一例铟基MOF的合成、结构及其甲烷存储

研究旨在合成一种新型铟基有机骨架材料,用于甲烷存储,以应用于清洁能源领域。研究使用In(NO₃)₃.4H₂O和H₃BTB,醋酸作模板剂,采用溶剂热法来实现材料的合成,所得材料表现出较高的比表面积2487 m₂ ^g_-1^,和永久孔隙结构,孔体积为1.07 cm₃ ^g_-¹。在273 K、80 bar条件下,甲烷重量工作能力达到397 cm₃ ^g_-1⁽0.29 g g_-1⁾。这些结果表明了该材料在甲烷存储方面的潜在应用。值得注意的是,本研究的创新之处在于成功合成具有优异甲烷吸附性能的铟基MOF材料,为高性能气体吸附材料的开发提供了新方向。因此,本文为清洁能源技术的发展提供了新的思路。此外,该材料还表现出良好的可重复性,为其在实际应用中的长期可持续性提供了有力支持。     

木焦油基活性炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

以甲醛化处理后的木焦油为前体,通过炭化-活化法制得了木焦油基活性炭(WAC)。利用FTIR、比表面积和孔结构分析仪、XPS、SEM以及XRD对WAC的结构进行了表征。以制备的WAC为吸附剂,考察了其对模拟废水中亚甲基蓝(MB)的吸附性能。结果表明,制备的多孔活性炭WAC比表面积可达1373 m²/g,表面含有丰富的含氧官能团。WAC对MB具有良好的吸附性能,准二级动力学模型能更准确地描述WAC吸附MB的过程。吸附等温线更符合Langmuir等温吸附模型。WAC对MB的最大吸附容量可达559mg/g。热力学分析表明,MB在WAC上的吸附是放热和自发的。     

羧甲基纤维素-单宁基吸附树脂的制备及性能研究

制备了羧甲基纤维素-单宁基吸附树脂,并研究了吸附树脂对亚甲基蓝的吸附性能。羧甲基纤维素与单宁结合,通过羧甲基纤维素羧基与单宁酚羟基的协同作用,能有效提高吸附树脂对亚甲基蓝的吸附性能,最大吸附容量可达1 300 mg/g。在亚甲基蓝溶液初始质量浓度为1 000 mg/L,吸附剂投加质量浓度为1.5 g/L时,吸附树脂对亚甲基蓝的吸附率可达98%以上,且羧甲基纤维素-单宁基吸附树脂具有较好的重复使用性能。     

烟秆碳化材料对亚甲基蓝的吸附性能

为探索废弃烟秆改性后得到的烟秆碳化材料对亚甲基蓝的吸附性能,研究了pH、烟秆碳化材料投加量、反应时间和亚甲基蓝初始浓度对烟秆碳化材料吸附性能的影响,分析了吸附动力学和热力学以及烟秆碳化材料的形态特征.结果表明,烟秆碳化材料吸附亚甲基蓝的最佳条件为:pH 6,吸附剂投加量2 g/L.对于100～400 mg/L的亚甲基蓝溶液,吸附平衡时间为60～360 min.烟秆碳化材料对亚甲基蓝的吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir模型,说明吸附过程是单层吸附,最大吸附量为636.9 mg/g.     

PIN/PAN聚合物基电解质膜的制备及性能

利用静电纺丝技术制备了聚吲哚/聚丙烯腈(PIN/PAN)聚合物基电解质膜,代替纸基铝空气电池中的纤维素纸(C-P),并应用于固态铝空气电池。探究了PIN含量对电解质膜离子电导率及吸液率的影响。采用SEM和FTIR对PIN/PAN聚合物基电解质膜表面形貌及化学组成进行分析。借助电化学工作站和电池测试系统,分析了电解质膜离子电导率及固态铝空气电池放电特性。结果表明,采用PIN/PAN聚合物基电解质膜可有效提升固态铝空气电池性能,在3 mA.cm_^-2、5 mA.cm_^-2、7 mA.cm_^-2电流密度下,放电时长比纸基铝空气电池分别提升了21%、27%、34%,且放电时长与电解质膜的吸液率及离子电导率相关。其中4%PIN/PAN聚合物基电解质膜离子电导率可达6.7×10_^-4 S.cm_^-1,同时对碱性溶液具有良好的吸附能力,吸液率最高可达496%,为纤维素纸的3.2倍。     

