亚铁铝类水滑石吸附铀的性能与吸附机制

运用超声共沉淀制备了亚铁铝类水滑石(Fe(Ⅱ)-Al LDH),用于处理含U(Ⅵ)废水。实验考察了初始pH、吸附剂投加量、温度、吸附时间以及U(Ⅵ)初始浓度对Fe(Ⅱ)-Al LDH吸附U(Ⅵ)的影响。采用SEM、FTIR、XRD与XPS等手段分析了相关机制。试验表明,Fe(Ⅱ)-Al LDH吸附U(Ⅵ)的最佳pH为6,当温度为25℃,投加量为1.0g/L,U(Ⅵ)初始质量浓度为10mg/L时,对U(Ⅵ)的去除率达到99.98%,反应在120min达到平衡,饱和吸附量为117.13mg/g。Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型(R~2≈1)较好地拟合了吸附过程,Fe(Ⅱ)-Al LDH对U(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应。SEM、FTIR、XPS分析结果表明,吸附前后的Fe(Ⅱ)-Al LDH结构没有发生改变,Fe(Ⅱ)-Al LDH对U(Ⅵ)的吸附是化学吸附为主,氧化还原作用为辅。     

改性水滑石类材料的制备及其吸附性能研究进展

水滑石和类水滑石及其插层材料统称为水滑石类材料(layered double hydroxides,LDHs)。在分析层状结构的基础上,综述改性LDHs的制备方法及其在废水处理中的吸附去除性能应用进展。制备改性LDHs主要有共沉淀法、水热及溶剂热法、离子交换法和焙烧复原法。共沉淀法工艺简单,条件易控,合成周期短;水热及溶剂热法产品粒子纯度高,晶形可控,生产成本低;离子交换法反应时间短,通过在层间容纳不同的阴离子调整LDHs性能并保持层状结构;焙烧复原法利用"记忆效应"实现LDHs重复利用;磁性LDHs具有超顺磁性,可快速回收固体吸附剂。改性LDHs的阴离子交换容量高,热稳定性良好,比表面积大,可以有效吸附去除废水中的重金属离子、有机污染物和无机阴离子。改性LDHs可广泛应用于催化、吸附、医药、阻燃、离子交换等领域。     

硝酸根插层钴铝类水滑石的一步原位合成与表征

选用硝酸钴、硝酸铝、六次甲基四胺(HMT)为原料,采用HMT水热分解法,选定适宜的n(Co2+)/n(Al3+),调控n(NO3-)/n(HMT)实现了硝酸根插层钴铝类水滑石的一步原位合成。利用X射线衍射分析(XRD)、红外(FT-IR)、比表面积测定(BET)、扫描电镜(SEM)、粒径分析等方法对制备过程所得物相进行检测与分析。结果表明,硝酸根插层钴铝类水滑石的一步原位合成是基于勃姆石(Al OOH)物相转化形成的,而合成体系p H值及合适的n(Co2+)/n(Al3+)则是能否形成结构完整、晶相单一、结晶度良好的硝酸根插层钴铝类水滑石的关键。     

水滑石除磷的吸附动力学研究

采用共沉淀法制备了Mg/Al水滑石,研究了不同Mg/Al物质的量比、材料用量、不同pH条件下Mg/Al水滑石吸附除磷的动力学特征,从而对吸附速率的控制过程进行分析。结果表明水滑石对磷的吸附能较好地符合准二级动力学方程、Elovich动力学方程和内扩散模型。n(Mg)/n(Al)=3是水滑石最理想配比,水滑石投加量越大,外扩散过程越慢;一定范围内pH的升高能促进水滑石对磷吸附速率和吸附容量的提升。     

二元金属类水滑石的合成及其作为前驱体对NOx的吸附性能研究

用共沉淀法合成了多种二元金属类水滑石化合物,对其进行了XRD、IR表征,并测试了焙烧产物对NOx的吸附性能.结果表明,合成的样品都具有典型的水滑石层状结构;二元金属类水滑石化合物MAl-HTlcs(M=Cu,Mg,Zn,Co,Ni)对NOx均具有良好的吸附性能,其中锌铝型类水滑石(摩尔比Zn/Al=3)对NOx的吸附速率及饱和吸附量最大,饱和吸附量为1851mg/g.     

镁铝水滑石纳米片可控制备及其吸附性能研究

在聚乙二醇(PEG)存在的条件下,通过一步水热法合成了晶相单一的六方片状镁铝水滑石层状双氢氧化物(LDH)。采用XRD、SEM、TEM、FT-IR、N2吸附、UV-Vis紫外-分光光度计和zeta电位仪等对产物进行了表征。考察了PEG活性剂对水滑石形貌及性能的影响。结果表明,添加活性剂改性后制备的六边形水滑石纳米片形貌规整均一,宽约几微米,厚度约为100~200 nm,纳米片间易形成交叉支撑结构,分散性好,比表面积为203.5 m2/g。在室温,焙烧后的Mg AlLDO对浓度为100 mg/L的刚果红30 min内去除率可达97%,饱和吸附量为243.5 mg/g。     

