热分解碱式碳酸锌制备特定晶粒尺寸纳米氧化锌及机理研究

以硝酸锌和碳酸氢铵为原料,采用热分解碱式碳酸锌工艺制备纳米氧化锌。通过煅烧产物的XRD分析,确定了前驱体最佳热分解温度,得出了煅烧温度、时间与平均晶粒尺寸的关系。通过对不同煅烧温度产物的透射电镜微观形貌观察、分析,阐述了热分解纳米氧化锌的形成机理。实验结果表明,前驱体最佳热分解温度为200℃;在200~600℃的煅烧温度下可形成晶粒尺寸为8.4~29.3 nm的纳米氧化锌;纳米氧化锌平均晶粒尺寸与煅烧温度为指数函数关系,而与煅烧时间为幂函数关系;纳米氧化锌在热分解过程中,首先形成纳米孔,随后孔和孔连通形成纳米孔道,最后形成表面圆滑的棒状纳米氧化锌。     

氧化锌/辉沸石复合光催化材料的制备及其性能

以七水硫酸锌为前驱体,天然辉沸石为载体,以直接沉积法制备了纳米氧化锌/辉沸石复合材料。结合XRD、BET和SEM等表征手段对样品的物相组成、孔结构特性及微观形貌做了检测分析,并且探究了不同氧化锌负载量及煅烧温度对纳米氧化锌/辉沸石复合材料降解亚甲基蓝性能的影响规律。结果表明：复合材料实现了六方铅锌矿相氧化锌与辉沸石的紧密复合与有效分散,且该复合结构能够有效抑制光生载流子的复合,改善材料的吸附性能,进而提高材料的光催化效率;当复合材料中氧化锌负载量为30%（氧化锌与沸石的质量比）、煅烧温度为300 ℃时,材料对亚甲基蓝的光催化性能最优。     

煅烧温度对纳米氧化锌纯度的影响及其机理探讨

以碳酸钠和硝酸锌为原料,采用高温固相煅烧热分解方法制备高纯度纳米氧化锌。通过滴定分析了产物的纯度,结合产物的中位粒径测试,确定了高纯度氧化锌制备的煅烧温度。通过对特定煅烧温度下产物的X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、激光粒度、乙二胺四乙酸二钠滴定分析,阐述了高纯度纳米氧化锌形成机理。研究表明,碱式碳酸锌在煅烧温度高于200℃时可以完全分解,随着温度进一步升高,产物的纯度逐渐升高;当煅烧温度高于400℃时,产物的纯度大于95%,满足GB/T 19589—2004《纳米氧化锌》3类的要求;当煅烧温度为600℃时,产物中位粒径最小(345 nm);热分解法制备高纯度纳米氧化锌,经历了碱式碳酸锌分解为氧化锌、二氧化碳、水和在不同煅烧温度下建立氧化锌、二氧化碳、水的吸附-脱附平衡两个物理化学过程。     

巢状多层中空多孔SiO2材料的模板法合成及其吸附活性的研究

本文利用一种简便的双模板法合成了具有类似鸟巢状多层结构的中空多孔SiO_2材料。采用MCH作为模板剂,CTAB作为结构导向剂,制备出的SiO_2材料除了具有模板剂的多层形态,同时具有空心、大孔及中孔结构。研究其吸附活性发现该材料具有较高的比表面积(最高为990 m2/g),对有机染料具有较大的吸附量和较快的吸附速率。     

煅烧温度对热分解工艺制备特定比表面积纳米氧化锌性能影响

以碳酸钠和硝酸锌为原料,采用高温煅烧热分解工艺制备纳米氧化锌。探讨了不同煅烧温度对产物比表面积的影响,研究了不同煅烧温度的氧化锌晶粒生长规律。通过分析氧化锌纯度和考察产物的微观结构,确定了符合GB/T19589-2004的3类纳米氧化锌最佳煅烧温度。研究表明,煅烧温度由300℃升高到700℃,可得到17.2~71.3 m~2/g的特定比表面积纳米氧化锌,氧化锌的含量由92.5%升高到98.9%,平均晶粒尺寸与煅烧温度的生长关系符合三次多项式关系。尤其是当煅烧温度为400℃时,可得到比表面积大于60m~2/g、粒径约为15~25 nm、类球状的纳米氧化锌。     

