碳纳米多孔宏观体在水体净化中的应用

碳纳米多孔宏观体是指由碳纳米材料自组装形成的宏观多孔材料。该材料保持了碳纳米材料大的比表面积及化学、热稳定性,对水体中的污染物,如油污、染料分子及重金属离子等具有良好的吸附性能。此外,该类材料具有宏观结构及稳定的机械性能,方便操作,且易实现所吸附物的回收及吸附材料的再生。因此,碳纳米多孔宏观体成为碳纳米材料研究和应用的热点。本文梳理了碳纳米多孔宏观体的制备及其在水处理中的应用,包括碳纳米多孔宏观体的制备、污染物吸附及材料再生等。首先对碳纳米多孔宏观体用于水体净化的背景进行了介绍,之后,按照组成单元不同,将碳纳米多孔宏观体按照碳纳米管多孔宏观体,石墨烯多孔宏观体,碳纳米纤维多孔宏观体及碳纳米粒子多孔宏观体进行了分类。第三部分,详细介绍了制备碳纳米多孔宏观体的三种常见方法并分别讨论了各种方法的优缺点及所制备产物的性质。第四部分,按照不同污染物种类讲述了碳纳米多孔宏观体在水体净化中的应用。最后,针对碳纳米多孔宏观体在水体吸附应用中存在的问题进行了分析及展望。     

离子印迹介孔材料制备及其吸附重金属的应用

离子印迹介孔材料具有吸附容量高、吸附选择性和骨架稳定等特点,在吸附分离领域有着广泛的应用前景。本文总结了目前离子印迹介孔材料的制备方法,阐述了分步合成法及一步合成法的各自特点;着重介绍了该材料在对重金属吸附和分离领域的研究与应用情况;简要说明了离子印迹介孔材料对重金属离子的吸附机理;并提出了离子印迹介孔材料在制备与应用中存在的问题。     

基于离子液体的炭材料制备、改性及应用

离子液体因其熔点低、液态温域宽、蒸气压低、热稳定性高、电导率高、电化学窗口宽、结构可设计及对许多化合物的亲和性等系列性能而引起人们广泛关注。离子液体在炭材料制备、改性领域展示出了良好的前景及巨大的应用潜力,可直接作为碳源,经过高温炭化实现杂原子掺杂制备多孔炭材料;离子液体也可充当反应介质和致孔剂,将生物质转化为多孔炭材料;此外,由于离子液体与炭材料相容性较好,可以用于多孔炭材料改性制备炭复合材料。基于离子液体的炭材料在电催化、超级电容器、吸附分离及生物医学等领域具有潜在的应用价值。本文总结了基于离子液体炭材料的制备、改性及应用最新研究进展,并着重介绍了其在能源和环境相关领域的应用。     

二维炭基多孔材料的合成及应用（英文）

二维材料是指厚度在纳米尺度,且在两个维度(长和宽)具有较大尺寸的材料。与块体材料相比,二维材料最大的特点是具有极高的表面/体积比,有利于传质、传热和离子扩散,因而在吸附、催化以及储能等领域有广泛的应用。近年来,随着石墨烯引发的二维材料研究浪潮,二维炭基多孔材料成为全世界关注的研究热点。而二维炭基材料的孔结构是影响其性能的关键因素。本文介绍了近年来二维炭基多孔材料的合成方法,包括炭纳米片及炭-无机复合纳米片的制备,讨论了制备条件对材料孔结构的影响。在此基础上,着重介绍了二维炭基材料在吸附、多相催化及储能方面的应用。最后,对新型炭基二维材料开发中仍存在的关键科学问题进行了总结和展望。     

新型多孔氮化硼材料

多孔氮化硼材料是一种新型多孔非氧化物材料,具有高比表面积、可调孔径、良好的化学惰性和热稳定性等特点,在催化、储氢、气体吸附和分离等领域具有巨大的应用潜力,是材料领域研究热点之一。依孔径的不同,多孔氮化硼材料被分为微孔氮化硼、介孔氮化硼、大孔氮化硼和多级孔氮化硼。本文综述了微孔、介孔、大孔及多级孔等类型氮化硼材料的研究进展。重点介绍了不同类型氮化硼材料的制备和性能,并分析了各种制备方法的优缺点,最后探讨了多孔氮化硼材料的发展前景。     

多孔碳材料的研究进展

多孔碳材料具有高的比表面积、可调控的物理化学性质、价廉易得等优点,在能源存储和转换、催化、吸附分离等领域展现出了巨大的应用前景.多孔碳材料的制备方法和前驱体的选择直接决定了其性能及使用范围.聚合物结构丰富,通过碳化不同结构的聚合物制备多孔碳材料是目前多孔碳材料的研究热点之一.本文详细综述了目前多孔碳材料的主要制备方法以及聚合物作为碳前驱体,其结构与多孔碳材料结构与性能之间的构效关系.最后,对多孔碳材料的未来发展方向做了进一步的展望.     

