有机胺修饰具有较大孔径介孔材料的二氧化碳吸附性能

以非离子表面活性剂P123为模板剂,正硅酸甲酯为硅源,通过加入不同的扩孔剂制得具有较大孔径的SBA-15类介孔材料,并采用粉末X射线衍射(XRD)、低温氮气吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱等手段对所得样品进行了表征.加入扩孔剂可以明显增大介孔材料的孔容和孔径,而异辛烷为扩孔剂的扩孔效果明显优于四氯化碳.经四乙烯五胺(TEPA)镀饰后,这些样品均表现出良好的CO2吸附性能.其中对于除去模板剂后再镀胺的样品,其CO2吸附能力与介孔材料孔道结构关系不大,而对于未除模板剂的原粉镀胺样品,CO2吸附能力则随孔道的变大而增强.此外,通过吸附等温线和CO2-程序升温脱附(TPD)手段比较了温度和压力对CO2吸附的影响,发现在较高温度下吸附时CO2的吸附能力随压力的变化存在显著差别,因而在这类TEPA修饰的介孔材料上可通过变压吸附的途径来实现对环境气流中CO2的吸附和分离.     

TEPA在SBA-15(P)上的嫁接形态及其对CO2吸附性能的影响

通过控制浸渍方法和其过程将四乙烯五胺(TEPA)负载到SBA-15原粉上制备氨基功能化的CO2吸附材料TEPA/SBA-15(P).利用X射线衍射(XRD)、氮吸附、元素分析和傅里叶变换红外(FTIR)光谱等手段对各种吸附材料进行表征分析,并对其CO2吸附能力进行评价.结果表明:TEPA乙醇溶液的动态浸渍过程可以使有机胺高度均匀地负载到SBA-15(P)的孔道内,并形成有利于CO2吸脱附的键合形式.提出了TEPA在SBA-15(P)上的键合作用机制,一方面TEPA的端基氨(-NH2)与载体中的表面羟基(-OH)和醚键(C-O-C)形成氢键,提高了TEPA的分散度;另一方面,TEPA乙醇溶液的动态浸渍过程有效地避免了TEPA分子间或分子内氢键的形成,从而使有机胺TEPA氨基官能团具有较高的吸附容量.     

TEPA功能化SBA-15的CO_2吸附性能

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,P123为模板剂,通过加入适量HAc及调整反应体系pH方式,采用水热及萃取法合成表面羟基含量较高的介孔SBA-15材料.以不同含量四乙烯五胺(TEPA)对SBA-15进行功能化,获得氨基功能化介孔SBA-15材料.利用X射线衍射(XRD)、N2吸-脱附、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、元素分析等手段对材料结构性能进行表征.以不同含量TEPA功能化介孔SBA-15为吸附剂,对CO_2进行吸附,考察了吸附温度、CO_2浓度、水等对吸附效率的影响.实验结果表明,常温、常压下30%TEPA功能化介孔SBA-15的CO_2吸附量最高,且重复使用性能良好.     

介孔Ni-β-Mo2C/SBA-16催化剂在CH4/CO2重整制合成气反应中的催化性能

采用等体积浸渍将双金属活性组分负载到介孔分子筛SBA-16上,通过热分解制备了负载型催化剂Ni--Mo2C/SBA-16.N2吸附-脱附、X射线粉末衍射和透射电镜等结果表明,引入活性组分后,样品依然保持原有的有序介孔结构,活性组分高度分散于载体上,没有团聚.在CH4/CO2重整制合成气反应中,Ni--Mo2C/SBA-16催化剂具有较高的CH4和CO2转化率,以及CO和H2选择性,有明显的抗积炭作用.     

Cu-Zn-Zr/SBA-15介孔催化剂的制备及CO2加氢合成甲醇的催化性能

以具有骨架结构的SBA-15介孔分子筛为载体,采用浸渍法合成了具有高比表面积、不同金属氧化物含量的Cu-Zn-Zr介孔催化剂CZZx/SBA-15(x=0.3,0.4,0.5,0.6).采用N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、CO2吸附(CO2-TPD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对样品进行了表征.在固定床反应器上评价了其CO2加氢合成甲醇的催化性能.实验结果表明,CZZx/SBA-15催化剂具有介孔结构,负载的Cu O,Zn O和Zr O2能够很好地分散在表面,并且负载氧化物晶粒尺寸不同.催化剂的铜比表面积SCu与甲醇催化活性呈近似线性关系,其中CZZ0.4/SBA-15催化剂表现出最大甲醇选择性(54.32%),与CZZ相比,甲醇选择性增加24.85%.随着金属氧化物负载量的增大,催化剂比表面积和SCu明显减小,甲醇选择性与收率也相应减小,负载型CZZx/SBA-15催化剂表面结构对CO2加氢合成甲醇反应活性起关键作用.     

