聚乙二醇聚合度对介孔η-Al2O3纤维形貌及吸附能力的影响

分别以2种不同聚合度的聚乙二醇（PEG）PEG600和PEG2000为模板导向剂,采用水热法合成η-Al₂O₃（PEG600）和η-Al₂O₃（PEG2000）介孔纤维,借助XRD、TEM和N₂吸附测试对材料进行表征,研究了PEG聚合度对介孔η-Al₂O₃纤维性质的影响。通过静态吸附平衡实验考察了介孔η-Al₂O₃纤维对亚甲基蓝的吸附特性。结果表明：2种模板导向剂均可用于合成介孔η-Al₂O₃纤维。PEG聚合度对介孔结构、比表面积、孔体积和孔径有较大影响。η-Al₂O₃（PEG600）的比表面积和孔体积分别为189.899 m²·g^-1和0.329 cm³·g^-1,分别是η-Al₂O₃（PEG2000）的1.4倍和1.2倍,平均孔径也比η-Al₂O₃（PEG2000）的大。2种介孔η-Al₂O₃纤维对亚甲基蓝的吸附机制均为多分子层吸附。根据BET多层分子吸附方程计算得η-Al₂O₃（PEG600）和η-Al₂O₃（PEG2000）对亚甲基蓝的平衡吸附量分别为256.391 3 mg·g^-1和204.045 9 mg·g^-1。     

宏观尺寸大孔-介孔TiO2-SiO2光催化剂的制备及其在染料降解中的应用宏观尺寸大孔-介孔TiO2-SiO2光催化剂的制备及其在染料降解中的应用

以柱撑式环氧树脂大孔聚合物为模板,制备宏观尺寸的大孔-介孔SiO₂;以其为载体,通过钛酸四丁酯原位水解和高温焙烧制得大孔-介孔TiO₂纳米晶-SiO₂复合材料。应用SEM、TEM、XRD、FTIR和N₂吸附-脱附法对材料进行表征。以偶氮荧光桃红为模拟污染物,用氙灯模拟日光光源,考察了不同条件下大孔-介孔TiO₂-SiO₂的光催化性能。结果表明,大孔-介孔SiO₂具有三维连续贯通的大孔孔道,孔壁为连续的纳米SiO₂薄膜;TiO₂纳米晶以纳米薄膜的形式均匀地原位生长在SiO₂纳米薄膜的两侧,得到的复合材料孔壁上存在丰富的介孔。当焙烧温度为600℃、TiO₂的负载量为15.7wt%、染料溶液浓度为10 mgL-1且pH为3时,大孔-介孔TiO₂-SiO₂光催化剂对污染物的光催化降解效率最高,而且具有良好的重复使用性。      

钴/锌双金属多孔氧化物的制备及其活化过一硫酸盐降解亚甲基蓝的性能

采用草酸盐-热解法制备钴/锌双金属多孔氧化物复合材料，并用于催化过一硫酸盐(PMS)处理亚甲基蓝(MB)溶液。以Co(NO₃)₂·6H₂O和Zn(NO₃)₂·6H₂O为金属离子源，草酸为沉淀剂，Co²⁺和Zn²⁺同步沉淀获得钴锌草酸盐前驱体，将草酸盐热解后获得具有不同Co/Zn摩尔比的多孔Co₃O₄/ZnO复合氧化物催化剂。结果表明：Co/Zn原料比为1∶5的复合材料(Co₁Zn₅)催化活性最佳，在催化剂用量和PMS浓度分别为0.02 g·L^-1和0.6 mmol·L^-1时，其对MB溶液的降解率可达98.49%。电子顺磁共振(EPR)测试结果表明，Co₁Zn₅/PMS催化氧化体系对MB的降解遵循自由基和非自由基双重机理。Co₁     

低温分相法制备高比表面积微/介孔SiOC陶瓷

以含氢聚硅氧烷(PHMS)、四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D₄ ^vi)和铂络合物为原料, 采用热交联合成交联体, 通过水蒸汽辅助热解促进前驱体低温分相及后续HF对SiOC陶瓷侵蚀基础上, 获得高比表面积微/介孔SiOC陶瓷。采用XRD、FT-IR、SEM和BET等测试技术对试样的物相组成、化学键、微观结构、比表面积和孔径分布等进行了表征。实验结果表明, 水蒸气能够促进前驱体低温分相, 使SiOC陶瓷中生成Si-O-Si键、SiO₂纳米畴和SiO₂纳米晶, 这些可以作为造孔剂而被HF侵蚀, 从而提高了SiOC陶瓷的比表面积。在热解温度1300℃条件下, 微/介孔SiOC陶瓷具有最大比表面积1845.5 m²/g, 孔径分布2.0~10 nm。     

