功能化有序介孔碳对重金属离子Cu(II)、Cr(VI)的选择性吸附行为

以三嵌段共聚物F127为模板剂, 酚醛树脂为碳源, 正硅酸乙酯为硅源, 三组分共组装合成介孔碳?氧化 硅纳米复合物, 再经HF去除氧化硅, 得到有序介孔碳(OMC). X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、低温 N2吸脱附(BET)等测试表明, 所得样品具有高度有序的介孔结构, 比表面积和孔容分别为1330 m²·g^-1和2.13 cm³·g^-1, 平均孔径6.4 nm. 对其先氧化、后氯化、再胺化, 得到不同胺基接枝量的胺化介孔碳(C-NH₂(m), m为加入的乙二胺的质量(g)). 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱表征结果证实, 胺基官能团成功接枝到有序介孔碳表面.TEM测试表明介孔碳的有序孔道结构得到了较好的保持. 以有序介孔碳、胺化介孔碳作吸附剂对Cu(II)、Cr(VI)进行选择性吸附研究. 结果表明: 功能化修饰前, 样品对Cu(II)、Cr(VI)饱和吸附量分别为213.33、241.55 mg·g^-1; 修饰后饱和吸附量可分别达到495.05、68.21 mg·g^-1. 功能化介孔碳表现了较强的选择性吸附Cu(II)的能力.     

有序介孔胺化的聚合物材料的合成及在Knoevenagel缩合反应中的催化性能

通过氯化和胺化等手段对有序介孔聚合物材料(FDU-16)进行功能化, 成功地将胺基引入到介孔聚合物骨架中, 制备出新型有序介孔固体碱催化材料. X射线衍射(XRD)、 氮气吸附-脱附及透射电子显微镜(TEM)表征结果表明, 功能化后的固体碱材料依然保持高度有序性; 红外表征结果表明, 大量的胺基被引入到材料的骨架中. 在Knoevenagel缩合中, 这种新型有序介孔固体碱材料表现出比功能化的介孔二氧化硅等材料更高的催化活性, 这主要归因于其具有较高的比表面积、较强的碱性以及较多的活性中心.     

有序介孔碳的微波快速合成和表面修饰及其负载性能

以低聚合度酚醛树脂为碳源、三嵌段共聚物F127(Mw=12600,PEO106PPO70PEO106)为模板导向剂,以微波辐照替代传统的烘箱热聚合,在常见功率下(400～800W)快速(15～60min)聚合,并高温碳化获得介孔碳。XRD、TEM、低温N2吸脱附等测试表明所得样品具有高度有序的介孔结构,比表面积和孔容分别可达614m2·g-1和0.47cm3·g-1。合成的介孔碳经NaBH4和胶体钯溶液两步修饰处理,表面被活化并沉积了Pd颗粒,导电性和亲水性均得到改善,载Pt的量和分散性明显提高,Pt/C催化剂的电化学活性面积由4m2·g-1增加到29m2·g-1。     

介孔材料氨基表面修饰及其对CO2的吸附性能

采用接枝方法在介孔材料MCM-41和SBA-15的孔道内表面进行氨基化修饰, XRD、29Si-NMR、FT-IR、TGA、BET等测试结果表明, 氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)和氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷(AEAPMDS)都分别接枝在介孔材料的孔道内, 表面氨基修饰量约为1.5-2.9 mmol·g-1. 表面修饰后介孔材料的孔道仍高度有序, 但比表面积减小. 表面修饰前后介孔材料对CO2的吸附性能发生显著变化, 由于物理吸附转化为以氨基为活性中心的化学吸附, 吸附量从修饰前的0.67 mmol·g-1提高到2.20 mmol·g-1.     

介孔碳/聚苯胺修饰电极的制备及其对Cu~(2+)的响应研究(英文)

制备了一个新的电极-聚苯胺掺杂介孔碳修饰电极(PANI-MC),并且研究了电极的电化学性质。在介孔分子筛SBA-15的孔道中沉积蔗糖,然后在氮气的保护下,1200℃热裂解,生成孔道规则排列的介孔碳(MC);XRD、N2吸附-脱附、TEM等方法表征了介孔碳的结构,用SEM表征了PANI-MC修饰电极的形貌。结果表明:复合电极膜与修饰前的聚苯胺膜形貌不同,与介孔碳形貌相似,介孔碳纳米微粒的大小清洗可辨,长度大约为20~40μm。复合电极循环伏安结果显示:峰电位向负电位方向移动,这可能是因为介孔碳的孔道结构阻碍了离子的转移。同时,还研究了复合电极对Cu2+的相应,表明:电极对低浓度的Cu2+有很好的线性相应,可以作为Cu2+的感应器。     

