负载型二氧化钛复合催化剂对光催化水泥基材料的降解效率的影响

以水泥基材料为载体,负载沸石/二氧化钛复合材料,制备了高效光催化水泥基材料。以丙酮为降解目标,研究了沸石/二氧化钛复合催化剂的负载方式和负载量对光催化水泥基材料降解效率的影响。同时采用SEM-EDS表征了光催化水泥基的微观结构。结果表明:喷涂型的光催化水泥基材料的降解效率最高,随着催化剂负载量的增加,降解效率升高,喷涂10%沸石/二氧化钛催化剂的试样对丙酮的降解率高达57.2%,经过多次重复试验,光催化水泥基材料的降解性能稳定。     

沸石/TiO2光催化水泥基材料的降解性能研究

使用超声负压的方法制备出沸石/TiO2光催化剂,采用喷涂、掺入、露骨料的方法将此光催化剂负载到水泥基层制备出沸石/TiO2光催化水泥基材料,同时研究了不同光催化剂负载量对催化降解性能的影响.使用丙酮降解实验来测试沸石/TiO2光催化水泥基材料的催化降解性能,结果表明,采用喷涂方法制备的样品能够获得较好的催化降解性能,光催化剂的利用效率更高,当催化剂负载量为5％时,光催化水泥基材料对丙酮的降解率高达54.5％.通过SEM-EDS观察沸石表面的微区形貌以及TiO2的分布情况,使用FTIR表征TiO2与沸石之间的结合方式,结果表明,TiO2均匀分布于沸石表面,并且与沸石建立了较强的化学键连接,有利于沸石/TiO2光催化水泥基材料的长期稳定的降解性能.     

光催化降解抗生素及催化剂重复利用的研究进展

梳理了抗生素的污染来源,简要介绍了抗生素的危害,阐述了光催化高级氧化工艺的原理。归纳金属和非金属光催化剂对抗生素的降解效果,总结了铋基、银基、钛基和炭材料催化剂对抗生素的降解效率,还讨论了利用基体材料提高光催化剂可重复利用性的方法以及光催化剂的改性方式。     

纳米SiO2在水泥基材料中的应用研究进展

近些年来随着我国科技进步及现代化工程建设的进程加快,人们对水泥基材料的高性能及功能性提出更高的要求.纳米SiO2具有活性高,与水泥基材料匹配性高的特点,在提升水泥基体结构和性能方面的研究进展很快.本文介绍了纳米SiO2对水泥基材料水化、机械性能和耐久性影响,并提出影响机制.纳米SiO2发挥着纳米材料在水泥基材料中的作用机理,并协同作用,相互促进.同时,SiO2前躯体和低聚物尺寸小、粘度低和高活性等特点适合用于水泥基材料的表面处理,外界辅助作用可提升纳米SiO2在水泥基材料表面处理深度.在水泥基材料研究应用过程中,由于纳米SiO2的分散性问题会严重影响水泥基体的强度与耐久性,采用机械和载体作用方式可改善纳米SiO2在水泥基材料分散程度.最后介绍了纳米SiO2与功能性纳米材料协同作用,利用纳米SiO2提高水泥基体性能,同时加入功能性纳米材料赋予水泥基体新功能.     

氧化石墨烯/钼尾矿光催化自清洁水泥制备及其性能

将光催化剂固载于具有凝固特性的水泥材料表面,隧道墙面、人行道路等,可以直接利用太阳能,可以有效去除大气环境中的有机污染物。本文首先采用传统Hummers法制备氧化石墨烯,通过NaOH水热处理得到表面亲水改性氧化石墨烯,将GO高温煅烧制得三维网状氧化石墨烯。将不同结构的氧化石墨烯纳米片层结构引入钼尾矿水泥基体材料中制备光催化自清洁水泥材料。并以罗丹明B为目标污染物研究氧化石墨烯钼尾矿复合水泥材料的光催化性能。研究结果表明,加入氧化石墨烯的水泥基材料表现出优异的光催化性能。300W汞灯光照1h后,GO、GO_(NaOH)、3D-GO复合型水泥材料对100mL 2.0mg·L~(-1)罗丹明B光降解率分别达到了60.02%、70.11%、80.05%。     

ZnFe2O4光催化剂改性研究进展

本文以ZnFe₂O₄为光催化材料基体，以提升ZnFe₂O₄基复合光催化剂光降解污染物的性能为目的，综述了材料尺寸、晶体结构、表面沉积纳米贵金属粒子、半导体复合、离子掺杂等方法提升ZnFe₂O₄光催化剂光降解污染物的性能，并分析各种方法提升光催化性能的机理，助推了ZnFe₂O₄基光催化剂应用于工业化污水处理。     

