MIL-101(Cr)-SO_3H含量对PEMFC用PES-C质子交换膜性能的影响

采用水热方法制备得到MIL-101(Cr),经过磺化处理生成含磺酸基的MIL-101(Cr)-SO_3H,再将其掺入酚酞侧基聚芳醚砜(PES-C)内,获得PES-C/MIL-101(Cr)-SO_3H质子交换膜,测试了PES-C膜的显微组织形态、吸水率及其对质子的传导能力。结果表明,MIL-101(Cr)-SO_3H形成了和MIL-101(Cr)相同的特征峰,在磺化反应阶段试样依然保持了完整的晶体结构。制得了具有致密组织的PES-C膜,并且其表面达到了较光滑的状态,添加MIL-101(Cr)-SO_3H后的PES-C膜则形成了粗糙表面组织。且随着MIL-101(Cr)-SO_3H含量的增加,PES-C膜表面形成了更多MIL-101(Cr)-SO_3H颗粒,粗糙程度越发的明显。随着去离子水温度的增加,PES-C膜的吸水率和溶胀度增加,获得了更强传导质子的能力。未添加MIL-101(Cr)-SO_3H的PES-C膜达到了最小吸水率,提高MIL-101(Cr)-SO_3H填充量后,PES-C膜吸水率持续增大,表现出更强的质子传导能力。     

Cu/MIL-101(Cr)吸附剂的制备及其CO吸附性能

采用浸渍法将甲酸铜与氯化铜前驱体负载到金属有机骨架材料MIL-101载体上,通过改变活化温度和铜盐负载量,制备Cu/MIL-101吸附剂。用XRD、FT-IR、TG、N_2吸附和脱附等表征手段考察材料的结构和性能,测试Cu/MIL-101吸附剂在101.3k Pa、25℃的CO、N_2吸附量。结果表明,制备该吸附剂的最佳活化温度为220℃,最佳铜盐负载量为4mmol·(gMIL-101)~(-1)。铜基改性后的吸附剂CO的吸附量由23.93cm~3·g~(-1)提高到53.55cm~3·g~(-1),N_2的吸附量由5.81cm~3·g~(-1)下降到3.29cm~3·g~(-1),用理想吸附溶液理论IAST模型预测CO/N_2吸附选择性由26提高到2194。吸附剂可在200℃、真空下再生。     

银、铈改性MIL-101脱硫吸附剂的制备与优化

利用银、铈双金属改性金属有机骨架MIL-101制备Ag-Ce/MIL-101吸附剂，并对Ag-Ce/MIL-101进行XRD、SEM、BET和ICP表征。考察了制备条件对Ag-Ce/MIL-101吸附苯并噻吩(BT)性能的影响。结果表明，Ag-Ce/MIL-101未破坏MIL-101的原始晶格结构，比表面积和孔容有所降低。适宜Ag-Ce/MIL-101的制备条件为：负载顺序为先银后铈，金属负载浓度均为40 mmol/L,金属溶液用量均为2 mL,负载温度为150℃,负载时间为9 h。在吸附剂质量为0.1 g、模拟油用量为20 mL、吸附温度为30℃、吸附时间为12 h时，Ag-Ce/MIL-101对BT的吸附量达到33.9 mg/g。     

MIL-101(Cr)开式吸附性能实验

采用水热合成法制备水热稳定金属有机骨架MIL-101(Cr),基于太阳能吸附式空气取水选取不同的实验工况,将MIL-101(Cr)、细孔硅胶作为研究对象,相对湿度控制在50%、温度范围5～45℃条件下,测试并对比了MIL-101(Cr)与细孔硅胶的吸附性能。实验表明,35℃、50%RH条件下,吸附过程进行1000min,MIL-101(Cr)水吸附量为22.05g/100g,其吸附量相比细孔硅胶提高93%左右;当系统平衡时,MIL-101(Cr)有效平均吸附速率相比细孔硅胶提高120%左右。此外,在相对湿度（RH）50%、温度范围5～45℃条件下,MIL-101(Cr)的平衡吸附量在11.40～23.47g/100g之间。在所控温度下,MIL-101(Cr)在25℃时平衡吸附量最大,在5℃时平衡吸附量最小,25℃时MIL-101(Cr)的平衡吸附量相比5℃时提高106%左右。该实验可以为四季工况不同温度下MIL-101(Cr)用于太阳能吸附式空气取水提供基础数据。     

