无模板剂液相合成Ni(OH)2花状微球

采用一种简单的无模板剂液相合成方法制备了Ni(OH)2花状微球. 该Ni(OH)2花状微球由几十个相互连接的纳米片组成, 为α-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2的混合晶型. 当溶液的其它条件固定时, Ni(OH)2花状微球的微观形貌随Ni(Ⅱ)浓度的变化而显著变化. 当溶液中Ni(Ⅱ)浓度为0.03 mol/L时, 花状微球粒径分布较均匀, 平均粒径约为2 μm, 微球由花瓣长度约为400 nm、厚度约为60 nm的纳米片花瓣组成. 通过观察反应过程中Ni(OH)2花状微球的微观形貌的变化, 提出了Ni(OH)2花状微球的纳米团聚-表面生长-表面溶解的形成机制.     

硅藻土原位负载网状纳米结构硅酸镁及其对Cr(Ⅵ)吸附性能

采用MgCl_2·6H_2O作为镁源,NH_3·H_2O作为沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂,以水热法在硅藻土表面原位生长纳米花状Mg(OH)_2,随反应时间增加,转变成单斜晶系网状结构Mg_3Si_4O_(10)(OH)_2纳米花。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附测试、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对样品进行了表征,结果显示:反应时间为0.5～2.0 h时硅藻土表面以生长Mg(OH)_2为主,样品的比表面积为180 m~2·g~(-1);反应时间至3h时,硅藻土表面Mg(OH)_2转化成网状结构Mg_3Si_4O_(10)(OH)_2,样品比表面积增大到350 m~2·g~(-1),此复合结构对Cr(Ⅵ)最大吸附量可达570 mg·g~(-1)。     

微反应器法制备ZnAl-LDH纳米片及LDH基疏水膜的组装

层状双金属氢氧化物(LDH)纳米片可作为基本的结构单元或利用有机物修饰其表面使其功能化来构筑LDH基功能材料,但现有的制备方法存在使用有机溶剂、所得LDH纳米片表面吸附有机物、难以宏量制备等问题,限制了其实际应用。本文利用微反应器通过控制共沉淀过程中的p H值制备了Zn Al-LDH([Zn2+0.67Al3+0.33(OH)2]NO3·y H2O)纳米片,由于利用微反应器法制备LDH纳米片的过程中水是唯一的溶剂,所以得到的纳米片表面洁净且能够大量制备。通过XRD、TEM、AFM对所制备的LDH进行表征,结果表明,高p H值下得到的产物形貌不规整,并且存在Zn O小颗粒;当p H值降为7.9时,可得到粒径均匀且厚度为1.0-1.5 nm的Zn Al-LDH纳米片;将其与月桂酸钠简单混合后即可将月桂酸根修饰在其表面上,涂覆在玻璃基体得到高疏水性能的薄膜,其接触角高达149°,这为制备LDH基功能材料提供了一种简单的方法。     

HPA/Bi_2WO_6光催化剂的制备及其脱氮性能研究

以Na2WO4·2H2O和Bi(NO3)3·5H2O为原料,通过不同表面活性剂为模板剂对所制备催化剂的形貌进行调控,将调控形貌后的催化剂固载不同种类杂多酸(HPA),再进行超临界流体干燥制得HPA/Bi2WO6光催化剂。并采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-vis)、扫描电镜(SEM)、比表面积测定仪(BET)对所制备的催化剂进行表征,通过含氮模拟油对固载杂多酸后的催化剂的脱氮性能进行评价。结果表明,十二烷基硫酸钠(SDS)能起到更好的模板导向作用,从而获得由二维纳米片组装成的三维中空花状结构。采用超临界流体萃取干燥技术对催化剂进行提纯干燥,可有效地避免孔塌陷、团聚等现象,进一步增大了催化剂的比表面积,其脱氮效果有了进一步的提高。固载磷钨酸能有效地提高催化剂的表面酸性位点,从而显著提高了催化剂的催化活性,磷钨酸固载量为10%、剂油比为1∶100时、氙灯光照3 h脱氮率可达92.08%。     

