚集体, 透射电镜观察结果表明多晶聚集体为空心Y型沸石。通过分析FT-IR, ²⁹Si NMR, SEM和TEM等表征结果, 提出了空心球形Y沸石的形成机理。     

“蒸汽相转化”法制备纳米多级Beta沸石催化材料

由于多级孔沸石具有实际及潜在的应用价值,合成具有微孔–介孔孔道体系的多孔沸石引起了广泛关注。本研究在不添加二次模板剂的基础上,采用"蒸汽相转化"法制备了多级孔Beta沸石催化材料,对影响多级孔Beta沸石形成因素,如凝胶碱度、模板剂用量、硅铝比、蒸汽压力和晶化时间等进行了讨论。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外(FT-IR)光谱、拉曼(Raman)光谱、N_2吸附–脱附以及NH_3-TPD等表征手段对制备材料的结构性能进行了表征。在借助红外光谱、拉曼光谱及扫描电镜等表征手段的基础上,对多级孔Beta沸石的形成机制进行了探索。结果表明:通过"蒸汽相转化"法所制备的Beta沸石为纳米多晶聚集体,这些多晶聚集体由粒径为10~40 nm的初级晶粒构成,在初级纳米粒子之间形成了2~30 nm的介孔结构;干胶制备过程中生成的初级和次级结构单元有利于快速形成大量的Beta沸石核,较高的成核速率有利于Beta沸石纳米晶粒形成,这些纳米晶粒相互聚集最终形成纳米多晶Beta沸石聚集体。     

汽相转化法制备纳米晶组成的块状ZSM-5多孔沸石

在ZSM-5沸石前驱体中加入羧甲基纤维素钠并制得干胶, 然后通过蒸汽相转化制得了大块状ZSM-5沸石。由于羧甲基纤维素钠与硅铝物种之间的相互作用干扰了沸石晶体的正常生长, 这种干扰所产生的“键阻断”作用导致合成的大块状ZSM-5沸石由100~150 nm的初级ZSM-5沸石晶体组成, 在这些初级粒子之间存在2~20 nm的二次介孔结构。异丙苯催化裂化结果表明, 由于纳米沸石具有较高的外表面积和较大的介孔孔容, 比参比催化剂表现出更高的异丙苯转化率。     

载铂多级孔ZSM-5分子筛用于邻二甲苯的“吸附-催化燃烧”循环脱除

首先利用F127作为软模板, 采用蒸汽辅助晶化法合成出具有一定介孔结构的多级孔ZSM-5分子筛, 然后采用等体积浸渍法负载铂, 成功制备了载铂的多级孔ZSM-5分子筛催化剂。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸附等温线(N₂ isotherm)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对制备的催化剂进行了表征, 并将催化剂用于邻二甲苯的吸附和催化燃烧反应, 最后考察了催化剂“吸附-催化燃烧”循环脱除邻二甲苯的性能。结果表明, 与传统ZSM-5分子筛相比, 多级孔ZSM-5分子筛结晶度略有下降, 但是介孔度和孔体积明显提升。介孔结构与微孔结构并存, 极大提升了多级孔ZSM-5分子筛对邻二甲苯的吸附能力, 其饱和吸附量达到了传统ZSM-5分子筛的约8倍。此外, 介孔结构的存在提高了铂的分散度, 使得载铂多级孔ZSM-5分子筛具有最佳的催化燃烧邻二甲苯性能, 三次“吸附-催化燃烧”循环使用后的吸附容量依然基本保持不变, 并且在催化燃烧过程中无二次污染物生成, 具有较高的吸附容量和循环使用稳定性。     

