Ce~(3+)掺杂TiO_2气凝胶的制备及其光催化活性

以钛酸丁酯(TBT)为钛源,离子液体1-正己基-3-甲基咪唑溴盐([HMim]Br)为模板剂和老化液,采用溶胶-凝胶法,在低温常压下制备了Ce~(3+)掺杂锐钛矿相TiO_2气凝胶。采用X射线衍射(XRD)、静态氮吸附(BET)、紫外漫反射光谱(DRS)、透射电镜(TEM)等方法对样品结构进行表征,并对活性艳蓝KN-R染料的模拟废水进行了光催化性能测试。结果表明,此方法制备的Ce~(3+)掺杂TiO_2气凝胶具备锐钛矿晶型,晶粒平均尺寸为7.5nm,比表面积为235.170m2/g,最可几孔径为3.719nm,对活性艳蓝KN-R废水具有明显的光催化降解能力。     

老化条件对SiO2-TiO2复合气凝胶光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法,在常压干燥条件下,以离子液体1-己基-3-甲基咪唑溴盐为模板剂和老化液在低温下制备了SiO2-TiO2复合气凝胶,研究了老化温度和老化时间对SiO2-TiO2复合气凝胶制备的影响。采用XRD、TEM及N2吸附/脱附等方法对其结构进行了一系列表征。以活性艳蓝为模拟污染物,考察了样品的光催化性能。实验结果表明,在60℃的老化温度下老化5d,制得的气凝胶样品具备较高的催化活性和最佳的综合性能。     

清洁催化氧化合成己二酸

研究了一种绿色合成己二酸的方法。在无其他有机溶剂的条件下,以30%的过氧化氢为氧源,磷钨酸为催化剂,在不同离子液体[Bmim]Br、[Hmim]Br、[Hmim]HSO4和[Bmim]CF3COO中将环己烯氧化制备己二酸。结果表明,离子液体对磷钨酸的催化反应有促进作用。其中[Hmim]HSO4和[Bmim]CF3COO这两种离子液体的促进作用比较明显。得出的最佳反应条件是:反应温度为80℃,反应时间为10 h,n(磷钨酸)∶n([Hmim]HSO4)∶n(环己烯)∶n(H2O2)=1∶3∶400∶1 760时,己二酸产率为63.77%。反应结束后,将含有催化剂的离子液体相浓缩至一定浓度,催化剂可重复使用3次。     

清洁催化氧化合成己二酸

研究了一种绿色合成己二酸的方法。在无其他有机溶剂的条件下,以30%的过氧化氢为氧源,磷钨酸为催化剂,在不同离子液体[Bmim]Br、[Hmim]Br、[Hmim]HSO4和[Bmim]CF3COO中将环己烯氧化制备己二酸。结果表明,离子液体对磷钨酸的催化反应有促进作用。其中[Hmim]HSO4和[Bmim]CF3COO这两种离子液体的促进作用比较明显。得出的最佳反应条件是:反应温度为80℃,反应时间为10 h,n(磷钨酸)∶n([Hmim]HSO4)∶n(环己烯)∶n(H2O2)=1∶3∶400∶1 760时,己二酸产率为63.77%。反应结束后,将含有催化剂的离子液体相浓缩至一定浓度,催化剂可重复使用3次。     

离子液体中TiO_2-SiO_2复合气凝胶的制备

采用溶胶-凝胶法,正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸丁酯(TBT)为硅源和钛源,以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐([HMIM]Br)为模板剂,常压干燥制备了块状TiO2-SiO2复合气凝胶。通过SEM、TEM、XRD、FT-IR及N2吸附-脱附法对复合气凝胶的结构进行了表征,并对其光催化性能进行相关研究。制备的n(Ti)∶n(Si)∶n(ILs)=2∶1∶0.5的TiO2-SiO2复合气凝胶具有多孔结构,其孔径为3.216nm,孔体积为0.418cm3/g,比表面积为519.4m2/g,且对罗丹明B的光降解性能明显高于P25。     

