氨基改性微孔/介孔分子筛吸附CO2的研究进展

氨基改性吸附剂因其吸附速率快、再生能耗低、CO2捕集能力较高等优点,成为近年来研究的热点.综述了一系列常见的微孔/介孔分子筛氨基改性及其CO2吸附性能的研究进展.同时讨论了浸渍法、嫁接法和双功能化在分子筛氨基改性过程中的优缺点.最后,对氨基改性分子筛的发展与研究方向进行了展望.     

有序氮掺杂介孔碳的水热自组装合成及其CO2吸附性能研究

以Pluronic F127为软模板,三聚氰胺和尿素为氮源,通过无需预聚合的一步水热协同自组装法制备了有序氮掺杂介孔碳CO2吸附剂.采用N2吸附/脱附、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等多种表征手段考察了吸附剂的结构及表面特性.测定了不同温度下CO2和N2在有序氮掺杂介孔碳上的吸附等温线,应用多种吸附等温模型(Langmuir、Freundlich、Temkin、Dual-site Langmuir(DSL)模型)进行了拟合分析,并结合IAST模型预测了吸附剂在模拟烟气中的CO2/N2吸附选择性.结果表明,有序氮掺杂介孔碳具有较大的比表面积(可达498.6 m2/g)、高度有序的介观结构(P6mm空间群)以及较高的氮含量,其中氮元素以多种形式均匀掺杂在碳骨架中.研究发现,有序氮掺杂介孔碳对CO2和N2的吸附高度符合DSL吸附等温模型.此外,氮含量更高的NOMC-M具有更大的CO2吸附量(0℃,3.55 mmol/g;25℃,2.67 mmol/g)和CO2/N2吸附选择性(>40),且在连续CO2吸附/脱附循环测试后仍可保持良好的再生稳定性.     

模板法制备三维多孔石墨烯及其复合材料研究进展

三维多孔石墨烯及其复合材料作为一种功能材料在能量存储、光电器件、气体分离和存储、吸附和传感器等领域得到关注.模板法由于能够精确控制孔尺寸、形貌和结构得到广泛研究.综述了利用分子筛、沸石、SiO2等硬模板,胶束、乳液、嵌段共聚物等软模板以及植物、粉末冶金、原位自牺牲等非传统模板制备三维多孔石墨烯及其复合材料的方法,并分析了各种方法的优缺点及材料性能.以期为三维多孔石墨烯及其复合材料的研究提供参考.     

磁改性HAP/CS/SiO2骨组织工程支架的制备及性能研究

本文以氢氧化钙(Ca(OH)2)、磷酸(H3PO4)和CS为原料,湿法合成了CS改性的纳米羟基磷灰石(Nano HAP)复合粉体.以上述粉体为原料,采用模具成型法,以硅胶为粘接剂,通过添加硬脂酸微球作造孔剂制成多孔骨组织工程支架;通过添加纳米四氧化三铁(Nano Fe3O4)对复合材料进行磁改性制得了磁性多孔支架.通过X射线衍射仪(XRD),红外光谱分析(FT-IR),透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对材料的成分和结构进行了表征.采用力学试验机、体外降解实验和细胞毒性实验对材料的力学性能和生物学性能进行了检测.结果表明:制备的Nano HAP在成分和结构上类似于自然骨羟基磷灰石;多孔骨组织工程支架具有良好的成骨性能,并且其三维孔洞结构满足骨组织工程支架的要求;磁改性多孔支架具有良好的磁性能.以上材料均无细胞毒性.因此,该材料有望被用于临床的骨修复治疗.     

TiCl4处理对TiO2薄膜显微结构以及染料敏化太阳电池性能的影响

本文通过粉末涂敷法制备了纳米TiO2多孔膜,并用40 mM的TiCL4水溶液对多孔膜进行了表面处理,发现TiCl4处理对多孔薄膜的显微结构有重要影响.通过纳米TiO2多孔膜的表面形貌分析,发现TiCl4处理降低了薄膜因高温烧结而出现的"龟裂"现象,同时薄膜中微空洞数量增加,分布更均匀,进而显著提高了染料敏化太阳电池的光电转化效率.     

ZSM-22、β和丝光沸石介孔改性对比研究

用碱-酸处理法对ZSM-22 (TON)、β(BEA)和丝光(MOR)型沸石进行介孔改性.研究沸石结构与介孔率、脱硅选择性、介孔生成效率的关系,定量阐述了不同沸石的脱硅反应选择性、改性过程的脱硅选择性及脱硅效率.结果表明,改性沸石具有微孔-介孔结构和介孔尺度分布均一化特性.按沸石结构比较,脱硅反应选择性和改性过程脱硅选择性均满足MOR＜ BEA≤TON,且改性过程脱硅选择性均大于90.6;;与比表面相关的脱硅效率:TON＜MOR＜ BEA.沸石的骨架密度和生成焓绝对值越小、微孔可接近性越好,介孔率和脱硅效率越高.BEA型改性沸石的比表面、比孔容和介孔孔径分别为468.2 m2/g、0.66 cm3/g和5.6nm.     