乙醇在MIL-101上的吸附相平衡及其吸附机理

主要研究了MIL-101材料对乙醇的吸附性能和吸附机理。采用水热合成法制备了MIL-101(Cr),并分别应用N₂静态吸附、X射线粉末衍射(PXRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)等分析手段对MIL-101晶形结构、孔隙结构参数进行分析表征。应用静态吸附法测定乙醇和水蒸气在不同温度下的吸附等温线,并讨论乙醇吸附在MIL-101(Cr) 4种吸附位的机理,根据吸附等温线估算出乙醇和水蒸气在MIL-101上的等量吸附热,并测试了乙醇在MIL-101上的吸附循环性能。研究表明,在298 K下,MIL-101的乙醇吸附容量为20.3 mmol·g^-1,远高于传统吸附材料。在低压下MIL-101对乙醇的吸附量高于水蒸气的吸附量,这是由于乙醇的偶极矩和分子动力学直径均比水大,使得乙醇分子在孔道中受到更大吸附力场作用;在低吸附量范围,乙醇在MIL-101上的等量吸附热要高于水蒸气的等量吸附热。在较高吸附压力条件下,主要发生多层吸附或孔填充,受吸附剂的孔容限制效应,尺寸越大的分子被吸附的物质的量会越少,由于乙醇的动力学直径(0.45 nm)大于水分子的动力学直径(0.268 nm),所以在较高吸附压力下乙醇在MIL-101上吸附量要小于水蒸气的吸附量。多次吸附脱附等温线测试显示MIL-101具有良好的乙醇吸附循环性能。     

磁性碳纳米管对水中Cr(VI)污染物的去除研究

主要研究了碳纳米管-铁氧化物磁性复合材料在处理Cr(VI)污染物方面的应用。分别考察了吸附剂用量、吸附时间、溶液温度、Cr(VI)浓度和p H对Cr(VI)吸附率的影响。结果表明:在进行关于吸附剂用量的研究时,磁性复合材料对Cr(VI)的吸附率随着吸附剂用量的增加而增大,在吸附剂投入为2 g/L时,吸附率达到最大72.65%。在15 min之前,磁性复合材料对Cr(VI)的吸附率随时间的增加而增大,在15 min后基本保持不变。此外,吸附率随着温度的上升逐渐增大。Cr(VI)浓度在0~1 mg/L之间,随着Cr(VI)浓度的增加,吸附率也增大,而在1 mg/L之后,Cr(VI)浓度再增加,吸附率反而减小。在p H为4~7的酸性环境中,磁性复合材料对Cr(VI)的吸附率随p H的减小而增大,而在p H为7~9的碱性环境中,p H对吸附率的影响并不是很大。综上所述:在吸附剂用量为2 g/L,吸附时间为15 min,温度为60℃,原水浓度为1 mg/L,p H为4.0的情况下,磁性复合材料对原水中Cr(VI)的吸附率达到最佳的去除效果。     

改性茶叶渣对含Cr(Ⅵ)废水的吸附研究

分别用羟基氧化铁、氢氧化钠、甲醛对茶叶渣改性,用其对Cr(Ⅵ)废水进行吸附,探讨了铬废水初始浓度、溶液p H、吸附剂用量、吸附温度和时间等因素对吸附率的影响。结果表明,甲醛改性茶叶渣吸附效果最好;吸附剂用量为0.75 g,铬废水初始浓度为50 mg/L,吸附时间为70 min,溶液p H为5,吸附温度为40℃时,茶叶渣的吸附率最佳,吸附率可达到96%。甲醛改性茶叶渣对Cr(Ⅵ)废水的吸附过程更符合二级动力学模型,平衡吸附量为2.25 mg/g。     

