介孔碳及其铁改性材料吸附水中对硝基苯酚

采用水热合成法以F127为模板剂制备介孔碳材料（MC）,一步合成法引入Fe(NO ₃ ) ₃ •9H₂O得到铁改性介孔碳材料（Fe/MC-x,x为合成原料中铁源与间苯二酚的摩尔比,x=0.5、1、1.5）,对改性前后的材料进行TEM、N₂吸-脱附、XRD及FI-TR表征,通过考察吸附剂量、吸附等温线、吸附动力学对其吸附水中对硝基苯酚（p-NP）进行了研究。结果表明,所得MC和Fe/MC-x的孔径分布集中于3~4 nm,比表面积分别为643.6、635.6、636.0和587.2m²/g。实验条件下,Fe/MC-x的吸附性能优于MC,其中Fe/MC-1.0有最大吸附量220.35 mg/g,对应去除率为92.33%;平衡吸附量均与初始浓度呈正相关,与吸附剂投加量呈负相关,高温不利于吸附,P-NP在MC和MC-x上的吸附行为符合Freundlich模型;改性行为加快了吸附速率,吸附过程符合准二级动力学模型,主要为化学吸附控制吸附速率。     

碳载体对Pd/C催化剂上合成五甲基二乙烯三胺选择性的影响

以活性碳(AC)和介孔碳(MC)为载体,采用浸渍法分别制备了Pd负载量为15%的Pd/AC和Pd/MC催化剂,采用物理吸附(BET),X射线衍射(XRD),热重分析(TG),透射电镜分析(TEM)和H_2程序升温脱附(H_2-TPD)对试样的理化性质进行分析。考察了Pd/AC和Pd/MC催化剂上二乙烯三胺(DETA)与甲醛加氢合成五甲基二乙烯三胺(PMDETA)的催化性能。结果表明:与Pd/AC相比,Pd/MC具有更大的比表面积和孔径、丰富的中孔孔容和更小的Pd颗粒尺寸及更高的氢吸附能力;Pd/MC具有较高的催化性能,DETA转化率为100%,PMDETA选择性达到97%;中孔对Pd颗粒空间限制特性使得Pd在MC表面分散较高,15次重复使用后仍具有高稳定性。     

改性微孔-介孔多级孔碳材料的制备及其甲苯吸附性能

为寻求高效有机废气吸附剂,选取石油化工行业特征污染物甲苯为研究对象,以MCM 41分子筛作为模板,制备大比表面积微孔 介孔多级孔碳材料。采用硝酸改性,分别考察了硝酸浓度、改性时间、改性温度对改性材料甲苯吸附性能的影响,并采用正交实验确定最佳改性条件。结果表明,合成微孔 介孔多级孔碳材料比表面积高达110408 m2/g,平均孔容为052 cm3/g,对模拟甲苯有机废气饱和吸附量可达0107 g/g;硝酸改性后,微孔 介孔多级孔碳材料甲苯吸附性能显著提高。最优的制备条件为硝酸质量分数20%、改性时间10 h、改性温度60℃。在此条件下制备的硝酸改性微孔 介孔多级孔碳材料的甲苯饱和吸附量可达0687 g/g。     

金属有机骨架MIL-101对焦化蜡油中碱氮的吸附

采用水热合成法制备了金属有机骨架MIL-101,并用于对焦化蜡油(CGO)的吸附脱氮。采用XRD、SEM、FTIR和N_2吸附-脱附等技术对MIL-101试样进行了表征。考察了吸附剂加入量、吸附时间、吸附温度等条件对吸附剂性能的影响。表征结果显示,合成的MIL-101具有粒径为250~300 nm的正八面体结构,比表面积为3 248 m~2/g,孔体积为1.65 cm~3/g,并由两种介孔结构组成。实验结果表明,MIL-101经活化处理后可去除孔道内部残留的对苯二甲酸,并显著提升其吸附性能;在吸附剂用量为0.75 g、吸附温度为120℃、吸附时间为1 h时,吸附过程达到平衡,CGO的碱氮含量(w)由1.441×10~(-3)降至0.396×10~(-3),脱氮率达72.5%。     