沉淀pH值对SAPO-34/CZA复合催化剂物化性质及CO2加氢反应影响

研究了液相沉淀包覆工艺终点pH值对SAPO-34/CZA复合催化剂物化性质和CO2氢还原制低碳烯烃催化性能的影响.借助XRD、SEM、BET、NH3-TPD和CO2-TPD等手段对不同复合催化剂的晶相组成、微观形貌、孔结构及表面酸碱性质进行了分析表征.研究结果表明,沉淀pH值对SAPO-34/CZA复合催化剂物化性质和CO2加氢制低碳烯烃催化性能影响较大.过高或过低的沉淀pH值制得复合催化剂中SAPO-34分子筛结晶度、微孔比表面积及表面碱量均有所下降,呈现以介孔为主的孔结构特征;而当pH值为7时,制得复合催化剂形成了包覆相结构和微-介复合孔结构(微孔比表面积53.1 m2·g-1,介孔比表面积59.8 m2·g-1,总比表面积为112.9 m2·g-1,总孔容0.4 cm3·g-1,平均孔径14.6 nm);在反应温度325℃,还原温度285℃,反应压力3.0 MPa,体积比H2:CO2=3.0,空速3500 mL·g-1·h-1反应条件下,CO2转化率为64.8;,低碳烯烃选择性为49.8;.与pH=9制得催化剂比较,CO2转化率和低碳烯烃选择性分别提高了26.2;和19.2;.     

多级孔LTA型沸石分子筛的合成、表征及其性能研究

采用有机改性的气相二氧化硅二甲基二氯硅烷(OTMOS)与辛基三甲氧基硅烷(DMCS)作为硅源,在低温醇水体系中制备出具有多级孔结构的A型沸石分子筛(Hier-NaA).从透射电镜(TEM)照片中可以清楚的观察到在其晶体上存在着5～25 nm大小尺寸的中孔;同时多级孔LTA型沸石的Ar-吸附脱附等温线在低压区(P/P0 ＜0.2)被迅速填充完毕,而在相对压力较高的区(P/P0 =0.4～1.0)存在着H4型滞后环.与普通的A型沸石(NaA-0)相比较,多级孔LTA型沸石具有较高的氮氧分离选择系数(αN2/O2)和较快的Mg2交换速率,使得其在氮氧分离中可作为更有效的吸附剂及其在洗涤行业中可作为更高效的洗涤剂助剂.     

硅树脂转化制备硅氧碳多孔陶瓷

采用硅树脂RSN-6018为陶瓷先驱体,并引入一定比例的预固化硅树脂,在N2气氛下于1200 ℃裂解转化制备组分单一、孔结构可控以及陶瓷产率高的硅氧碳(Si-O-C)多孔陶瓷,研究了预固化硅树脂含量对Si-O-C多孔陶瓷微观形貌和性能的影响.结果表明:预固化硅树脂的加入可有效调节Si-O-C多孔陶瓷的孔形貌、孔径以及气孔率,当预固化硅树脂含量低于90wt;时,随着预固化硅树脂含量的增加,孔结构从贯通圆孔变为颗粒"搭接"贯通孔,再变为颗粒堆积孔,且气孔率增大;而体积收缩减小,陶瓷产率提高;耐压强度在27.9~17.5 MPa之间.     

SAPO-34/CZA复合晶体相结构性质及催化CO2加氢反应研究

采用共沉淀包覆法制备了SAPO-34/CZA双功能复合催化剂,研究了复合相比例对催化剂晶体结构性质和CO2加氢制低碳烯烃催化性能的影响.采用XRD、FT-IR、SEM、BET、NH3-TPD和CO2-TPD等手段对不同催化剂的晶相组成、骨架结构、微观形貌、孔结构及表面酸碱性进行了分析表征.研究结果表明,复合相比例对SAPO-34/CZA双功能复合催化剂的结构性质和催化性能影响较大.质量比为1∶1时,制得复合催化剂具有明显微孔和介孔特征(微孔比表面积53.15 m2·g-1、介孔比表面积59.84 m2·g-1、总比表面积为113.00 m2·g-1、总孔容0.41 cm3·g-1、平均孔径14.57 nm),具有特殊包覆结构及存在复合相界面,构造了特殊反应路径,微介孔层级结构强化耦合反应,表现出较高催化性能.在还原温度285 ℃、反应温度325 ℃、压力3.0 MPa、V(H2)/V(CO2)=3.0、空速(SV)3500 mL·g-1·h-1的条件下,CO2转化率为64.80;,低碳烯烃选择性为49.68;.与物理共混催化剂SAPO-34/CZA-M相比,CO2转化率和低碳烯烃选择性分别提高了31.98;和2.43;.