蒸汽相转化涂晶法SAPO-34分子筛膜的制备及表征

采用一种新型涂晶方法即蒸汽相转化涂晶法, 在廉价大孔α-Al₂O₃载体上水热合成制备高质量的SAPO-34分子筛膜。该方法能够有效修复α-Al₂O₃载体的大孔缺陷, 通过制备平整均匀的晶种层, 最终得到了连续并且无明显“针孔”缺陷的SAPO-34膜。实验考察了浆料中添加尺寸分别为2 μm、1 μm、500 nm及100 nm的晶种对形成晶种层及分子筛膜的影响, 并将制备的分子筛膜用于渗透汽化异丙醇脱水实验。在75℃下对90wt%的异丙醇/水混合物具有优良的分离性能, 其通量和分离系数分别为1.396 kg/(m²·h)和973。     

以聚乙二醇为模板凝胶转化制备介孔ZSM-5沸石及其催化性能

以聚乙二醇为介孔导向剂, 通过凝胶转化制备了介孔ZSM-5沸石。研究表明, 在TPA⁺/SiO₂=0.1时经过9~15 h溶剂挥发制得的凝胶, 在160℃处理24 h可得到介孔ZSM-5沸石; 挥发时间太短或太长会得到纯的ZSM-5沸石或介孔材料, 说明在凝胶的制备过程中, 通过控制溶剂的挥发程度, 既可为沸石生长过程提供所需的水分, 又能避免沸石晶体形成过程中无定型相的产生, 从而在较低的TPA⁺浓度下获得介孔ZSM-5沸石。与传统的ZSM-5沸石相比, 利用该方法制备的介孔ZSM-5沸石不仅具有微孔/介孔多级孔结构, 同时具有沸石材料较强的酸性、较高的水热稳定性和择形催化性能, 使其在苯甲醛与正丁醇的大分子醇醛缩聚反应中能有效地克服传统沸石孔径限制的缺点, 收率高达42.4%。     

汽相转化法制备无粘结剂小晶粒 ZSM-5沸石

以硅藻土为原料,混合部分硅溶胶与少量晶种导向剂进行成型,然后进行汽相转化,制备了无粘结剂小晶粒ZSM-5沸石.晶种导向剂中的沸石微晶和结构单元诱导硅铝原料转化为交错生长的ZSM-5沸石,导致无粘结剂沸石的生成.产物的表征结果表明,制备的无粘结剂小晶粒ZSM-5成型沸石具有丰富的孔结构,较大的比表面以及较高的机械强度,酸性质可调,可用作催化材料或吸附剂.     

蒸汽诱导法辅助相转化法制备疏水PDMS-PVDF微孔膜及其结构性能研究

采用蒸汽诱导法辅助浸没沉淀相转换法制备了硅橡胶-聚偏氟乙烯(PDMS-PVDF)疏水微孔膜并用于真空膜蒸馏NaCl水溶液,通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、接触角测试仪对微孔膜的形貌结构和表面接触角进行表征和测试,研究了相对湿度对微孔膜结构和性能的影响。结果表明：随着相对湿度的增加,微孔膜表面接触角逐渐增加,孔隙率提高,平均孔径为(31±2)nm;截留率均达到99.9%以上,渗透通量先增加后降低;相对湿度为70%时制备的微孔膜渗透通量可达5.2kg/(m²·h)。     

水蒸汽辅助凝胶转化法合成连续致密的TAPO-5分子筛膜

采用水蒸汽辅助凝胶转化法合成TAPO-5分子筛膜, 使用XRD、SEM和UV-Vis对膜层进行了表征, 并与传统水热晶化法进行了对比。通过探讨老化模式和晶化时间对TAPO-5分子筛膜表面形貌、晶粒结构与交联性以及膜层覆盖度与致密性的影响, 发现使用水蒸汽辅助凝胶转化法, 在预先老化条件下晶化48 h, 有利于TAPO-5分子筛在载体表面的生长, 在多孔α-Al₂O₃载体表面形成完整、致密的TAPO-5分子筛膜, 也有利于形成骨架钛。     