改性碳纳米管常温下吸附分离低浓度CO2

采用浸渍法将四乙烯五胺(TEPA)和三乙烯四胺(TETA)负载至碳纳米管(CNTs)上,得到一种固态胺吸附剂CNTs-TEPA和CNTs-TETA,用以吸附低浓度下的CO2.利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外(FTIR)光谱、N2物理吸附脱附、元素分析和热重分析(TGA)等方法表征样品.结果表明:CNTs-TEPA和CNTs-TETA形态并未发生变化,仍保留CNTs规整有序的孔道结构,但样品的比表面积和孔容都显著减小.在常温条件下,CNTs-TEPA和CNTs-TETA的CO2吸附量与CNTs相比有显著提高,同时,在胺浸渍质量相同的情况下,改性后的CNTs-TEPA效果优于CNTs-TETA.温度从20℃升至30℃,CNTs-TEPA和CNTs-TETA的CO2吸附量分别从126.7、101.2mg·g-1升至139.3、110.4mg·g-1.CNTs的吸附量随着温度的增加变化不明显.最后,采用Suyadal和Yasyerli两种模型对CO2的动态吸附穿透曲线进行拟合,结果说明Yasyerli模型对CNTs、CNTs-TEPA和CNTs-TETA的CO2吸附过程的拟合程度更高.     

四乙烯五胺修饰介孔硅胶吸附CO2性能的研究

采用浸渍法将四乙烯五胺(TEPA)负载到介孔硅胶(SG)上,制备了一系列胺功能化的CO₂吸附材料(TEPA-SG).利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)和N₂吸脱附等分析方法对样品进行了表征,并在固定床反应器中考察了TEPA负载量、吸附温度对CO₂吸附性能的影响,同时通过添加不同质量分数的聚乙二醇(PEG)考察了羟基对吸附性能及再生性能的促进作用.结果表明,当TEPA负载量为40%(质量分数)、吸附温度为70 ℃时,TEPA-SG的吸附量高达2.21 mmol/g;PEG的加入改变了氨基与CO₂的相互作用机理,当TEPA与PEG的质量比为3:1,总负载量为40%时,CO₂的吸附量为2.70 mmol/g,且经过10次吸脱附循环实验后,CO₂吸附量仍保持在2.66 mmol/g,表现出较好的循环稳定性.Clausius-Clapeyron方程计算得该过程的等量吸附热为30~40 kJ/mol,且随吸附量的增大等量吸附热逐渐减小,表明TEPA30/PEG10-SG吸附剂表面存在能量不均匀性.     

SBA-15负载纳米CoMoO4催化剂催化丙烷氧化脱氢制丙烯

采用柠檬酸配位-浸渍法制备不同CoMoO4含量的系列CoMoO4/SBA-15催化剂, 通过X射线衍射、透射电镜和低温N2吸附法对样品进行了表征. 结果表明, 柠檬酸配位-浸渍法可在介孔分子筛孔道中形成高含量、均匀分散且有确定晶相的CoMoO4, 同时能够很好地保持载体的介孔结构. 与非负载的CoMoO4相比, 由柠檬酸配位-浸渍法制备的CoMoO4/SBA-15催化剂在丙烷氧化脱氢反应中具有更好的催化活性, 当CoMoO4的含量为13%(w)、反应温度为823 K时, 丙烯产率达到16.8%.     

利用ＳＢＡ-１５介孔内纳米碳合成含介孔的ＺＳＭ-５分子筛

SBA-15介孔分子筛内填充蔗糖并炭化后, 分别在碱性和弱酸性条件下, 用含铝源及TPABr的溶液浸渍,将SBA-15分子筛孔壁的无定形结构转化成ZSM-5分子筛的晶体结构, 除碳后得到含介孔的ZSM-5分子筛. 用X射线衍射、 N_2吸附-脱附、 ~(27)Al MAS NMR、 NH_3-TPD、 TEM、 SEM等对样品进行了表征, 考察了晶化时间等参数对样品的影响. 结果表明, 碱性条件下合成的ZSM-5分子筛晶体中含有少量孔径约3.2～4.2 nm的介孔孔道, 其酸强度接近与常规ZSM-5分子筛的酸强度;弱酸性条件下合成的ZSM-5分子筛晶体中含有大量孔径约1.4～1.6 nm的孔道, 其酸强度明显低于常规ZSM-5分子筛的酸强度.     