改性茶叶渣对含Cr(Ⅵ)废水的吸附研究

分别用羟基氧化铁、氢氧化钠、甲醛对茶叶渣改性,用其对Cr(Ⅵ)废水进行吸附,探讨了铬废水初始浓度、溶液p H、吸附剂用量、吸附温度和时间等因素对吸附率的影响。结果表明,甲醛改性茶叶渣吸附效果最好;吸附剂用量为0.75 g,铬废水初始浓度为50 mg/L,吸附时间为70 min,溶液p H为5,吸附温度为40℃时,茶叶渣的吸附率最佳,吸附率可达到96%。甲醛改性茶叶渣对Cr(Ⅵ)废水的吸附过程更符合二级动力学模型,平衡吸附量为2.25 mg/g。     

壳聚糖/埃洛石复合吸附剂的制备与吸附性能

将埃洛石分散于壳聚糖的溶液中,利用戊二醛进行交联,制备埃洛石/壳聚糖复合吸附剂,通过红外光谱仪对复合吸附剂进行结构表征分析,进一步研究复合吸附剂对Cr(Ⅵ)离子的吸附性能,通过单因素条件的变化研究了Cr(Ⅵ)离子浓度、吸附剂用量、吸附时间、吸附温度、p H值对复合吸附剂吸附性能的影响,表明复合吸附剂对Cr(Ⅵ)离子的吸附性能比单一组分的埃洛石更加优越。     

多种因素对MIL-101(Cr)选择性吸附水溶液中染料的影响

在多种条件下研究了金属有机框架MIL-101(Cr)对阳离子型染料(亚甲基蓝、罗丹明B)和阴离子型染料(甲基橙、酸性铬蓝K)的吸附性质,主要研究了MIL-101(Cr)对亚甲基蓝和甲基橙的选择性吸附作用。结果表明,中性环境下无论在单组分还是双组分体系中MIL-101(Cr)对阴离子型染料的吸附能力均大于对阳离子型的吸附能力。在pH=3,T=300 K的条件下,选择性系数β可达5.9,但随着pH的增加,选择性系数逐渐降低。相比之下,温度对吸附的选择性影响不大。选择性吸附的机理可以解释为:由于表面带正电荷,MIL-101(Cr)对阴离子型染料产生静电吸引作用;相反,对阳离子型染料的排斥作用而降低了其吸附能力。另外,乙二胺改性提高了MIL-101(Cr)对阴离子型染料的选择吸附性能,而草酸改性降低了选择吸附性。     

生物吸附剂对实验室废水中Cr(Ⅵ)的吸附条件研究

以生物吸附剂花生壳和甘蔗渣作为吸附剂,讨论了原料粒径大小、吸附时间、温度、初始溶液p H值、加入量、振荡速率对吸附效率的影响。结果表明最佳吸附条件为:甘蔗渣吸附剂过80目筛,投加量为0. 8 g,吸附溶液初始p H为2. 0,35℃时以200 rpm的速率振荡300 min,对实验室废水中Cr(Ⅵ)的吸附率可达95. 10%;花生壳吸附剂过120目筛,投加量1. 0 g,35℃时以150 rpm的速率振荡180 min,对实验室废水中Cr(Ⅵ)的吸附去除率达到97. 52%。     

单宁-聚乙烯亚胺吸附剂对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

通过批量吸附实验对单宁-聚乙烯亚胺(TAP)吸附Cr(Ⅵ)的性能进行研究。结果表明,TAP对Cr(Ⅵ)的吸附受p H影响显著,当温度为60℃、溶液初始质量浓度为200 mg/L、p H为3时,其吸附量为73.96 mg/g。TAP对Cr(Ⅵ)的吸附行为符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,吸附过程为吸热反应。利用SEM、FT-IR和XPS对吸附前后的TAP进行表征,结果表明,该吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附机制主要以化学还原与螯合作用为主,吸附剂上的—OH和—NH2基团参与了反应。     

