KOH活化废弃麻制备活性炭及其结构表征

以日常生活中废弃麻纺品为原料, KOH为活化剂, 采用炭化和活化两步法制备麻质活性炭(LAC). 采用比表面积测定仪在77 K下测定其N2吸附-脱附等温线, 通过Langmuir方程、BET方程和BJH法计算其比表面积、孔体积和孔径分布. 结果表明, 麻质活性炭的BET比表面积为1387.473 m2/g, Langmuir比表面积为1790.573 m2/g, 吸附累积总孔容达0.415 cm3/g; 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪以及红外光谱仪对麻质活性炭的结构进行了表征, 分析其表面形貌、微观结构及表面化学官能团.     

碳酸盐活化稻壳制备高比表面积多孔炭

本文采用碳酸盐作为活化剂,活化稻壳,制备出具有介孔结构的高比表面积多孔炭。利用孔径分布、氮气吸附-脱附曲线以及透射电子显微镜表征了多孔炭的孔结构及形貌。碳酸钾活化稻壳制备出的多孔炭比表面积高达1860m2/g,孔径呈单分布,大小为2～3nm。同时通过活化条件和热重分析曲线探讨了碳酸盐的活化机理。     

铈掺杂的介孔分子筛的水热合成与结构性能

以硅酸钠、硝酸铈铵为原料,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,通过水热法合成铈掺杂的介孔分子筛CeMCM-41.分别采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和N2吸附-脱附等技术对产物的晶相、结构、形貌、比表面积和孔径进行表征.同时研究硅铈物质的量比对合成材料结构性能的影响.实验结果表明:水热条件下成功合成出铈掺杂的MCM-41介孔分子筛,其比表面积为480.5～1 295.2m2/g,平均孔径在2.70～6.29 nm之间.随着稀土元素铈的掺杂量的增加,CeMCM-41介孔分子筛的比表面积和孔体积变小,介孔有序性变差.     

以催化油浆窄馏分为添加剂的Al－MCM－41分子筛的合成

 采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，以正硅酸乙酯为硅源，以硫酸铝为铝源，水热合成了以催化油浆窄馏分为添加剂的高比表面积Al－MCM－41介孔分子筛，并利用XRD，HREM，TG－DTA及N2吸附－脱附等测试手段对合成样品进行了表征．合成的Al－MCM－41分子筛的比表面积和孔体积分别达到1295m2／g和1．5cm3／g，其平均孔径为4．3nm．重点研究了Al－MCM－41分子筛结晶度、晶胞参数、比表面积、孔体积及平均孔径等结构性质随催化油浆窄馏分添加量及其组成的变化规律，并从合成机理上进行了解释．     

高表面积MCM-41的合成与性能

通过易于控制的手段，合成出了超高表面积的MCM 41分子筛，并采用XRD、N2吸附脱附、热重 差热分析、SEM等测试手段对合成样品进行分析表征，主要考察了晶化时间对分子筛表面积的影响.其XRD结果表明,合成的固体产物具有六方排列的孔道结构，结晶度高.氮吸附脱附实验表明，产物具有单一的孔径分布，其BET表面积可达1300 m2•g－1左右，合成样品的平均孔径约3.2 nm，适宜的晶化时间是50～100 h.热重分析表明，样品热稳定性好，吡啶升温脱附曲线表明合成的样品具有弱酸性.     

碱法纳米纤维素模板剂合成介孔TiO2及其性能

以生物可再生资源碱法纳米纤维素为模板剂,TiCl4为钛源,采用液相水解-沉淀法合成了具有介孔结构的TiO2光催化剂,采用透射电镜、X射线衍射、热重差热、低温N2物理吸附-脱附等技术对催化剂进行了表征,并以苯酚为模型物,考察了介孔TiO2的光催化活性.结果表明,所得TiO2催化剂具有良好的孔隙结构,平均孔径6.17nm、比表面积176.3m2/g、平均晶粒尺寸13.5nm.碱法纳米纤维素的加入在一定程度上提高了锐钛矿相向金红石相转变的温度.该TiO2晶粒小、孔隙较多、比表面积大、吸附性能强,因此表现出较高的光催化活性.     