磺酸型有序介孔碳催化剂的制备与表征

为提高有序介孔碳的酸性和催化活性,根据有序介孔碳的结构特点和表面性质使用三步磺化法制备了具有高酸量的磺酸型有序介孔碳,并对合成磺酸型有序介孔碳的最佳合成条件进行了优化。使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、场发射透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和氮气物理吸附(N₂-BET)对磺化有序介孔碳(AOCS)的形貌、结构进行了表征。结果表明,AOCS经过一系列改性后仍具有序介孔结构,比表面积和平均孔径分别为227.4 m²/g和8.41 nm。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和元素分析对AOCS的表面性质进行了分析。结果表明,磺酸基成功接枝,且AOCS中S的质量分数可达16.07%。通过酸量测定,在最佳合成条件下AOCS的最高酸量可达21.2 mmol/g。     

镧对CoMCM-41介孔分子筛结构的影响

以硅酸钠、氯化钴和氯化镧为原料,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,通过水热法合成了CoMCM-41介孔分子筛和Co-LaMCM-41介孔分子筛。采用XRD、FT-IR、TEM、N_2吸附-脱附等方法对试样的物化性能进行表征,结果表明:合成出了具有介孔结构的CoMCM-41和Co-LaMCM-41,550℃焙烧可以将模板剂有效去除并不影响介孔结构。CoMCM-41的比表面积为897.25 m~2/g,Co-LaMCM-41的比表面积为508.85 m~2/g。引入稀土元素镧使CoMCM-41介孔分子筛的比表面积下降,平均孔径增大,介孔有序性降低。     

介孔Y型分子筛的自组装合成及其重油催化裂化性能

以NaY型分子筛为原料,采用柠檬酸(CTA)处理及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)自组装法合成出介孔NaY型分子筛,并制得模型催化剂,在中试提升管反应器上评价了催化剂的反应性能。结果表明:NaY型分子筛经CTA处理后,硅铝比(摩尔比)增大,表面产生了许多凹陷;且经CTAB自组装合成后,表面凹陷明显减少,并出现了大量的介孔;与NaY型分子筛相比,自组装合成的介孔NaY型分子筛其介孔比表面积和孔体积分别增加了185 m~2/g和0.12 cm~3/g。在等剂油比(质量比)和相近转化率2种条件下,与含有镧改性NaY型分子筛的对比催化剂相比,模型催化剂表现出更低的焦炭和干气选择性。     

含镍介孔分子筛催化热解乙醇制备纳米碳管

采用水热法制备了含Ni介孔分子筛,在常压下用所合成的含Ni介孔分子筛为催化剂通过CVD法制备出管径约为10 nm的多壁纳米碳管。采用X射线粉末衍射、N_2物理吸附、透射电子显微镜等方法对含Ni介孔分子筛进行了表征。所合成的含Ni介孔分子筛的比表面积为811.2 m~2/g,平均孔径为3.64 nm,热稳定性高达800℃。     

Ni-MCM-41分子筛的合成及其对模拟柴油吸附脱氮性能的研究

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂、以硝酸镍为镍源,采用水热合成法合成Ni-MCM-41杂原子分子筛,并对其进行红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)及N_2吸附-脱附表征。IR和XRD结果表明样品具有MCM-41分子筛的介孔结构,镍离子已进入分子筛骨架;N_2吸附-脱附结果得出Ni-MCM-41杂原子分子筛的比表面积为523 m~2/g,平均孔径为2.82 nm,孔体积为0.625 8 cm~3/g。研究了Ni/SiO_2摩尔比对分子筛吸附脱除含吡啶模拟柴油碱性氮化物的影响,确定Ni/SiO_2摩尔比为0.01的Ni-MCM-41分子筛吸附脱氮效果最佳。考察了分子筛用量、吸附温度、吸附时间对Ni-MCM-41(0.01)分子筛吸附脱氮性能的影响,结果表明最佳吸附脱氮条件为:分子筛用量为0.02 g/mL(相对于模拟柴油),吸附温度为40℃,吸附时间为20 min。     

银改性介孔碳吸附脱硫

以介孔碳(CMK-3)为载体,Ag NO_3为活性组分,制备了银改性介孔碳(Ag/CMK-3)。对CMK-3、Ag/CMK-3和吸附二苯并噻吩(DBT)后的Ag/CMK-3进行了XRD、BET、FTIR、TEM和N_2吸附-脱附表征。实验结果表明,Ag/CMK-3的饱和硫容量和穿透硫容量分别比CMK-3提高了2.6 mg/g和1.6 mg/g。表征结果显示,Ag/CMK-3保持了CMK-3高度有序的介孔结构,银粒子均匀分散在CMK-3孔道中,粒径可控制在2.5 nm左右,表面酸性增强,但比表面积、孔径和孔体积有所降低。CMK-3表面的银粒子和羟基均与DBT存在化学作用,同时DBT在吸附过程中发生开环反应,出现了C—S键断裂。     