有序介孔二氧化硅对正丁醛的吸附性能

合成了一系列具有不同孔结构与性质的有序介孔二氧化硅材料SBA-15、MCM-41、SBA-16、KIT-6, 同时通过改变水热温度制备了不同孔径大小的SBA-15, 并利用小角X射线散射、透射电镜、扫描电镜和氮气吸附-脱附等手段, 对其介孔结构进行了表征. 以正丁醛为探针分子, 考察了其对有机醛的吸附, 并与Y-沸石的吸附性能做了对比. 结果表明, 材料的介孔比表面积与其对正丁醛的吸附量成正比, 吸附等温线符合Langmuir 模型, 属于单层吸附, 具有最大介孔比表面积的MCM-41对正丁醛的吸附量最大(484 mg·g^-1). 最后将SBA-15添加到卷烟滤嘴中, 实验结果表明, SBA-15能显著降低卷烟烟气中巴豆醛的释放量.     

不同有机胺修饰MCM-41的CO2吸附性能和热稳定性

将乙二胺(EDA,60 g/mol)、四乙烯五胺(TEPA,189 g/mol)和两种聚乙烯亚胺600(PEI600g/mol; PEI1800g/mol)分别负载在MCM-41上制备氨基功能化介孔材料,研究其对CO₂的吸附性能和热稳定性.结果表明,除了EDA-MCM41,其他三种材料随着胺分子量增大CO₂吸附性能下降,但是热稳定性却有所提高,其中,TEPA-MCM41的吸附容量最大,达到2.7 mmol/g.同时发现,乙二胺在制备过程中随溶剂挥发而难以完全负载在MCM-41上.在纯N₂气氛和再生温度100 ℃条件下,经10次循环实验后,TEPA-MCM41的吸附能力下降了7.4%,而PEI600-MCM41和PEI1800-MCM41吸附能力保持不变,且质量变化在1%以内,表现出良好的再生稳定性.采用80%CO₂/20%N₂对吸附饱和的材料进行再生,四种材料的再生温度将提高到160 ℃以上,高分子量PEI600-MCM41和PEI1800-MCM41相比于TEPA-MCM41具有更好的热稳定性.     

新型多级微/介孔固态胺吸附剂的制备及其CO2吸附性能研究

将HZSM-5与MCM-41按不同质量比混合得到复合分子筛载体,以四乙烯五胺(TEPA)为改性剂,采用浸渍法将其负载到复合分子筛上,制备了一系列新型的具有多级微/介孔结构的固态胺吸附剂。采用N₂吸脱附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)等手段对吸附剂进行表征。在固定床反应器中考察了HZSM-5和MCM-41的质量比、TEPA负载量、吸附温度、进气流量和CO₂分压等因素对CO₂吸附性能的影响。结果表明,当HZSM-5与MCM-41的质量比为1:1、TEPA负载量为30%、吸附温度为55℃、进气流量为30 mL/min时,平衡吸附量高达3.57 mmol/g,且经10次吸脱附循环后,吸附量仅下降8.1%。HZSM-5/MCM-41-30%TEPA对CO₂的吸附过程包括快速的穿透吸附和相对缓慢的逐渐平衡阶段,且穿透吸附量接近于平衡吸附量的80%。HZSM-5/MCM-41-30%TEPA对CO₂的吸附过程符合Avrami动力学模型,表明CO₂吸附是物理吸附和化学吸附的结果。     

离子交换树脂固态胺复合材料的制备、表征及CO2吸附

以离子交换树脂（D001）为载体,四乙烯五胺（TEPA）为改性剂,采用三种不同的方法制备了一系列固态胺吸附剂。采用N₂吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、热重分析（TGA）等手段对吸附剂进行表征。在固定床反应器中考察了TEPA负载量、吸附温度、进气流量和CO₂分压等因素对CO₂吸附性能的影响。结果表明,配位法制得的固态胺吸附剂分散性和稳定性较好,且在TEPA负载量为40%,吸附温度为65℃,进气流量为40 mL/min时有最大CO₂吸附量达4 mmol/g。经过10次吸附-脱附循环实验后,CO₂吸附量下降3.98%。热力学、动力学研究结果表明,CO₂吸附是物理吸附和化学吸附的结果。     