核壳结构SiC/SiO2纳米线的低温合成与表征

以酚醛树脂(PF)作为碳源, 纳米SiO₂为硅源, 在1300℃氩气气氛下通过碳热还原反应, 制备出具有核壳结构的SiC/SiO₂纳米线。采用X射线分析衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼光谱(Raman)对产物的组成、形貌、微观结构等进行了表征。结果表明; SiC/SiO₂纳米线长可达数毫米, 单根SiC/SiO₂纳米线由直径30 nm的β-SiC晶体为内核和厚度约12 nm的无定形SiO₂壳层组成; 室温下SiC/SiO₂纳米线的PL发光峰与β-SiC单晶的发光特征峰相比有蓝移。最后, 讨论了核壳结构SiC/SiO₂纳米线的生成机制。     

ZnO/CaCO3复合材料的制备及其在丁苯橡胶硫化中的应用

采用液相沉淀法制备了ZnO/CaCO₃复合粉体,考察了工艺参数对形貌和分散状态的影响,分析了ZnO在CaCO₃表面的组装过程和ZnO的生长方式,测试了复合粉体的硫化活化性能。研究结果表明:当ZnO和CaCO₃质量比为1∶2,沉淀反应物物质的量的配比为1∶1,煅烧温度为300~350℃时,ZnO/CaCO₃复合粉体比表面积可达19.827 m²/g且有着良好的分散状态,CaCO₃表面ZnO的粒径较小(5~10 nm)。在CaCO₃表面上反应生成的羟基磷灰石对Zn²⁺的吸附的作用是将ZnO与CaCO₃成功组装在一起的关键,也是ZnO沿垂直CaCO₃表面方向生长的原因。将复合粉体应用于丁苯橡胶硫化中,硫化时转矩值最高达10.07 dN·m,硫化速率CRI最快为0.247 s^-1。     

锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的制备与性能

采用共沉淀法制备粒径10 μm左右的前驱体Ni_0.8Co_0.15Al_0.05（CO₃）_x（OH）_y,然后采用该前驱体和LiOH·H₂O成功制备了锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂（LiNCA）,并详细研究了煅烧氛围、煅烧温度和煅烧方式等条件对LiNCA电化学性能的影响。研究表明,在O₂中煅烧获得的LiNCA放电容量达到170 mAh·g^-1,50次循环后容量保持率达到95%,性能明显优于空气氛围中煅烧得到的LiNCA。在O₂氛围下,700~750℃温度范围煅烧得到的LiNCA性能最好,煅烧温度过高或过低,LiNCA性能均明显下降。将前驱体在O₂氛围中450℃条件预煅烧,然后与LiOH·H₂O在700~750℃混合煅烧的煅烧方式,得到的LiNCA放电容量明显提高,可达190 mAh·g^-1。     

N掺杂生物炭的制备及其对Co2+的吸附性能

在芦荟叶皮中加入尿素用水热法制备炭前驱体，然后将其以不同的终温热解制备出N掺杂生物炭(NBC_x)。使用扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附仪(BET)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)和动电位分析仪(Zeta)等手段进行表征，研究其对废水中Co²⁺的吸附性能。结果表明：NBC_x的表面有明显的层块堆积。NBC_x具有分级多孔结构，芦荟叶皮与尿素的质量比为2∶1、热解终温为800℃时制备的NBC₈₀₀其比表面积为32 m²·g^-1，总孔体积为0.04 cm³·g^-1，其中非微孔比例高达75%。NBC₈₀₀表面含有丰富的含氧和含氮官能团，N含量和O含量(摩尔分数)分别高达3.89%和46.35%，可与Co²⁺发生离子交换、静电吸附、络合作用和共沉淀等反应。用Langmuir等温线模型能很好地描述NBC₈₀₀     