有序介孔碳负载NiCo2O4电极的制备及其超电容性能

以有序介孔碳(OMC)为载体,采用共沉淀法制备了OMC/NiCo2O4复合物.用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和透射电镜(TEM)研究其结构与形貌,发现NiCo2O4纳米颗粒均匀地负载在有序介孔碳上.循环伏安和恒流充放电测试表明,NiCo2O4质量分数为40%时,在1A·g-1的电流密度下,复合物电极的比电容可以达到577.0F·g-1,电流密度为8A·g-1时,比电容可以达到470.8F·g-1,并具有良好的循环稳定性.在2A·g-1的电流密度下,经过2000次循环后,比电容还可达到508.4F·g-1,电容保持率为92.7%.     

有机功能化介孔氧化硅的制备和表征

有机功能化的介孔氧化硅在催化领域、吸附分离、生物化学和电子学等领域有广泛的应用前景。本文综述了近年来有机功能化介孔氧化硅的研究进展,主要介绍了有机功能化的介孔氧化硅的制备方法、种类和表征手段,并对其未来发展前景进行了展望。有机功能化的介孔氧化硅的制备方法主要有接枝法、共缩聚法、有序介孔有机硅法和自模板法,常用的表征方法有粉末X-射线衍射分析、低温N₂吸附-脱附、透射电镜、红外光谱、热重分析、元素分析和²⁹Si、¹³C交叉极化和魔角旋转核磁共振等。     

吡啶基-羧基纤维的合成及其对Cu(Ⅱ)的吸附性能

以腈纶纤维(1)为基础骨架,经多胺交联、水解引入羧基和酰胺化反应接枝吡啶基合成了吡啶基-羧基两性纤维(3),其结构经IR和元素分析表征。对Cu(Ⅱ)的吸附性能研究结果表明:3对铜溶液不经pH调节即可达到良好的吸附效果,最大饱和吸附容量为133.7 mg·g-1,高于羧基纤维素。     

介孔碳有序度对其负载的CuCoCe催化剂催化合成气制低碳醇性能的影响

采用软模板法,通过调变碳源甲醛和间苯二酚的摩尔比,制备了3种不同有序度的介孔碳;并以其为载体,采用超声辅助等体积浸渍法制备了Cu Co Ce/介孔碳催化剂;考察了孔道结构有序度对其催化合成气制低碳醇性能的影响.采用X射线衍射(XRD)分析、N2吸附-脱附实验、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行了表征.实验结果表明,随着介孔碳有序度的提高,催化活性呈增加趋势.以高度有序的介孔碳作为载体时,低碳醇的时空收率和选择性分别达到849.96 mg·g-1cat·h-1和50.48%,醇产物中C2+OH比例达到90.31%.研究表明,孔道结构影响了活性金属在载体上的分布及存在状态.规整有序的二维六方直通孔结构有利于活性组分Cu Co的均匀分散并使其紧密结合,促进了二者之间的电子转移,进而有效抑制了碳链的持续增长,使催化剂的活性明显提高,并缩窄了醇产物的分布.     

有序介孔碳-壳聚糖修饰玻碳电极差分脉冲溶出伏安法测定痕量钯(Ⅱ)

将有序介孔碳(OMC)分散于壳聚糖(CTS)溶液中,修饰在玻碳电极表面,制成有序介孔碳-壳聚糖修饰玻碳电极(OMC-CTS-GCE),研究了钯(Ⅱ)在该电极上的电化学行为,探讨了电极反应机理,对测定条件进行了一系列优化,提出了一种测定痕量钯(Ⅱ)的方法。在0.1mol·L-1乙酸钠-0.1mol·L-1的盐酸缓冲溶液中(p H=4.5),钯(Ⅱ)在OMC-CTS-GCE电极上,于0.49 V处产生一灵敏的溶出峰,峰电流与钯(Ⅱ)的浓度在2.0×10-6~1.8×10-4mol·L-1范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为1.5×10-6mol·L-1,方法应用于矿样中痕量钯(Ⅱ)的测定,结果同火焰原子吸收光谱法(FAAS)的测定结果基本一致。     

