MOF@γ-Al2O3复合材料的制备及其选择性染料吸附性能研究

本文通过原位生长法将金属有机骨架(MOF)与γ-Al₂O₃相结合制备了两种MOF@γ-Al₂O₃复合材料,即UIO-66/UIO-66-NH₂@γ-Al₂O₃,并将其应用于选择性染料吸附性能研究。结果表明：UIO-66/UIO-66-NH₂@γ-Al₂O₃复合材料可选择性吸附阴离子染料(刚果红,CR),吸附量分别可以达到1520.91mg·g^-1和1598.65mg·g^-1。同时,UIO-66/UIO-66-NH₂@γ-Al₂O₃复合材料还具备优异的稳定性,重复使用10次后对CR的选择性吸附性能基本保持不变。     

α-Al2O3小孔径超滤膜低温制备与性能研究

α-Al₂O₃以低廉的价格与优秀的性能成为制备陶瓷膜的经典材料,然而α-Al₂O₃需高温驱动相变,高温会导致晶粒的过度生长与孔隙的聚结,这不利于超滤膜的制备。为制备具有高选择性的α-Al₂O₃小孔径超滤膜,采用聚合溶胶路线,通过调节溶胶合成参数影响其热处理过程中的结构转化以促进α-Al₂O₃的低温制备。在950℃下煅烧的前驱体完全转变为α-Al₂O₃。通过考察涂膜时间提升膜面完整性并采用该热处理条件制备了具有超薄分离层的α-Al₂O₃超滤膜。该膜展现出良好的分离与渗透性能,并具有较好的重复性,截留相对分子质量约为75 kDa,渗透率约为250 L·m^-2·h^-1·bar^-1。     

低成本大比表面积γ-Al2O3的制备

以廉价无机铝盐硫酸铝为原料,氨水为沉淀剂,十二烷基硫酸钠为添加剂,采用简单沉淀法制备得到较大比表面积γ-Al₂O₃。通过N₂低温物理吸附-脱附、X射线衍射、红外光谱、热重、元素分析、扫描及透射电镜等,研究制备过程中沉淀温度、溶液pH值和添加剂用量对产物γ-Al₂O₃及其前驱体的晶相结构、形貌织构等性质的影响。结果表明,在沉淀温度75 ℃、硫酸铝浓度0.25 mol·L^-1、溶液pH=9.0、老化时间12 h和n(十二烷基硫酸钠)∶n[Al₂(SO₄)₃]=0.375∶1条件下,所得前驱体(拟薄水铝石)经600 ℃焙烧后,可获得大比表面积(416.65 m²·g^-1)γ-Al₂O₃,并且样品中因十二烷基硫酸钠添加,引入的S及Na等杂质含量极少。     

氢氧化铝制备α-Al2O3微观结构分析

为研究氢氧化铝制备α-Al₂O₃过程中的相转变和微观结构的变化,以氢氧化铝为原料,研究了不同煅烧温度（500、800、900、1 100、1 200、1 300℃）下氢氧化铝的相变过程和显微结构的变化。结果表明：1)在500℃时,一部分三水铝石脱除结晶水转化为一水软铝石;500～800℃时,三水铝石和一水软铝石继续脱除结晶水转化为氧化铝过渡相。2)在800～1 200℃时,氧化铝过渡相之间进行相转变;1 300℃时,过渡相全部转化为α-Al₂O₃。3)煅烧温度为800℃时生成的γ-Al₂O₃和η-Al₂O₃比表面积最大,活性最高,为催化剂载体和提高电池循环寿命提供了新途径。     

铝微弧氧化膜层中α-Al2O3相调控机制及表面形貌演变

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和维氏硬度仪对1060纯铝微弧氧化膜的表面形貌、物相构成和显微硬度进行分析,研究了不同电流密度下氧化膜中α-Al₂O₃相的形成及其表面组织结构的演变规律。结果表明,随着电流密度由2.5 A/dm²增大至20 A/dm²,α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃在膜层中的X射线衍射特征峰强度逐渐上升,α-Al₂O₃相对于γ-Al₂O₃的质量分数呈上升趋势,氧化膜表面孔径增大,孔洞先增多后减少,熔融堆积物增多,裂纹横向生长加快。当电流密度为20 A/dm²时,α-Al₂O₃相的生成速率比γ-Al₂O₃相的生成速率高,α-Al₂O₃的结晶程度较好...     

