离子液膜法分离H_2、N_2混合气体研究

选取2种市售离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF6),另采用离子交换法合成出2种离子液体1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐([BMIM]HCOO)与1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐([BMIM]CH3COO)。将离子液体与膜分离法优点相结合,选取聚偏氟乙烯膜、聚砜膜和聚丙烯腈膜并用浸渍法制备离子液体支撑液膜。比较不同温度下不同类型离子液膜对H2/N2的分离系数发现,[BMIM]HCOO型聚砜膜和聚丙烯腈膜对H2/N2分离系数较大。温度条件显著影响分离效果:30℃时[BMIM]BF4型聚偏氟乙烯膜、[BMIM]HCOO型聚砜膜分离H2/N2能力较强,可分离掉N2获得H2;30℃时[BMIM]BF4型聚砜膜分离N2/H2能力较强,可分离掉H2获得N2。     

马来酸在离子液体[BMIM]BF_4中的电化学还原和原位红外光谱研究

作者自行合成了离子液体[BMIM]BF4,用循环伏安法(CV)、计时电量法(CA)和电化学原位红外反射光谱(in situFTIR),从分子水平考察了离子液体中马来酸在玻碳(GC)电极上的电化学还原过程。结果表明,[BMIM]BF4中马来酸在GC电极上的还原为不可逆过程,测得扩散系数D=9.62×10-8cm2/s;in situFTIRS研究发现,马来酸在离子液体[BMIM]BF4和水溶液中的电还原生成丁二酸的机理不同。在[BMIM]BF4中马来酸还原发生在其中的一个羧基上,即马来酸首先获得一个电子生成阴离子自由基,随后可能获得一个电子生成二价阴离子,或者获得一个电子并在2个H+的作用下生成醛类物质和水。     

1-丁基-3-甲基咪唑离子液体浸渍硅胶吸附CO2的研究

采用浸渍法将1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸([BMIM]BF4)和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸([BMIM]PF6)离子液体负载在A型硅胶上,并对负载样品进行了FTIR和CO2吸附表征.研究了不同阴离子种类、离子液体负载量、孔径分布等对CO2吸附性能的影响.结果表明:浸渍法制备的硅胶固载离子液体具有发达的微孔结构,且在0.4 ～ 0.8 nm有连续的分布;对于硅胶负载[BMIM]PF6,离子液体用量对CO2吸附能力的影响并不十分显著;硅胶负载[BMIM]PF6比[BMIM]BF4具有更好的CO2吸附性能,在273 K、0.1 MPa时,浸渍[BMIM]PF6样品的CO2吸附量达到3.68wt％.     

1，3-二烷基咪唑类离子液体的合成研究

通过N-烷基化反应制备了中间产物氯化-1-丁基-3-甲基咪唑[BMIM]Cl离子液体,得到较佳的制备条件。引入微波辅助改进了[BMIM]Cl合成方法。同时在超声波辅助下,通过离子交换制备了亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[BMIM]BF4以及憎水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[BMIM]PF6。结果发现,微波辅助和超声波辅助可以加速反应速度。产物结构用IR和1H NMR进行表征。     

FCC模拟汽油中氧化-萃取耦合脱硫研究

以二苯并噻吩(DBT)溶于正辛烷配制成FCC模拟汽油(硫质量分数为800μg/g),以杂多酸季铵盐[C16H33N-(CH3)3]3PMo12O40为催化剂,H2O2为氧化剂,离子液体[BMIM]BF4为萃取溶剂,考察了催化氧化时间、H2O2用量、催化剂用量及反应温度对FCC模拟汽油氧化萃取耦合脱硫的影响,并探讨了氧化萃取耦合脱硫的反应机理。结果表明:当催化氧化时间t=120 min,反应温度T=60℃,n(催化剂)/n(S)=0.05,n(H2O2)/n(S)=4,萃取剂[BMIM]BF4体积V=1 m L时,FCC模拟汽油脱硫率可达95.1%。[C16H33N(CH3)3]3PMo12O40/H2O2/[BMIM]BF4体系具有较好的循环使用能力,循环使用5次后脱硫率没有明显下降。     

甲基丙烯醛、甲醇与[BMIM]BF4二元体系的气液相平衡

测定了常压下甲基丙烯醛、甲醇与[BMIM]BF4二元体系在350.75, 341.55和331.55 K下的气液相平衡数据,并采用非无序双液(Non-random Tow-liquid Model, NRTL)模型对实验数据进行了关联. 实验结果表明,甲基丙烯醛和甲醇在离子液体[BMIM]BF4中的溶解度均随温度的升高而减小,随压力的升高而增大;甲基丙烯醛-[BMIM]BF4体系相对于理想溶液产生正偏差,甲醇-[BMIM]BF4体系相对于理想溶液产生负偏差. NRTL模型的关联结果与实验值吻合较好,甲基丙烯醛-[BMIM]BF4体系关联的平均偏差为1.20%,甲醇-[BMIM]BF4体系关联的平均偏差为0.42%.     