天然菱铁矿在热处理过程中的结构变化

研究了空气氛围中热处理天然菱铁矿在不同煅烧温度、时间的结构演化规律。结果表明:当煅烧温度达到约430℃时,矿石中的亚铁离子被轻微氧化,随即释放少量CO_2,此时菱铁矿矿石表面逐渐出现多孔结构状态,孔径为几个纳米,呈现形态为不规则的串珠状;当煅烧温度达到460℃时,开始大量释放CO_2并逐渐相转变为赤铁矿,并在595℃时完全相转变。400~600℃的煅烧产物比表面积和孔结构随着煅烧温度、时间的变化有较为明显的差异。其中470℃煅烧产物由于大量脱去CO_2,菱铁矿颗粒内部出现大量1~5 nm的介孔,最大比表面积为57.5 m2/g;随着煅烧温度增高、时间延长,赤铁矿晶粒逐渐变大,其晶粒间空隙孔径变大、数量减少,比表面积逐渐降低。天然菱铁矿可以在450~500℃空气氛围中快速热分解获得高比表面积纳米孔材料。     

碳纳米笼的制备及其应用研究进展

碳纳米笼是一种笼状结构的碳纳米材料,具有高的比表面积,分级分布的孔结构和优异的导电性。碳纳米笼的以上优点使其在电化学储能和电催化领域得到了广泛的应用。综述了近年来碳纳米笼的制备方法及其在电化学领域的应用研究进展。     

纳米氧化锌介孔脱硫剂的制备方法

本发明涉及一种纳米氧化锌介孔脱硫剂的制备方法,以介孔材料为脱硫剂载体,以纳米级氧化锌颗粒作为脱硫催化剂,并将纳米级氧化锌颗粒负载在介孔材料上,得到含氧化锌的介孔脱硫剂。     

H_2O和SO_2对CFB内石灰石同时煅烧/硫化反应中煅烧动力学的协同作用

采用自制恒温热重分析仪,研究了CFB工况下石灰石同时煅烧/硫化反应中H_2O和SO_2对石灰石煅烧动力学和孔结构的协同作用。煅烧环境中的H_2O能够促进石灰石的分解,但SO_2会减慢石灰石分解速度,且测试发现SO_2使煅烧后颗粒的孔容积下降,分解反应的效率因子减小。基于此提出SO_2减缓煅烧反应的机理:高温下,石灰石颗粒外层首先分解并生成多孔CaO层,其中的孔隙作为内部CaCO_3分解产生CO_2的外扩散通道,当煅烧气氛中含有SO_2时,颗粒的CaO层与SO_2反应生成CaSO_4,堵塞了CaO中的孔隙,增加了CO_2扩散的阻力,从而减缓了其分解速度。当石灰石在含有15%H_2O和0.3%SO_2的环境中分解时,其分解速度比不含二者的环境下快,而比含15%H_2O但不含SO_2的环境下慢,说明H_2O和SO_2对改变石灰石分解的速度有协同效应,但15%H_2O的作用比0.3%SO_2的作用更大。对效率因子的计算表明,该现象可能由于石灰石煅烧反应的速度控制步骤中本征反应速度的影响比扩散阻力的作用更大,而H_2O能够直接加速煅烧反应的本征速度。温度、粒径等均能够影响石灰石同时煅烧/硫化反应的中的煅烧速度。H_2O还能够促进CaO的烧结,并且H_2O和SO_2在降低石灰石煅烧产物的孔面积和孔容积上具有叠加效应。     

纤维增强冰模板氧化铝多孔陶瓷的微观结构与力学性能

采用定向冷冻冰模板法制备了具有定向直通孔结构的纤维增韧氧化铝多孔陶瓷以及纯颗粒氧化铝多孔陶瓷,研究了固含量和纤维引入对材料微观结构及力学性能的影响。结果表明:随着固含量从15%(体积分数)提高至40%,材料的微观形貌从层状孔到枝状孔再到各向同性孔变化,层间距逐渐减小直到消失;材料的强度从7 MPa提高至70 MPa;纤维的引入增大了层间距并在层状孔壁间形成桥联,从而降低了材料的密度;在低固含量时,纤维的引入改变了直通孔多孔材料的应力应变行为,形成应力平台区,使得冰模板多孔陶瓷从脆性断裂转变为渐进式断裂,材料的抗压强度和断裂能量吸收能力提高。     