柠檬醛在La2O3/γ-Al2O3催化剂上的等温吸附

对柠檬醛-乙酸乙酯溶液中柠檬醛在La₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂上等温吸附行为进行了研究。结果表明,30 ℃柠檬醛在La₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂上的吸附动力学符合准二阶吸附动力学模型,吸附动力学方程为：1/q_t=2.350/t+0.063 3(R²=0.998 5)。（30~65） ℃柠檬醛在La₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂上的等温吸附符合Langmuir方程,温度升高使柠檬醛的饱和吸附量增加,吸附热为32.19 kJ·mol^-1。     

Ca-γ-Al2O3耦合酸溶液催化葡萄糖制5-HMF

针对以葡萄糖为原料制备5-羟甲基糠醛（5-HMF）的问题,开发了CaO杂化的γ-Al₂O₃球形颗粒[Ca-γ-Al₂O₃,粒径1.8（±0.1） mm]耦合酸溶液制备过程,采用XRD与BET对Ca-γ-Al₂O₃球形颗粒进行了表征,研究了CaO杂化量、溶剂酸浓度、溶剂中二甲基亚砜（DMSO）与水的比例、催化剂用量、反应温度与时间对反应效果的影响,并评价了Ca-γ-Al₂O₃的操作稳定性,探讨了催化机理。实验结果表明：CaO的杂化（杂化量10%）对颗粒的孔结构影响相对较小,且在Ca-γ-Al₂O₃上分布较为均匀。在0.05 mol·L^-1酸浓度、V（DMSO）/V（H₂O）=3∶1、葡萄糖与催化剂比例为2∶1（125 mg∶63 mg）、反应温度140℃与反应时间3 h下,以Ca （5%）-γ-Al₂O₃为催化剂,葡萄糖转化率为100%,5-HMF收率最高为58.6％。此外,Ca-γ-Al₂O₃循环操作（未煅烧）5次后,5-HMF收率略有降低至55％左右,同时杂化负载方式使得CaO在酸性溶液中的泄露较低,表明Ca-γ-Al₂O₃具有良好的操作稳定性。催化剂机理分析表明,Ca-γ-Al₂O₃具有良好的葡萄糖异构化能力,CaO的杂化可提高催化剂与葡萄糖的相互作用,果糖脱水过程主要依赖于酸溶液的催化。     

微反应法制备γ-Al2O3及其对甲基橙的吸附性能研究

以硫酸铝为铝源、碳酸氢铵为沉淀剂，采用一种高通量撞击流微反应器制备拟薄水铝石，经600℃焙烧4 h后得到γ-Al₂O₃。利用傅里叶红外光谱、X射线衍射仪、热重-差热分析仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积与孔隙度分析仪、紫外分光光度计和Zeta电位分析仪对制备的γ-Al₂O₃进行了表征分析。研究了不同方式制备的γ-Al₂O₃对甲基橙的吸附性能，实验表明：微反应法制备的γ-Al₂O₃吸附性能优于常规沉淀法，γ-Al₂O₃吸附过程符合Langmuir单分子层吸附模型，吸附动力学符合准二级动力学特征。研究了γ-Al₂O₃吸附剂的最佳使用条件，最佳条件下γ-Al₂O₃对甲基橙的吸附率5 min可达58.8%、10 min可达89.7%，吸附平衡时吸附率最高可达98.9%，循环实...     

