水热法制备铁炭复合材料及其对地下水中三氯乙烯的降解性能

以蔗糖和无水三氯化铁为原料，以氨水调节溶液pH，采用水热-炭化法在不同pH下合成了系列铁炭复合材料(Fe/C pH2、Fe/C pH4、Fe/C pH6、Fe/C pH8、Fe/C pH10)。进一步将Fe/C pH10球磨为粒径分布在100~1000nm的铁碳复合材料（Fe/C pH10-Q）。考察了各个产物对三氯乙烯的吸附和降解性能。采用SEM、XRD、TG、N2吸附-脱附对不同pH下制备的产物形态和组成进行了表征。采用气相色谱(GC)和离子色谱(IC)对污染物三氯乙烯和降解产物乙烷、乙烯、氯离子进行了定量检测。结果表明，复合材料中纳米零价铁（nZVI）和生物炭共同存在，nZVI被随机分散在碳球或碳颗粒上，不发生团聚现象。随着反应液pH的增加，产物中nZVI的含量和粒径从Fe/C pH2的6.52%、20 nm增加到Fe/C pH10的36.35%、60 nm，比表面积由Fe/C pH2的369 m2/g 减小到Fe/C pH10的302 m2/g。不同pH下制得Fe/C复合材料对TCE降解速率大小顺序为：Fe/C pH10＞Fe/C pH8＞Fe/C pH6＞Fe/C pH4＞Fe/C pH2。48h的反应时间下， Fe/C pH10对TCE的去除率可接近100%。球磨不会改变Fe/C复合材料中nZVI粒径、含量和材料的反应活性。通过石英砂柱评价了Fe/C pH10-Q的传输性能，其具有良好的地下传输性能。与市售nZVI和Fe/C pH10相比，其流动性显著提高。     

nZVI/PANI/ATP纳米纤维复合材料制备及对Cr(VI)的去除性能

采用原位聚合法合成了硝酸掺杂的纳米零价铁/聚苯胺/凹凸棒黏土(nZVI/PANI/ATP)纳米纤维复合材料,用于去除废水中的Cr(VI)。考察了投料质量、吸附时间和p H值对其吸附性能的影响,对吸附过程进行了动力学和热力学分析。结果表明,PANI/ATP表面负载纳米零价铁(nZVI),解决了nZVI颗粒的团聚及在处理Cr(Ⅵ)时容易被腐蚀和钝化的问题。复合材料制备过程中Fe、An和ATP的质量比为0.74∶1∶4时,所制备的材料吸附容量达到87.95 mg/g,nZVI/PANI/ATP复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型,吸附为化学吸附。     

nZVI/PANI/ATP纳米纤维复合材料制备及对Cr(VI)的去除性能

采用原位聚合法合成了硝酸掺杂的纳米零价铁/聚苯胺/凹凸棒黏土(nZVI/PANI/ATP)纳米纤维复合材料,用于去除废水中的Cr(VI)。考察了投料质量、吸附时间和p H值对其吸附性能的影响,对吸附过程进行了动力学和热力学分析。结果表明,PANI/ATP表面负载纳米零价铁(nZVI),解决了nZVI颗粒的团聚及在处理Cr(Ⅵ)时容易被腐蚀和钝化的问题。复合材料制备过程中Fe、An和ATP的质量比为0.74∶1∶4时,所制备的材料吸附容量达到87.95 mg/g,nZVI/PANI/ATP复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型,吸附为化学吸附。     

Mn促进Fe/C微电解反应速率及降解污染物机理

为了扩宽铁炭微电解工艺的适用范围及提高处理效率,以铸铁屑、椰壳活性炭为原料,添加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、FTIR及Raman光谱分析了Fe、Mn和活性炭表面形貌及元素组成,采用UV和三维荧光光谱(EEM)探究了有机物成分的变化,对比了Fe/Mn/C和Fe/C微电解体系对MO的降解效果,揭示了Fe/Mn/C三元微电解体系降解MO的反应机理和反应动力学。结果表明,反应后的Fe、Mn和炭填料表面存在铁氧化物、铁氢氧化物及锰氧化物,Fe/Mn/C三元微电解体系可断裂MO的氮氮双键,破坏苯环结构。MO的降解过程符合准一级反应动力学模型;Fe/Mn/C微电解体系对MO降解的反应速率常数由Fe/C微电解体系的5.7381×10^–4 min^–1提高至9.3834×10^–4 min^–1,降解速率和降解效果显著优于Fe/C微电解体系。     