利用次氧化锌粉制备活性氧化锌工艺研究

研究了利用硫酸浸出次氧化锌粉制备活性氧化锌的工艺。讨论了浸出过程中液固比、硫酸浓度对浸出率的影响;采用加氧化锌粉末、加热、调节pH和锌粉置换的方法提纯硫酸锌溶液;采用碳酸氢铵作为沉淀剂制备前驱体碱式碳酸锌。通过实验,确定了利用次氧化锌粉制备活性氧化锌的工艺参数。采用扫描电镜和X射线衍射对活性氧化锌进行了表征,结果表明：活性氧化锌的粒度分布均匀,形貌为球形立方,产品纯度高,氧化锌质量分数为99.48%。     

复合氧化锌胶料的性能研究

试验研究复合氧化锌对NR和SBR胶料及斜交轮胎胎侧胶和胎面基部胶性能的影响.结果表明,当氧化锌用量超过2.5份后,采用复合氧化锌的NR或SBR胶料硫化特性、物理性能和耐热老化性能与采用间接法氧化锌的胶料接近;采用复合氧化锌等量替代间接法氧化锌用于斜交轮胎,胎侧胶性能变化不大,胎面基部胶物理性能有所提高,胶料成本降低.     

纳米氧化锌对橡胶性能的影响研究

研究了纳米氧化锌对胶料物理性能的影响。纳米氧化锌因其粒径小,表面积大,吸附活性大,从而具有表面效应和高活性;采用纳米氧化锌可提高胶料的耐磨性,H抽出力和撕裂性能,同时纳米氧化锌可以与橡胶分子实现分子水平上的结合,即纳米材料与橡胶分子的接枝作用,达到提高胶料性能的目的。     

氨配合氧化法由氧化锌烟灰制备活性氧化锌

本研究以氧化锌烟灰或粗氧化锌为原料，用氨水—碳酸氢铵—双氧水作浸取液。将氧化锌烟灰或粗氧化锌浸取、除杂净化、蒸氨沉锌、洗涤干燥、煅烧即可制得高品位的活性氧化锌。     

工业级纳米氧化锌的合成及性能

以七水硫酸锌、碳酸氢铵为原料,通过液相沉淀法合成纳米氧化锌前体,并焙烧获得纳米氧化锌。本文采用XRD、TG-DSC、TEM、BET等测试手段对纳米氧化锌及其前体进行表征,研究了焙烧温度对所制备氧化锌形貌、晶型及脱硫活性的影响,结果表明:所获得的碱式碳酸锌为不规则纳米晶,晶粒尺寸约为2~10nm;在不同的焙烧温度下所获得的纳米氧化锌的综合性能存在较大差异,其中在焙烧温度300℃处理所得纳米氧化锌综合性能较高,其晶粒尺寸为5~10nm之间,结晶度较完整,比表面积为41.41m²/g,在220℃脱硫活性较高,穿透硫容>25%;随着焙烧温度的提高,纳米氧化锌的晶化程度加大,表面性质被破坏,比表面积急剧下降,颗粒团聚严重;焙烧温度太低,则纳米氧化锌前体分解不完全,影响其纯度。     

草酸锌热分解条件对氧化锌粒径的影响

借助透射电镜(SEM)研究了不同热分解条件对氧化锌粒径的影响规律。实验发现:在500～900℃的煅烧温度内,随着热分解温度的增加,氧化锌的聚集程度越来越大,平均粒径由50nm增大至500nm;在同一煅烧温度(500℃)下,随着煅烧时间的增加氧化锌的聚集程度呈增大趋势,平均粒径由50nm增大至300nm。相同热分解条件下,由乙醇洗涤的草酸锌制备的氧化锌粒径分布较窄(10～50nm),而由水洗涤的草酸锌制备的氧化锌粒径分布较宽(30～80nm)。热分解草酸锌制备纳米氧化锌的适宜工艺条件为:500℃,1h。     