多孔空心柱状TiO_2制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附特性

以工业P25Ti O2为原料,采用水热法制备多孔空心柱状Ti O2,并对其进行结构、形貌表征。所得产物为多孔空心柱状结构,分散性较好,富含孔隙,比表面积为38.71 m2/g,平均孔直径为58.14 nm。以该Ti O2为吸附剂吸附处理含铬废水,结果表明:Ti O2对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,p H对Ti O2的吸附性能影响很大,在p H=2.15,Ti O2的质量浓度为2 g/L,Cr(Ⅵ)的质量浓度为10 mg/L时,Ti O2吸附率达84%。Ti O2吸附Cr(Ⅵ)后,使用碱液可将吸附的Cr(Ⅵ)离子脱附,表现出良好的再生性能。     

乙酸为矿化剂制备MIL-101(Cr)及其CO2吸附研究

以氢氟酸为矿化剂制备金属有机骨架MIL-101(Cr)存在过程繁复、危险系数高的问题。文中改用乙酸为矿化剂,使用X射线衍射、热重分析、扫描电镜、氮气吸附-脱附等表征手段研究了材料的物理结构和形态,并采用固定床评价装置测试比较了样品对CO_2的吸附能力。结果表明:当以1.66 g对苯二甲酸和4 g九水硝酸铬为原料并加入18 mL乙酸时制备的MIL-101(Cr)在25℃,0.1 MPa对CO_2的饱和吸附量达到了130.36 mg/g,是传统制备方法的2.5倍,该结果说明采用适量乙酸为矿化剂同样可以制备出对CO_2吸附性能较好的MIL-101(Cr);并在低于1 MPa的不同吸附压力下,随着吸附压力的升高,MIL-101(Cr)和MIL-101(Cr)-A-18的2种材料对CO_2的吸附饱和时间逐渐延长,饱和吸附量增加,说明了高压有利于2种材料对CO_2的吸附。     

H6P2W18O62/MIL-101(Fe)材料的制备及其吸附性能

采用溶剂热合成法在制备MIL-101(Fe)的过程中引入杂多酸H_6P_2W_(18)O_(62),制备出吸附剂H_6P_2W_(18)O_(62)/MIL-101(Fe),并测试了其对亚甲基蓝(MB)的吸附性能。考察了H_6P_2W_(18)O_(62)的负载量、MB质量浓度、溶液pH、温度等对材料的吸附性能。通过XRD、SEM、FTIR、N2吸附-脱附等手段对材料进行表征。结果表明:吸附平衡前,吸附量随MB质量浓度的增加而增加,在溶液pH=4、H_6P_2W_(18)O_(62)负载量相对于复合物质量分数为35%的条件下,吸附剂H_6P_2W_(18)O_(62)/MIL-101(Fe)对亚甲基蓝溶液吸附效果最佳,在303K下H_6P_2W_(18)O_(62)/MIL-101(Fe)对MB的最大吸附量可达148.1 mg/g。通过动力学和热力学分析,该吸附过程符合拟二级动力学与Langmuir等温吸附模型,同时是一个吸热、自发的过程。     

MIL-101(Cr)在不同水热晶化条件下的优化合成及其环己烷催化氧化性能研究

采用水热合成法,通过改变水热晶化条件,制备得到系列MIL-101(Cr)金属-有机骨架材料。XRD、SEM及N2吸附等现代表征结果表明,水热晶化时间和合成体系中反应物浓度会对所得MIL-101(Cr)的结晶度、晶体形貌及孔结构性能产生较大影响。当水热晶化温度为220℃时,最佳晶化时间为8 h,物料n(H2O)∶n(Cr)=370∶1。在此水热晶化条件下所合成的MIL-101(Cr)样品不仅具有更高的结晶度、更大的比表面积和孔体积,以及更为完整的晶体形貌,而且在H2O2氧化环己烷反应中显示出更高的催化活性。     

褐煤对Cr(Ⅵ)模拟废水的吸附特性

采用低温氮气物理吸附仪、红外光谱仪及扫描电镜对内蒙褐煤的孔结构、表面官能团及表面特性进行表征,进一步考察了褐煤投加量、吸附时间、溶液p H、实验温度对褐煤脱除溶液中Cr(Ⅵ)性能的影响。结果表明,内蒙褐煤具有层状结构,孔径主要分布在2~24 nm之间,有利于溶液中Cr(Ⅵ)的迁移和吸附;表面较丰富的含氧官能团在较高实验温度下可能改变溶液中的H+含量,促进褐煤对Cr(Ⅵ)脱除;实验条件下褐煤对Cr(Ⅵ)的脱除率和脱除容量分别可达72%和0.047 mg/g,脱除率随褐煤添加量增大的特性有利于煤炭地下气化地下水污染的自修复;褐煤对Cr(Ⅵ)的脱除符合Freundlich等温吸附方程及假一级动力学方程,为多分子层物理吸附,其等温吸附方程为Q=0.015 72C0.637 51。     