棒状C60/TiO2纳米复合材料的制备及其光催化性能

以商业TiO2(P25)为原料,通过水热法制备了棒状锐钛矿型TiO2,再利用化学吸附作用将C60与TiO2复合得到棒状C60/TiO2纳米复合材料。采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、Raman光谱、紫外可见漫反射光谱对样品进行表征,以罗丹明B(RhB)为探针分子在紫外光下考察了C60/TiO2纳米复合材料的光催化活性。结果表明:少量C60的引入可明显提高棒状TiO2的光催化活性,且1.0%C60/TiO2纳米复合材料的光催化活性最高,优于单纯的棒状TiO2和商业P25,其原因是由于C60具有良好的接受和传导电子性能,降低了TiO2光生电子–空穴的复合机率,进而提高了光催化活性。     

TiO2/AC复合材料的制备及其对孔雀石绿的光催化降解

以活性炭为载体,用溶胶-凝胶法制备了不同TiO2负载量的TiO2/AC复合光催化剂,运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱仪(FT-IR)对该催化剂进行表征.探讨了TiO2的负载量、光催化剂质量浓度、溶液的初始质量浓度等因素对孔雀石绿降解效率的影响,并对催化剂进行了回收再生实验.结果表明,TiO2负载量为30％时的复合催化剂为锐钛矿相,对孔雀石绿的降解具有良好的光催化活性,且回收7次重复使用降解效果仍在95％以上.     

Fe(Ⅲ)-La(Ⅲ)/壳聚糖复合材料对地下水中氟的吸附性能研究

通过FeCl3和LaCl3对壳聚糖进行改性,采用凝胶法和煅烧法制备Fe/La复合材料,将其用于地下水中F-的吸附去除。通过单因素实验,考察了反应条件对吸附性能的影响,并对吸附剂表面进行SEM和FT-IR分析。结果表明,吸附反应非常迅速,反应主要发生在前20 min。当F-溶液质量浓度小于10 mg/L,投加量为2.0 g/L时,Fe/La复合材料能够在较宽的pH范围(3~9)内有效地吸附F-,去除率均在94%以上。地下水中的干扰离子的浓度是影响F-吸附的重要因素,CO32-、HCO3-的存在会显著降低吸附剂的吸附容量。吸附反应主要是由于Fe/La复合材料与F-之间的络合作用和静电作用的结果。氢氧化钠溶液对吸附饱和后的Fe/La复合材料具有较好的再生效果,再生率可达87.72%。Fe/La双金属壳聚糖小球在处理实际含氟污染地下水时也具有很好的除氟性能。     

以石墨烯为核树状大分子包覆Co纳米复合材料制备及其吸附性能研究

通过化学还原法制备了以石墨烯为核树状大分子包覆Co纳米复合材料。利用FTIR、TG、XRD和TEM对所制备产物进行了结构表征。考察了不同p H、吸附时间和温度条件下,制备的以石墨烯为核第三代数树状大分子纳米复合材料(G3.0-PAMAM/Co)对刚果红吸附效果的影响。结果表明,G3.0-PAMAM/Co对刚果红是强有力的磁性吸附剂;对刚果红的吸附动力学能符合Lagergren准二级吸附模型,主要为化学吸附;吸附热力学能符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附量可达161.49 mg/g。     

Fe0/FeS去除水体中Cr(Ⅵ)的研究

利用表面腐蚀的方法,在纳米零价铁表面生成FeS,制备Fe~0/FeS磁性杂化材料,研究了硫铁比、超声时间、溶解氧、投加量对Cr(Ⅵ)去除效果的影响。研究表明:Fe~0/FeS对Cr(Ⅵ)的去除效率随着硫铁比的增大先增加后降低;超声有助于纳米零价铁的分散及表面FeS的生成,但超声时间过长会导致去除效率下降;氧气对还原反应的影响是不利的。Fe~0/FeS杂化材料投加量为0.8 g/L时,对Cr(Ⅵ)的去除效率达到100%,此时去除能力约为25 mg/g。     

坡缕石/多羟基树状高分子复合材料的制备及性能

以Na BH4还原水杨醛席夫碱修饰坡缕石为核,采用发散法通过与三聚氯氰、4-氨甲基哌啶、水杨醛、Na BH4还原的重复反应制备了1.0~2.0 G多羟基树状高分子/坡缕石复合材料,利用红外光谱、元素分析、热重对复合材料结构进行了表征,扫描电子显微镜测定了复合材料的外部形貌。吸附实验表明:该复合材料对废水中有机酚、重金属离子的吸附能力优于坡缕石原土,10 mg第二代树状高分子/坡缕石在293 K,对初始质量浓度是50mg/L的对硝基苯酚、对苯二酚、Pb(Ⅱ)的吸附量分别是35.3、34.02、44.8 mg/g,吸附动力学拟合结果符合拟二级动力学方程。     

