Mg-Al水滑石“记忆效应”及其对Cr(Ⅵ)阴离子吸附性能研究

采用尿素法制备高结晶度Mg-Al水滑石(MAH),系统研究了Mg-Al水滑石"记忆效应"及其对Cr(Ⅵ)阴离子吸附性能的影响.通过XRD、FT-IR、SEM、DSC以及去卷积分析对MAH、重构"记忆"MAH(RMAH)以及MAH的金属氧化物(MAO)、RMAH的金属氧化物(RMAO)进行表征分析.结果表明,重构的"记忆"RMAH和前体MAH均具高结晶度水滑石层状晶体结构特征,两者晶体结构和层板电荷密度几乎无差异.MAO仍保留层状结构,而再次重构的RMAO中MgAl2O4尖晶石晶相增多,仍有层状结构残留.由于水滑石强结构"记忆效应",使Mg-A1 LDOs(MAO和RMAO)对Cr(Ⅵ)阴离子吸附能力大大强于Mg-A1 LDHs(MAH和RMAH).MAO对Cr(Ⅵ)阴离子吸附能力高于RMAO,可能由于RMAH焙烧形成的RMAO中MgAl2O4尖晶石含量增多及层状结构消减,导致其"记忆效应"重构能力衰减,从而使RMAO对Cr(Ⅵ)阴离子吸附能力下降.     

液相沉淀法制备镁铝水滑石及其表征

采用液相沉淀法以AlCl3·6H2O，MgCl2·6H2O，Na2CO3，NaOH为原料，制备镁铝水滑石。研究结果表明水浴70、80、90℃加热时均能制备出纯净的镁铝水滑石，从热重分析可知镁铝水滑石有两个失重阶段，第一次热分解起始点约为173℃失重约15％，释放出镁铝水滑石中间层的4个结晶水，第二次热分解起始点约为352℃失重约30％，中间层中的碳酸根离子以二氧化碳的形式放出，同时羟基分解产生水。镁铝水滑石晶粒呈不规则的六边形，晶粒大小约在为30～70nm之间。     

改性水滑石类材料的制备及其吸附性能研究进展

水滑石和类水滑石及其插层材料统称为水滑石类材料(layered double hydroxides,LDHs)。在分析层状结构的基础上,综述改性LDHs的制备方法及其在废水处理中的吸附去除性能应用进展。制备改性LDHs主要有共沉淀法、水热及溶剂热法、离子交换法和焙烧复原法。共沉淀法工艺简单,条件易控,合成周期短;水热及溶剂热法产品粒子纯度高,晶形可控,生产成本低;离子交换法反应时间短,通过在层间容纳不同的阴离子调整LDHs性能并保持层状结构;焙烧复原法利用"记忆效应"实现LDHs重复利用;磁性LDHs具有超顺磁性,可快速回收固体吸附剂。改性LDHs的阴离子交换容量高,热稳定性良好,比表面积大,可以有效吸附去除废水中的重金属离子、有机污染物和无机阴离子。改性LDHs可广泛应用于催化、吸附、医药、阻燃、离子交换等领域。     

结构调节剂辅助水热法制备分等级Mg-Al水滑石焙烧产物及其Cr(VI)吸附性能

以廉价的硝酸镁为镁源、硝酸铝为铝源、尿素为沉淀剂,分子量或化学结构不同的P123、F127和聚丙烯酸钠为结构调节剂,采用水热均相沉淀—焙烧法成功地制备出系列分等级多孔Mg-Al水滑石焙烧产物(LDOs)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附-脱附和UV紫外分光光度计等手段,对产物的物相、形貌和织构性质及其对重金属Cr(VI)的吸附性能进行了比较表征和测试。研究发现,以P123为结构调节剂时制备的微米级椭球体和棒状结构共存的LDO的比表面积为131.8m2/g、孔容为0.31cm3/g、平均孔径为9.6nm,一定条件下其对Cr(VI)的平衡吸附量达46.5mg/g,该吸附过程符合拟二级动力学模型。     

纳米晶镁铝水滑石制备机理及抗毒性研究

以尿素为沉淀剂制备纳米晶镁铝水滑石,考察不同镁铝比制备的纳米晶镁铝水滑石催化剂对大豆油酯交换的影响以及催化剂的抗水抗酸性和使用寿命,并探讨纳米晶镁铝水滑石的合成机理.随镁铝摩尔比增加,酯交换反应所需时间减少,当m(Mg2 ):m(Al3 )=3:1时,转化率高达94.2%;当m(Mg2 ):m(Al3 )=4:1时,使用寿命最长,可重复使用5次.纳米晶镁铝水滑石具有较强抗水抗酸性,故在进行酯交换反应中无须脱水脱酸.     