硫酸盐修饰的含钛高炉渣吸附去除水溶液Cr(Ⅵ)

由高能低温煅烧制备了硫酸盐修饰的含钛高炉渣(sulfate-modified titanium-bearing blast furnace slag,STBBFS)吸附剂.用X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、Fourier转换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、X射线衍射和扫描电镜对吸附剂的成分、物相以及表面结构进行了表征.研究了STBBFS的初始质量浓度、溶液pH值、温度对溶液中Cr(Ⅵ)吸附过程的影响.结果表明:Cr(Ⅵ)在STBBFS吸附剂表面上的吸附遵循Langmuir吸附等温线模型;最大吸附容量在pH=1.5时最大,为8.25mg/g.不同吸附温度和初始浓度下,Cr(Ⅵ)的吸附过程都遵循二级吸附动力学模型.通过计算Cr(Ⅵ)吸附过程中的热力学参数:焓变化△H°、自由能变化△G°、熵变化△S°,得出Cr(Ⅵ)吸附至STBBFS吸附剂表面具有自发性,且升高温度易于Cr(Ⅵ)的吸附.根据XPS和FTIR分析结果,可以认为Cr(Ⅵ)先吸附至吸附剂表面,然后被还原为Cr(Ⅲ).     

甲壳素/聚乙烯亚胺复合物对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附

均相条件下,通过环氧氯丙烷将聚乙烯亚胺(PEI)接枝于甲壳素(CT)分子上,制备CT基Cr(Ⅵ)生物吸附剂(CTP)。采用FT-IR、XRD、SEM、EDS和Zeta电位表征CTP的结构与形貌。考察了溶液的p H、吸附时间、Cr(Ⅵ)的初始浓度、处理温度和共存离子对吸附的影响。结果表明,PEI与CT质量比为4:1的条件下所制备的CTP4,在p H为2.0和温度为25℃的条件下,根据Langmuir模型计算的最大吸附量为330.4 mg·g–1;吸附过程经过约60 min达到平衡,符合准二级动力学模型,是一个自发、吸热的过程;CTP4可重复使用,经过6次吸附-解吸循环后,其吸附量保持初次吸附量的89.5%。     

Au基MOFs双功能催化剂的制备及其催化CO2与苯胺/H2反应性能

以UiO-66(Zr)、MIL-100(Fe)、MIL-100(Cr)、MIL-101(Cr)、NH 2-MIL-101(Al)为载体,Au为活性组分,制备Au/UiO-66(Zr)、Au/MIL-100(Fe)、Au/MIL-100(Cr)、Au/MIL-101(Cr)、Au/NH 2-MIL-101(Al)双功能催化剂。采用XRD、BET、NH 3-TPD、HRTEM等表征催化剂的结构,在釜式反应器中评价催化剂对CO 2与苯胺/H 2反应生成N-甲基苯胺与N,N-二甲基苯胺的N-甲基化反应性能,考察反应条件对催化剂催化性能的影响。结果表明,催化剂的XRD特征衍射峰与相应MOFs的模拟特征峰基本一致;负载Au后催化剂仍具有高的比表面积和大的孔容、孔径;不同MOFs负载Au的催化剂具有不同的酸强度和酸量;Au纳米粒子的分散性很好,粒径为(3~7)nm。制备的催化剂均具有催化CO2与苯胺/H2的N-甲基化反应性能,其中质量分数2%Au/MIL-101(Cr)催化剂催化性能最好,苯胺转化率为45.26%,N-甲基苯胺和N,N-二甲基苯胺选择性分别为73.50%和26.50%,重复使用性能优异。