致密工艺对C/C复合材料摩擦性能的影响

采用针刺全炭纤维网胎无纬布整体结构预制体为骨架，经化学气相沉积（CVD）、树脂浸溃（RD固化致密及炭化、石墨化制得C／C复合材料。研究了粗糙层（RL）和树脂炭（RC）对摩擦性能的影响。结果表明，RL结构的C／C复合材料的摩擦性能较好，稳定性较高，是用作飞机刹车材料的前提；采用CVD＋RI制备且石墨化后的C／C复合材料具有优良的摩擦磨损特性；CVD试样的密度较低时，摩擦系数较高，但磨损较大，较难形成完整的摩擦膜。     

SiC含量对C/C-SiC复合材料弯曲强度及抗氧化性能的影响

选用聚碳硅烷（PCS）为前驱体，对密度分别为1．34g／cm^3，1．52g／cm^3和1．62g／cm^3的针刺炭布C／C材料进行液相致密化处理，制得密度达1．75g／cm^3的C／C-SiC复合材料，并与密度为1．85g／cm^3的同结构高密度C／C材料的弯曲强度和抗氧化性能进行了对比分析。结果表明：密度为1．34g／cm^3的C／C材料经过PCS致密化处理，在保持高密度C／C材料的弯曲强度同时，显著提高了材料的抗氧化性能。     

纤维截面圆整性对C/C复合材料性能的影响

本文选用两个批次不同截面形貌的同种碳纤维,以高温煤沥青为前躯体,采用液相浸渍-碳化-石墨化相结合的技术制备了C/C复合材料.通过电镜图像分析计算,两个批次的碳纤维圆整度分别为0.87和0畅35.对两种C/C复合材料的力学性能、热学性能以及烧蚀性能进行测试,结果表明,碳纤维截面形貌对C/C复合材料拉伸性能、热学性能及烧蚀...     

花球状Ti3C2/TiO2复合材料的制备及其光催化性能

利用二维(2D)层状Ti3C2衍生出三维(3D)花球状Ti3C2/TiO2复合材料.通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS和PL对材料进行了表征,并比较不同温度下合成的Ti3C2/TiO2的光催化活性.结果表明,500℃下合成的Ti3C2/TiO2对酸性品红(AF)表现出更好的光催化降解效率,光催化反应90 ...     

Fe/C杂化炭膜的制备及其气体分离性能

将二茂铁作为有机添加剂引入炭膜前驱体聚酰亚胺,经高温热解制备了Fe/C杂化炭膜。考察了二茂铁的添加量对杂化炭膜气体渗透性能的影响。采用热重、红外、X射线衍射和透射电镜等分析方法对所制备的杂化炭膜进行了表征。结果表明,在前驱体中添加二茂铁能显著提高炭膜的气体渗透性能,随着添加量的增加,膜的气体渗透系数明显增加而分离系数则减小,当二茂铁添加量为15%时,对H₂、O₂、N₂、CO₂、CH₄等纯气体的渗透系数分别为2806、1039、266、31、8 barrer,对O₂/N₂、CO₂/N₂、CO₂/CH₄的分离系数分别为8.6、33.5、129.5。Fe/C杂化炭膜是基于“分子筛分”机理分离气体分子。     

原位生长SiC纳米纤维及其对C/C-ZrC复合材料耐烧蚀性能的影响北大核心

采用化学气相反应法在C/C复合材料上原位生长SiC纳米纤维,然后通过高温熔渗反应制备C/C-SiC-ZrC复合材料。通过XRD、SEM、等离子体烧蚀设备分别对其结构、形貌和耐烧蚀性能等进行分析研究。结果表明:C/C复合材料表面生长的SiC纳米纤维直径介于100 nm与1μm之间,最佳反应温度在1500℃左右。等离子体枪烧蚀30 s后,C/C-ZrC复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为-0.32 mg/s和2.57μm/s;而C/C-SiC-ZrC复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为-0.24 mg/s和1.66μm/s,生长了SiC纳米纤维的C/C-ZrC复合材料展示了更优异的耐烧蚀性能。     

致密化工艺对C/C复合材料性能的影响

以三种致密化工艺对2D炭布针刺预制体进行致密，得到三组C／C复合材料，对其进行力学、热学性能检测及微观结构分析，并用C／C复合材料抗热震指标对三种致密化工艺所制备试样的性能进行综合评价，考察并比较了不同致密化工艺对C／C复合材料性能的影响。结果表明，采用化学气相沉积、沥青高压浸渍炭化及树脂常压炭化工艺所制备的RLS试样具有较好的综合性能。