[BMIM]HSO4/Al2O3催化剂的制备及其在甘油脱水反应中的应用

采用两步法合成离子液体[BMIM]HSO4,并采用浸渍法制备了[BMIM]HSO4/Al2O3固载型离子液体催化剂,用TG-DTG、BET、SEM等方法对催化剂进行表征。在常压连续流动的固定床反应器中,考察甘油制备丙烯醛的工艺条件,重点考察了反应温度、离子液体的负载量、体积空速对反应的影响及催化剂的稳定性。结果表明,较优条件为：当催化剂为[BMIM]HSO4/Al2O3,负载量为40%、反应温度为300℃、体积空速为6 h-1时,丙烯醛的选择性可达90.22%,甘油的转化率为100%,且催化剂在使用100 h后仍保持75%的收率。     

离子液体[Bmim]BF_4合成反应后的纯化工艺

考察了离子液体[Bmim]BF4(四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑)合成反应后纯化步骤中CH2Cl2用量、H2O用量及不同萃取水洗方式等因素对[Bmim]BF4得率的影响,得到了纯化时合理的CH2Cl2用量及H2O用量,质量比为:CH2Cl2:H2O:[Bmim]BF4粗品=7:3:10,其中H2O采用多次加入方式进行萃取水洗效果较好、离子液体的得率较高,纯化后[Bmim]BF4得率约为93.15%。     

咪唑类离子液体脱除气体中有机硫化物的研究

以1-丁基-3-甲基咪唑为阳离子制备了[BMIM]Ac、[BMIM]HSO₄、[BMIM]DBP、[BMIM]SCN等4种脱有机硫咪唑类离子液体,通过FT-IR和¹HNMR等表征验证了其分子结构特征,考察了不同咪唑离子液体对硫醇的脱除效果。结果表明,4种离子液体中[BMIM]Ac可与硫醇形成稳定的氢键,表现出较优的脱硫能力,常压下当含硫醇的原料气流量为100 mL/min时,吸收2 min后可脱除83%的甲硫醇和乙硫醇,丙硫醇的脱硫率可达到92%;另外,该离子液体脱硫性能稳定、再生循环性能优异,可推广用于天然气中有机硫的脱除。     

甘油对促进γ-Al2O3在[emim]BF4离子液体中溶解性能的影响

研究了γ-Al2O3在不同室温离子液体中的溶解性能,发现甘油的加入可以大幅提高γ-Al2O3在[bmim]BF4和[emim]BF4离子液体中的溶解度,这为在室温离子液体中电沉积铝提供了可能。通过实验考察了甘油的加入量和温度对γ-Al2O3在[emim]BF4中溶解度的影响。结果表明,在100℃下加入等体积的甘油,γ-Al2O3在[emim]BF4离子液体中的溶解度为0.058 g mL 1。随着温度的升高,γ-Al2O3的溶解度增大:160℃时γ-Al2O3的溶解度达到了0.097 g mL 1。根据实验结果对甘油促进γ-Al2O3在[emim]BF4中溶解的原因进行了探讨,认为[emim]BF4能催化甘油脱水生成丙酮醇,[emim]BF4水解产生的HF促进了γ-Al2O3的溶解。     

氧化亚铜-活性炭复合光催化材料的制备与表征

以硫酸铜、亚硫酸钠为原料、明胶为分散剂,以活性炭为载体,采用原位合成法制备氧化亚铜一活性炭复合光催化剂。为了研究活性炭对复合光催化材料的影响,表征了复合光催化剂的相结构,光谱特征和表面形貌。测试结果显示活性炭的存在影响了氧化亚铜的相结构,但并没有影响氧化亚铜的能阀结构。在可见光条件下,对苯酚的光催化测试结果显示,氧化亚铜一活性炭复合光催化剂的光催化活性要高于氧化亚铜的光催化活性。     