基于孔材料的多元复合光催化剂降解抗生素

多孔复合材料光催化体系集多孔材料的吸附性能和光催化活性,可将水体中浓度较低的抗生素富集在光催化活性位表面进行高效降解,同时吸附性能得以原位再生。通过对光催化活性体与载体的结构调控,可获得更宽的吸光范围（包括可见光）且有效抑制光生电子-空穴对复合。本文总结了基于新型多孔材料包括石墨烯、金属有机框架材料（MOFs）、多孔有机聚合物（POPs）等与传统半导体构筑的多元光催化体系及其对水体中抗生素等有机污染物光降解的最新研究进展,阐述了多元光催化体系设计思路、降解过程优化控制因素、抗生素降解去除性能及其产生优异性能的机理。此外,还总结了当前复合光催化剂在结构设计和性能评价层面存在的问题,最后对光催化材料的研究方向进行了展望,借助光响应的多孔有机聚合物提升复合光催化剂性能以及粉末光催化剂材料的工程化应用探究将有效促进光催化技术的发展。     

漂浮型光催化材料的制备及其在水处理领域的应用研究进展

漂浮型光催化材料以高效光催化剂为核心,以太阳光等绿色清洁能源为驱动力,克服了纳米光催化剂难以回收利用这一瓶颈问题,通过吸附、光催化等耦合作用高效原位降解水体中的污染物,是实现光催化高级氧化技术规模化应用最有前景的途径之一。本文从载体类型出发,概括总结了近年来漂浮型光催化材料的轻质特性构建策略、形貌结构和不同载体利弊;分析比较了典型光催化剂-载体复合材料制备方法的优缺点;分类阐述了漂浮型光催化剂在水处理领域的应用研究成果。通过归纳漂浮型光催化材料在实际应用中存在的问题,指出未来漂浮型光催化剂的研究开发应重点关注环境友好型载体和材料性能稳定性;同时可通过构建多功能复合材料或采取多工艺耦合的方式以推动高效光催化剂在水处理方面的规模化应用。     

ZnO/石墨烯复合光催化材料的制备及性能研究

本文采用将ZnO与石墨烯制成复合光催化材料并使其催化分解亚甲基蓝的方法来研究光催化剂对污染物的分解效率。采用扫描电镜分析(SEM)和X射线能谱分析(EDS)等方法对所制备的光催化剂样品进行表征,通过表征结果可以看到石墨烯均匀的生长在纳米ZnO六方晶型结构上,表明ZnO/石墨烯复合光催化材料已经成功制备。通过使用光催化剂对亚甲基蓝的降解考察了其光催化性能,结果表明醇热法制备的ZnO/石墨烯复合材料对亚甲基蓝具有很好的光催化降解效果。     

银掺杂二氧化钛/活性炭复合材料的制备及其光催化性能研究

为提高二氧化钛/活性炭（AC）复合材料对可见光的利用率,基于溶胶-凝胶法制备了银掺杂的二氧化钛/活性炭复合光催化剂。利用一系列测试方法对光催化剂进行了表征,通过亚甲基蓝（MB）和Cr（Ⅵ）废水的降解效果研究了其光催化活性。结果表明,掺杂银的材料,吸附性能和可见光下的光催化性能均得到提升。在材料投加量为400 mg/L情况下,银-二氧化钛/AC复合光催化剂在30 min内对10 mg/L MB溶液的降解率达到98.55%,在60 min内对20 mg/L MB溶液、10 mg/L Cr（Ⅵ）溶液的降解率分别达到76.92%和53.90%;与未掺杂的材料相比,降解率分别提升了14%、47%、137%。这是由于Ag纳米颗粒可以有效地俘获价带电子,减少电子空穴的复合,从而提高了光催化效果。     

EPS颗粒对超轻水泥基复合保温材料性能的影响

聚苯乙烯泡沫塑料颗粒(EPS颗粒)作为水泥基复合保温材料的超轻骨料,对水泥基复合保温材料力学性能、热工性能影响显著。以水泥为胶凝材料,EPS颗粒、混合材、泡沫剂和改性剂、水等为主要原料,采用物理发泡工艺制备干表观密度不大于120 kg/m³的超轻水泥基复合保温材料(UCIM)。通过设计不同体积掺量的EPS颗粒,分析EPS颗粒掺量对泡沫混凝土基体孔结构、超轻水泥基复合保温材料强度和热工性能的影响规律。结果表明,适宜掺量EPS颗粒可显著提高超轻水泥基复合保温材料抗压强度和抗拉强度,并确保超轻水泥基复合保温材料具有良好的热工性能,即通过EPS颗粒与泡沫混凝土基体的协同作用,协调力学性能和热工性能,制备出高性能超轻水泥基复合保温材料。     