离子液体[C_6mim]Br中TiO_2气凝胶的制备

以钛酸四丁酯为前驱体,离子液体[C6mim]Br为催化剂及模板剂,在低温、常压条件下制备了TiO2气凝胶。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及N2吸附/脱附法对结构进行了分析。结果表明,TiO2气凝胶为锐钛矿晶体结构,平均孔径为9.7nm,比表面积为264.3m2/g,孔体积为0.513cm3/g。以活性蓝为模拟污染物,紫外汞灯为光源,研究了TiO2气凝胶的光催化活性。结果表明,TiO2气凝胶具有优于P25的光催化活性。     

La0.1Ce0.6Zr0.3O2储氧纳米固溶体微粒的制备

以Ce(NO)3·6H2O、La(NO)3·6H2O和Zr(NO)4·3H2O为原料,NH3·H2O做pH指示剂,采用溶胶-凝胶法合成了La0.1Ce0.6Zr0.3O2纳米固溶体储氧材料;运用X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)、比表面积吸附(BET)和透射电镜(TEM)等方法考察了样品的物相结构、比表面积以及不同温度的煅烧对样品性能的影响.试验表明,以无机凝胶为前躯体,经500℃煅烧2 h后形成了稳定的La0.1Ce0.6Zr0.3O2纳米固溶体储氧材料,其比表面积Sw=147.2 m2/g,平均粒径d=12 nm;在耐高温老化试验中,样品经1 100℃煅烧2 h后仍然保持单相,Sw=26.2 m2/g,平均粒径d=36 nm,显示出良好的耐高温老化性能.通过自制的汽车尾气净化催化剂及耐高温老化评价装置,考察了溶胶-凝胶法合成La0.1Ce0.6Zr0.3O2纳米固溶体储氧材料作为三元催化剂的催化净化效果;选用不同产地、不同组成的铈锆固溶体材料,在相同条件下附载贵金属(Pt、Pd)制备三元催化剂做汽车尾气催化剂.结果表明,La0.1Ce0.6Zr0.3O2纳米固溶体制备的三元催化剂的催化性能更好,具有较低的起燃温度和对NOx有更高的催化净化效率,即样品未老化前起燃温度为170℃,对NOx的净化效率达到了92.0%;样品经1 050℃老化2 h后,起燃温度为240℃,NOx的净化效率达到78.1%.     

复合硅源制备SiO_2气凝胶及改性研究

以正硅酸乙酯(Tetraethyl orthosilicate,TEOS)为主要硅源,以三甲基氯硅烷(trimethyl chlorosilane,TMCS)和r-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷(3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilane,KH560)作为改性硅源,采用溶胶-凝胶法制备了二氧化硅(SiO_2)气凝胶。研究结果表明,改性后SiO_2气凝胶的接触角由27°提升至130°;在H_2O/TEOS摩尔比为5时,凝胶时间为3min;改性的SiO_2气凝胶为多孔结构,密度为0.22g/cm~3,孔隙率为89.9%,比表面积为870.42m~2/g,孔体积为1.38cm~3/g,平均孔径为48.6nm。     

负载离子液体的多孔催化材料的制备

合成一系列溴化咪唑类离子液体,用溶胶-凝胶法负载在硅胶上,制备出几种硅胶负载离子液体催化剂[Cnmim]Br/silica gel。考察了负载过程中,离子液体种类、盐酸用量和[Cnmim]Br与Teos物质的量的比对负载量的影响。把不同方法制得的[Cnmim]Br/silica gel用丙酮在提取器中抽提,考察它们的负载牢度。IR光谱表征结果表明,离子液体已负载于硅胶上。适宜的合成条件:选用[Emim]Br进行负载,盐酸用量15 mL,n(Teos)∶n([Emim]Br)为72∶1。用[Emim]Br/silica gel催化酯化反应,酯化率为29.4%。重复使用4次仍然有催化活性。     