连续离子层吸附反应(SILAR)法制备纳米Cu_2O薄膜

采用低温液相薄膜制备工艺--连续离子层吸附反应(SILAR)法,在玻璃衬底上制备了纳米Cu2O薄膜,考察了工艺参数对薄膜质量和薄膜表面形貌的影响,对薄膜的生长速率与反应溶液浓度、反应温度以及循环次数的关系进行了研究和分析。结果表明,采用连续离子层吸附反应(SILAR)法有利于制备高质量的纳米Cu2O薄膜,连续离子层吸附反应(SILAR)法可以有效去掉疏松的离子,每次循环吸附反应都能使紧密吸附的离子转化成致密的纳米Cu2O薄膜,这样既有利于纳米Cu2O颗粒的生成,同时减少了污染和降低了成本。试验表明,制备纳米Cu2O薄膜的最佳反应温度为70℃,最佳反应溶液浓度均为1 mol/L,纳米Cu2O薄膜的膜厚随着循环次数的增加而增加,循环40次可制得厚度为0.38μm的薄膜。经XRD和SEM测试,所制备的薄膜纯度高,表面平整且致密,Cu2O颗粒大小约为100 nm。     

离子液体中CuO纳米棒的制备与结构表征

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯([bm im]C l)为介质,以Cu(CH3COO)2.2H2O和NaOH为原料,采用溶剂热反应法,制备了一维CuO纳米棒。用XRD、FESEM和TEM/SAED对产物进行了结构和形貌表征,结果表明:经140℃恒温反应20 h,可制备出CuO纳米棒,其长度约为70~100 nm,直径约为15~20 nm,两端为半球型;离子液体作为软模板剂,引导纳米晶体沿[010]方向生长。FTIR和TG分析表明:离子液体修饰在CuO纳米棒的表面,从而有效地阻止了CuO纳米棒的团聚。应用紫外-可见吸收光谱估测CuO纳米棒的带隙能量为2.64 eV。离子液体在反应中发挥了助溶剂、模板剂和修饰剂的三重作用。     

Cu2O可见光催化降解环境内分泌干扰物双酚E

采用水解法制备Cu2O,以Cu2O为催化剂,对光催化降解水中环境内分泌干扰物双酚E（BPE）的性能和影响因素进行了研究。利用高效液相色谱法测定降解后水中BPE的含量,探讨了催化剂投加量、H2O2加入量、溶液的初始浓度及pH值对BPE降解效率的影响。在光照120min、催化剂投加量为0．4g／L、H2O2的投放浓度为7．5mL/L,BPE初始浓度为10．0mg／L、pH值=5．0的条件下降解效果达86．84％。     

Formation mechanism of Cu2O particles using layered CaSi2 as a reduction/oxidation mediator

We demonstrate that Cu₂O particles can be produced along with siloxene formation by simply dispersing layered CaSi₂ into an aqueous solution of CuCl₂ and HCl at room temperature. The Cl⁻ ions induce oxidative extraction of Ca from CaSi₂ to form siloxene and trigger the reductive deposition of Cu particles. All particles are then gradually oxidized to form Cu₂O particles under optimized conditions as follows. A trace amount of residual CaSi₂ is dissolved in the solution, which provides OH⁻ ions, and a portion of the formed Cu particles are dissolved as [Cu(OH)₄]²⁻ ions. Accordingly, Cu₂O particles would be formed through the comproportionation reaction between Cu and [Cu(OH)₄]²⁻ ions in the solution. However, under conditions with an excess amount of Cl⁻ ions results in further oxidation of Cu to also form Cu₂Cl(OH)₃. Thus, CaSi₂ acts as an effective reduction and/or oxidation mediator to tune the number of Cl⁻ and OH⁻ ions and control the oxidation state of Cu.     

A facile and novel construction of attapulgite/Cu2O/Cu/g-C3N4 with enhanced photocatalytic activity for antibiotic degradation

A high-performance photocatalyst, attapulgite/Cu₂O/Cu/g-C₃N₄ (ATP/Cu₂O/Cu/g-C₃N₄), was constructed via a one-pot redox strategy under anoxic calcination. The as-prepared composites were characterized by Fourier transform infrared spectra (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), N₂ adsorption-desorption isotherms (BET), photoluminescence emission (PL), and electrochemical impedance spectra (EIS). Results indicate that ultra-fine CuO nanoparticles on the surface of rod-like attapulgite are in-situ reduced by NH₃ gas to generate Cu and minority Cu₂O during the pyrocondensation of melamine. Meanwhile, the generated g-C₃N₄ membrane is uniformly encapsulated on the surface of attapulgite/Cu₂O/Cu to assemble Z-scheme Cu₂O/Cu/g-C₃N₄ heterostructure. ATP/Cu₂O/Cu/g-C₃N₄ shows improved visible light response ability and hole-electron suppression compared with ATP/g-C₃N₄. The photocatalytic performance and mechanism of the obtained photocatalyst for antibiotic degradation were evaluated by UV–Vis spectrometer and liquid chromatograph. ATP/Cu₂O/Cu/g-C₃N₄ can exhibit favorable photocatalytic activity and reusability for chloramphenicol. In addition, h⁺ and·OH radicals are the main active sites in the photocatalytic process, and Cu species play a vital role in separation and retarding recombination of electron-hole pairs.     