辐射接枝技术在吸附材料制备中的应用

辐射接枝技术已成为高分子材料改性的重要方法之一.和传统化学接枝方法相比,辐射接枝技术具有操作简单,易于控制,不限制基材和单体等优点,近年来已被广泛应用于吸附材料的制备.采用辐射接枝技术制备的吸附材料,其功能团主要分布在基材表面,具有单体用量少,成本低,吸附脱附速度快,功能团利用率高,选择性好的特点.本文综述了近年来辐射接枝技术在制备选择性吸附材料方面的最新研究进展,包括对重金属、放射性核素、半金属、非金属、稀土元素、贵金属和染料等不同污染物吸附材料的合成及其应用,并对辐射接枝技术在制备吸附材料中的研究方向进行了展望.     

载铁复合环境材料的制备及对水体中砷的深度净化

铁及水合氧化铁可通过配位作用实现对砷的高效吸附分离,但因其颗粒板细,难以直接应用于水体砷污染控制中.将铁及水合氧化铁负载于多孔材料内表面制备载铁复合环境材料是解决这一问题的有效途径.目前国内外在载铁复合环境材料的制备与表征、吸附及再生性能、除砷机理、材料稳定性等方面进行了广泛的研究,部分材料已实现工业化生产与应用.本文简要综述了国内外常见载铁复合环境材料的制备方法及其除砷性能.     

木质素多孔碳材料在电化学储能中的应用

木质素可再生资源成本低、含碳量高、芳香度高和易集中收集,被认为是具备潜力大规模工业化制备新型多孔碳材料的重要碳质原料之一,对缓解化石资源消耗及可持续发展具有重大的意义。多孔碳材料具有较高的电导率、较高的比表面积、丰富的孔道结构及良好的稳定性等特点,作为储能材料有广阔的应用前景。本文介绍了模板法、活化法及水热法制备木质素多孔碳材料的国内外最新研究进展,详细总结了不同热解工艺参数对木质素多孔碳材料微观结构的影响规律,重点阐述了其作为锂离子电池、钠离子电池和超级电容器电极材料的研究进展。针对功能化木质素多孔碳材料制备工艺复杂及储能性能差等瓶颈问题,提出离子/电子扩散动力学的优化、多种储能机制的协同作用和绿色、简便制备工艺的开发等研究策略,指出研发先进炭化技术构筑合理分级孔径结构,精准调控适宜层间距且高度有序排列碳层、功能化改性表面微环境及直接构建炭化工艺参数与电化学性能之间的因效关系是制备高储能性能木质素多孔碳材料的未来研究方向。     

有机多孔聚咔唑的制备及性能研究进展

聚咔唑具有刚性主链和共轭富电子体系, 既有利于形成永久性多孔材料, 又可增强被吸附物与吸附剂之间的相互作用, 还具有特异的光电性能. 因此, 近年来有机多孔聚咔唑材料的研究成为有机多孔材料领域中的一个热点. 有机多孔聚咔唑一般具有较大的比表面积和稳定的孔结构, 其制备方法简单多样, 多孔性可调控, 而且可以保持良好的光学电学性质, 在气体存储与分离、有机蒸气吸附、催化、传感及有机电子学等方面具有潜在的应用价值. 就有机多孔聚咔唑材料的制备而言, 常用的制备方法是以氧化偶联反应和Friedel-Crafts反应为代表的合成方法, 还有一些如氰基三聚和碳–碳偶联反应等其他的合成方法. 本文主要介绍近几年有机多孔聚咔唑的制备方法和性能研究与应用方面的最新进展.     