负载离子液体的多孔催化材料的制备

合成一系列溴化咪唑类离子液体,用溶胶-凝胶法负载在硅胶上,制备出几种硅胶负载离子液体催化剂[Cnmim]Br/silica gel。考察了负载过程中,离子液体种类、盐酸用量和[Cnmim]Br与Teos物质的量的比对负载量的影响。把不同方法制得的[Cnmim]Br/silica gel用丙酮在提取器中抽提,考察它们的负载牢度。IR光谱表征结果表明,离子液体已负载于硅胶上。适宜的合成条件:选用[Emim]Br进行负载,盐酸用量15 mL,n(Teos)∶n([Emim]Br)为72∶1。用[Emim]Br/silica gel催化酯化反应,酯化率为29.4%。重复使用4次仍然有催化活性。     

Low-cost preparation of mesoporous silica with high pore volume

Mesoporous silica materials with high pore volume were successfully prepared by the chemical precipitation method, with water glass and a biodegradable nonionic surfactant polyethylene glycol （PEG）. The obtained materials were characterized by transmission electron microscopy （TEM）, scanning electron microscopy （SEM）, thermo gravimetric analyzer and differential scanning calorimetry （TG-DSC）, nitrogen adsorption-desorption measurements, and X-ray diffraction （XRD）. The results showed that the changes of the pore parameters depended on both the surfactant content and heat treatment temperature. When the content of PEG was 10wt% and the obtained PEG/SiO2 composite was heated at 600℃, the mesoporous silica with a pore volume of 2.2 cma/g, a BET specific surface area of 361.55 m^2/g, and a diameter of 2-4 μm could be obtained. The obtained mesoporous silica materials have potential applications in the fields of paint and plastic, as thickening, reinforcing, and flatting agents.     

城市污泥添加软锰矿制备活性炭的研究

以城市污泥为原料,添加适量的软锰矿,采用氯化锌活化法制备活性炭.采用BET、SEM、FT-IR、O2-TPO、XRD、TGA等方法对其结构和性能进行了表征,并分析了软锰矿对活性炭制备过程的影响.研究结果表明,在实验条件下,城市污泥添加软锰矿制备的活性炭比表面积为354.198 m2/g,总孔体积为0.809 6 cm3/g,微孔体积为0.159 cm3/g,平均孔半径为4.6 nm,碘吸附值为558.05 mg/g.上述性能参数相较于纯污泥制备的活性碳都有较大程度的提高.在使用添加了软锰矿的城市污泥制备活性炭的过程巾软锰矿催化了污泥中有机质的分解,同时也为新生炭提供了更多的骨架,促进了积炭反应,有助于形成孔隙发达的微晶结构.     

Effect of Adding Microwave Absorber on Structures and Properties of Hypercoal-Based Activated Carbons

Using lignite-based hypercoal as raw material,KOH as activator and CuO as microwave absorber,we prepared hypercoal-based activated carbons by microwave-assisted activation.The pore structure and the electrochemical performance of the activated carbons were tested,and the effects of adding CuO in the activation reaction process were also investigated.The activated carbons prepared were characterized by nitrogen adsorption-desorption,X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM).The specific surface area and mesoporous ratio of the hypercoal-based activated carbon are 1 257 m~2/g and 55.4%,respectively.When the activated carbons are used as the electrode materials,the specific capacitance reaches 309 F/g in 3 M KOH electrolyte.In comparison with those prepared without CuO absorber,the specific capacitance increases by 11.6%.It was proved that the addition of microwave absorber in microwave-assisted activation was a low-cost method for rapidly preparing activated carbon,and it could effectively promote the development of the pore structure and improve its electrochemical performance.     