改性氧化铝对饮用水中氟离子的吸附性能研究

采用浸渍法制备ZrCl₄改性γ-Al₂O₃吸附剂,探究了吸附剂用量、初始F-浓度、吸附时间以及溶液pH值对吸附量的影响。结果表明,ZrCl₄改性浓度为2(wt)%,吸附剂ZrCl₄-Al₂O₃投加量为4g·L^-1,溶液初始pH值为4,吸附温度为25℃,吸附时间为24h时,吸附效果最好,吸附量为17.08mg·g^-1,相较于未改性γ-Al₂O₃提高了149.4%。吸附过程符合Freundlich吸附等温方程和准二级动力学模型,是一种优势放热吸附过程。     

焙烧温度对α-Al2O3载体性能的影响

Al2O3坯经不同温度焙烧制备α-Al₂O₃载体,利用X射线衍射、N₂吸附-脱附、压汞和扫描电镜等对其物性及微观结构进行表征,系统研究焙烧温度对α-Al₂O₃载体比表面积、孔结构等物性以及微观结构的影响规律。结果表明,生坯在焙烧温度为T ℃(基本焙烧温度)时完成转晶生成α-Al₂O₃。在T ℃这一临界点时载体的比表面积最大,达1.11a m²·g^-1(a为基准值),随着焙烧温度的升高,载体比表面积有所下降,大孔增多,Al₂O₃晶形生长更加规整。因此,对不同生产厂提供的Al₂O₃原料,需重新确定其焙烧温度,以求获得合适的比表面积及孔径分布,保证α-Al₂O₃载体及催化剂性能的稳定。     

基于Fe2O3的片状α-Al2O3包覆研究

首先以片状α-Al₂O₃为基质,以Fe Cl₃为铁源,采用液相沉积法制备了Fe₂O₃/α-Al₂O₃珠光颜料,并借助SEM、EDS、XRD等手段对制备的珠光颜料进行性能表征,考察了反应p H值、反应温度、铁盐浓度、添加剂用量等因素对片状α-Al₂O₃包覆率的影响,得到了制备铁系包覆片状α-Al₂O₃的最佳制备工艺参数,同时了解了各参数影响包覆率的主次顺序,并在此基础上着重探讨了六偏磷酸钠对包覆率产生影响的机理。结果表明：影响包覆率的主次顺序依次为反应p H值、反应温度、添加剂用量、铁盐浓度;在最优的工艺参数下制备出来Fe₂O₃/α-Al₂O₃的包覆率为20.93%;样品的表面形貌光滑平整且包覆完整。     

焙烧温度对Al2O3载体的性质及其负载的煤制合成气制代用天然气镍基催化剂性能的影响

以拟薄水铝石为前驱体,经不同温度焙烧制得Al₂O₃载体,等体积浸渍法制备Ni/Al₂O₃催化剂,采用X射线衍射、N₂-物理吸附、扫描电镜、程序升温还原等对载体及催化剂进行表征,考察载体焙烧温度对Al₂O₃载体性质及其负载的镍基催化剂催化性能的影响。结果表明,随着焙烧温度的升高,Al₂O₃载体的比表面积减小,平均孔径增大,结晶度升高,晶粒度增大,晶型逐步转变为γ-Al₂O₃［(500~800) ℃］、δ-Al₂O₃［ (900~1 100) ℃］和α-Al₂O₃［(1 250) ℃］。合成气制甲烷催化剂活性变化趋势为:Ni/γ-Al₂O₃>Ni/δ-Al₂O₃>Ni/α-Al₂O₃,其中,800 ℃焙烧的γ-Al₂O₃负载的Ni基催化剂因稳定的晶型结构以及与NiO之间适当的相互作用而表现出最佳的催化活性及稳定性。     