混合超分子液晶模板法合成六方介孔相含钛氧化硅

采用混合十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）与不同碳链的脂肪胺（CnNH2n＋3, n=8,10,12,14,16）作模板,在四甲基氢氧化胺为碱源的条件下,合成了具有六方介孔结构的含钛氧化硅Ti MCM 41分子筛材料. XRD和TEM测试表明所合成材料具有高度的长程有序结构,样品的N2吸附/脱附等温线表明,高度有序的Ti MCM 41材料展示了毛细凝聚的陡峭台阶和狭窄的介孔孔径分布.对反应物配比中Ti/Si比、脂肪胺碳链长度n对六方介孔相结构的影响进行了研究,实验发现当Ti/Si< 0.15和n< 16时,均可获得具有六方介孔结构的含钛氧化硅Ti MCM 41;而当Ti/Si≥0.15或n >16时,产物将分别发生从六方向无定形态或从六方向层状介孔相结构的转移,从混合表面活性剂的堆积参数对这种相转移现象进行了分析.     

具有结晶孔壁介孔镁锌氧复合物(英文)

以介孔碳为硬模板经过二次填充制备了介孔镁锌氧复合物.采用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM),N2吸附脱附等手段对材料的结构及形貌进行了表征.结果表明,所制备的材料在具有高有序介孔结构的同时还具有结晶的孔壁.孔径尺寸均为4.0nm,比表面积均为114.5m2.g-1.广角XRD结果初步表明,材料中氧化镁和氧化锌复合形成了固溶体.该材料作为一种半导体材料有望在光学器件领域获得新的应用价值.     

真空辅助硬模板法制备三维有序介孔氧化钕

以介孔氧化硅KIT-6为硬模板,硝酸钕为金属源,分别在搅拌条件和真空条件下制备具有三维介孔结构的立方多晶氧化钕。采用XRD、TEM和氮气吸附-脱附技术对所得样品进行表征。结果表明,在真空辅助条件下制备所得的氧化钕较在搅拌条件下制备得到的氧化钕具有更规则的三维有序介孔结构,两者的比表面积分别为117和84 m.2g-1。     

碳前驱体在全氟磺酸型碳基固体酸材料设计中的影响

以碳纳米管、介孔碳分子筛和氮掺杂的介孔碳为前驱体,采用全氟磺酸-全氟乙烯共聚物(PTFE)液相沉积方法制备了修饰量相同的三种全氟磺酸功能化碳基固体酸催化剂,利用N₂吸附、热重分析(TG)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外变换(FTIR)光谱以及电位滴定等方法对材料的结构和酸性进行了表征.考察催化剂对于苯甲醇与苯甲醚Friedel-Crafts (F-C)反应的催化性能.结果表明,前驱体的比表面积越大,与修饰剂的相互作用越强,越有利于修饰剂在前驱体表面的分散,得到的催化剂表面酸量越多,酸催化活性越好.因此,全氟磺酸功能化的氮掺杂介孔碳在F-C反应中表现出最高的活性和稳定性.     

有序介孔硅片粒子表面的修饰及其表征

采用溶胶-凝胶的方法制备了粒径在50~300nm,具有正六边形的介孔二氧化硅片,用1,6-己二异氰酸酯(hexamethylene diisocyanate,HDI)对有序介孔硅片粒子表面进行有机化修饰,使其表面接枝能够参与反应的N=C=O活性基团。用FTIR、热重分析、TEM等分析方法对修饰后的有序介孔硅片粒子进行了表征,以确定HDI接在了有序介孔硅片粒子的表面。     

氨基功能化短孔道有序介孔材料H_2N-Zr-Ce-SBA-15的合成及吸附性能

以pluronic(P123)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,氯化氧锆和硝酸亚铈为无机前驱盐,N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(AAPTS)为硅烷化试剂,采用后接枝法合成了氨基功能化六方板状短孔道有序介孔材料H2N-Zr-Ce-SBA-15(H2N-ZCS).采用小角X射线衍射(LXRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析、N2吸附/脱附等手段对H2N-ZCS进行了表征.结果表明AAPTS成功地嫁接到有序介孔材料上,H2N-ZCS仍保持了类似于传统SBA-15高度有序的二维六方相介孔结构,且孔道方向垂直于该六方板面.对阴离子染料酸性品红吸附实验表明,H2N-ZCS比H2N-SBA-15具有较强的吸附能力.这种功能化短孔道、大径轴比的六方板状介孔材料在吸附、分离及催化等领域中能更有效地促进分子的扩散传递.     