离子液体对蛋白酶羊毛防毡缩整理效果的影响

基于离子液体对羊毛的溶胀性能和蛋白酶的催化性能,本文将离子液体应用于蛋白酶的防毡缩整理,用于获得更高效的防毡缩整理方法。先研究了三种离子液体(HEMIM-[N(SO2CF3)2],[Emim]Br和[Emim]Ac)对SAV蛋白酶催化性能的影响。结果表明:在45℃长时间保温的条件下,[Emim]Br和[Emim]Ac有利于促进SAV蛋白酶的活性和热稳定性,其中[Emim]Br能使SAV蛋白酶的活性提高25%。最后将催化效果最好的[Emim]Br作为SAV蛋白酶整理的催化剂,研究其对防毡缩整理效果的影响,实验表明离子液体对SAV蛋白酶羊毛防毡缩整理具有催化效果,是酶处理羊毛防毡缩整理中较为理想的反应介质。     

生物质海绵基活性炭纤维制备研究

采用正交试验方法,以生物质海绵-丝瓜络纤维为原料、(NH4)2HPO4作为活化剂制备活性炭纤维(ACF)。制备过程包括预处理、预氧化、高温活化。采用扫描电镜(SEM)对制备的活性炭纤维结构进行表征分析。通过N2吸附-脱附等温曲线对其表面孔结构进行研究。结果表明:制备的丝瓜络海绵基活性炭纤维比表面积达到812.7m2/g,孔隙结构主要为微孔结构,孔体积可达0.390cm3/g,在环保等领域具备良好的应用前景。     

具有大孔-介孔结构的磷酸钛的合成及溶菌酶吸附

以混合表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)合成了大孔-介孔结构磷酸钛,并利用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、透射电镜、氮气吸附等表征手段对所制备材料的结构、形貌进行表征.水/乙醇体系的样品具有大孔-介孔结构,比表面积为162 m2/g,且大孔-孔径为1~2 m.乙醇溶剂条件下样品以介孔结构存在,比表面积可以达到272 m2/g,孔容0.359 cm3/g,孔径3.7 nm.在不同的pH溶液中测试溶菌酶吸附性能,最大吸附量在等电点处(=25.94 mol/g),吸附等温线为典型的L型,表明磷酸钛是一种很好的蛋白质吸附剂.     

TiO_2-SiO_2复合气凝胶涂层的制备和光催化性能

利用TiCl4和工业水玻璃为原料,通过溶胶凝胶法制备TiO2-SiO2复合凝胶,用三甲基氯硅烷(TMCS)/乙醇(EtOH)/正己烷(Hexane)混合溶液对湿凝胶进行改性,常压干燥制备了TiO2-SiO2气凝胶,经150℃干燥所得的气凝胶具有多孔结构,获得的气凝胶比表面积达到646～816m2/g,孔体积达到1.52～2.19cm3/g。用乙醇作为分散剂,将气凝胶块体研磨成具有一定黏度的浆料,采用丝网印刷法制成TiO2-SiO2复合气凝胶涂层。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和孔径及比表面积分析仪(BET)对复合气凝胶的结构、形貌和孔性质进行了研究,通过分光光度计法分析了TiO2-SiO2复合气凝胶涂层光催化降解罗丹明B的性能,在可见光下照射4h后降解率达到77%。     

氨基酸离子液体[bmim]Gly的合成探索及表征

探索两步法合成1-丁基-3-甲基咪唑甘氨酸离子液体([bmim]Gly)的反应条件.第一步,采用阴离子树脂静态交换法由1-丁基-3-甲基咪唑溴盐([bmim]Br)与强碱性阴离子树脂生成中间产物1-丁基-3-甲基咪唑氢氧化物([bmim]OH),通过单因素实验获得其最佳交换条件;第二步,[bmim]OH与甘氨酸(Gly)反应,经脱水、洗涤后得目标产物.对产物进行核磁(1H NMR)和红外(IR)表征,结果表明产品纯度较高.与动态合成法相比,静态法合成[bmim]Gly操作简便,节水省时,有助于实现氨基酸离子液体合成过程的绿色化和工业化.