以催化油浆窄馏分为添加剂的A1—MCM—41分子筛的合成

采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，以正硅酸乙酯为硅源，以硫酸铝为铝源，水热合成了以催化油浆窄馏分为添加剂的高比表面积Al-MCM-41介孔分子筛，并利用XRD，HREM，TG-DTA及N2吸附-脱附等测试手段对合成样品进行了表征．合成的Al-MCM-41分子筛的比表面积和孔体积分别达到1295m^2／g和1．5cm^3/g，其平均孔径为4．3nm．重点研究了Al-MCM-41分子筛结晶度、晶胞参数、比表面积、孔体积及平均孔径等结构性质随催化油浆窄馏分添加量及其组成的变化规律，并从合成机理上进行了解释．     

离子交换树脂基多孔碳材料的制备及其CO_2吸附性能研究

以废弃的阳离子交换树脂为原料,采用Zn Cl2活化法,在原料与活化剂质量比为1:2情况下,研究了不同的活化温度(300℃、400℃、500℃、600℃)对多孔碳材料孔隙结构和CO2吸附性能的影响。通过N2吸附脱附、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对样品的孔隙结构和形貌进行了表征。采用变压吸附法,在常温常压下测试了样品对CO2的吸附性能,结果表明,随着活化温度的升高,多孔碳材料的比表面积、孔容、平均孔径等随之减小,当活化温度为400℃时,其微孔孔容比达到最大值49.6%,比表面积达到最大值1136 m2/g;当活化温度为600℃时,CO2吸附量达到了最大值9.2wt%(常温常压下),表明了CO2吸附量与比表面积大小无直接关系,受超微孔孔径分布的影响更大。     

碳化硅衍生碳/球形天然石墨复合材料的制备及其结构调控

为满足储能领域对于材料兼具高能量密度和高功率密度的需求, 本文旨在将具有特殊孔隙结构的碳化物衍生碳与具有高导电性和高能量存储密度的石墨化碳(球形天然石墨)相复合, 制备得到一种多孔碳化硅衍生碳/球形天然石墨(SiC-CDCs@NG)复合材料. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱、N₂吸/脱附等方法对材料的组成、结构、形貌、孔结构和比表面积等进行了表征. 结果表明,SiC-CDCs@NG材料具有较大的且可调节的比表面积和微孔体积, 微孔孔径集中在0.5-0.7 nm范围内; 通过改变NG/Si 摩尔比, 可以有效调控CDCs壳和NG核在复合材料中的组成分布、CDCs微孔的体积、孔径分布和比表面积.     

溶胶-凝胶辅助水热双模板法制备球形介孔TiO_2

以聚乙二醇和共嵌段化合物F127为双模板剂,采用溶胶-凝胶辅助水热法制备了球形介孔TiO2(MS-TiO2).采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、热重分析和低温N2吸附-脱附对样品进行了结构表征,并以苯酚为降解模型物在紫外光下对其活性进行了评价.结果表明,所得TiO2为球形介孔结构,孔径为6.5～12.6nm,比表面积最高可达106.9m2/g,孔体积0.21cm3/g,球形颗粒直径200～300nm,由粒径为15～20nm的小晶粒组成.随着焙烧温度的升高,TiO2的比表面积和孔体积减小,孔径增大.双模板剂的使用比单一模板剂更能形成稳定的立体网状球形胶束,并有效抑制TiO2前驱体的团聚,诱导其形成球形介孔结构.其中,在500oC下焙烧所制MS-TiO2样品表现最高的光催化活性,苯酚降解率达86.4%,为TiO2的1.3倍.     

杂化介孔分子筛HMS的合成与表征

以十六胺(HDA)为模板剂,通过正硅酸乙酯和硅烷偶联剂一步法合成了杂化介孔分子筛HMS,并通过XRD、N2吸脱附、FT-IR、TG、SEM等手段对其进行结构表征.结果表明合成的材料具有良好有序的介孔结构、大的孔径(≈2.04.0 nm)和比表面积(>600 m2g-1),接近球形颗粒,尺寸在0.51μm之间.     

