葡萄糖基多孔碳材料对CO_2/CH_4的分离性能

以淀粉糖(主要成分为葡萄糖)为碳前体,制备了一系列多孔碳材料(C-GLCs-800),对其进行孔隙结构分析,并应用FT-IR、SEM、TGA对其进行了表征,测定了材料在288、298和308 K下的CO_2和CH_4吸附等温线,根据IAST理论预测了材料对CO_2/CH_4二元体系的吸附选择性。实验结果显示,活化条件对材料的孔隙结构有明显影响,随着KOH/C质量比的增加,所制备的C-GLCs-800比表面积和总孔容先增加后降低。其中C-GLC-800-4的BET比表面积高达3153 m2·g~(-1),总孔容为2.056 cm3·g~(-1)。C-GLC-800-2的窄微孔(Vd1 nm,孔容0.3538 cm3·g~(-1))含量最高,为30.63%。C-GLC-800-2在298 K和105 Pa下对CO_2吸附量高达3.96 mmol·g~(-1),明显高于许多传统吸附材料和MOFs材料在相同条件下对CO_2的吸附容量。应用Clausiuse-Clapeyron方程计算了CO_2和CH_4在材料上的吸附热,应用IAST理论计算了CO_2/CH_4的吸附选择性,结果显示C-GLC-800-2对CO_2/CH_4的吸附选择性为8.35。     

稀土掺杂TiO_2中空微球的制备及光催化还原CO_2

溶剂热法制备了TiO_2:RE(RE=Eu,Sm,La,Gd和Tb)中空微球。通过X-射线衍射(XRD)、投射电子显微镜(TEM)以及紫外-可见漫反射光谱观察分析产物的形貌和光谱特征。在紫外光照射下,通过产物光催化还原CO_2来评价催化剂的光催化效果。结果表明,TiO_2:RE中空微球的光催化活性比纯TiO_2中空微球的更好,五种产物的光催化活性从高到底顺序依次是TiO_2:LaTiO_2:GdTiO_2:TbTiO_2:SmTiO_2:Eu。其中TiO_2:La中空微球光催化还原5 h的产量达到250μmol·g~(-1)。且通过5次循环降解测试后,应保持较高的光催化活性,表明产物的稳定性很好。     

类石墨相氮化碳的制备及光催化还原CO_2性能

分别以尿素、三聚氰胺为前驱体,采用缩聚法制备了不同形貌及性能的类石墨相氮化碳(g-C3N4)光催化剂,采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis、FTIR、BET和荧光光谱对g-C_3N_4进行表征,考察了不同前驱体对催化剂形貌及在甲醇溶液中光催化还原CO_2效率的影响。结果表明:以尿素为前驱体制备的u-g-C_3N_4呈片状结构,光催化还原CO_2制备甲酸甲酯的效率较高,为512.8μmol/(gcat·h);以三聚氰胺为前驱体制备的m-g-C_3N_4呈块状结构,光催化效率为257.3μmol/(gcat·h)。     

g-C_3N_4-RGO-TiO_2光催化还原U(Ⅵ)的实验研究

以尿素为氮源、TiO_2为钛源,引入还原氧化石墨烯,采用超声合成法制备了氮化碳-还原氧化石墨烯-二氧化钛(g-C_3N_4-RGO-TiO_2)三元异质Z型光催化剂,在可见光照射下光催化还原低浓度含铀水溶液。结果表明,当pH=6,催化剂浓度为0.2 g/L,光照强度为600 W时,铀的光催化还原率最高达到99%。U(Ⅵ)被还原为U(Ⅳ),除了光生电子(e^-)的还原作用外,还原基团CO_2-)的还原作用外,还原基团CO_2^-·也参与U(Ⅵ)的还原。     

BiOCl/g-C_3N_4异质结催化剂可见光催化还原CO_2

以KCl、Bi(NO3)3和类石墨氮化碳(g-C_3N_4)为前体,采用水热法成功制备了Bi OCl/g-C_3N_4异质结光催化剂,并进行可见光催化还原CO_2,考察了催化剂的活性及稳定性,同时研究BiOCl:g-C_3N_4(摩尔比)、催化剂用量和光照强度对光催化还原CO_2的影响。结果表明,在水蒸气的存在下,Bi OCl/g-C_3N_4较纯BiOCl和g-C_3N_4具有更高的光催化还原CO_2活性,在催化剂用量为0.1 g,光照强度为2.413×10-6 einstein·min-1·cm-2,Bi OCl:g-C_3N_4摩尔比为1:1的异质结催化剂显示了最高的光催化还原CO_2活性,且可见光催化剂在5次套用实验后其活性基本不变。基于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积测试(BET)和紫外-可见(UV-vis)吸收光谱表征,可以推断Bi OCl和g-C_3N_4之间形成的p-n结能有效分离光生电子和空穴,是增强光催化剂活性的主要原因。     