二次嫁接法制备氨基修饰的硅基二氧化碳吸附剂

采用二次嫁接法制备了一系列氨基修饰的SBA-15二氧化碳(CO₂)吸附剂,利用XRD、BET、热重、元素分析、电镜、红外等表征手段对吸附剂进行了表征,并通过固定床测量穿透曲线的方法研究了其CO₂吸附性能,分别考察了不同制备途径和不同有机胺类型等因素对吸附剂结构以及其CO₂吸附性能的影响,同时,还通过多次吸脱附实验考察了吸附剂循环吸脱附的稳定性。结果表明,超声法所制备的聚乙烯亚胺(PEI)嫁接的吸附剂具有最优的CO₂吸附性能,在CO₂分压为10 kPa,反应温度为25 ℃时,吸附量达到1.72 mmol/g;进行多次循环吸脱附实验后,吸附量未见明显降低,表明吸附剂具有稳定的循环吸附性能。     

氨基修饰的金属有机框架Cu_3(BTC)_2的制备及其CO_2吸附性能研究

首先制备了嫁接氨基的均苯三甲酸,同时以其为原料通过溶剂热法合成了金属有机框架材料Cu_3(NH_2BTC)_2,利用XRD、N_2吸附-脱附、热重、红外、原位红外分析等表征手段对吸附剂进行了表征,并通过固定床测量穿透曲线的方法研究其CO_2吸附性能。结果表明,氨基被成功引入Cu_3(BTC)_2骨架中。氨基修饰的Cu_3(BTC)_2对CO_2有着较高的吸附容量,在10 kPa,50℃的条件下CO_2吸附量为1.41 mmol/g,这源于材料对于CO_2同时存在着物理吸附和化学吸附。     

不同助剂对CuO-ZnO/SBA-15催化CO_2加氢制甲醇性能影响的研究

以硅质骨架结构介孔分子筛SBA-15为载体,采用浸渍法合成CuO-ZnO/SBA-15(CZ/SBA-15)、CuO-ZnO-MnO_2/SBA-15(CZM/SBA-15)、CuO-ZnO-ZrO_2/SBA-15(CZZ/SBA-15)三组多孔催化剂,在固定床反应器上评价了各组催化剂催化CO_2加氢合成甲醇的性能,同时结合N_2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、程序升温脱附(H_2-TPD、CO_2-TPD)、N_2O滴定、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等表征研究了不同助剂对CO_2催化加氢制甲醇的影响。结果表明,催化剂中的金属氧化物改变了SBA-15分子筛载体的孔径大小和比表面积;催化剂CuO-ZnO-MnO_2/SBA-15、CuO-Zn O-ZrO_2/SBA-15中铜的分散度(D_(Cu))和比表面积(A_(Cu))更大,表面CuO粒径更小,更易被还原;相比Mn-O簇,Zr-O簇为增强了碱性位点,提高了甲醇选择性。此外,CuO-ZnO-ZrO_2/SBA-15具有更高的氧空位浓度,催化活性更好,其甲醇选择性为25.02%,与CuO-ZnO/SBA-15、CuO-ZnO-Mn O_2/SBA-15相比分别提高了28%和136.9%,催化效果最好。     

BiVO_4/SBA-15催化剂的制备及其光催化氧化脱硫性能

采用水热后合成法制备了BiVO_4/SBA-15催化剂,利用XRD、SEM-EDS和N2吸附-脱附等手段对其进行表征分析,并在自制的光催化反应装置中对其静态光催化氧化脱硫性能进行了研究。结果表明,BiVO_4/SBA-15催化剂具有SBA-15分子筛的介孔孔道结构,BiVO_4均匀分布在SBA-15分子筛表面。BiVO_4/SBA-15催化剂具有良好的催化氧化脱硫性能,在BiVO_4负载量为15%、水热合成时间为18 h、530℃下焙烧3 h制备的BiVO_4/SBA-15催化剂,对模拟柴油的脱硫率可达95.6%。     

硬模板法合成磁性石墨化介孔碳及在中药废水吸附处理中的应用

以SBA-15为模板, 蔗糖为碳源, 硝酸铁辅助催化合成磁性石墨化介孔碳复合材料(Fe/GMC). 利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、N₂吸附-脱附(BET)、拉曼光谱等对反应产物进行了表征. 硝酸铁辅助催化可以在较低碳化温度(900℃)下实现介孔碳的部分石墨化, 并同步生成磁性Fe₃O₄颗粒, 合成的产物比表面积大、孔道有序、磁性强. 运用紫外-可见(UV-Vis)光谱考察了该复合材料对中药红花色素废水的吸附特性,复合材料的吸附速率快、吸附量高, 具有良好的脱色效果并能实现吸附剂的快速固液磁分离.