介孔二氧化硅-接枝胶原杂化材料的制备和表征(英)

利用接枝胶原与介孔二氧化硅制备一种新型生物无机杂化材料。用甲基丙烯酸甲酯为接枝剂对胶原进行共聚改性制得接枝胶原。以正硅酸乙酯为模板，十二烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，用一个简单的热处理过程制得介孔二氧化硅。介孔二氧化硅-接枝胶原杂化材料通过超声分散接枝胶原与介孔二氧化硅的混合物制得，其三维结构用X射线衍射表征，晶格参数a，b和c分别为0.68，0.37和1.64 nm，为正交晶型。氮气吸附-解吸等温线显示杂化材料的比表面积可达273 m²·g^-1，孔体积为0.13 cm³·g^-1，平均孔径3.4 nm，分布窄。该杂化材料在8～14 μm波长的红外发射率可低至0.323，在光电子学器件和红外隐身领域具有潜在应用价值。     

氨基改性介孔二氧化硅的制备及其吸附性能研究

合成了一种具有较大孔径的氨基改性介孔二氧化硅材料(m-MCF)。通过XRD、TEM、低温氮吸附、TGA、FTIR以及原子吸收光谱(AAS)等表征方法对产物的结构和性能进行的分析表明:利用三甲基苯为扩孔剂制备得到的介孔材料具有较大的孔径，有利于功能基团对孔内表面的改性。当氨基改性介孔材料后，该材料仍然保留较大的孔径(22 nm)和较高的比表面积(444 m²·g^-1)。研究发现:与改性而未扩孔的介孔二氧化硅SBA-15相比，该材料对铜离子的吸附能力提高了2倍。     

介孔氧化钨电色薄膜的制备与性能研究

采用一种新的非离子型gemini表面活性剂结构导向模板, 成功制备了介孔氧化钨薄膜. 通过SAXRD, TEM和N₂吸附-脱附等方法考察薄膜的制备和微结构特性, 发现获得的产物具有三维蠕虫介孔结构, 比表面积可达145.5 m²• g^－1. 测定了该薄膜在无水高氯酸锂/碳酸丙烯酯电解质溶液中的循环伏安和电致变色性能, 并与无模板薄膜进行了对比研究. 研究表明, 由于具有更大的电化学活性比表面, 纳米介孔氧化钨薄膜表现出增强的电色性能, 在633 nm波长处的透过率调制幅度可达60%以上, 着色效率为51.7 cm²•C^－1.     

对苯二甲酸-锌配合物孔结构的研究

以硝酸锌和对苯二甲酸为反应物,N,N′-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,用溶剂热法合成出结构稳定的对苯二甲酸-锌配位化合物(MOF-L)。并采用XRD、TG、低温N₂吸附等测试手段对合成的MOF-L进行了表征。结果表明,样品的孔径分布均呈双峰型,孔结构主要由孔径小于1 nm的微孔和少量1.5～2.0 nm的超微孔组成,且小于0.7 nm的极微孔丰富;其表面在极微孔和超微孔范围存在两种吸附位。300 ℃煅烧的样品,Langmuir比表面积和单点总孔容分别为1 243 m²·g^-1和0.46 cm³·g^-1,在77 K、1.0 bar时的储氢容量为1.3wt%。400 ℃煅烧后,骨架扭曲坍塌,Langmuir比表面积、总孔容及储氢容量分别下降为1 113 m²·g^-1、0.43 cm³·g^-1和0.8wt%。     

以催化裂化废催化剂为原料合成NaY分子筛的研究

针对催化裂化(FCC)废催化剂的回收利用问题,提出了一种废催化剂再利用的方法,即以FCC废催化剂为铝源,合成时只补充部分硅源,采用自制的高效NaY沸石导向剂,水热合成NaY分子筛。同时,以普通的化工原料合成了对比试样Y型分子筛。讨论了不同的FCC废催化剂预处理方式对合成产物性能的影响,发现以经过碱熔活化处理的废催化剂为原料合成的Y分子筛拥有更高的结晶度和纯度。采用X射线衍射、热分析、程序升温脱附法(NH3-TPD)和N₂静态容量吸附法对结晶产物和对比样品的晶体结构,热稳定性、酸性质、比表面积以及孔分布进行了表征。结果显示,以FCC废催化剂为原料完全可以合成出与普通原料性能接近的NaY分子筛。其BET比表面积可以达到615 m²·g^-1,孔体积可达0.38 cm³·g^-1,孔径集中在0.51 nm左右。     

立方介孔相含钕氧化硅的合成与表征

以十六烷基三甲基溴化铵为结构导向剂，通过水热法合成了具有立方结构的含钕Nd-MCM-48介孔分子筛材料。XRD和TEM测试表明当n_Nd/n_Si<0.05时可以获得典型的长程有序介孔立方结构相，随n_Nd/n_Si比的增加，晶胞参数的增大和红外吸收光谱(FT-IR)的变化为Nd进入介孔分子筛骨架中提供了有力证据。N₂吸附-脱附实验给出了其BET表面积为1 195 m²·g^-1，BJH平均孔径为3.6 nm。紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)证明钕氧形成一种八面体结构。X射线光电子能谱(XPS)进一步证明钕主要以三价形式存在于立方介孔分子筛骨架中。     