质子化氮化碳的制备及其复合材料的光催化性能

分别采用硫酸、盐酸和硝酸对尿素热解得到的体相块状石墨相氮化碳(g-C_3N_4)进行质子化改性,超声剥离得到氮化碳纳米片,考察3种质子化氮化碳纳米片对亚甲基蓝染料的光催化降解性能,利用XRD、FT-IR、SEM、BET、UV-DRS、UV-VIS等对其结构、形貌、比表面积、禁带宽度进行分析。结果表明,硫酸改性后的g-C_3N_4比表面积最大(60. 9 m~2·g~(-1)),亚甲基蓝降解效果最好,降解率为46. 7%,相比于体相块状g-C_3N_4的29. 2%提高了17. 5个百分点。以硫酸质子化改性的g-C_3N_4为前驱体,采用搅拌法制备得到质子化g-C_3N_4/石墨烯复合材料,其光催化降解亚甲基蓝的降解率为81. 7%,较硫酸质子化g-C_3N_4提高了35. 0个百分点。     

硫掺杂高比表面积g-C_3N_4的制备及其光催化性能的研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)较低的比表面积以及高的光生电子-空穴复合几率严重限制了其应用。以三聚氰胺[C_3N_3(NH_2)_3]为原料,采用模板剂法制备了高比表面积的石墨相氮化碳(p-C_3N_4),并通过热聚合的方式将硫掺杂于p-C_3N_4中制备硫掺杂高比表面积石墨相氮化碳(S-p-C_3N_4)。通过XRD、FT-IR、BET、UV-Vis、PL对催化剂进行表征。并在500 W氙灯(配以420 nm滤光片)照射下通过光催化降解罗丹明B、光催化还原CO_2和光催化水解制氢3种方式对催化活性进行考察。结果表明,硫掺杂能够有效地降低光生电子-空穴的复合几率,提高光催化活性。其中1. 5%S-p-C_3N_4表现出最佳活性,降解罗丹明B的速率是p-C_3N_4的15倍,生成CO和CH_4的速率是p-C_3N_4的3. 6、3. 1倍,产氢速率分别是p-C_3N_4的4. 83倍。且1. 5%S-p-C_3N_4催化剂循环使用5次后依然具有很高的催化活性。     

可见光响应的Fe–TiO_2增强光催化合成氨活性

通过溶剂热法协同氢氟酸刻蚀,制备得到富表面氧空位的Fe–TiO_2光催化剂。Fe掺杂到TiO_2晶格中,拓宽了TiO_2对可见光的吸收;TiO_2表面丰富的氧空位协同Fe~(3+)的d轨道为活化氮分子提供大量活性位点,同时抑制了电子–空穴的复合。在温和无牺牲剂条件下,6%Fe–TiO_2的光催化固氮率达到94.3μmol·g~(-1)·h~(-1);在可见光光照下,6%Fe–TiO_2的氨产量达到45.6μmol·g~(-1)·h~(-1)。     

Z型g-C3N4/WO3·H2O的制备及其光催化CO2还原性能

以石墨相氮化碳(g-C₃N₄)和二水合钨酸钠为原料,采用水热合成法制备了复合材料g-C₃N₄/WO₃·H₂O(CNW-1),通过XRD、XPS、SEM、TEM对其进行了表征,探究了298 K、0.1 MPa条件下其对CO₂的可见光催化还原性能,并提出了可能的反应机理。通过调控WO₃结晶水含量可以实现CO和CH₄的产率调节,在反应10 h后,CNW-1具有最高的CH₄产率(0.33μmol/g),而g-C₃N₄/WO₃(CNW)具有最高的CO产率(0.67μmol/g)。该研究为CO₂选择性还原为C1化合物提供了一种有效策略,同时突出了以g-C₃N₄作为半导体构建Z型光催化体系在催化领域的应用潜力。     

片层氮化碳/Ti3C2的制备及其光催化产氢

通过水热法将Ti3 C2制备成米粒状,并将之负载于氮化碳表面,得到氮化碳/Ti3 C2复合材料.通过场发射扫描电镜及其Mapping元素分析发现,Ti3C2比较均匀地分散在氮化碳表面.并且该复合材料在可见光激发下具有良好的产氢活性(54.6μmol/h),是未改性氮化碳(18.1μmol/h)的3.01倍.此外,该复合...     