晶种导向蒸汽辅助晶化法全硅BETA沸石的合成研究

全硅BETA沸石在卷烟烟气减害和石油化工领域有较好的应用前景。利用单模板剂合成方法——晶种导向蒸汽辅助晶化法(SAC)合成了全硅的BETA沸石。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外(FT-IR)和氮吸附对样品进行了分析。结果表明, 晶种量、模板剂四乙基氢氧化铵(TEAOH)和碱度对全硅BETA沸石的合成有着重要的影响。同时还发现, 利用SAC法合成的全硅BETA沸石晶体中, 四方晶系(A晶型)占有58%~68%, 并且原料的配比不影响A晶型的丰富程度。全硅BETA沸石具有一定疏水性, 有望用于有机物/水分离体系。     

船闸基坑边坡中桥梁基桩力学特性研究

为研究船闸软土基坑边坡中桥梁双桩基础的桩土相互作用复杂力学行为,计及渗流作用、滑坡推力、桩侧摩阻力、轴力效应及桩间土等因数影响,采用“m”法模拟桩土相互作用,根据力和力矩平衡条件建立桩基础控制微分方程,建立微分方程的二阶精度差分方程组,数值模拟基桩位移及内力。理论桩顶位移与现场监测桩顶位移吻合较好,验证了该文中理论分析方法的有效性,该理论分析方法可做实际工程设计与研究参考方法。     

酸碱复合处理制备多级孔ZSM-5分子筛及其甲醇制汽油反应性能

以商业ZSM-5分子筛为原料, 分别采用碱处理和酸碱复合处理法制备了多级孔ZSM-5分子筛。利用XRD、FT-IR、SEM、TEM以及氮气吸-脱附等手段对样品进行了表征, 并评价了样品的MTG反应性能。结果表明: 利用单纯碱处理或酸碱复合处理商业ZSM-5分子筛均可制备晶体内富含介孔和大孔的多级孔ZSM-5分子筛。与商业ZSM-5原料相比, 多级孔ZSM-5分子筛催化剂的介孔比表面积、介孔孔容以及酸性位“可接近性指数”等显著增加, 酸量明显减少, 酸强度降低。催化评价结果显示, 多级孔ZSM-5分子筛催化剂在大幅提高汽油产品收率、延长使用寿命的同时降低了芳烃收率。与碱处理样品相比, 酸处理能够进一步调节样品的酸性质和孔结构, 因此酸碱复合处理所得多级孔ZSM-5分子筛催化剂的物化性质和催化性能得以进一步提升。     

水热法制备A型沸石粉体中的聚合生长

通过水热法制备A型沸石粉体实验和粉体表征,对水热条件下粉体晶粒的生长过程进行较深入的研究,提出了水热体系中A型沸石晶粒同时存在聚集生长和聚合生长。聚集生长是物粒从小尺寸粒子向大尺寸粒子输运的重结晶过程,而聚合生长则是小晶粒之间通过聚合作用形成粒度更大的晶粒的作用过程。两者的热力学驱动力都是由于晶粒平均粒度的增大降低了体系总的表面自由能。水热体系A型沸石晶粒的形成经历了前驱物溶解成核并形成纳米小粒子晶粒的聚合生长晶粒的聚集生长4个阶段,最后得到的晶粒以聚合生长为主,同时伴随着聚集生长的综合结果。     

含氟体系下亲水性ZSM-5沸石分子筛膜的制备及其性能

用变温热浸渍法在廉价大孔α-Al₂O₃的载体管上涂覆大小晶种引入平整均匀的晶种层, 随后在无有机模板剂的含氟体系下通过二次水热生长法制备了亲水性ZSM-5沸石分子筛膜。实验考察了小晶种液浓度对形成晶种层及ZSM-5沸石分子筛膜形貌和性能的影响。并将制备的ZSM-5沸石分子筛膜分别用于渗透汽化异丙醇脱水和乙酸脱水体系中。结果显示, 小晶种液浓度为0.2wt%时, 制备的ZSM-5沸石分子筛膜在75℃下对10wt%水/异丙醇和10wt% 水/乙酸混合物体系均具有优良的分离性能, 其渗透通量分别为3.64 kg/(m²·h)和0.61 kg/(m²·h), 分离因子分别达3204和1321。     