纳米材料掺杂聚合物整体柱的构筑及在前处理领域的应用

聚合物整体柱是由单体、交联剂、引发剂和致孔剂在模具中通过原位聚合而成的棒状整体。与传统的填充式固相萃取柱相比,聚合物整体柱吸附剂凭借制备简单、柱压低、传质快及pH使用范围宽泛等优点已广泛应用于食品分析、生物医药和环境卫生等领域的前处理中。然而,通常由于聚合方式难以控制,聚合物整体柱在制备过程中容易产生颗粒堆积、孔道不均匀从而导致孔隙率低和比表面积有限等问题。近年来,将纳米材料掺杂至聚合物整体柱以获得有序结构分布、良好吸附效率以及优越选择性能的新型吸附剂成为研究热点。纳米材料种类繁多,尺寸小,利用其表面丰富的活性基团、作用位点和超大的比表面积等优势,通过简单掺杂、共聚合和原位修饰等方法合成纳米掺杂聚合物整体柱,不仅能够改善其微观结构、柱床机械强度和稳定性,同时可以显著提高掺杂聚合物整体柱吸附剂的萃取性能和选择性。该文综述了碳材料、金属和金属氧化物、金属有机骨架、共价有机骨架和无机纳米粒子等不同纳米材料掺杂的聚合物整体柱、常用的构筑方法以及该类吸附剂在固相萃取、固相微萃取、搅拌棒吸附萃取和在线固相萃取等样品前处理领域的应用,并展望这一研究的发展趋势和应用前景,以期为前处理领域的研究提供参考。     

有机聚合物整体柱的制备与应用的研究进展

整体柱具有通透性能良好和传质速度快等特点,可实现快速、高效、高通量的分离,近年来已引起人们的热切关注。聚合物整体柱是其中应用最为广泛的一种,它是由单体、交联剂、致孔剂和引发剂等通过原位聚合得到的连续均一的棒状聚合物,具有取材广泛,使用pH范围比较宽,生物兼容性好等特点,通过化学修饰,可以用作多种色谱模式的固定相。该文主要综述了2003年至2006年期间有关聚合物整体柱制备和应用的研究进展。     

High surface area alumina-supported nickel (II) oxide aerogels using epoxide addition method

Nickel (II) oxide aerogels with an amorphous alumina support were synthesized by the expoxide addition method. The monoliths were obtained by adding propylene oxide to an alcoholic solution of hydrated metal nitrate salts. The wet gels were dried by supercritical extraction to produce porous monolithic aerogels. The as-synthesized aerogels were amorphous containing aluminum and nickel hydroxides. Annealing of the as-synthesized aerogels at 400 °C yields crystalline nickel oxide materials which retain the high surface areas (>160 m²/g) and porosities of the original aerogels. The resultant aerogel materials were characterized using powder X-ray diffraction, thermo-gravimetric analysis, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, energy dispersive X-ray analysis, and nitrogen adsorption/desorption analysis.     

Applications of monolithic columns in gas chromatography and supercritical fluid chromatography

Porous monoliths are well‐known stationary phases in high‐performance liquid chromatography and capillary electrochromatography. Contrastingly, their use in other types of separation methods such as gas or supercritical fluid chromatography is limited and scarce. In particular, very few studies address the use of monolithic columns in supercritical fluid chromatography. These are limited to silica‐based monoliths and will be covered in this review together with an underlying reason for this trend. The application of monoliths in gas chromatography has received much more attention and is well documented in two reviews by Svec and Kurganov published in 2008 and 2013, respectively. The most recent studies, covered in this review, build on the previous findings and on further understanding of the influence of preparation conditions on porous properties and chromatographic performance of poly(styrene‐co‐divinylbenzene), polymethacrylate, and silica‐based monolithic columns while expanding to polymer‐based monoliths with incorporated metal organic frameworks and to vinylized hybrid silica monoliths. In addition, the potential application of porous layer open tubular monolithic columns in low‐pressure gas chromatography will be addressed.     

整体柱用于糖蛋白质分离富集研究新进展

蛋白质糖基化是最常见、最重要的蛋白质翻译后修饰之一,由糖链和多肽链以多种形式共价修饰而成.糖蛋白在生物体内种类繁多,分布广泛,具有重要的生理功能.复杂生物体系中糖蛋白的绝对丰度低,高丰度非糖蛋白质的存在对低丰度糖蛋白质产生夹带、包覆以至掩盖的作用,以现有的技术难以发现并分离鉴定大多数低丰度糖蛋白,已成为当前糖蛋白质组学...     