Supplementary cementitious materials for mitigating degradation of kraft pulp fiber-cement composites

Kraft pulp fiber reinforced cement-based materials are being increasingly used where performance after exposure to environmental conditions must be ensured. However, significant losses in mechanical performance due to wet/dry cycling have been observed in these composites, when portland cement is the only cementitious material used in the matrix. In this research program, the effects of partial portland cement replacement with various supplementary cementitious materials were investigated. Binary, ternary, and quaternary blends of silica fume, slag, Class C fly ash, Class F fly ash, metakaolin, and diatomaceous earth/volcanic ash blends were examined for their effect on the degradation of kraft pulp fiber-cement composite mechanical properties (i.e., strength and toughness) during wet/dry cycling. After 25 wet/dry cycles, it was shown that binary composites containing 90% slag, 30% metakaolin, or greater than 30% silica fume did not exhibit any signs of degradation, as measured through mechanical testing and microscopy. Ternary blends containing 70% slag/10% metakaolin or 70% slag/10% silica fume were also effective in preventing degradation. A reduction in calcium hydroxide content and the stability of the alkali content due to supplementary cementitious material addition were shown to be primary mechanisms for improved durability.     

超细硅灰改性低强度等级水泥基材料的性能研究

为了提高低标号水泥基材料的力学性能和耐久性,基于纳米粉体的特殊性能与效应,采用超细硅灰对水泥基材料进行改性。除进行宏观力学性能和耐久性测试之外,运用XRD、TGA-DTA、SEM等方法,研究了超细硅灰改性水泥基材料的相组成、显微结构及微观形貌。结果表明:水泥基复合材料最佳配比为水泥:粉煤灰:超细硅灰:早强减水剂为1:1:0.025:0.015,此时超细硅灰能够很好地促进水泥水化,使水化产物增多,水泥石基体相的显微结构致密,C-S-H凝胶交织成致密的网状结构,结构缺陷显著降低,导致强度明显增大、耐久性显著提高。     

掺合料对超高性能水泥基装饰材料性能的影响

将重钙粉与偏高岭土以不同的比例混合并替代白水泥，制备超高性能水泥基装饰材料,研究两者掺入比例变化对超高性能水泥基装饰材料工作性能、力学性能及自收缩的影响，采用SEM扫描电镜观察28 d龄期后试件内部微观形貌，研究表明，随着重钙粉与偏高岭土比例的增大，试件的致密程度和强度先增后减，其中B9-9的28 d抗压与抗折强度可以达到120.6 MPa与42.9 MPa，且工作性、收缩性能良好、内部结构致密。     

纳米二氧化硅/氧化石墨烯复合物对普通硅酸盐水泥力学性能的影响

氧化石墨烯(GO)在水泥中的分散性较差,限制了其提高水泥基复合材料性能。采用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化硅/氧化石墨烯复合物(GOS),在模拟的水泥孔隙溶液中对比了GO和GOS的分散稳定性;同时,制备了添加纳米片的水泥浆体,研究了GO和GOS对其力学性能的影响。结果表明:GOS在水泥环境中的分散稳定性明显优于GO;与对照组相比,GO/水泥基复合材料的28 d抗折和抗压强度分别提高了20.48%和13.14%,而GOS/水泥基复合材料分别提高了35.42%和23.90%。微观分析表明,GO/水泥基复合材料内部形成花状水化晶体,GOS/水泥基复合材料内部的水化晶体彼此交联,结构致密,降低了水泥脆性,提高了韧性。     