碱脲体系中纤维素基气凝胶的制备

利用环保的碱脲体系溶解棉短绒,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过溶胶-凝胶法、冷冻干燥制备纤维素基气凝胶。采用红外光谱表征气凝胶的化学结构,扫描电子显微镜观察气凝胶的内部微观结构,并考察其对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明:低温碱脲溶解体系中制备的纤维素基气凝胶内部呈薄片状交织堆叠结构,具有多孔性。将纤维素基气凝胶用于吸附30 mg/L亚甲基蓝溶液时,气凝胶对亚甲基蓝的平衡吸附容量可达63.3 mg/g。     

零价Mn促进Fe/C微电解反应速率及降解污染物机理

铁碳微电解工艺处理废水效率低,易出现板结问题,仅适用于处理酸性废水。为了扩宽铁碳微电解工艺的适用范围及提高处理效率,研究采用添加零价Mn构建Fe/Mn/C三元微电解体系处理甲基橙(MO)模拟染料废水。利用SEM-EDS、傅里叶红外光谱及拉曼光谱分析铁、锰和活性碳表面形貌的变化及元素组成,采用紫外可见光谱和三维荧光光谱等探究有机物成分的变化,对比Fe/Mn/C和Fe/C微电解体系对甲基橙的降解效果,揭示Fe/Mn/C三元微电解体系降解甲基橙的反应机理和反应动力学。结果表明：反应后的铁、锰、碳填料表面存在铁氧化物、氢氧化物及锰氧化物,Fe/Mn/C三元微电解可断裂甲基橙的氮氮双键,破坏苯环结构。甲基橙的降解过程符合二级反应动力学;Fe/C微电解体系加入零价Mn后,甲基橙降解的反应速率常数由5.7381×10_^-4 min_^?1提高至9.38336×10_^-4 min_^?1,降解速率和降解效果显著优于Fe/C微电解。     

脱油沥青基活性炭的制备及对亚甲基蓝的吸附性能研究

以脱油沥青为原料,采用氢氧化钾活化法制备了比表面积高达3245m~2/g的活性炭。样品的表征利用X-射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM),利用样品活性炭对亚甲基蓝的吸附研究其吸附性能。结果表明:焙烧温度为800℃、氢氧化钾与脱油沥青的质量比为5:1条件下制备出的活性炭样品,有更丰富的中孔结构。脱油沥青基活性炭亚甲基蓝的吸附等温线符合Langmuir模型;提高活化温度,活性炭对亚甲基蓝吸附容量可明显提高,最大吸附容量Q_m可高达518.1 mg/g。     

测试——聚乙烯亚胺改性磁性膨润土对Pb2+和Cu2+的吸附性能(测试稿件)

在磁性膨润土(MBent)表面接枝聚乙烯亚胺(PEI)制备了聚乙烯亚胺改性磁性膨润土(PEI/KH560/MBent),采用FTIR、VSM、XRD、TGA、EA、SEM和EDS对其进行了表征,考察了其对水溶液中Pb_²⁺和Cu_²⁺的吸附性能。结果表明,聚乙烯亚胺已成功接枝于磁性膨润土表面,并有效提高其对Pb_²⁺和Cu_²⁺吸附量；溶液初始pH对吸附量影响较大,随着pH的增大,吸附量增加。在pH=5,溶液初始质量浓度为300 mg/L,PEI/KH560/MBent对Pb_²⁺和Cu_²⁺吸附量分别为96.21和61.08 mg/g；吸附过程符合准二级动力学模型,吸附行为符合Langmuir吸附等温模型。热力学研究表明,吸附为自发吸热过程。经过5次循环利用后,其吸附容量仍保持初始的60%以上,表明PEI/KH560/MBent具有一定的重复利用性。     

核桃壳基活性炭的制备及其吸附性能研究

以核桃壳为原料,经炭化后,在超声波辅助下分别用浓HCl、NaOH、KOH、H_3PO_4、ZnCl_2活化制备出了一系列核桃壳基活性炭材料。研究了活化剂种类、活化浸渍时间、剂料比等因素对核桃壳基活性炭材料亚甲基蓝吸附值的影响。实验结果表明:在300℃炭化20min后,用氢氧化钾活化浸泡90min,剂料比为2∶1时,制备的核桃壳基活性炭材料对亚甲基蓝的吸附效果最好。     