Preparation of porous monoliths via CO2‐in‐water HIPEs template and the in situ growth of metal organic frameworks on it for multiple applications

Monolithic porous copolymers with 3D structure were prepared via CO₂‐in‐water high internal phase emulsions template by graft copolymerization of sodium methacrylate (MAANa) on to methyl cellulose (MC) backbone. The yielded copolymer monoliths are characterized by Fourier transform infrared spectra, scanning electron microscopy (SEM), and mechanical instrument, the swelling degree of MC‐g‐PMAANa monoliths with different crosslinker in diverse pH were investigated. The adsorption performance of monolith to Cu(II) were conducted to explore its adsorption capacity to heavy metal ions from the wastewater. Then, a strategy of in situ growth of metal‐organic frameworks (MOFs) on MC‐g‐PMAANa that adsorbed with metal ions was proposed first. The X‐ray powder diffraction, SEM, and Brunauer‐Emmett‐Teller (BET) surface area result of MC‐g‐PMAANa/MOFs composites indicated that the MOFs nanoparticles were grown uniformly on the monolith wall without destroying its original 3D porous structure. Compared with MOFs nanoparticle, MC‐g‐PMAANa/MOFs composites have advantages of easy operation and handle, which more conform to practical application. Furthermore, the antibacterial activity of MC‐g‐PMAANa/MOFs was evaluated by disk agar diffusion and optical density methods. In addition, MC‐g‐PMAANa/Cu‐BTC composite was applied to dye adsorption, which has proved the underlying application of such composites in dye removal.     

Porous Monoliths: Stationary Phases of Choice for High Performance Liquid Chromatography in Various Formats

 Modern porous monoliths have been conceived as a new class of stationary phases for high performance liquid chromatography (HPLC) in classical columns in the early 1990s and later extended to the capillary format. These monolithic materials are prepared using simple processes carried out in an external mold (inorganic monoliths) or within the confines of the column (organic monoliths and all capillary columns). These methods afford macroporous materials with large through-pores that enable applications in a rapid flow-through mode. Since all the mobile phase must flow through the monolith, the convection considerably accelerates mass transport within the monolithic separation medium and improves the separations. As a result, the monolithic columns perform well even at very high flow rates. The applications of monolithic capillary columns are demonstrated on numerous separations in the HPLC mode.     

Review on recent and advanced applications of monoliths and related porous polymer gels in micro-fluidic devices

This review critically summarises recent novel and advanced achievements in the application of monolithic materials and related porous polymer gels in micro-fluidic devices appearing within the literature over the period of the last 5 years (2005-2010). The range of monolithic materials has developed rapidly over the past decade, with a diverse and highly versatile class of materials now available, with each exhibiting distinct porosities, pore sizes, and a wide variety of surface functionalities. A major advantage of these materials is their ease of preparation in micro-fluidic channels by in situ polymerisation, leading to monolithic materials being increasingly utilised for a larger variety of purposes in micro-fluidic platforms. Applications of porous polymer monoliths, silica-based monoliths and related homogeneous porous polymer gels in the preparation of separation columns, ion-permeable membranes, preconcentrators, extractors, electrospray emitters, micro-valves, electrokinetic pumps, micro-reactors and micro-mixers in micro-fluidic devices are discussed herein. Procedures used in the preparation of monolithic materials in micro-channels, as well as some practical aspects of the micro-fluidic chip fabrication are addressed. Recent analytical/bioanalytical and catalytic applications of the final micro-fluidic devices incorporating monolithic materials are also reviewed.     

聚合物整体固定相的制备及条件优化

采用无搅动原位聚合模式,在聚醚醚酮柱管中直接制备了聚合物整体固定相。通过扫描电镜观察到该整体固定相的孔径分布呈双峰模式,且孔结构均匀。用压汞法测定了该固定相的孔径分布、孔隙率及比表面积等参数,考察了致孔剂组成、聚合温度及交联剂含量等参数对固定相孔结构的影响,并对制备条件进行了优化。测定了流速与柱前压的关系,实验表明此整体固定相具有良好的通透性。通过对山羊血清和低聚核苷酸的分离分析,证明了所制备的整体固定相适合用于生物大分子的分离纯化。