介孔碳负载型蒽醌加氢催化剂的制备及其加氢性能

以经过酸处理的介孔碳(MC)为载体,采用浸渍法制备了Pd/MC催化剂。实验室模式评价表明,Pd/MC催化剂表现出良好的活性和选择性。以粉末状0.3%Pd/MC为催化剂,在工作液质量浓度130g/L、反应温度60℃、反应压力0.4MPa条件下,氢化效率达7g/L以上。     

三维有序大孔金属氧化物TiO_2和Fe_1Mn_4O_x的表征与吸附脱硫性能

通过分散聚合法制备出聚苯乙烯微球,并以此为胶晶模板,合成了三维有序大孔单金属氧化物TiO2(3 DOM TiO2)和双金属氧化物Fe1Mn4Ox(3 DOM Fe1Mn4Ox)。利用氮气吸附(BET),扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外光谱(FTIR)等分析方法表征了合成样品的性质及结构,并用含硫量为600 mg/L的模拟柴油(正辛烷+噻吩)对合成样品的吸附脱硫性能进行了测试。结果表明,合成的3 DOM TiO2具有(500±20)nm的大孔和2.4 nm的介孔,3 DOM Fe1Mn4Ox具有(450±10)nm的大孔和2.8 nm的介孔;TiO2,Fe1Mn4Ox的穿透硫容量分别为4.68,1.83 mg/g;TiO2经2次硫化再生后其穿透硫容量仍可达到新鲜样品的92.3%。     

水热法合成磷酸锆介孔材料中模板剂的影响

磷酸锆类化合物是近年来发展起来的一类新型多功能介孔材料.分别以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、四丁基溴化铵(TBAB)、二乙胺、乙二胺、尿素五种不同的有机胺作为模板剂,采用水热合成法制备了磷酸锆介孔材料.用物理吸附仪对材料的比表面积、孔径及比孔容进行了测定.结果表明,该材料平均孔半径在介孔范围内(4.40～7.22 nm),且具有较大的比表面积(116.5～218.1 m2/g)和比孔容(0.26～0.72 ml/g).着重比较了合成过程中所用模板剂对磷酸锆介孔材料孔半径分布的影响.     

以Si-Al凝胶、高岭土水热晶化合成多级孔道催化材料

以硅铝凝胶为模板剂,在高岭土制浆过程中加入,经喷雾、焙烧后,在水热条件下晶化合成含有NaY分子筛和基质的多孔复合材料。采用X射线衍射法、N₂ 静态吸附法对所合成的样品进行分析表征,考察了硅铝凝胶的加入量对NaY分子筛相对结晶度、n(SiO₂)/n(Al₂O₃)以及复合材料孔道分布的影响。结果表明,随着硅铝凝胶加入量的增加,晶化产物在介孔范围内的孔容及比表面积均有较大幅度的提高,介孔分布也更为集中;当加入凝胶质量分数为10％时,介孔的孔容及比表面积达到最大,在20％时有所下降。在凝胶加入量为10％时,可以得到BET比表面积为480 m²/g、总孔容为0.41 mL/g、介孔孔容为0.22 mL/g、介孔比表面积为98.9 m²/g、结晶度为51.0％、n(SiO₂)/n(Al₂O₃)为5.09的含有NaY分子筛和基质的多孔复合材料。     

介孔吸附剂在去除水体中重金属离子中的应用

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,乙醇为溶剂,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,采用挥发诱导自组装技术(EISA)合成了介孔硅材料.用3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)对介孔硅材料进行表面修饰,得到了孔径为5.27 nm,比表面积为467.7 m2/g的巯基功能化的介孔材料.利用FT-IR、N2吸附-脱附、EA、SEM、TEM和XRD等方法分别测定了功能化前后介孔硅材料的结构和性质.以巯基功能化的介孔硅材料为吸附剂,以Cr3+、Cu2+为目标污染物,考察了介孔吸附剂对污染物的吸附性能.结果表明,-SH基团已成功接枝于介孔硅材料的孔道内表面.在T=303 K、pH值5、振荡时间1 h、振荡频率200 r/min的条件下,污染物重金属离子初始浓度低于0.4 mmol/L时,吸附剂对Cr3+、Cu2+的去除率分别在8O%和92%以上.介孔吸附剂对CP3+、Cu2+的等温吸附行为与Langmuir模型相吻合(R2>0.9912).介孔吸附剂的吸附性能受pH值(初始与终态值)、温度和重金属离子的初始浓度的影响显著.     