钠离子电池层状正极材料Na0.67Mn0.67Ni0.13Fe0.13O2的制备及性能研究

为了研制出低成本、高性能的电池材料,选取价格低廉的Mn、Fe元素作为研究材料的主要组成元素,设计并合成了Na_0.67Mn_0.67Ni_0.13Fe_0.13O₂层状正极材料,研究了该材料的形貌、结构和电化学性能。X射线衍射测试结果表明Na_0.67Mn_0.67Ni_0.13Fe_0.13O₂材料具有纯的P2相结构。在2～4.3 V电压范围内进行恒电流充放电测试,0.5 C倍率下,材料的首周放电比容量为112.9 mAh·g^-1,经过100周循环后,放电比容量为79.1 mAh·g^-1,容量保持率为69.97%;在10 C高倍率下,首周放电比容量为80.42 mAh·g^-1,1000周循环后放电比容量达到42.11 mAh·g^-1,容量保持率为51.72%。材料展现出优秀的高倍率性能。     

M/γ-Al2O3催化剂对煤油水重整制氢的影响

以γ-Al₂O₃为载体,采用等体积分步浸渍法制备了以Ni为活性组分,La、Ce、Fe、Cr、Co为助剂的催化剂M/γ-Al₂O₃,在固定床管式反应器中研究了M/γ-Al₂O₃催化剂的性能,考察了反应温度、水碳比和空速对氢产率的影响,并对催化剂进行XRD、SEM和BET表征。结果表明,NiLaCeFeCrCo/γ-Al₂O₃催化剂具有较好的催化性能,在反应温度700 ℃、水碳物质的量比10和空速6 min^-1的条件下,氢产率达到27.335 mol·mol^-1,并在300 min内表现出较好的活性,平均氢产率为21.966 mol·mol^-1。     

η-Al2O3与γ-Al2O3在CS2催化水解反应中的性能比较

通过制备高纯度的前驱体湃铝石获得了η-Al₂O₃材料,采用XRD验证了η-Al₂O₃与γ-Al₂O₃在晶相结构上的差异,比较了两者的表面形貌、织构及酸碱性能,结果显示,η-Al₂O₃与γ-Al₂O₃的比表面积相当,但η-Al₂O₃具有更弱的弱碱位和较少的强碱位,并拥有丰富的中等强度酸性位。将η-Al₂O₃与γ-Al₂O₃作为催化剂应用于CS₂水解反应,结果表明,在(200~450) ℃测试温度范围内,η-Al₂O₃催化剂对CS₂的水解活性始终优于γ-Al₂O₃,两种催化剂上CS₂反应的浓度效应也明显不同,推测与它们的酸碱性质影响了对CS₂的吸附能力有关,导致两者催化CS₂水解反应遵循了不同的机制。     

风化壳淋积型稀土矿中主要矿物对NH4+的吸附行为和机理研究

为了高效洗脱风化壳淋积型稀土矿残留铵盐,研究了风化壳淋积型稀土矿中主要粘土矿物(蒙脱土、埃洛石、伊利石、高岭土)、石英、云母、长石对NH⁺₄的吸附行为和机理。结果表明,蒙脱土、埃洛石、伊利石、高岭土、石英、云母、长石及稀土矿对NH⁺₄的吸附属于单分子层吸附,符合Langmuir等温吸附模型,对NH⁺₄的最大吸附量分别为4.1 mg·g^-1、1.5 mg·g^-1、0.9 mg·g^-1、0.3 mg·g^-1、0.1 mg·g^-1、0.1 mg·g^-1、0.2 mg·g^-1、3.4 mg·g^-1;粘土矿物对NH⁺₄的吸附亲和力大小顺序为：蒙脱土>埃洛石>伊利石>高岭土;石英、云母、长石对NH⁺_4<...     