亚铁铝类水滑石吸附铀的性能与吸附机制

运用超声共沉淀制备了亚铁铝类水滑石(Fe(Ⅱ)-Al LDH),用于处理含U(Ⅵ)废水。实验考察了初始pH、吸附剂投加量、温度、吸附时间以及U(Ⅵ)初始浓度对Fe(Ⅱ)-Al LDH吸附U(Ⅵ)的影响。采用SEM、FTIR、XRD与XPS等手段分析了相关机制。试验表明,Fe(Ⅱ)-Al LDH吸附U(Ⅵ)的最佳pH为6,当温度为25℃,投加量为1.0g/L,U(Ⅵ)初始质量浓度为10mg/L时,对U(Ⅵ)的去除率达到99.98%,反应在120min达到平衡,饱和吸附量为117.13mg/g。Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型(R~2≈1)较好地拟合了吸附过程,Fe(Ⅱ)-Al LDH对U(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应。SEM、FTIR、XPS分析结果表明,吸附前后的Fe(Ⅱ)-Al LDH结构没有发生改变,Fe(Ⅱ)-Al LDH对U(Ⅵ)的吸附是化学吸附为主,氧化还原作用为辅。     

焙烧Mg-Al水滑石水泥浆涂层对钢筋氯离子腐蚀的缓蚀性能

本工作研究了焙烧Mg-Al水滑石(LDO)水泥浆涂层对钢筋氯离子腐蚀的缓蚀性能。将焙烧Mg-Al水滑石材料添加到水泥浆中制备了复合水泥浆涂层,并涂覆在钢筋表面。由等温吸附实验、线性极化测试(LP)、电化学阻抗谱测试(EIS)研究了在混凝土模拟孔溶液中复合水泥浆涂层对钢筋氯离子腐蚀的缓蚀性能;此外,采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)检测了吸附实验前后水泥浆的物相变化,探讨了焙烧Mg-Al水滑石水泥浆涂层对钢筋氯离子腐蚀的缓蚀机理。结果表明,LDO的掺入能显著提高水泥浆体对氯离子的饱和吸附量,且随着LDO掺量的增加,复合水泥浆涂层的综合阻锈效果增强。复合LDO涂层缓释机理归因于层状结构的复原使其能有效地吸附氯离子并释放氢氧根离子,从而能有效阻止氯离子的侵蚀。     

水滑石除磷的吸附动力学研究

采用共沉淀法制备了Mg/Al水滑石,研究了不同Mg/Al物质的量比、材料用量、不同pH条件下Mg/Al水滑石吸附除磷的动力学特征,从而对吸附速率的控制过程进行分析。结果表明水滑石对磷的吸附能较好地符合准二级动力学方程、Elovich动力学方程和内扩散模型。n(Mg)/n(Al)=3是水滑石最理想配比,水滑石投加量越大,外扩散过程越慢;一定范围内pH的升高能促进水滑石对磷吸附速率和吸附容量的提升。     

磁性水滑石复合材料的制备及其对曙红Y的吸附性能

为了解决水滑石型（LDH）吸附剂在污水处理中难回收的问题,采用双滴沉淀法将磁性Fe₃O₄颗粒与具有吸附性能的Ni-Mg-Al-LDH水滑石相结合,合成了Fe₃O₄@Ni-Mg-Al-LDH磁性水滑石复合吸附材料,利用SEM、XRD、FT-IR和氮气吸附脱附等表征对Fe₃O₄@Ni-Mg-Al-LDH材料的形貌和结构进行测试,并将其用于曙红Y染料废水处理。结果表明,Fe₃O₄@Ni-Mg-Al-LDH对曙红Y染料的吸附在20 min内较为迅速,120 min后吸附趋于平衡,且随着曙红Y初始浓度的升高,Fe₃O₄@Ni-Mg-Al-LDH对曙红Y染料的吸附量也逐渐增加,最大吸附量达到108.6 mg·g^-1。同时,Fe₃O₄@Ni-Mg-Al-LDH对曙红Y的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和伪二级动...     