可再分散乳化沥青粉末改性水泥砂浆的力学性能和微观形貌

为解决水泥基材料脆性大、韧性差问题,本文提出了掺加可再分散乳化沥青粉末（REAP）以改善水泥基材料韧性的方法。试验制备了REAP 掺量为胶凝材料用量0、10%、20%、30%的可再分散乳化沥青颗粒改性水泥砂浆（REAPMCM）,研究了REAP对REAPMCM抗压、抗折强度、折压比、弹性模量等力学性能影响,分析了其对水泥水化产物微观形貌影响,对比了其与采用乳化沥青制备水泥乳化沥青砂浆微观形貌。结果表明,随着REAP掺量增加,REAPMCM抗压、抗折强度与弹性模量均有所降低,折压比有所提高,REAP掺量30%的REAPMCM折压比为28.5%,其相比未掺加REAP砂浆的折压比提高了46.6%;掺入REAP改善了水泥基材料的韧性,但其改善效果随着水泥水化龄期增长而有所降低;随着REAP掺量增加,一方面浆体总孔隙率含量有所增大,另一方面水泥水化产物间填充覆盖的沥青膜面积增大,且其断面显微形貌与相同沥青固含量掺量的乳化沥青砂浆断面基本类似,证实了REAP亦可较好分散、成膜分布于水泥水化产物间,达到了其与乳化沥青乳浊液对水泥基材料改性相类似的使用效果。     

重金属污泥磨细粉对硅酸盐水泥基材料性能的影响

为了更好地实现对重金属污泥的资源化利用,研究了高温无害化处理重金属污泥与建筑渣土混合渣料磨细粉对硅酸盐水泥基材料工作性、力学性能、早期收缩变形、抗氯离子渗透性能及重金属浸出的影响及机理。研究结果表明,随着磨细粉掺量的增加,硅酸盐水泥基材料的工作性没有降低,但其力学性能均有一定程度下降,这说明磨细粉与硅酸盐水泥的需水比相差不大,但其掺量越大水泥基材料中水泥的量越低,其强度均会有一定程度下降。磨细粉不会引起硅酸盐水泥基材料的体积安定性问题,可以提高早期抗裂性,但会降低其抗氯离子渗透性能。含磨细粉试件中重金属的浸出浓度、水胶比的下降与龄期的上升呈负相关,且在28 d龄期下含40%(质量分数)磨细粉的硅酸盐水泥基材料中重金属Cu、Ni、Zn和Cr的浸出量均低于GB 30760—2014《水泥窑协同处置固体废弃物技术规范》规定的浸出浓度限值。     

Cement-based composites reinforced with localized and magnetically oriented Al2O3 microplatelets

The aim of this study is to investigate the use of stiff, inorganic microplatelets as potential reinforcing elements in cementitious systems. The microplatelets are made magnetically responsive to control their orientation and spatial distribution in the cement matrix via a magnetic field and to thus take full advantage of the expected reinforcing effect. Flexural and fracture toughness tests showed that composites exhibiting localized and aligned reinforcement architectures can be up to 50–60% stronger, stiffer and tougher than compositions with randomly distributed microplatelets. By targeting reinforcement at the largely unexploited microscale, the strength and toughness of current cement-based materials showing comparable porosities can be increased by two- to three-fold. This simple and effective approach allows for the reduction of the cement fraction in cementitious systems without impairing its final mechanical performance. Such a strategy may lead to more sustainable cementitious systems, potentially reducing the carbon footprint and energy demand associated with cement manufacture.     

选矿废水中残留黄药光催化处理及降解效率改进方式研究进展

光催化方法降解选矿废水中黄药是一种环境友好型的选矿废水处理工艺,具有操作简单方便、适用范围广、反应条件温和、无二次污染等优点。本工作以黄药为光催化降解对象,综述了近年来相关催化剂的研究进展,主要介绍了光催化剂的研究概况,根据光催化剂材料的差异及其改性方式的不同分类进行说明,其次基于影响光催化降解率的因素总结提出了改善方法,同时对光催化降解黄药的催化剂的设计及工艺开发进行了展望。     

吸水性微胶囊界面修饰提高水泥基材料抗渗性研究

在自修复水泥基材料中,微胶囊与水泥基体间的界面结合决定着微胶囊被裂缝触发的概率,从而影响自修复效果。本文针对吸水性微胶囊的界面结合问题,利用硅烷偶联剂KH550修饰环氧/海藻酸钙微胶囊表面,以改善其与水泥基体间的界面结合情况。采用X射线光电子能谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪等表征硅烷偶联剂在微胶囊表面的键合状况,利用压汞法分析水泥基材料的孔结构,并测试水泥基材料的抗渗性与自修复效果。结果表明,硅烷偶联剂能够与微胶囊外壁的海藻酸钙发生化学键合,微胶囊与水泥基体间的界面结合得到有效改善,水泥基体中有害孔数量减少,无害孔和少害孔数量增加,水泥基材料的抗渗性和自修复效果获得提升。