铜闪速炉渣对重金属镉离子的吸附特性

对安徽铜陵铜闪速炉渣进行了吸附重金属Cd~(2+)的试验研究,内容包括初始Cd~(2+)浓度、pH值、吸附剂加入量、温度及吸附时间对Cd~(2+)吸附率的影响。同时采用SEM、BET、BJH等方法和手段对该炉渣进行了表征。结果表明,在Cd~(2+)初始浓度10mg/L、吸附剂用量12g/L、吸附温度25℃、pH 11和吸附时间30min时,该铜渣具有较好的Cd~(2+)吸附效果,吸附率可达98.23%;比表面积为0.7438m~2/g、平均孔径为7.42nm、平均孔容为0.0014cm~3/g,吸附-脱附等温曲线符合第Ⅳ类型曲线,孔结构为无定形孔,主要为中孔,结构中大部分孔道为两端开口的狭缝状孔。本研究可为开发新型廉价高效吸附材料提供一定的理论与实际指导。     

生物质碳材料的孔道分析

生物质碳材料的孔道类型和孔径大小制约着材料有效的活性位点数量,影响材料的性能。孔道分类又是孔径分析的前提条件。因此,建立孔道分类的方法非常有意义。随着生物质碳材料的深入研究,研究者对其孔道分析的要求逐渐提高。他们用实际的吸脱附等温线与IUPAC规范中的吸脱附等温线进行匹配,来分类生物质碳材料的孔道。然而实际的吸脱附等温线具有不规则性,难以匹配IUPAC规范中的吸脱附等温线。所以,本文提出了孔隙率和比表面积占有率的孔道分类新方法。自制生物质碳材料,运用物理吸附仪和TEM (Transmission electron microscope)对其进行表征,采用BET方程（Brunauer-Emmett-Teller）、t-plot方法(Thickness-plot)、DFT方法（Non-local Density Functional Theory）、BJH（Barrett Joyner and Halenda）方法对其孔道进行分析。研究表明,采用孔隙率和比表面积占有率对其进孔道分类,可以准确的定义出微孔生物质碳材料、介孔生物质碳材料和微介孔生物质碳材料。本文用标准样品对孔隙率和比表面积占有率的孔道分类新方法进行论证,结果一致。因此,本文提出的孔隙率和比表面积占有率的孔道分类新方法准确可靠,实用性高。     

焦化过程半焦孔隙结构时空变化规律的实验研究——孔隙率、比表面积、孔径分布的变化

以井式加热炉(φ150mm×300mm) 为主体模拟工业炼焦过程，借助压汞法考察了焦化过程中不同焦化温度、炉内径向不同位置半焦的孔隙结构参数的变化。结果表明，半焦中存在丰富的大孔和中孔，孔隙率和比表面积随焦化温度、径向位置呈规律性变化；相同焦化温度下，由边缘沿中心方向先减少后增加；相同位置下，孔隙率随着温度的升高逐渐变小，至900℃后孔隙率略有增大，比表面积在900℃左右达到最小值后随温度升高又迅速增加；此外，半焦孔隙以孔径大于5.0μm的孔为主，孔径小于0.4μm、介于0.4μm～5.0μm和大于5.0μm的孔累积孔隙分率分别约占总孔体积分数的10％、20％和70％，孔径分布的高峰处于60 μm～150μm。SEM分析显示，焦柱中存在丰富的大孔，且边缘和中心处孔径较大。     

二氧化硅气凝胶对挥发性有机污染物的吸附性能研究

以TEOS为前驱体,乙醇为溶剂,氢氟酸为催化剂,一步法合成了常规二氧化硅气凝胶。经乙醇超临界干燥后,通过SEM,FTIR和N2吸脱附分析仪等仪器对二氧化硅气凝胶样品进行表征,以更好地了解吸附机理与性质的关系。结果表明,样品的比表面积高达519 m2/g,孔体积为1.9 cm3/g,平均孔径为15.15 nm,是一种优良的吸附材料。制备的样品用作测试甲苯、对二甲苯和苯三种挥发性有机化合物的吸附效果。结果表明,二氧化硅气凝胶对三种污染物都具有很高的吸附量,其高吸附能力归因于气凝胶的三维纳米网络结构。样品对甲苯,对二甲苯和苯的最大吸附能力分别为1422.8 mg/g,707.4 mg/g和1299.4 mg/g。综上所述,二氧化硅气凝胶是一种很有前景的处理挥发性有机化合物的吸附剂,具有优异的吸附性能。     

碳/碳化铁复合介孔材料的合成及储氢性能!