类水滑石的合成、表征及应用进展

较全面地综述了近年来类水滑石(HTlc)的最新研究进展,总结了类水滑石的多种合成方法,结合XRD、FT-IR、TG-DTA三种典型表征对HTlc的结构和性能进行进一步阐述,并重点归纳了HTlc在催化、吸附、环保及新型材料等多方面的应用概况,同时也展望了其未来发展趋势。     

液相法合成针状镁铝水滑石纳米晶的研究

研究了合成条件(原料种类、加料次序、NaOH浓度和合成温度)对液相法制备镁铝水滑石试样的相组成的影响.以MgCl₂为镁源、NaAlO₂为铝源、NaCO₃和NaOH为沉淀剂,在常压下采用液相法制备了长度约100nm、直径约10nm的Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃-4H₂O针状纳米晶体.并且发现:可溶性原料的选取、最后加入MgC_l2的加料次序、>45℃的合成温度和保证反应溶液的pH>12,是瞬间生成镁铝水滑石纳米晶的充分必要条件.提出镁铝水滑石纳米晶核形成的过程是:均匀分布于溶液中的Al₁₃(OH)₃₂⁷⁺迅速吸附于带羟基OH-的无定型态的Mg(OH)₂表面,并进行Al³⁺扩散,为平衡电价,CO₃^2-也扩散进入Mg(OH)₂,从而在瞬间完成镁铝水滑石晶核的形成.     

Mg-Al-Ce水滑石吸附去除水中的硼

用共沉淀法成功制备了镁铝铈水滑石(Mg-Al-Ce-HT), 采用不同分析手段对材料进行表征。通过静态吸附实验研究了Mg-Al-Ce-HT的吸附效率与初始pH、吸附剂剂量、初始硼酸浓度和接触时间的关系。当pH小于8.0时, 溶液的pH对硼吸附几乎没有影响, 当pH超过8.0时, 吸附容量降低。吸附剂的最佳用量为200 mg, 最大吸附容量为32.52 mg·g ^-1。 硼去除量在160 min内达到平衡。吸附等温线表明吸附过程是一个非自发的吸热过程。吸附数据与Langmuir模型拟合良好, 表明吸附是单层吸附。     

微波爆聚法合成荧光性类水滑石/PMMA复合材料

利用微波爆聚法快速合成了发黄色荧光的有机/无机聚合物纳米复合材料。用红外光谱、荧光光谱、XRD、TEM、热分析等对结构和性能进行了表征。结果表明,黄光类水滑石片层已充分剥离并均匀分散于PMMA基质中,在468nm蓝光激发下,产生明亮的黄光发射,并且相较于PMMA具有更高的热稳定性。微波爆聚法为实现无机板层快速剥离并在聚合物基体中均匀分散提供了新的高效途径,有望在制备各种聚合物/层状无机物纳米复合材料中得到应用。     

二氧化氮差分吸收激光雷达拉曼激光源的优化研究

Nd:YAG三倍频激光(355nm)抽运高压CH4,获得其第一级斯托克斯光S1(395.60nm),作为NO2差分吸收激光雷达(NO2-DIAL)的激光源λon.通过增大激光脉冲宽度、改变拉曼池耦合透镜的焦距和气体压强等条件,获得了满足实际使用要求的转化效率高、稳定性好的395.60nm波长拉曼激光输出.该实验结果已应用于差分吸收激光雷达的NO2探测.     

SnS2纳米片的制备及其对NO2气体的检测

二维金属硫化物材料具有较低的电子噪声以及极大的比表面积, 使其非常适合用作气敏材料, 因此寻求高效可控的方法制备二维金属硫化物材料是目前的研究热点。本研究使用高温化学浴法制备了不同形貌的高结晶二维六方SnS₂纳米片。采用不同手段对制备的SnS₂纳米片进行表征, 并进一步研究了SnS₂纳米片的气敏性能。结果显示: 油酸、油胺用量(体积)相同时, 产物SnS₂的形貌是均一的六角形纳米片, 其直径约150 nm, 厚度约4~6 nm。气敏测试表明该SnS₂纳米片对NO₂气体具有良好响应, 且响应过程可逆, 选择性好。其最佳工作温度为130 ℃, 响应和恢复时间分别为98和680 s。     