桑枝基活性炭的制备及其对多环芳烃菲的吸附

以废弃桑枝为原料,以磷酸氢二铵为活化剂制备活性炭,考察了浸渍比、炭化温度、炭化时间、活化温度和活化时间对活性炭的亚甲基蓝吸附值的影响,确定了制备桑枝基活性炭的最佳工艺条件。研究了桑枝基活性炭对水中多环芳烃菲的吸附性能。结果表明制备活性炭的最佳工艺条件：浸渍比为2：1、炭化温度为400℃、炭化时间为90min、活化温度为800℃、活化时间为120min。制备的活性炭对多环芳烃菲具有较好的吸附效果,初始浓度为1000μg／L的菲在桑枝活性炭上吸附去除率可达71．7％,吸附平衡时间为240min。Freundlich吸附模型可较好地模拟菲在桑枝基活性炭上的吸附等温线。菲的吸附以物理吸附为主,吸附较易进行。     

Development of mesopores during activation of poly(vinylidene fluoride)-based carbon

Mesoporous carbon films were prepared from poly(vinylidene fluoride) through liquid-phase dehydrofluorination (DHF)-treatment, carbonization at a high temperature and activation in carbon dioxide gas. The adsorption capacity of the resultant carbon was investigated by using nitrogen and methylene blue as adsorbates. The maximum adsorption capacity was obtained for the activated carbon prepared by applying a slight extent of DHF-treatment. The growing process of the pores in this carbon during activation was considered based on the changes of mass, pore volume and surface area. In order to increase the pore size in the activated carbon, it was essential to increase the pore size in the carbon before activation. The application of a slight extent of DHF-treatment was effective to increase the pore size in the carbon before activation.     

Preparation and characterization of polyurethane foam/activated carbon composite adsorbents

A polyurethane foam (PU)/activated carbon (AC) composite was prepared by adding granular AC during the synthesis of PU foam, and subsequent carbonization. Nitrogen adsorption?Cdesorption isotherms and scanning electron microscopy were used to ascertain the pore structure and surface morphology of the samples. The prepared composite foams possess well-developed open cell structures. Under the conditions investigated, a higher carbonization temperature promoted development of porous structures. Thermogravimetric and derivative thermogravimetric analyses revealed the thermostability of the PU foam precursor/AC composites. The adsorption performance of the composites was evaluated using phenol, iodine and methylene blue (MB) as model compounds. A PU foam/AC composite with a maximum specific surface area of 655.0?m²/g, maximum iodine number of 525.2?mg/g, and maximum adsorption capacity of MB and phenol of 100 and 66.5?mg/g, respectively, was achieved.     

水蒸气活化法制备长柄扁桃壳基介孔活性炭的研究

以沙漠治理树种长柄扁桃的种壳为原料,采用水蒸气活化法制得了介孔发达的活性炭,并研究了炭化温度、活化温度、活化时间、水蒸气用量对活性炭吸附性能及产率的影响。结果表明：在炭化温度600℃、活化温度850℃、活化时间60 min、水蒸气与炭化料的质量比为6：1的最佳工艺条件下,制得活性炭样品的产率为12%,碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别达到1 175和315 mg/g,介孔率为60.9%,比表面积为1 127 m²/g,平均孔径2.6 nm,在吸附平衡时间为24 h时,活性炭对水溶液中头孢氨苄的吸附量高达245 mg/g,优于相同条件下制得的椰壳和核桃壳活性炭的吸附能力。     

基于酚醛树脂的超高比表面积中孔活性炭的研究

以酚醛树指为原料,氢氧化钾为活化剂,制备酚醛树脂基超高比表面积活性炭。采用正交实验考查了制备工艺中炭化温度,碱炭比,活化温度和活化时间对活性炭吸附性能的影响,确定了超高比表面积活性炭的制备最佳工艺。利用TG—DTA对热解过程中树脂的炭化活化行为进行了探讨;通过N2-BET对活性炭比表面积和孔结构进行了表征,并简单分析了成孔机理。结果表明：炭化温度400℃,碱炭比为5：1,活化温度为750℃,活化时间为100min时,制备的酚醛树脂基活性炭比表面积为3013m^2·g^-1,孔容1．609ml／g,平均孔径2．135nm,亚甲基蓝吸附值为592mg·g^-1。     