调控金纳米花表面凸起的策略及其表面增强拉曼散射活性

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与十二烷基硫酸钠(SDS)通过阳离子架桥形成的拟聚阴离子为软模板,通过改变PVP、SDS和纳米材料前驱体氯金酸(HAu Cl₄)浓度以及反应时间等因素,调控还原产物金纳米花形貌及粒径。表面张力、电导率、毛细管电泳及Zeta电位等实验结果表明PVP-SDS-HAu Cl₄形成新的拟聚阴离子,透射电子显微镜和X射线衍射结果表明SDS、PVP和HAu Cl₄的较低浓度组合更易获得表面凸起丰富的金纳米花。PVP-SDS拟聚阴离子发挥了二级软模板作用,在PVP (50 g·L^-1)-SDS (2 mmol·L^-1)-HAu Cl₄ (0.25 mmol·L^-1)溶液中调控合成的金纳米花为{111}晶面为主的面心立方结构,其平均等效粒径为108 nm,且表面上密集分布约16.5 nm的凸起。该金纳米花有较强的表面增强拉曼散射(SERS)活性,探针分子罗丹明6G的SERS信号强度依赖于金纳米花的表面凸起形貌。该研究中金纳米...     

Mg-Al类水滑石负载金催化醇选择氧化中Mg/Al比例的影响

为研究Mg/Al比例对Mg-Al类水滑石(LDH)负载Au催化醇选择氧化的影响,采用共沉淀—水热晶化法合成了不同Mg/Al比的y Mg-Al LDH,采用液相还原法负载纳米Au颗粒.对样品进行XRD、N_2物理吸附、ICP-AES、AAS、TEM、CO_2-TPD、CO_2-In-situ DRIFTS和XPS等表征.在无附加碱条件下,Au/yMg-Al LDH催化剂催化1-苯乙醇选择氧化的催化活性随Mg/Al比增大呈现递增趋势,Au/4Mg-Al LDH活性最佳.载体表面弱碱性强度随Mg/Al比增大变化不大,弱碱位略有增多,对醇羟基脱氢有促进作用.载体层板Mg_3OH基团随Mg/Al比增大而增多有利于Au在层板边缘沉积,二者可形成有效协同,促进醇氧化过程进行.     

氢氧化镁纳米片的合成及其润滑性能的研究

以硫酸镁和氢氧化钠为原料,油酸为表面修饰剂,采用原位合成的方法制备出了疏水性的Mg(OH2)纳米片.研究了反应温度、反应物浓度等因素对氢氧化镁纳米片平均粒径的影响.用X-射线粉末衍射(XRD)、红外(IR)和热重(DTA-TGA)及扫描电子显微镜(SEM),对制备出的Mg(OH)2纳米片的结构和形貌进行了表征,证实制备出的Mg(OH)2纳米片具有良好分散性,纳米片尺度为200～300nm,厚度10nm.摩擦实验证明Mg(OH2)纳米片可以作为润滑油中的添加剂来应用.     

花状3D纳米Pd/CeO2催化剂的制备及其性能研究

以PdCl2为前驱体,十六烷基三甲基溴化铵为保护剂,用超声波膜扩散法制备了Pd纳米粒子溶胶(E,Pd负载量1.0 wt%)。采用水热法制备了3D纳米花状Pd/CeO2催化剂(F),其结构,形貌和物理化学性能经XRD,SEM和N2吸附-脱附表征。考察了晶化时间对F形貌和晶型的影响。结果表明,晶化时间72 h制备的F72具有较高的比表面积(108 m2·g-1)和较大的孔体积(0.11 cm3·g-1);晶化时间48 h制备的F48呈现花状形貌,由大量厚度(20 nm～30 nm)均匀的纳米单元自组装而成。     

聚乙烯吡咯烷酮碱性水溶液中金纳米花的简易合成

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)兼作保护剂和还原剂在碱性水溶液中直接还原HAuCl₄制备出了60-80 nm的三维(3D)金纳米花. 产物的透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)图像显示, 金纳米花表面布满10-15 nm左右的纳米触角, X射线衍射(XRD)表征揭示产物为金的面心立方晶体, 选区电子衍射(SAED)花样说明金纳米花为多晶结构. 金纳米花的生长经历了三个关键步骤, 即初级纳米晶聚集成多脚状纳米粒子, 随后在合适的PVP/HAuCl₄浓度比及NaOH浓度下, 多脚状纳米粒子进一步聚集形成疏松的花状粒子, 最终经过Ostwald熟化形成致密的花状产物. 一定HAuCl₄浓度下PVP/HAuCl₄浓度比和NaOH浓度对产物的形貌影响显著, 因此通过同时调控合适的PVP/HAuCl₄浓度比和NaOH浓度, 就能得到适应各种应用需求的尺度可控和纳米触角形貌可控的金纳米花.     