CeO2改性Ni/γ-Al2O3催化剂上顺酐加氢制备丁二酸酐

采用等体积浸渍法制备CeO₂改性Ni/γ-Al₂O₃催化剂,通过BET、XRD、H₂-TPR和SEM等对催化剂结构及物化性能进行表征,考察Ni-CeO₂/γ-Al₂O₃催化剂对顺酐催化加氢制备丁二酸酐催化性能的影响。结果表明,引入适量CeO₂可提高催化剂活性组分Ni的分散度,增加催化剂比表面积,提高催化剂热稳定性。采用负载CeO₂质量分数5%的Ni-CeO₂/γ-Al₂O₃催化剂,在反应温度120 ℃、反应压力2.0 MPa和空速0.6 h^-1条件下,顺酐转化率为99.5%,丁二酸酐选择性为99.4%。     

Bi12O17Cl2/TiO2异质结的制备及其分解水产氢的性能研究

采用负载法成功制备了Bi₁₂O₁₇Cl₂/TiO₂异质结样品。通过XRD、XPS、SEM、BET、UV-Vis DRS、EIS和PL等技术对样品的结构及性质进行分析。研究结果表明,在光照条件下,Bi₁₂O₁₇C_l2/TiO₂异质结样品能够提高光生载流子的分离效率,进而提高光催化产氢活性。其中Bi₁₂O₁₇C_l2负载量为6%的6%-Bi₁₂O₁₇C_l2/TiO₂样品展现了最佳的光催化产氢活性,经5h光照后,其H₂产量达到147.92μmol·g^-1,平均H₂产量为29.58μmol·(g·h)^-1。稳定性实验表明,Bi₁₂O₁₇C     

合成碳酸二甲酯ZnO-Al2O3催化剂研究

在Al₂O₃载体上涂覆活性组分DMC11,采用浸渍法制备负载型ZnO-Al₂O₃催化剂,采用间歇式催化剂评价装置考察催化剂活性组分涂覆量、焙烧温度、反应温度和n(甲醇)∶n(尿素)对催化剂性能的影响。在焙烧温度700 ℃和活性组分涂覆质量分数50%~60%的最佳制备条件下,制得的催化剂堆积密度1.15 g·mL^-1,比表面积85.3 m²·g^-1,孔体积0.20 m³·g^-1,孔径10 nm。在反应温度175 ℃、反应压力0.8 MPa和n(甲醇)∶n(尿素)≈35∶1条件下,碳酸二甲酯单程收率为15%。     

Al2O3/AC正极选择性电容吸附水中氟离子

氟是人类生命活动必需的微量元素之一,但人体摄入过多的氟元素会引发氟斑牙、骨骼变形等氟中毒现象。本文以活性炭 （AC） 为载体,在多孔Al₂O₃纳米分散液中采用简单超声处理,得到Al₂O₃/AC复合材料。场发射扫描电镜证明Al₂O₃成功负载在AC表面,5% Al₂O₃在AC表面分布均匀。N₂吸-脱附测试结果表明Al₂O₃/AC复合材料的比表面积比AC有明显增加。循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗测试结果表明Al₂O₃的掺杂可以改善AC的离子导电性,提高比电容;5% Al₂O₃/AC导电性最佳,比电容最高,在7 mmol·L^-1 NaF溶液中为92 F·g^-1,是AC比电容 （62 F·g^-1） 的1.5倍。以Al₂O₃/AC为正极的电容去离子 （CDI） 脱氟测试,结果表明5% Al₂O₃/AC电极脱氟量最大,达234 μmol·g^-1,远高于纯AC的脱氟量 （115 μmol·g^-1）。此外,5% Al₂O₃/AC电极对F^-的选择性吸附性能良好,在含F^-、Cl^-和SO₄^2-的模拟高氟地下水中采用5% Al₂O₃/AC电极对应的三组CDI池串联,可脱除80%的F^-、25%的Cl^-和56%的SO₄^2-,同时经过十次F^-吸脱附循环后,氟去除率仍可保持81%,证明5% Al₂O₃/AC电极对F^-具有良好的选择吸附性和循环稳定性。该电极材料制备简单,脱氟选择性好,在CDI过程中有望用于高氟地区地下水的净化脱氟。