用于吸附甲苯的微介孔碳材料的制备及改性

在吸附甲苯过程中,吸附剂的选择是关键。在本论文中,合成了微介孔碳材料并进行了表征。在合成过程中,MCM-41为模板,蔗糖和糠醇分别做为碳源。分别考察了在不同甲苯初始浓度、温度和床层高度下,制备的碳材料的吸附性能。为了进一步提高碳材料吸附性能,利用硝酸对碳材料进行改性,并研究了改性碳材料的吸附性能。所制备的碳材料是典型的IV型等温线,孔径分布集中在微孔和介孔。与MCM-41相比,制备的碳材料具有高的吸附能力。改性以后,碳材料的比表面积和含氧官能团都增大,使得碳材料吸附量从改性前的185.3 mg/g增大到514.7mg/g。碳材料的表面积和表面化学特性决定了其吸附性能。     

有序介孔钴掺杂氧化硅的合成与表征

以硅酸钠为硅源、氯化钴为钴源、表面活性剂Brij56为模板,水热合成得到一系列Co掺杂介孔氧化硅(Co-MS),采用X-射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附、透射电镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和红外光谱(FT-IR)等手段表征了合成样品的结构和性质。合成过程中,一定量的Co(II)离子的存在可以有效增加介孔氧化硅的比表面积,并一定程度地增大有序介孔的孔径,表明钴盐的加入对介孔结构起盐效应。从Co-MS的UV-Vis分析可以看出,在其骨架中只含有Co(II)。     

介孔g-C3N4的制备及其对航空煤油的吸附脱硫性能

采用硬模板法制备了介孔类石墨相氮化碳(g-C₃N₄),在500、550、600 ℃下焙烧分别得到CN-500、CN-550、CN-600。采用XRD、TEM、FT-IR、FPD和N₂吸脱附等分析手段对制备的介孔材料进行表征,考察了其对航空煤油（航煤）吸附脱硫的性能。结果表明：该介孔材料对噻吩有较好的吸附能力,550 ℃煅烧的样品 CN-550 吸附容量最大,为24 mgS)/g;其对真实航煤的脱硫吸附容量可达10.46 mgS)/g。g-C₃N₄介孔材料在用NaOH消除抗氧化剂后的航煤中对硫的吸附容量提升约50%。由于分子尺寸及位阻效应等影响,介孔g-C₃N₄对噻吩的吸附容量远大于对苯并噻吩吸附的吸附容量,对苯并噻吩及其衍生物的吸附能力较低是介孔g-C₃N₄对航煤脱硫性能下降的主要原因。     

二乙烯苯基共聚物的合成、表征和二氧化碳吸附性能

采用溶剂热方法合成了介孔聚合吸附材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附仪(BET)、红外光谱仪对合成的吸附材料进行了表征,并通过CO2吸附评价实验研究了不同聚合条件、不同工艺条件对CO2吸附性能的影响。结果表明:聚二乙烯苯氨基化产物(Ⅰ)、二乙烯苯与4-乙烯吡啶共聚物(Ⅱ)、二乙烯苯与1-乙烯咪唑共聚物(Ⅲ)均为介孔结构,比表面积在200m2/g~800m2/g,孔径在20nm~50nm;其CO2吸附能力的顺序为:Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ。     

滇黔北地区龙马溪组富有机质页岩储层纳米级孔隙结构特征

针对页岩储层复杂的孔隙结构,运用低温氮气吸附实验,优选非定域密度泛函(NLDFT)计算方法,对吸附数据进行处理,实现对富有机质页岩样品纳米级孔隙微孔和介孔的连续测量。实验结果表明:滇黔北地区龙马溪组下部富有机质页岩既发育微孔,也发育介孔,页岩纳米级孔隙呈狭缝型和墨水瓶状,平均比表面积为14.24 m~2/g,平均孔体积为12.99 mm~3/g,微孔提供了绝大多数的比表面积;有机碳含量是影响滇黔北地区龙马溪组富有机质页岩纳米级孔隙发育的主控因素,黏土矿物含量的增大降低了页岩的比表面积。