NiAlPO_4-5分子筛的合成及加氢脱硫性能

采用水热合成法合成不同氧化镍含量的NiAlPO_4-5分子筛。红外、紫外漫反射和氢气升温还原表征结果揭示合成的NiAlPO_4-5分子筛中骨架Ni和非骨架Ni共存。金属镍对AlPO_4-5分子筛骨架的取代没有改变分子筛晶体结构。NiAlPO_4-5分子筛比表面积相比AlPO_4-5分子筛下降,晶粒增大,酸量提升。NiAlPO_4-5分子筛应用到二苯并噻吩加氢脱硫反应,其加氢脱硫活性高于AlPO_4-5和等体积浸渍法制备Ni负载的Ni/AlPO_4-5分子筛。与WO3负载氧化铝的传统加氢处理催化剂(W/A)相比,引入NiAlPO_4-5制备的催化剂W/A+NiAlPO_4-5显示出更高的二苯并噻吩加氢脱硫活性。     

三元混合气体燃料爆炸特性实验研究

利用定容燃烧弹爆炸实验平台结合高速纹影摄像技术,系统研究了组分浓度和当量比对氢气/二甲醚/甲烷三元混合气体燃料爆炸特性的影响。结果表明：平均火焰传播速度S_a随氢气浓度X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}的增加单调递增,随二甲醚浓度X_DME和甲烷浓度X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}的增加单调递减。压力峰值p_max与X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}的关系受到当量比φ的强烈影响,当φ=0.8、1.0和1.2时,p_max随X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}先缓慢线性增加然后快速增加;而当φ=0.6、1.4和1.6时,p_max始终线性增加;同时,p_max随X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}线性递减,而随X_DME的变化可分为两个时期。X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}与最大压力上升速率(dp/dt)_max呈正相关关系,X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}与之呈负相关关系,而X_DME对(dp/dt)_max的影响不大。燃烧时间t_c与X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}和X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}存在线性关系;而X_DME对t_c的影响较为复杂,与φ有关。     

Fenton试剂氧化法去除染料废水的色度

对染料废水进行Fenton试剂氧化处理,探讨反应时间、过氧化氢用量、Fe SO4·7H2O用量、温度及pH值对染料废水色度去除率的影响。结果表明,100 m L色度为1 250度的染料废水,经Fenton试剂氧化处理50 min,色度去除率94.44%,剩余色度为69.5度,达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)间接排放标准。     

xCeO_2/高岭土催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

采用浸渍法制备不同CeO_2负载量的xCeO_2/高岭土催化剂,采用XRD、N_2吸附-脱附、H_2-TPR和XPS等对催化剂物化性质进行表征。将xCeO_2/高岭土催化剂应用于丙烷氧化脱氢反应中,考察CeO_2负载量对丙烷氧化脱氢反应的影响,同时对催化剂进行原位电导测试。结果表明,CeO_2负载质量分数8%时,CeO2/高岭土催化剂的催化性能最好,500℃时,丙烷转化率为17.92%。在氧-丙烷-氧+丙烷连续变化的不同气氛下均显示了氧化还原可逆性。     

三元共聚对位芳纶的聚合

研究了对苯二胺与对苯二酰氯在N-甲基吡咯烷酮/氯化钙体系中加入3,4’-二氨基二苯醚为第三单体的三元共聚反应。考察反应时间、反应温度、第三单体用量、单体浓度和CaCl_2用量对共聚物对数粘度的影响。结果表明,在N-甲基吡咯烷酮/氯化钙溶剂体系中,单体浓度为(0. 35～0. 40) mol·L^(-1),单体物质的量分数为25%,首先将温度设定为(-10～-5)℃,待溶液黏稠时将温度升高到(75～80)℃,时间(60～80) min,CaCl_2与-2NH_2物质的量比0. 4～0. 6时,可获得高比浓对数粘度的聚合物。     

CeO_2/C有序介孔材料催化甘油转化制碳酸甘油酯

采用溶剂挥发自组装法制备有序介孔CeO_2/C复合材料,利用X射线衍射仪、N_2吸附-脱附仪和透射电子显微镜对样品进行表征,考察催化甘油酯交换制备碳酸甘油脂的催化性能。结果表明,在甘油用2 mmol、碳酸二甲酯10 mmol、有序介孔CeO_2/C复合材料0.1 g、N,N-二甲基乙酰胺5 m L、反应温度140℃和反应时间3 h条件下,CeO_2/C中CeO_2质量分数为16.3%时,甘油转化率和碳酸甘油脂选择性最高,分别为76%和81.8%。     