花状硫化铟纳米多级结构的液相合成及形貌调控机理

以C2H5NS和In(NO3)3为前驱物,采用简单的液相法成功制备了In2S3纳米多级结构,C2H5NS作为硫源的同时也起到了模板剂的作用.研究结果表明,前驱物浓度对In2S3形貌控制起着重要作用.随着In(NO3)3/C2H5NS摩尔比从1∶1.5增加到1∶6,In2S3纳米花呈现了不同的形貌和尺寸.XRD谱图显示,In2S3纳米花晶体具有立方结构.SEM和TEM照片显示,制备的In2S3纳米结构呈多级花状结构,这种结构由纳米片堆积组装而成.通过第一性原理计算并结合实验结果对C2H5NS影响纳米片生长的机理进行了分析,结果表明C2H5NS在In2S3(001)晶面上的吸附可以有效降低晶面的表面能,起到稳定晶面的作用;纳米花的形成是在C2H5NS影响In2S3的晶面稳定性及其成核速率之间的一个协同效应.In2S3纳米晶的形貌可以通过调整反应溶液中的C2H5NS浓度来调节.     

形貌可控ZnO微纳米结构的水热合成及光催化性能

以乙醇胺为辅助溶剂,采用水热合成法,制备了花状、梭状和剑状的ZnO微纳米结构。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光光谱(PL)和拉曼光谱等测试手段对样品的形貌、结构、晶相等进行了表征。结果表明所有样品均为六方纤锌矿结构ZnO;其形貌和结晶度可通过改变物质的量的配比nZn2+/nOH-来调控。探讨了反应物配比对产物形貌结构的影响,乙醇胺对不同形貌ZnO的制备起到至关重要作用。以亚甲基蓝为目标降解物,采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)并结合低温氮吸附-脱附比表面测试(BET),研究了花状、梭状和剑状ZnO的光催化活性。结果表明,与商用ZnO相比,制备的ZnO具有更好的光催化活性;样品催化活性与其比表面积不成正比,具有最小比表面积的花状ZnO拥有最好的光催化活性,这可能是由于其低的结晶度和特殊的花状形貌所致。     

形貌可控ZnO微纳米结构的水热合成及光催化性能

以乙醇胺为辅助溶剂,采用水热合成法,制备了花状、梭状和剑状的ZnO微纳米结构。采用扫描电镜（SEM）、Ｘ射线衍射（XRD）、光致发光光谱（PL）和拉曼光谱等测试手段对样品的形貌、结构、晶相等进行了表征。结果表明所有样品均为六方纤锌矿结构ZnO;其形貌和结晶度可通过改变物质的量的配比n_Zn²⁺/n_OH^-来调控。探讨了反应物配比对产物形貌结构的影响,乙醇胺对不同形貌ZnO的制备起到至关重要作用。以亚甲基蓝为目标降解物,采用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）并结合低温氮吸附-脱附比表面测试（BET）,研究了花状、梭状和剑状ZnO的光催化活性。结果表明,与商用ZnO相比,制备的ZnO具有更好的光催化活性;样品催化活性与其比表面积不成正比,具有最小比表面积的花状ZnO拥有最好的光催化活性,这可能是由于其低的结晶度和特殊的花状形貌所致。     

Magnetic porous polymer microspheres: Synthesis,characterization and adsorption performance for the removal of phenol

The magnetic poly(ethylene glycol dimethacrylate-n-vinylimidazole) (Fe₃O₄@poly (EGDMA@VIM)) microspheres were prepared by suspension polymerization method using magnetite Fe₃O₄ nano-powder and the porosity, morphology, chemical composition and structure of the magnetic polymer microspheres were characterized. The specific surface area and swelling ratio of the Fe₃O₄@poly(EGDMA@VIM) microspheres were found to be 278.6?m²·g^–1 and 48%, respectively. The Fe₃O₄@poly(EGDMA@VIM) microspheres were used as an adsorbent for phenol removal. The effects of the parameters such as adsorbent dosage, temperature, pH and initial concentration of phenol solutions on the adsorption were investigated. The experimental adsorption equilibrium data obtained were fitted with Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich isotherms and the pseudo-first-order, pseudo-second-order and intra–particle diffusion kinetic models. The adsorption equilibrium data agreed well with the Freundlich isotherm and the pseudo-second-order kinetic model. The maximum capacity of the Fe₃O₄@poly(EGDMA@VIM) microspheres was calculated to be 33.83?mg·g^–1 at 298?K and natural pH from Langmuir isotherm. The Fe₃O₄@poly(EGDMA@VIM) microspheres were found to be reusable for removal of phenol after desorption for several times. The result indicated that the Fe₃O₄@poly(EGDMA@VIM) microspheres are potential candidate for removal of phenol in wastewaters.     