生物质炭/ZnO复合材料的制备及其吸附-光催化性能

以纳米晶纤维素（NCC）为形貌诱导模板,醋酸锌（Zn（CH₃COO）₂·2H₂O）为Zn源,采用原位聚合法制备NCC/ZnO纳米杂化物,再经550℃高温碳化,得到生物质炭/ZnO复合材料。采用TEM、XRD、BET、UV-Vis测试研究生物质炭与ZnO固体质量比（0.03:1、0.17:1、0.67:1）对生物质炭/ZnO复合材料形貌、晶体结构、孔结构及光吸收性能的影响。并进一步以亚甲基蓝（MB）为模型污染物,研究生物质炭/ZnO复合材料的吸附-光催化性能,阐明其吸附-光催化机制。结果表明,经550℃高温碳化后,NCC转化为具有石墨微晶结构的生物质炭,其骨架结构得以保留,纳米ZnO均匀负载在生物质炭表面,形成生物质炭/ZnO复合材料。与纯纳米ZnO相比,生物质炭/ZnO复合材料比表面积显著提高,具备优异的吸附性能,同时,NCC转化得到的生物质炭有效提高了ZnO的光生电子-空穴对的分离率。生物质炭/ZnO复合材料通过吸附-光催化协同效应去除水体中的MB,去除率显著增加。当生物质炭与ZnO的固体质量比为0.17:1时,生物质炭/ZnO复合材料的平均孔径为188.99 nm,比表面积为33.51 m2/g,在室温条件下,避光吸附30 min后,再使用500 W紫外灯照射20 min,即对MB降解率达到99.8%。      

燃料对溶液燃烧合成ZnO纳米棒微观形貌和光催化性能的影响

以蔗糖、柠檬酸、乙二醇和尿素为燃料, Zn(NO₃)₂为氧化剂/锌源, 采用溶液燃烧法合成ZnO纳米棒。借助XRD、SEM、比表面分析和光谱吸收等测试方法, 考察了不同燃料对粉体的物相组成、微观形貌、比表面积和光催化性能的影响。结果表明: 在点燃温度500℃下, 各燃料配制的前驱体溶液均可发生燃烧反应合成六方相ZnO纳米棒, 其平均径向尺寸小于100 nm, 且以尿素为燃料合成的ZnO晶形更完整, 以蔗糖为燃料合成的ZnO粉体具有最大的比表面积(24.83 m²/g)。光催化实验表明, 以蔗糖为燃料合成的ZnO粉体光催化能力最佳, 在高压汞灯照射60 min条件下, 其对甲基橙溶液(10 mg/L)的降解率可达98.2%, 且光催化反应符合一级动力学方程。     

多级多孔硅酸镍微球的合成及其对碱性品红的高效吸附

层状硅酸镍因其独特的结构, 在电化学和催化等领域展现出良好的应用前景, 其合成与性能研究近年来受到广泛关注。本研究以氯化镍和正硅酸乙酯为原料, 采用水热法合成了硅酸镍微球, 并详细探究了镍硅比和碱源对产物组成、形貌及孔结构的影响。在优化条件下, 产物呈现由纳米片组装的、平均直径约为2.5 μm的微球形貌, 比表面积为119.6 m²·g^-1, 孔容为0.673 cm³·g^-1。Zeta电位分析表明, 该微球在pH=3~10范围内保持表面电负性。将硅酸镍微球用于处理碱性品红溶液, 吸附过程符合准二级动力学模型。在初始浓度为50 mg·L^-1的条件下, 吸附容量可达120.7 mg·g^-1, 脱除率达96.6%, 远优于改性粘土及近年来报道的多种材料。吸附量与平衡浓度的数据表明, 碱性品红在硅酸镍微球上的吸附符合Freundlich吸附模型, 1/n=0.1678, 表明该吸附为多层非均相吸附且吸附作用力强。     

聚天冬氨酸/木质纤维素水凝胶的制备及吸附性能

采用水溶液聚合法合成聚天冬氨酸（PASP）/木质纤维素（LNC）水凝胶;考察了预处理时间、预处理温度、KMnO₄浓度、戊二醛用量、PASP的用量、反应时间以及反应温度对PASP/LNC水凝胶吸附Pb2+、Cd2+性能的影响;运用Langmuir吸附等温线计算PASP/LNC水凝胶最大吸附量;使用HNO₃对PASP/LNC水凝胶进行脱附再生实验;采用SEM和FTIR对水凝胶的结构进行表征。吸附结果表明:预处理时间15 min,预处理温度50 ℃、KMnO₄浓度0.06 mol·L-1、戊二醛用量1.00 g、PASP用量11 g、反应时间3.5 h且反应温度70 ℃时,对Pb2+、Cd2+的平衡吸附容量分别为980.39 mg·g-1、813.01 mg·g-1。 吸附/脱附循环实验表明:循环吸附脱附4次后PASP/LNC水凝胶吸附量仍较高,PASP/LNC水凝胶是一种可循环利用的吸附剂。表征结果表明:PASP/LNC水凝胶的表面有大小不等的孔隙,PASP的—COOH与LNC的O—H发生缩聚反应,形成具有三维网络结构的水凝胶。      