基于CO2循环的低碳高效白云石煅烧新工艺

白云石是一种广泛应用的冶金、建材和化工原料。针对白云石煅烧过程中CO₂排放严重等问题，构建了基于CO₂循环载热与资源化回收的白云石低碳煅烧竖窑新工艺。通过白云石（CaCO₃·MgCO₃）煅烧过程的Gibbs自由能变计算，发现提高煅烧温度（50~100 K）可有效克服CO₂对反应的抑制作用；通过纯CO₂环境中CaCO₃分解过程的热重实验分析，验证了CO₂循环煅烧白云石煅烧的可行性；通过化学反应动力学计算，解析了全CO₂组分环境下CO₂压力对CaCO₃·MgCO₃高温分解过程的影响，并发现提高CO₂压力可促进气固传热，从而提升分解速率和改善矿料分解均匀性；对CO₂循环煅烧工艺系统能-质平衡计算表明：该工艺理论能耗仅为140 kg/(t 煅白)，且煅烧过程的CO₂排放降低70%以上，环境效益显著。     

Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂制备及其甲基吡啶催化氧化脱甲基性能

针对甲基吡啶氧化脱甲基反应,以TiO_2为载体经浸渍法制备Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂,结合结构表征和催化剂性能评价,考察制备条件对其催化甲基吡啶氧化脱甲基性能的影响。结果表明,通过Fe_2O_3改性可以提高Ag-V_2O_5/TiO_2催化剂对3-甲基吡啶氧化脱甲基化反应的催化性能,其作用主要是抑制V_2O_5团聚,促进V物种的分散。同时,锐钛矿相TiO_2载体表面B酸中心有利于催化3-甲基吡啶脱甲基,提高产物吡啶选择性。经实验优化,Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂适宜制备条件为:焙烧温度450℃、焙烧时间4 h、V_2O_5和Ag的负载质量分数分别为15%和1.5%、Fe与V物质的量比1∶2。在优化条件下,吡啶收率与选择性最高可达到62.97%和78.75%。     

基于二苯并-18-冠-6基体改性的K+选择性离子交换膜的制备及性能研究

基于18-冠-6醚环腔体可与K⁺形成1∶1型稳定的络合物,通过掺杂的方式将4,4'-二氨基-二苯并-18-冠-6（A18C6）引入离子交换膜基材料中并成膜,然后利用1,3,5-苯三甲酰氯（TMC）对A18C6分子进行交联固定,制得一系列改性阳离子交换膜。通过改变A18C6的含量和TMC的反应时间来调控阳离子交换膜的基体结构,系统考察了改性膜在K⁺/Mg²⁺、K⁺/Na⁺ 和K⁺/Li⁺的二元体系中对K⁺的电渗析选择性。研究结果表明,在电流密度为5.0 mA·cm^-2的条件下,最优膜M-A18C6-10%-T30在K⁺/Mg²⁺和K⁺/Li⁺体系中对K⁺的选择性（P_{\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{\mathrm{2}+}}^{{\mathrm{K}}^{+}}=\mathrm{6.96},P_{\mathrm{L}{\mathrm{i}}^{+}}^{{\mathrm{K}}^{+}}=\mathrm{3.73}）高于商业的单价选择性阳离子交换膜CIMS（P_{\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{\mathrm{2}+}}^{{\mathrm{K}}^{+}}=\mathrm{5.36}）。A18C6的掺杂引入不仅提高了膜基体的致密性（孔径筛分效应）,也为K⁺在膜基体中的传输提供了新的离子传输通道（离子-偶极作用）。     

异丙醇铝控制水解制备高纯拟薄水铝石和多孔氧化铝

主要进行异丙醇铝水解制备高纯拟薄水铝石和高纯多孔γ-Al_2O_3的研究。合成路线以异丙醇铝为原料,改变反应过程中水化液组成、水化温度和水化时间,制备一系列拟薄水铝石及其焙烧产物多孔γ-Al_2O_3。结果表明,水化液中异丙醇的存在会抑制无定型氢氧化铝的晶化,但也有助于形成大孔径、高比表面和大孔容的氧化铝;纯水体系下,60℃以下水化会出现三水铝石,60℃以上水化的产物则为拟薄水铝石;γ-Al_2O_3孔结构与前驱体拟薄水铝石的结晶度有关,晶粒越大的拟薄水铝石,焙烧所得氧化铝的孔径和孔容也增大。因此,水化条件的改变可以实现拟薄水铝石结构的控制,进而获得不同结构的多孔氧化铝。为由异丙醇铝水解制备高纯拟薄水铝石和多孔氧化铝的工业化提供相应的研究基础。