以1-氰甲基-3-甲基咪唑四氯化铁盐([MCNIm]+[FeCl4]-)为前体,SBA-15为模板,采用硬模板纳米浇筑法合成碳/碳化铁复合介孔材料.研究了合成温度和时间对所得材料比表面积的影响.利用氮气吸附-脱附、X射线衍射、透射电子显微镜及X射线光电子能谱等对材料进行表征.结果显示,在800℃下煅烧能够得到相对较大比表面积的材料,同时延长煅烧时间可以得到高比表面积、孔径分布均匀且结构较完整的材料,其最大比表面积可达517.96 m2/g.此外,氢气吸附测试表明,此种材料具有一定的储氢性能.     

炭化温度对模板法合成介孔炭性能的影响

以蔗糖为炭源和硅酸钠为硅源,采用原位共聚法制备了炭/氧化硅复合体,除去氧化硅得到介孔炭材料.采用N2吸附-脱附、透射电子显微镜和红外光谱对不同炭化温度获得的样品进行表征.结果表明,随着炭化温度升高,所得的介孔炭比表面积和孔容均下降,650℃ ～ 950℃的炭化温度下获得的样品BET比表面积在586m2/g ～728 m2/g之间,孔容在0.549cm3/g～0.696cm3/g之间,孔径分布5-15nm之间.经红外光谱检测所得的介孔炭样品均含有氢和氧的功能团.     

热解吸色谱方法中采用空心圆管扩散器的研究

在热解吸色谱装置中,采用适当的空心圆管扩散器后不仅能得到对称的脱附峰,有助于提高测量峰面积的精确度,而且也能有效地减少热扩散峰,实现对小比表面积的精密测量。我们考察了脱附峰在空心圆管中扩展的动力学因素,提出了热扩散峰在空心圆管中扩展和叠加的数学模型,及在测定小比表面积试样时脱附峰流出曲线的数学表达式,并阐明了由此计算氮气吸附量的方法。本实验采用连续流动色谱法,使用经我们稍加改动后的国产ST-03型表面与孔径测定仪。     

制备高碳醇Cu-Fe系催化剂的比表面积、孔结构和孔径分布

用ＡＳＡＰ－２０００型物理吸附仪,研究了制备高碳醇Ｃｕ－Ｆｅ系催化剂的比表面积、孔结构、孔容积和孔径分布等．结果表明,随着焙烧温度的提高,比表面积下降;在相同的焙烧温度下,组成和沉淀过程的ｐＨ值也影响其表面积大小．催化剂的活性与反应可利用的表面积相关．根据吸附－脱附等温线,确定了催化剂的孔结构及孔径分布的变化规律．数据表明,孔径分布和孔容积对催化剂的活性至关重要,平均孔径（４Ｖ／Ａ,根据ＢＥＴ）可作为衡量Ｃｕ－Ｆｅ系催化剂活性高低的一个参数．焙烧温度的选择是使催化剂具有适宜的孔径分布和较大的孔容积,因而具有较高活性的重要条件     

二氧化硅气凝胶对挥发性有机污染物的吸附性能研究（英文）

以TEOS为前驱体、乙醇为溶剂、氢氟酸为催化剂,一步法合成了常规二氧化硅气凝胶。经乙醇超临界干燥后,通过SEM、FTIR和N_2吸脱附分析仪等仪器对二氧化硅气凝胶样品进行表征,以更好地了解吸附机理与样品性质的关系。结果表明,样品的比表面积高达519m~2/g,孔体积为1.9cm~3/g,平均孔径为15.15nm,是一种优良的吸附材料。考察了样品对甲苯、对二甲苯和苯的吸附效果。结果表明,二氧化硅气凝胶对三种污染物都具有很高的吸附量,其高吸附能力归因于气凝胶的三维纳米网络结构。综上所述,二氧化硅气凝胶具有优异的吸附性能,是一种很有前景的处理挥发性有机化合物的吸附剂。