Mg-Al-Ce水滑石吸附去除水中的硼

用共沉淀法成功制备了镁铝铈水滑石(Mg-Al-Ce-HT), 采用不同分析手段对材料进行表征。通过静态吸附实验研究了Mg-Al-Ce-HT的吸附效率与初始pH、吸附剂剂量、初始硼酸浓度和接触时间的关系。当pH小于8.0时, 溶液的pH对硼吸附几乎没有影响, 当pH超过8.0时, 吸附容量降低。吸附剂的最佳用量为200 mg, 最大吸附容量为32.52 mg·g ^-1。 硼去除量在160 min内达到平衡。吸附等温线表明吸附过程是一个非自发的吸热过程。吸附数据与Langmuir模型拟合良好, 表明吸附是单层吸附。     

稀土金属有机骨架材料对染料的吸附性能研究

以均苯三甲酸和六水合硝酸钇(Ⅲ)为原料,合成了一种稀土金属有机骨架材料Y(BTC)(H2O)(Y-BTC)。通过XRD对材料的物相进行表征,并采用紫外可见分光光度计研究了刚果红的初始浓度、吸附作用时间、溶液pH、背景离子和Y(BTC)(H2O)活化等因素对其吸附性能的影响。结果表明,Y(BTC)(H2O)对刚果红的吸附量随着刚果红初始浓度的增加而逐渐增大,并且酸性溶液和活化有利于Y(BTC)(H2O)对刚果红的吸附。K+、Na+、Li+3种背景离子的存在不利于Y(BTC)(H2O)对刚果红溶液的吸附,这是由于它们会与刚果红抢占Y(BTC)(H2O)上的吸附位点,并占据Y(BTC)(H2O)孔道而减少Y(BTC)(H2O)与刚果红的接触机会。Y(BTC)(H2O)对刚果红的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型。     

二维层状磁性镁铝水滑石的制备与表征

采用共沉淀法将磁性基质与镁铝水滑石组装制备二维层状磁性镁铝水滑石,考察了在一定的pH值、沉淀生成温度及陈化时间下,不同n(Mg2 )/n(Al3 ),n(Fe2 )/n(Mg2 )比值及焙烧温度对合成磁性镁铝水滑石结构的影响,并借助HRTEM、XRD、VSM、TG-DSC、FT-IR等手段对其晶型结构、磁学性能及结晶度等进行表征,结果表明镁铝水滑石在赋予磁性后,并没有改变其典型的层状结构,证实了将磁性基质与层状材料组装合成的可行性.     

纳米镁铝水滑石的制备及其对聚氨酯阻燃性能的影响

采用液相沉淀法制备纳米镁铝水滑石微粉,利用XRD、TEM和TG对试样进行表征,研究了反应温度、干燥时间以及碳酸根浓度对镁铝水滑石纳米晶的影响.镁铝水滑石微粉经硅烷偶联剂KH550表面改性后填充到聚醚多元醇组合料中,采用原位聚合法制备出镁铝水滑石/软质聚氨酯纳米复合材料,研究了纳米镁铝水滑石对聚氨酯的阻燃效果及阻燃机理,并与Al(OH)_3阻燃效果进行对比.实验结果表明,晶粒尺寸随反应温度的升高而增大;干燥5h镁铝水滑石的热分解性能较好;适当提高碳酸根浓度可以改善镁铝水滑石晶体规整度;硅烷偶联剂KH550用量为5%时对镁铝水滑石表面改性效果最好;镁铝水滑石阻燃剂填充软质聚氨酯复合体系的阻燃效果要优于Al(OH)_3阻燃剂.     

多孔立方Cu2O纳米膜的制备及吸附性能

为探究一种绿色环保、操作简单、反应条件温和的特殊形貌结构Cu₂O合成法,采用液—液界面反应成功制备了多孔立方Cu₂O自组装纳米膜.探究了不同反应条件对样品形貌结构的影响,用X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜对该膜进行表征,研究了其在不同吸附条件对甲酚红的吸附效果.结果表明：当CuCl₂浓度较低时产物为规则的立方结构,随着浓度的升高,立方结构会受到破坏并逐渐向球形转变,温度过高时膜的致密度会遭到破坏;水相pH值越高,立方结构的孔隙率越低,油相试剂则对样品形貌和孔隙率都有影响;当反应体系为正丁醇—水、CuCl₂浓度为50 mmol/L、水相pH=10.00时,产物是边长200~500 nm的多孔立方体均匀分散形成的Cu₂O膜,膜的厚度约600 nm.该多孔立方膜对甲酚红的吸附效果很好,当吸附时间为60 min、初始质量浓度为30 mg/L、溶液pH为2.00、吸附剂投加量为0.02 g、温度为30 ℃时,吸附率可达86.37%.     