多级结构α-MoO3空心微球的构筑及其对有机染料的吸附性能

具有多级结构的半导体金属氧化物, 其特有的立体空间结构使材料具有超高活性, 在吸附领域具有应用潜力。研究采用简单的一步溶剂热法制备了空心球状的MoO₂前驱体, 400 ℃热处理后得到多级结构α-MoO₃空心微球。空心球的直径为600~800 nm, 由宽度约70 nm的纳米棒构筑而成。该球状α-MoO₃纳米材料对亚甲基蓝(MB)染料具有优良的吸附性能。当α-MoO₃吸附剂用量为0.5 g/L、MB染料浓度为20 mg/L、吸附时间为5 min时, 移除率可达到73.40%。吸附60 min时, 吸附达到平衡, 此后移除率为97.53%~99.65%。该吸附动力学过程符合拟二级动力学模型, 吸附等温线符合 Langmuir 模型拟合, 最大吸附量为 1543.2 mg/g。α-MoO₃微球由于多级且中空的纳米结构, 对MB染料具有用量少、吸附速率快和吸附完全等特点。该材料可以用于吸附废水中其他有机染料。     

固相离子交换法制备高效载银分子筛抗菌剂及其抗菌性能

以小粒径NaA分子筛为载体,硝酸铵和硝酸银为原料,采用固相离子交换法制备载银分子筛抗菌剂。研究AgNO_3的用量、反应温度和反应时间对载银分子筛载银量的影响。分析了载银分子筛的物相和形貌,考察了载银分子筛的抗菌性能、缓释性能及抗变色性能。结果表明,在反应体系n(NH_4A)∶n(AgNO_3)为1∶2,反应温度为400℃,反应时间为4h条件下制备的载银分子筛,其载银量达到(41.35±0.42)%(质量分数),对大肠杆菌(Escherichia coli)的最小抑菌浓度(Minimum inhibitory concentration,MIC)为10.42×10~(-6),杀菌率达到(98.36±0.28)%,抑菌圈直径为15.8 mm;对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的MIC值为12.50×10~(-6),杀菌率达到(97.43±0.19)%,抑菌圈直径为13.6mm。所制备的载银分子筛具有良好的缓释性能和抗变色性能。     

γ-NaxCoO2粉体的聚丙烯酸钠凝胶法制备及其表征

本研究发展了一种用于制备氧化物热电材料γ-Na_xCoO₂粉体的化学合成方法——聚丙烯酸钠(PAAS)凝胶法。主要研究了PAAS/Co²⁺摩尔比、原料浓度和煅烧温度对产物相组成及微观形态的影响规律, 探讨了物相形成机制, 同时用该方法结合SPS制备了不同Na离子浓度的Na_xCoO₂多晶样品, 并对其热电性能进行了表征。结果表明, PAAS/Co²⁺摩尔比对产物相组成产生了显著影响, 随着PAAS/Co²⁺摩尔比的增加, 样品的相组成由Co₃O₄相向单相γ-Na_xCoO₂转变, 合适的PAAS/Co²⁺摩尔比为0.8~1.1。而反应原料浓度对产物相组成的影响存在一个临界值(0.025 mol/L), 大于临界值抑制单相形成, 小于临界值促进单相形成。煅烧温度的升高有助于γ-Na_xCoO₂单相的形成, 800℃煅烧得到γ-Na_xCoO₂单相, 晶粒形态呈片状, 平均厚度约200 nm, 片状方向的尺寸在1~4 μm之间。随着Na含量的增加, 样品的Seebeck系数增大, 电导率增加, 热导率降低, 最终导致ZT值大幅增加。