An aqueous ZnCl2/Fe(bpy)3Cl2 flow battery with mild electrolyte

The kinetics of electrode reaction was investigated by cyclic voltammetry, and cyclic voltammograms show that the reversibility of the Fe(bpy)₃²⁺/Fe(bpy)₃³⁺ electrode reaction is better than that of the Zn/Zn²⁺ electrode reaction on the graphite disc. However, the Fe(bpy)₃²⁺ ion diffusion in electrolyte is subject to greater resistance than that of the Zn²⁺ ion one. The stability of the Fe(bpy)₃Cl₂ solution was investigated by UV–vis spectroscopy, and the performance of a mild redox flow battery employing ZnCl₂ and Fe(bpy)₃Cl₂ in the NaCl aqueous solution with various membranes as the separator was also investigated. It was found that the Celgard 3501 membrane cannot effectively prevent Fe(bpy)₃²⁺ ions from leaking into anolyte, leading to the rapid failure of the flow battery. Although the Nafion 115 membrane can be polluted by Fe(bpy)₃²⁺ ions, it is not invalidated. The Nafion 115 membrane shows good selectivity, which can avoid Fe(bpy)₃²⁺ ions from leakage into anolyte. The ZnCl₂/Fe(bpy)₃Cl₂ flow battery with the Nafion 115 membrane exhibits the capacity retention of 80% after 200 cycles.     

Zn掺杂CuO/CuAl2O4复合空心球的制备及光催化性能

以葡萄糖为模板, 硝酸锌、硝酸铜和硝酸铝为原料, 采用水热法制备高比表面Zn-CuO/CuAl₂O₄复合空心球。采用XRD、SEM、HRTEM、BET、DRS和PL等手段对样品进行表征, 结果表明: 在600℃下焙烧的Zn-CuO/CuAl₂O₄复合物呈空心球状, 球体直径约为2 μm, 比表面积高达214.97 m²/g。引入Zn有助于提高样品对紫外和可见光的吸收能力, 减少光生电子空穴对的复合, 光催化活性显著提高。在模拟太阳光照下, 以甲基橙溶液为目标降解物, 考察样品的煅烧温度和Zn加入量对光催化活性的影响。当Zn加入量为0.5wt%, 煅烧温度为600℃时, 样品的光催化活性最佳。光照60 min, 0.5 g/L光催化剂用量对25 mg/L甲基橙溶液的脱色率高达97%。     

低温SiO_(2)气凝胶基复合相变材料的制备与性能分析EI北大核心CSCD

以SiO_(2)气凝胶为支撑材料,通过物理吸附法制备定形SiO_(2)气凝胶基复合相变材料(PCCs),再利用密封盒进行二次封装。探究SiO_(2)气凝胶与相变材料的最佳配比,并对复合相变材料的微观结构、化学成分、孔结构、相变特性、热可靠性、定形能力和隔热性能进行表征。结果表明:含有质量分数为80%相变材料的SiO_(2)气凝胶复合相变材料(LS-80)具有最佳吸附比,并且在相变过程中显示了良好的定形能力,其熔点和熔融潜热分别为-15.6℃和170.2 J/g;同时SiO_(2)气凝胶的成功吸附使得LS-80的比表面积、孔径和孔容大小下降至59 m^(2)/g,13 nm和0.2 cm^(3)/g;20次冷热循环后,封装后相变材料的相变潜热减少了13.4%,而SL-80只减少了2.8%,表现出良好的热可靠性能;SiO_(2)气凝胶的添加使得复合相变材料导热系数降低,隔热能力增强。该结果为SiO_(2)气凝胶复合相变材料在冷链物流领域的应用提供了实验依据。     

Electrical Characteristics of Hybrid Nanoparticle–Nanowire Devices

Gold nanoparticles synthesized by a colloidal method were deposited in an Al₂O₃ dielectric layer of an omega-gated single ZnO nanowire FET. These gold nanoparticles were utilized as localized trap sites. The adsorption of the gold nanoparticles on an Al₂O₃-coated ZnO nanowire was confirmed by high-resolution transmission electron microscopy. In this study, a hybrid nanoparticle-nanowire device was fabricated by conventional Si processing. Its electrical characteristics indicated that electrons in the conduction band of the ZnO nanowire can be transported to the localized trap sites by gold nanoparticles for gate voltages greater than 1 V, through the 10-nm-thick Al ₂O₃ tunneling oxide layer.