吸附式制冷工质对的吸附性能测试研究

吸附剂的性能是吸附制冷技术中最重要的参数之一,而吸附量和吸附速率是吸附剂性能的2个重要指标。准确测定吸附剂的性能对于吸附制冷机的设计起着至关重要的作用。本文结合国内外对吸附剂性能的测试方法以及本课题对汽车余热吸附制冷所用吸附剂的性能进行测试,着重阐述吸附剂性能测试所用方法的特点以及使用范围,旨在为吸附剂性能的准确测试提供参考。     

介孔SiO_2/膨胀石墨复合材料的直接合成及其对染料的吸附性能

采用简单的一步水热合成法,在含有模板剂、铝盐、膨胀石墨和硅源的水溶液中,利用铝盐水解后所产生的弱酸性环境,直接制备出介孔SiO_2/膨胀石墨复合材料,考察了铝盐的添加量对所得复合材料结构和性能的影响。采用XRD、N_2吸附和SEM对介孔SiO_2/膨胀石墨复合材料的结构和形貌进行了表征。以亚甲基蓝为目标污染物分子,系统评价了复合材料的吸附性能。结果表明,合成时铝盐的添加量在很大范围内变化(r_(Al/Si)=0.25~2.0,体系pH值为3.1~2.3)均可获得具有较大比表面积和孔体积的介孔SiO_2/膨胀石墨复合材料,且介孔SiO_2以多层膜的形式生长在膨胀石墨碳层上;当r_(Al/Si)=0.25、0.5、1.0时,复合材料孔道有序规整;当rAl/Si=1.0、2.0时,复合材料中介孔孔道规整性下降。介孔SiO_2/膨胀石墨复合材料吸附亚甲基蓝的饱和吸附量在52~55mg·g~(-1)左右,吸附行为主要符合Langmuir方程和伪二级动力学模型。     

Controllable preparation of SnO2 nanoplates and nanoparticles via hydrothermal oxidation of SnS2 nanoplates

A facile hydrothermal oxidation route has been proposed for the controllable preparation of SnO₂ nanoplates and nanoparticles, using the home-made SnS₂ nanoplates as a precursor. It was found that the temperature played an important role in the microstructures of the obtained products. While nanoplates of tetragonal phase SnO₂ were synthesized via hydrothermal treatment of the SnS₂ nanoplates in 15 vol.% H₂O₂ aqueous solution at 180 °C for 24 h, only nanoparticles of tetragonal phase SnO₂ could be obtained via hydrothermal treatment of the SnS₂ nanoplates in 15 vol.% H₂O₂ aqueous solution at 200 °C for 24 h. The as-prepared products were characterized by means of X-ray diffraction, field emission scanning electron microscope, and Raman spectra, and their possible formation mechanisms were also discussed.     

纳米TiO2表面吸附聚乙二醇及其分散稳定性的研究

通过四氯化钛水解法制备纳米TiO2，讨论聚乙二醇(PEG)在其水悬浮体系中的吸附行为．IR和吸附实验结果表明：纳米TiO2通过氢键吸附PEG，其表面吸附行为与PEG浓度、PEG分子量、pH值和晶粒尺寸等因素相关．吸附PEG以后，纳米TiO2颗粒的表面电荷和(电位发生变化．悬浮体系吸光度的变化和TEM分析表明：纳米TiO2吸附PEG后，增加了颗粒间的空间位阻作用，有效地阻止了纳米TiO2的团聚；但若PEG加入量达到过饱和，反而会破坏纳米TiO2的分散稳定性．     

聚乙二醇对硅藻土制备超细白炭黑的影响

以硅藻土为原料,采用沉淀法制备白炭黑,研究聚乙二醇的用量对白炭黑吸油率和比表面积的影响。结果表明,在用硅藻土制备白炭黑工艺中添加聚乙二醇,可以得到粒度分布均匀的纳米级白炭黑产品,用质量分数为4.5%的聚乙二醇改性所得产品具有最大的比表面积,其值为191.521 m2/g,聚乙二醇分子与白炭黑颗粒面发生物理吸附要多于化学吸附。