污泥活性炭的结构特征及表面分形分析

以城市污水厂污泥为主要原料添加适量添加剂, 采用ZnCl₂化学活化法制备的污泥活性炭, 借助XRD, BET法, FT-IR, SEM等现代分析测试方法结合液相吸附法, 表征结构特征和分析表面分形维数. 结果表明: 在适宜的活化温度、活化时间、ZnCl₂浓度、原料粒度等工艺条件下, 加入少量添加剂制备的污泥活性炭, 最可几孔径分布在4.16 nm左右,平均孔容0.4484～0.5122 mL•g^－1, 比表面积为634.8～748 m²•g^－1, IR峰中出现C—OH, C—H, N＝O, C＝C功能组, 孔结构是具有平行壁的狭缝状介孔结构. 由液相吸附法得到的污泥活性炭分维近似为2, 属于低分维二维表面.     

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.     

MCM-41负载S2O82-/TiO2固体超强酸的制备和酯化性能研究

采用液相沉积法制备了由MCM-41介孔分子筛负载S₂O₈^2-/TiO₂的固体超强酸催化剂。探讨了成酸机理，并以乙酸和异戊醇的酯化反应作为探针反应考察了焙烧温度、浸渍溶液浓度等制备条件对催化剂催化活性的影响，得到了较佳的制备条件。XRD、N₂吸附-脱附和FTIR结果表明，固体超强酸保持了MCM-41的介孔结构，BET表面积高达211 m²·g^-1，且具有强酸性(H_o<-12.70)。     

碱处理浓度对预脱铝ZSM-5成孔过程及其MTG反应性能的影响

在80℃水浴条件下,对ZSM-5分子筛进行酸碱处理改性;重点考察了碱处理溶液浓度对酸预处理脱铝后ZSM-5分子筛微观结构及其催化甲醇制汽油(MTG)性能的影响。通过BET、XRD、FT-IR、NH₃-TPD和TEM等手段对样品进行表征。结果表明,单独酸处理没有改变分子筛孔结构,单独碱处理产生了并不明显的介孔。酸预处理后再碱处理可促进介孔的产生,产生更为显著的介孔结构;而且随着碱处理强度的增加,分子筛样品的介孔/微孔比表面积比例和孔体积均先增大后降低。酸浓度2mol·L^-1,碱浓度0.4mol·L^-1条件处理得到的分子筛,介孔比表面积比例和孔容均达到最大,酸量和酸强度最低。在400℃,0.1MPa,WHSV=2.1h^-1条件下,甲醇制汽油反应性能最佳:汽油收率由未改性时的30wt%提高到34wt%,寿命更是由16h延长到135h,芳烃含量由原来的73wt%降至20wt%。     

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N₂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 m²/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 m²/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.     

3D Hexagonal Mesoporous Silica and Its Organic Functionalization for High CO2 Uptake

Highly ordered 3D‐hexagonal mesoporous silica HMS‐3 and its vinyl‐ and 3‐chloropropyl‐functionalized analogues HMS‐4 and ‐5, respectively, are synthesized under strongly alkaline conditions at 277 K. Tetraethyl orthosilicate, vinyltrimethoxysilane, and 3‐chloropropyltrimethoxysilane are used as silica sources, and cetyltrimethylammonium bromide as the structure‐directing agent. The 3D‐hexagonal pore structures of HMS‐3, 4‐, and ‐5 were confirmed by powder XRD and high‐resolution TEM studies. Brunauer–Emmett–Teller surface areas of these materials are 1353, 1211, and 603 m² g^?1 for HMS‐3, ‐4, and ‐5, respectively. Among these materials, vinyl‐functionalized mesoporous material HMS‐4 adsorbs the highest CO₂ (5.5 mmol g^?1, 24.3 wt %) under 3 bar pressure at 273 K. The 3D‐hexagonal pore openings, very high surface area, and cagelike mesopores as well as organic functionalization could be responsible for very high CO₂ uptakes of these materials compared to other related mesoporous silica‐based materials.     

超薄骨架有序介孔CdS/NiS的制备及光催化产氢性能

采用有序介孔氧化硅为硬模板, 通过纳米浇筑法制备了由螺旋骨架构建的有序介孔硫化镉(CdS)光 催化材料. 该光催化材料具有约5 nm厚的超薄骨架和大的比表面积(238 m²/g), 能有效缩短光催化反应中 光生电荷迁移到表面进行反应的距离并同时提供更多的反应活性位点, 从而增强光催化性能. 通过原位化学沉积法将不同量的助催化剂硫化镍(NiS)沉积到有序介孔CdS表面, 得到了一系列超薄骨架有序介孔CdS/NiS复合光催化材料. 可见光照射下的光催化产氢活性测试结果表明, 负载适量NiS的有序介孔CdS具有显著增强的光催化产氢活性(3.84 mmol?h^-1?g^-1), 约为负载相同量NiS的普通商业化CdS材料(0.22 mmol?h^-1?g^-1)的17.5倍.     