以煤焦油沥青为原料制备高性能活性炭的研究

以煤焦油沥青为原料,使用KCNS溶液活化处理,选择适宜的工艺条件,制备出优质的活性炭。讨论了煤焦油沥青热处理温度、中间相沥青的粒径、KCNS溶液的浓度、KCNS溶液与中间相沥青的液固比、炭化温度、炭化时间、活化温度、活化时间等主要因素对活性炭性能的影响。结果表明,在该适宜的工艺条件下制备的活性炭,强度为90.8%,比表面积为2 601.5 m2/g,吸碘值为2 217.0 mg/g,吸苯值为1 099.3mg/g,吸亚甲基蓝值为397.8mg/g,产品性能优良。     

响应面法优化制备塑料-锯末活性炭

将梧桐锯末和聚丙烯塑料按比例混合后,采用K2CO3活化法制备活性炭,基于中心组合实验设计(CCD)的响应面法(RSM),以碘吸附值和亚甲基蓝吸附值为优化目标,优化工艺参数。结果表明,当塑料含量为19wt%、无水K2CO3与梧桐锯末质量比为1.73、活化温度为958℃、活化时间为91 min时,所制活性炭的性能最优,碘吸附容量为1320.97 mg/g,亚甲基蓝的吸附容量为471.95 mg/g,与二阶模型预测值接近,表明该模型具有较高的可信度。方差分析结果表明,盐料比、活化温度、活化时间提高对活性炭的碘吸附容量有显著的促进作用,而塑料含量对活性炭碘吸附容量有抑制作用;活化温度、活化时间对活性炭的亚甲基蓝吸附容量影响显著,与塑料含量均具有促进作用,而盐料比是非显著因素且有抑制作用。最优条件下所制活性炭的比表面积为1916.10 m2/g,总孔容为1.12 cm3/g,其中介孔高达70.10%。相比于单因素优化实验所制活性炭,比表面积提高了454.11 m2/g。FT-IR分析表明两种优化条件下所制活性炭的官能团基本没有变化,活性炭亚甲基蓝吸附量的提高主要是由于样品的比表面积增大。     

磷酸活化法制备半纤维素基颗粒活性炭

以半纤维素的主要模型物木聚糖为原料,在不添加其他粘结剂的条件下,采用磷酸活化法制备半纤维素基颗粒活性炭。讨论了浸渍比和炭活化工艺对活性炭吸附性能和孔隙结构的影响。研究结果表明:浸渍比的增加,有利于颗粒活性炭的比表面积、亚甲基蓝吸附值、强度、总孔容积和中孔容积的提高。随着炭活化温度的升高,颗粒活性炭的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值、比表面积、总孔容积和微孔容积呈下降的趋势,强度呈上升趋势。N₂吸附-脱附等温线和孔径分析表明,颗粒活性炭具有发达的微孔结构,炭活化温度的升高不利于孔隙结构的发达。     

微波辐射-水蒸气法制备烟杆基颗粒活性炭

研究了以烟杆废弃物为原料,炭化过程中所产生的木焦油为主的复合粘结剂,采用微波辐射-水蒸气法制备颗粒活性炭的可行性。探讨了微波功率、活化时间以及水蒸气质量流量对颗粒活性炭吸附性能和得率的影响。得到了微波辐射-水蒸气法制备颗粒活性炭的最佳工艺:微波功率700 W,活化时间40 m in,水蒸气质量流量1.70 g/m in。此工艺条件制得的颗粒活性炭,碘吸附值1 060.81 mg/g,亚甲基蓝吸附值175 mL/g,得率30.83%。同时,测定了该颗粒活性炭氮吸附,通过BET法计算了活性炭的比表面积,并通过DFT表征了活性炭的孔结构。结果表明:该活性炭为微孔型,BET比表面积为1 109.22 m2/g,总孔容为0.613 1 mL/g。     

微波辐射二氧化碳法制备烟秆基颗粒活性炭

研究了以烟秆废弃物为原料,木焦油为主的复合黏结剂,采用微波辐射二氧化碳法制备颗粒活性炭的可行性．系统探索了微波功率,活化时间以及二氧化碳流量对颗粒活性炭吸附性能和产率的影响,得到了微波辐射二氧化碳法制备颗粒活性炭的最佳工艺条件：微波功率700W,活化时间70min,二氧化碳流量0．15L／min．用此工艺条件制得的颗粒活性炭,碘吸附值为960．30mg／g,亚甲基蓝吸附值13mL／0．1g,产率为43．37％．同时,测定了该颗粒活性炭氮气吸附,通过BET法计算了活性炭的比表面积,并通过DFT表征了活性炭的孔径结果．结果表明,该活性炭为微孔型,BET比表面积为986．65m^2／g,总孔容为0．5152mL／g．