SnO2-Cu2O/CNTs复合催化剂的制备及对FOX-12热分解的催化性能

以氯化铜、四氯化锡和碳纳米管为原料,采用浸渍法和液相化学沉积法相结合制得SnO2-Cu2O/CNTs复合催化剂,采用XRD、SEM、TEM、EDS等对催化剂进行表征,并用DsC研究催化剂对FOX-12热分解特性的影响.结果表明,纳米金属氧化物以5～10nm的球形颗粒形态附着在碳纳米管表面,分散较均匀.催化剂使N-脒基脲...     

Binary [Cu2O/MWCNT] and ternary [Cu2O/ZnO/MWCNT] nanocomposites: formation, characterization and catalytic performance in partial ethanol oxidation

Cuprous oxide agglomerates composed of 4-10 nm Cu2O nanoparticles were deposited on multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) and on ZnO/MWCNTs to give binary [Cu2O/MWCNT] and ternary [Cu2O/ZnO/MWCNT] composites. Di-aqua-bis[2-(methoxyimino)propanoato]copper Cu[O2CCCH3NOMe](2)·2H2O 1 in DMF was used as single source precursor for the deposition of nanoscaled Cu2O. The precursor decomposes either in air or under argon to yield CuO2 by in situ redox reaction. Thermogravimetric coupled mass spectroscopic analysis (TG-MS) of 1 revealed that methanol formed during the decomposition of 1 acts as a potential in situ reducing agent. Scanning electron microscopy (SEM) of the binary [Cu2O/MWCNT] nano-composite shows an increase of cuprous oxide loading depending on the precursor amount, along the periphery of the MWCNTs as well as formation of larger particle agglomerates. Transmission electron microscopy (TEM) of the sample shows crystalline domains of size 4-10 nm surrounded by an amorphous region within the larger particles. SEM and TEM of ternary [Cu2O/ZnO/MWCNT] clearly reveal that Cu2O nanoparticles are primarily deposited on ZnO rather than on MWCNTs. The catalytic activities of the [Cu2O/MWCNT] and [Cu2O/ZnO/MWCNT] binary and ternary composites were studied for the selective partial oxidation of ethanol to acetaldehyde with molecular oxygen. While using binary [Cu2O/MWCNT] (13.8 wt% Cu) as catalyst, acetaldehyde was obtained with a yield of 87% at 355 °C (selectivity 96% and conversion 91%). When nanoscale ZnO is present, the resulting [Cu2O/ZnO/MWCNT] composite shows preferential hydrogen and CO2 formation due to the fact that the dehydrogenation and total oxidation pathway is more favoured compared to the binary composite. Significant morphological changes of the catalyst during the catalytic process were observed.     

SnO2/Fe2O3-rGO三元复合材料催化葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛

采用水热晶化法制备SnO2/Fe2O3-rGO三元复合材料固体型催化剂,以葡萄糖为原料,SnO2/Fe2O3-rGO为催化剂,在[BMIM]Br环境下催化葡萄糖脱水制备5-羟基甲糠醛(HMF)。考察催化剂制备条件及催化制备5-羟甲基糠醛(HMF)的工艺参数如:催化剂制备的晶化温度、不同金属原料配比、以及不同溶剂对(HMF)产率的影响等。实验结果表明,在200℃下,n(FeCl3·6H2O)∶n(SnCl2·2H2O)=1∶3,恒温4 h,制备的催化剂SnO2/Fe2O3-rGO在[BMIM]Br离子液体中对葡萄糖脱水制备HMF所得葡萄糖转化率为99%,产率为56%。     

沉淀法制备氧化亚铜颗粒及其在(CH3)2SiCl2单体合成反应中应用

通过调控沉淀法中样品老化时间制备了粒径0.10~0.15, 0.5~1和1~2 mm的球状Cu2O催化剂,研究了其粒径对直接合成(CH3)2SiCl2反应性能的影响. 结果表明,在所制粒径范围内,催化剂粒径对硅粉转化率影响不大,转化率约为12%;目的产物选择性随催化剂粒径增大而逐渐降低,3种粒径的Cu2O催化剂上(CH3)2SiCl2的选择性分别为86.48%, 80.65%和74.31%. 对反应前后触体的表征显示,硅粉表面以催化剂颗粒为中心发生了辐射状刻蚀反应,且随催化剂粒径增大,反应积碳量增加.