Study on the preparation and adsorption thermodynamics of chitosan microsphere resins

The aim of this research is to study the thermodynamic behavior of resins of chitosan microspheres (RCM) in adsorbing Cu²⁺, so that the theoretical basis of the application of RCM to eliminate metal ions in wastewater or fruit and vegetable juice can be obtained. First, RCM were prepared from chitosan as a raw material by using reverse phase suspension cross-linking polymerization, and some physicochemical properties of RCM were characterized. Second, the adsorption behavior of Cu²⁺ onto RCM was investigated by the batch method. The results show that the diameter of the microspheres was relatively uniform and the surface of microspheres was compacted with pores. The physical properties of the RCM were as follows: water content 51.982%, skeletal density 1.212 g · cm⁻³, pileup density 0.862 g·L⁻¹, porosity was in 0.554 and crosslinking degree was in 13.581%. The saturated adsorption capacity of RCM for Cu²⁺ was 0.993 mmol·g⁻¹. At the same time, the results also indicated that the adsorption of RCM for Cu²⁺ followed the Langmuir isotherm equation: C _e/Q = 11.614 + 1.0075C _e at 313 K and the adsorption appeared to be of the monomolecular type. The adsorption was found through thermodynamic study to be a spontaneous endothermic process of increased entropy. The adsorption potential decreased gradually as Cu²⁺ concentration increased at the same temperature and it increased as temperature increased at the same initial concentration of Cu²⁺. __________ Translated from Periodical of Ocean University of China, 2008, 38(1) (in Chinese)     

碳酸盐共沉淀法可控制备超高倍率锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2

采用碳酸盐共沉淀法通过调节NH_3·H_2O用量来实现可控制备超高倍率纳米结构LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料。NH_3·H_2O用量会对颗粒的形貌、粒径、晶体结构以及材料电化学性能产生较大的影响。X射线衍射(XRD)分析和扫描电镜(SEM)结果表明,随着NH_3·H_2O用量的降低,一次颗粒形貌由纳米片状逐渐过渡到纳米球状,且nNH_3·H_2O∶(nNi+nCo+nMn)=1∶2样品晶体层状结构最完善、Li~+/Ni~(2+)阳离子混排程度最低。电化学性能测试结果也证实了nNH_3·H_2O∶(nNi+nCo+nMn)=1∶2样品具有最优异的循环稳定性和超高倍率性能。具体而言,在2.7~4.3 V,1C下循环300次后的放电比容量为119 m Ah·g~(-1),容量保持率为81%,中值电压基本无衰减(保持率为97%)。在100C(18 Ah·g~(-1))的超高倍率下,放电比容量还能达到56 m Ah·g~(-1),具有应用于高功率型锂离子电池的前景。此NH_3·H_2O比例值对于共沉淀法制备其他高倍率、高容量的正/负极氧化物材料具有一定的工艺参考价值。     

碳酸盐共沉淀法可控制备超高倍率锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2

采用碳酸盐共沉淀法通过调节NH₃·H₂O用量来实现可控制备超高倍率纳米结构LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料。NH₃·H₂O用量会对颗粒的形貌、粒径、晶体结构以及材料电化学性能产生较大的影响。X射线衍射（XRD）分析和扫描电镜（SEM）结果表明,随着NH₃·H₂O用量的降低,一次颗粒形貌由纳米片状逐渐过渡到纳米球状,且n_NH3·H2O：（n_Ni+n_Co+n_Mn）=1：2样品晶体层状结构最完善、Li⁺/Ni²⁺阳离子混排程度最低。电化学性能测试结果也证实了n_NH3·H2O：（n_Ni+n_Co+n_Mn）=1：2样品具有最优异的循环稳定性和超高倍率性能。具体而言,在2.7~4.3 V,1C下循环300次后的放电比容量为119 mAh·g^-1,容量保持率为81%,中值电压基本无衰减（保持率为97%）。在100C（18 Ah·g^-1）的超高倍率下,放电比容量还能达到56 mAh·g^-1,具有应用于高功率型锂离子电池的前景。此NH₃·H₂O比例值对于共沉淀法制备其他高倍率、高容量的正/负极氧化物材料具有一定的工艺参考价值。     