Sb_2O_3-ZnMgAl类水滑石的制备及其在软聚氯乙烯阻燃中的应用

采用快速成核/晶化法、油酸钠改性以及高速球磨分别得到改性前后锌镁铝类水滑石(ZnMgAl LDHs,LDHs)和Sb_2O_3-LDHs样品。通过XRD、FTIR、FESEM和TG等对所制备的LDHs和Sb_2O_3-LDHs进行了表征。考察了添加质量比为6∶100(PVC为100)时,改性前后LDHs和Sb_2O_3-LDHs的添加对所制备的聚氯乙烯(PVC)基复合材料阻燃及力学性能的影响,结果显示:添加改性前后LDHs和Sb_2O_3-LDHs所制备的PVC基复合材料均达到V-0级别,极限氧指(LOI)值可达33.4%,且添加改性LDHs和Sb_2O_3-LDHs的复合材料力学性能均有所改善。材料燃烧后残碳及断面的FESEM显示:改性LDHs和(Sb_2O_3)_(10)-LDHs的添加使PVC基复合材料燃烧后表面形成结构密实的保护性炭层,提高阻燃性能;改性LDHs在软PVC中分散均匀,相容性较好,使改性LDHs具有更优的增强和增韧作用;而Sb_2O_3-LDHs在PVC基体间存在界面差异,导致材料的断裂伸长率、拉伸强度随Sb_2O_3质量分数的增加有所下降。     

NO treated TiO2 as an efficient visible light photocatalyst for NO removal

In this study, we report that nitrogen doped TiO₂ could be achieved via thermal treatment of Degussa P25 TiO₂ in NO atmosphere directly (P25-NO). The samples were characterized with XRD, XPS, and FT-IR. The characterization results suggested that nitrogen species were interstitially doped in P25-NO during the NO thermal treatment process. In comparison with P25, the P25-NO exhibited significantly enhanced photocatalytic activities under visible light irradiation (λ > 420 nm) for gaseous NO removal. On the basis of electronic band structure theory, we proposed a possible mechanism for the enhanced visible light driven photocatalytic oxidation process over the interstitial N doping P25-NO samples. This work could not only deepen understanding of the enhanced photoactivity originated from interstitial N doping in TiO₂, but also provide a facile route to prepare nitrogen doped TiO₂ for environmental and energy applications.     

氨基功能化大尺寸SiO2大孔材料的制备及其吸附性能

以具有三维骨架结构的环氧树脂大孔聚合物为整体型模板,利用硅酸酯原位水解和高温烧结制备出大尺寸SiO2大孔材料。在溶剂热条件下,用3-氨丙基三乙氧基硅烷对SiO2大孔材料进行表面修饰,得到氨基功能化SiO2大孔材料(H2N-SiO2)。用SEM和FT-IR对制备的大孔材料进行了表征。以Cu2+和Pb2+为模拟污染物,研究了H2N-SiO2的吸附性能。结果表明,室温下,在pH值为6.5时能有效吸附Cu2+和Pb2+;吸附为放热自发过程;吸附过程符合准二级动力学方程;吸附等温线用Freundlich方程拟合的结果优于Langmuir方程,H2N-SiO2对Cu2+和Pb2+的理论最大吸附量分别为76.0和143mg/g;H2N-SiO2对50mg/L水溶液中Pb2+的去除率可达99.4%,重复使用3次后对Pb2+的去除率保持在87.8%。     

Preparation of TiO2-SiO2 mixed gel spheres for strontium adsorption

A simple external gelation process, taking full advantage of the gelation features of titanium and silica, was developed to prepare TiO₂–SiO₂ mixed gel spheres suitable for strontium adsorption. The source solutions used for the process were prepared from different mixtures of 1 M TiCl₄ and 1 M Na₂SiO₃ solutions and converted into droplets in a gelation column. The suitable spheres for strontium adsorption were obtained using a hexone (methyl isobutyl ketone) solution as the drop formation medium and ammonia as the gelling agent. The mixed oxide gels were identified and characterized by DTA/TGA, FTIR and XRD analysis. The parameters affecting the strontium adsorption, such as weight ratio of TiO₂, pH, temperature, shaking time and selectivity towards competing ions were investigated. Sorption data have been interpreted in terms of Freundlich, Langmuir and Dubinin–Radushkevich equations. Thermodynamic parameters for the sorption system have been determined at four different temperatures. The value of ΔH° = 39.553 kJ/mol and ΔG° = −16.687 kJ/mol at 296 K prove that the sorption of strontium on mixed oxide gel is an endothermic and a spontaneous process.     

SO_2促进的碳纳米管负载V_2O_5催化剂用于NH_3选择性还原NO

采用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)、SCR反应和程序升温脱附(TPD)等手段研究了碳纳米管(CNTs)担载的五氧化二钒(V2O5/CNTs)催化剂的形貌、表面形态以及SO2对选择催化NO还原活性的影响.结果表明,SO2对V2O5/CNTs催化剂的催化活性具有明显的促进作用,其促进作用源于SO2在催化剂表面的吸附.吸附的SO2主要位于碳表面而非钒表面,而且这种促进作用与V2O5和碳表面之间协同作用有关.     

WO3基低浓度NO2气敏传感器的研究

分别采用改进前后的溶胶-凝胶法制备WO3纳米材料,制作成直热式球形气敏元件,对低浓度的NO2气体进行测试.结果表明,改进后的溶胶-凝胶法制备的WO3材料,粒径小,表面疏松,对低浓度甚至极低浓度的NO2气体有很好的灵敏度,响应恢复时间很快,选择性好,而且所有元件都在较低的工作电压下有最高的灵敏度,说明工作温度低有利于降低功耗.