介孔氧化硅交联壳聚糖复合材料的制备及其对重金属吸附性能研究

利用γ-氨基丙基-三乙氧基硅烷偶联剂与活化的介孔氧化硅表面的羟基反应制备硅烷化介孔氧化硅,然后以乙二醛为活化剂与壳聚糖反应,制备一种新型的介孔氧化硅交联壳聚糖复合材料。采用小角度X射线衍射仪(SAXRD)、红外光谱(IR)、透射电子显微镜(TEM)和比表面测试仪(BET)等表征产物的结构、形貌和孔径分布等,并使用原子吸收分光光度计(AAS)评价该复合物对Pb~(2+)的吸附去除性能。研究结果表明:介孔氧化硅交联壳聚糖复合材料对Pb~(2+)的去除率比单一的介孔氧化硅或壳聚糖有明显的提高,它对Pb~(2+)的等温吸附线符合Langmuir模型,在温度25℃和p H=4.5时,它对Pb~(2+)的饱和吸附量为97.8 mg·g~(-1),高于纯壳聚糖的饱和吸附量(87.6 mg·g~(-1))。     

氮掺杂有序介孔碳-Ni纳米复合材料的制备及电化学性能

以F127为模板剂,Ni Cl2为镍源,尿素为氮源,间苯二酚甲醛原位聚合树脂为碳源,分别采用均相法和两相法制备Ni-NOMC-1,Ni-N-OMC-2纳米复合材料。X射线衍射(XRD)、激光拉曼以及透射电子显微镜(TEM)等测试结果表明,复合材料具有有序介孔结构,Ni以金属微粒形式嵌于碳骨架中,提高了有序介孔碳的石墨化程度。X射线光电子能谱测试(XPS)表明尿素热解后以4种形式存在:sp3杂化与C结合的N原子,吡啶N原子,sp2杂化与C结合的N原子以及quaternary-N原子。Ni-N的共改性改变了碳载体的理化性质,有利于Pt纳米粒子的负载与分散。均相法制备的Ni-N-OMC-1复合材料微波负载Pt后,氧还原极限电流密度为5.32 m A·cm-2,氢氧化电化学活性面积高达138.53 m2·g-1,电化学催化活性优于商业20%Pt/C材料(4.49 m A·cm-2,96.98 m2·g-1)。     

中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟吸附Cr(Ⅵ)

以硝酸铈铵为引发剂,在自制的中空介孔二氧化硅(HMS)的空腔和通道内引发丙烯腈自由基聚合,并将其氰基偕胺肟化,用于制备具有吸附Cr(Ⅵ)的廉价有机无机复合吸附材料——中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及N_2吸附-脱附比表面分析对中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟进行表征.结果表明,制备的中空微球直径约为400 nm,其壁上孔径约为11.0 nm,比表面积约为431 m~2/g,锚固聚偕胺肟后中空微球壁上孔道直径约为4.6 nm,比表面积降低为347 m~2/g.HMS锚固的聚偕胺肟对重铬酸钾溶液中铬的吸附量高达0.46 mmol/g,吸附过程中伴随化学反应,符合伪二级动力学模型,可用作废水处理中重金属离子的高效廉价吸附材料.     

介孔-C/MnO2非对称超级电容器的研究

以氧化硅介孔分子筛SBA-15为模板制备出介孔MnO2和介孔炭, 并分别作为正极和负极在6 mol·L-1 KOH电解液中组装出新型非对称超级电容器. 小角X射线衍射(LXRD)、透射电镜(TEM)以及N2吸附-脱附测试表明样品具有介孔结构, 且比表面积较大, 孔径分布范围较窄. 采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学方法考察了非对称超级电容器的性能. 在0.1 A·g-1电流密度、不同充放电电位下进行研究, 得出最佳充放电电位为1.8 V. 结果表明, 在0.1 A·g-1电流密度、1.8 V的充放电电位下电容器的充放电性能良好, 等效串联电阻(ESR)为1.15 Ω, 功率密度为89.0 W·kg-1, 能量密度达31.3 Wh·kg-1, 首次放电比容量为76.7 F·g-1, 经过1000次循环容量仍保持在69.5 F·g-1.