以多层次聚苯胺颗粒为电极活性物质的超级电容器的电化学性能

以(NH₄)₂S₂O₈为氧化剂用化学氧化法合成了具有多层次结构的聚苯胺颗粒，其二次颗粒由一次颗粒集结而成，一次颗粒的粒径基本上在1 μm以下，一次颗粒由多层微小薄片叠合而成. 用这种聚苯胺为活性物质制成电极，以2 mol•L^-1的H₂SO₄水溶液作电解液，组装成了聚苯胺电极超级电容器. 用循环伏安法、电化学阻抗谱和恒电流充放电技术测试了该超级电容器的电化学性能.在7 mA的充放电电流下，它的比能量可达6.35 Wh•kg^-1，比功率可达132 W•kg^-1，电极材料的比容量可达408 F•g^-1. 在20 mA的充放电电流下，它的比能量可达4.39 Wh•kg^-1，比功率可达328 W•kg^-1，电极材料的比容量可达324 F•g^-1. 在100次的充放电循环中，聚苯胺电极超级电容器的电容量没有下降，电荷充放电效率一直保持在95%左右.     

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.     

Preparation of a kind of mesoporous carbon and its performance in adsorptive desulfurization

Carbon materials were prepared using mesoporous silica HMS with different pore sizes as the hard templates and water-soluble phenolic resin as the carbon source. The obtained materials were characterized by powder X-ray diffraction, transmission electron microscopy and N₂ physical adsorption, and were used in adsorptive desulfurization. It has been shown that the carbon material prepared using HMS with larger pore size (>3 nm) presented uniform wormlike mesopore of 2.3 nm and large BET surface area (1903 m²/g). The mesoporous carbon was an excellent adsorbent to remove the refractory sulfur compound in diesel, especially dibenzothiophene and 4, 6-dimethyldibenzothiophene.     

Controllable preparation and fluorescence properties of Y and Eu co-doped mesoporous silica

The controllable preparation and forming mechanism of rare-earth Y³⁺ and Eu³⁺ chemically co-doped fluorescent mesoporous silica were studied in detail. Their structures, morphologies, chemical compositions and emission properties were characterized and evaluated by small angle X-ray scattering, nitrogen adsorption/desorption measurements, high resolution transmission electron microscopy, inductive coupled plasma-atomic emission, X-ray photoelectron spectra and fluorescent spectroscopy. The results show that chemical composition of the resultant mesoporous materials were significantly affected by solution acidity condition, and can be effectively adjusted by varying the feed ratio of raw materials at a suitable solution acidity condition. These materials with a well-ordered two-dimensional hexagonal mesoporous structure and high specific surface area exhibit significantly broadened emission band from 526 to 682 nm and the fluorescent emission mechanism and influence of materials structure on optical properties were investigated.     

Enhancing Isolated Ti(Ⅳ) Framework Sites in HMS

Ti-HMS materials were prepared by grafting titanocene onto the inner walls of hexagonal mesoporous silica (HMS). The materials were characterized via powder X-ray diffraction, N2 adsorption-desorption isotherms, diffuse reflectance UV-Vis spectroscopy, and thermo-gravimetric analysis. The template of HMS was removed by calcination,ethanol-extraction, and ethanol-extraction followed by hydrolysis. The available grafting sites of OH groups depend on the different template removal methods of HMS. Ethanol-extraction followed by hydrolysis favors site-isolated Ti atoms in HMS. The catalytic performances of Ti-HMS materials were tested in the oxidation of 4-tert-butyltoluene with aqueous hydrogen peroxide. Ti-HMS prepared from HMS via the processing of ethanol-extraction followed by hydrolysis as support gave a maximum conversion of 7. 5% and a complete selectivity to 4-tert-butyl-benzaldehyde, and showed a higher activity compared with those prepared by calcination and ethanol-extraction.     

双孔道管状有序介孔炭对维生素B12的吸附缓释性能

通过纳米铸型法,以硅基介孔分子筛SBA-15为模板,糠醇为碳源,草酸作为聚合催化剂合成了具有双孔道管状有序介孔炭CMK-5.利用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和氮气物理吸附法等对其结构进行了表征.结果表明合成的CMK-5具有有序结构,比表面积和孔容积分别高达1856 m2·g-1和2.10 cm3·g-1,在3.1和5.5nm具有集中的双孔分布.由于独特的双孔道结构特点,CMK-5在120 min内快速吸附维生素B12至平衡,吸附量高达943 mg·g-1,远高于商用活性炭.CMK-5吸附维生素B12后可以直接用于缓释,动态缓释浓度维持在～9 mg·L-1,适用于维生素B12分子在人体内的缓释.