酸处理对CuY催化剂孔结构及氧化羰基化性能的影响

对NaY分子筛(n_Si/n_Al=2.65)进行了草酸脱铝处理并作为载体采用液相离子交换法制备CuY催化剂,应用于常压甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)反应。NaY分子筛及其CuY催化剂通过N₂低温吸附-脱附、透射电子显微镜、X射线衍射、²⁹Si固体核磁共振、NH₃吸附程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱、H₂程序升温还原、原子吸收等方法进行表征。研究结果表明,酸处理NaY分子筛后,骨架铝被脱除,导致骨架n_Si/n_Al比增加、相对结晶度降低并产生介孔,有利于产物分子的扩散,从而影响催化活性。采用4 h、2 mol·L^-1草酸处理NaY分子筛作为载体制备的CuY催化剂显示出较高的催化性能,DMC时空收率和甲醇转化率分别从103.6 mg·g^-1·h^-1和6.3%增加到184.9 mg·g^-1·h^-1和10.2%。产生的介孔能够促进催化剂中铜活性位的可接近性及反应物分子和产物分子的扩散。     

酸处理对CuY催化剂孔结构及氧化羰基化性能的影响

对NaY分子筛(n_Si/n_Al=2.65)进行了草酸脱铝处理并作为载体采用液相离子交换法制备CuY催化剂, 应用于常压甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)反应。NaY分子筛及其CuY催化剂通过N₂低温吸附-脱附、透射电子显微镜、X射线衍射、²⁹Si固体核磁共振、NH₃吸附程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱、H₂程序升温还原、原子吸收等方法进行表征。研究结果表明, 酸处理NaY分子筛后, 骨架铝被脱除, 导致骨架n_Si/n_Al比增加、相对结晶度降低并产生介孔, 有利于产物分子的扩散, 从而影响催化活性。采用4 h、2 mol·L^-1草酸处理NaY分子筛作为载体制备的CuY催化剂显示出较高的催化性能, DMC时空收率和甲醇转化率分别从103.6 mg·g^-1·h^-1和6.3%增加到184.9 mg·g^-1·h^-1和10.2%。产生的介孔能够促进催化剂中铜活性位的可接近性及反应物分子和产物分子的扩散。     

Adsorption behavior of rice husk for the decontamination of chromium from industrial effluents

Rice husk, an agricultural waste product, was studied as a potential decontaminant for chromium in the effluents of leather tanning industries. Physico-chemical parameters such as selection of appropriate electrolyte, shaking time, concentration of adsorbent and adsorbate were studied to optimize the best conditions in which this material can be utilized on commercial scale for the decontamination of effluents. The radiotracer technique was used to determine the distribution of chromium. In certain cases atomic absorption spectrophotometry was also employed. Maximum adsorption was observed at 0.01 mol·dm⁻³ acid solutions (HNO₃, HCl, H₂SO₄ and HClO₄) using 3.0 g of adsorbent for 2.73·10⁻³ mol·dm⁻³ chromium concentration in five minutes equilibration time. Studies show that the adsorption decreases with the increase in the concentrations of all the acids. The adsorption data follows the Freundlich isotherm over the range of 2.73·10⁻³ to 2.73·10⁻² mol·dm⁻³ chromium concentration. The characteristic Freundlich constants, i.e., 1/n=0.86±0.06 andA=2.35±0.06 mmol·g⁻¹ have been computed for the sorption system. Thermodynamic parameters, i.e., ΔG ⁰, ΔS ⁰ and ΔH ⁰ have also been calculated for the system. Application of the method to a test case of a medium size industry showed that 21 kg of rice husk was sufficient to maintain the NEQS limits of chromium for industrial effluents.     

松香基季铵盐为模板剂有序超微孔二氧化硅的合成

以松香基季铵盐(脱氢枞基三甲基溴化铵,标记为DTAB)为模板剂、正硅酸乙酯为硅源、氨水为碱性介质成功合成出具有纳米片状形貌的六方有序超微孔二氧化硅材料。采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、透射电镜、扫描电镜等手段对样品进行表征,结果表明,体系中模板剂添加量、硅源添加量、碱性介质添加量、晶化温度、搅拌时间对前驱体的有序度有着较大的影响。当物质的量之比为n_Sio2:n_DTAB:n_NH3·H2O:n_H2O=1.0:0.1:11.3:924.0,晶化温度为373K,搅拌时间为24h,所得样品有序度最高。经煅烧后样品具有较大的比表面积(1024 m₂·g^-1)和孔容(0.56 cm³·g^-1),以及狭窄的孔径分布(集中于1.80 nm)。