Effect of ZnO loading to activated carbon on Pb(II) adsorption from aqueous solution

The effect of zinc oxide loading to granular activated carbon on Pb(II) adsorption from aqueous solution was studied in comparison with zinc oxide particles and oxidized activated carbon. Cu(II), Cd(II) and nitrobenzene were used as reference adsorbates to investigate the adsorption. The BET surface area and point of zero charge (pH_PZC) in the aqueous solution were measured for the adsorbents. The adsorption isotherms were examined to characterize the adsorption of heavy metals and organic molecules. The heavy metal adsorption was improved by both the zinc oxide loading and the oxidation of activated carbon. In contrast, the adsorption of nitrobenzene was considerably reduced by the oxidation, and slightly decreased by the zinc oxide loading. The zinc oxide loading to the activated carbon was found to be effectively used for the Pb(II) adsorption whereas only a part of surface functional groups was used for the zinc oxide particles and the oxidized activated carbon. From the experimental results, the surface functional groups responsible for the Pb(II) adsorption on the zinc oxide loaded activated carbon were considered to be hydroxyl groups that formed on the oxide, while those on the oxidized activated carbon were considered to be carboxylic groups.     

不同碳酸盐沉淀剂热分解法制备纳米氧化锌

以硝酸锌为锌源,分别以碳酸钠和碳酸氢铵为沉淀剂,采用热分解碱式碳酸锌工艺制备纳米氧化锌。通过热重分析、晶型测试、平均粒径测试、微观形貌观察等系列对比,分析了以两种碳酸盐为沉淀剂制备氧化锌的过程,建立了生长动力学方程,对比了微观形貌和分散状态。实验结果表明,以碳酸氢铵为沉淀剂制备的前驱体在煅烧温度为200 ℃后直接生成纳米氧化锌,而以碳酸钠为沉淀剂制备的前驱体在煅烧温度为200~250 ℃时先生成碳酸锌然后在300 ℃时完全转变为氧化锌;两种沉淀剂制备纳米氧化锌的生长过程符合不同指数方程生长关系,以碳酸钠为沉淀剂制备纳米氧化锌的生长满足方程y=2.775 04e^{0.004 76x},而以碳酸氢铵为沉淀剂制备纳米氧化锌的生长满足方程y=5.152 96e^{0.002 85x},对比来看以碳酸氢铵为沉淀剂制备纳米氧化锌在相同温度下得到的晶粒尺寸要小;从粒度分布和透射电镜观察分析,在相同温度下也是以碳酸氢铵为沉淀剂制备的纳米氧化锌的粒径较小。     

Application of nano‐zinc oxide master batch in polybutadiene styrene rubber system

The properties of nano‐zinc oxide master batch filled butadiene styrene rubber (SBR) systems were researched in comparison with those of common zinc oxide and nano‐zinc oxide filled systems. First, the nano‐zinc oxide master batch was prepared and the cure characteristics of three different kinds of zinc oxide filled SBR composites were studied; second, the mechanical properties and wear resistance were compared; then, the improved mechanical properties were confirmed by dynamic mechanical properties and transmission electron microscopy. Finally, the zinc oxide amount reducing mechanism was analyzed. Results show that nano‐zinc oxide master batch filled SBR system has better mechanical properties than those of nano‐zinc oxide and common zinc oxide filled systems, which is due to the improved dispersion by master batch mixing technology. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 101: 922–930, 2006     

氧化锌对膨胀阻燃聚丙烯的影响

研究了协效剂氧化锌（ZnO）对聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）、氰尿酸三聚氰胺（MCA）膨胀阻燃聚丙烯（PP）体系的阻燃协效作用。采用氧指数（LOI）、热失重法（TG）、锥形量热仪（Cone）、红外光谱（FTIR）等手段分析了ZnO对膨胀阻燃PP的影响。结果表明，氧化锌可提高该体系的LOI和阻燃性能，还可促进阻燃体系形成炭层，且可提高其炭层的强度，该体系氧化锌最佳用量应为1．0份。