Tb(DBM)3phen/APTES-SBA-15介孔复合体系的制备与表征

以三嵌段化合物P123为模板剂、正硅酸乙酯(TEOS)为无机硅源合成了有序介孔分子筛SBA-15. 选择Tb(DBM)₃phen为客体, 纳米级介孔分子筛为主体, 在氯仿中进行分子组装, 制备具有强发光性能的超分子纳米复合材料Tb(DBM)₃phen/APTES-SBA-15. 采用XRD, HRTEM, N₂吸附/脱附, FTIR和荧光光谱分析等对复合材料的结构与性能进行了研究.     

Tb(DBM)3phen/APTES-SBA-15介孔复合体系的制备与表征

以三嵌段化合物P123为模板剂、正硅酸乙酯(TEOS)为无机硅源合成了有序介孔分子筛SBA-15. 选择Tb(DBM)₃phen为客体, 纳米级介孔分子筛为主体, 在氯仿中进行分子组装, 制备具有强发光性能的超分子纳米复合材料Tb(DBM)₃phen/APTES-SBA-15. 采用XRD, HRTEM, N₂吸附/脱附, FTIR和荧光光谱分析等对复合材料的结构与性能进行了研究.     

不同结构颗粒对PMMA基复合材料性能影响

采用原位本体聚合法制备PMMA/MCM-41(with template),PMMA/SBA-15(with template),PMMA/SiO2三种复合材料.研究了介孔分子筛MCM-41,SBA-15和SiO2对PMMA复合材料拉伸强度,冲击强度,热稳定性的影响.由于合成介孔分子筛MCM-41,SBA-15时所用的模板剂CTAB和P123分布于孔口处和颗粒表面上,分别与PMMA基体产生物理缠结作用,增加了两者的相容性;且P123(EO20PO70EO20)表面有较大的PO/EO比率,与小分子量的CTAB相比有较强的疏水性,使得PMMA/SBA-15(with template)复合材料的性能要优于PMMA/MCM-41(with template).     

氨基功能化SBA-15的直接合成及其对CO_2的吸附性能研究

通过直接法合成了氨基功能化SBA-15介孔材料。使用X-射线粉末衍射法(XRD),N2吸-脱附,透射电子显微(TEM)等技术对氨基功能化材料进行了表征。实验结果表明:当反应原料中nAPTES/(nAPTES+nTEOS)≤0.20时,APTES功能化的材料都具有典型的介孔SBA-15结构;但当nAPTES/(nAPTES+nTEOS)≥0.225时,由于氨基对SBA-15结构的副作用导致SBA-15介孔结构坍塌。在氟离子辅助合成下可以获得高含量氨基(反应原料中nAPTES/(nAPTES+nTEOS)的比值为0.25)功能化的SBA-15材料,且此材料中的介孔孔径和BET比表面积都较大。CO2吸附结果表明,随着反应原料中APTES含量提高,所合成的材料对CO2的吸附量相应增加,同时在101kPa和25℃下,通过氟离子辅助合成的材料对CO2的吸附量远远优于无氟离子辅助合成材料的。本研究还对后嫁接法和直接合成法获得氨基功能化SBA-15介孔材料的优缺点进行了讨论。     

介孔SBA-15的形貌控制合成及负载染料后其光学性能研究

采用水热-组装法、溶剂挥发法等材料合成方法制备了不同形貌(粉末棒状、单块、薄膜)负载染料的介孔SBA-15复合材料, 并开展光学性质研究. 通过TEM, XRD, N₂吸附-脱附表征证明所合成的各种形貌SBA-15材料均具有规则有序介孔结构, 组装染料后复合材料的形貌及结构保持完整|Uv-vis, PL表征表明染料在SBA-15孔道中呈单分散状态, 负载染料后的复合材料具有发光特性.     

Cu-Zn-Zr/SBA-15介孔催化剂的制备及CO2加氢合成甲醇的催化性能

以具有骨架结构的SBA-15介孔分子筛为载体,采用浸渍法合成了具有高比表面积、不同金属氧化物含量的Cu-Zn-Zr介孔催化剂CZZx/SBA-15(x=0.3,0.4,0.5,0.6).采用N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、CO2吸附(CO2-TPD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对样品进行了表征.在固定床反应器上评价了其CO2加氢合成甲醇的催化性能.实验结果表明,CZZx/SBA-15催化剂具有介孔结构,负载的Cu O,Zn O和Zr O2能够很好地分散在表面,并且负载氧化物晶粒尺寸不同.催化剂的铜比表面积SCu与甲醇催化活性呈近似线性关系,其中CZZ0.4/SBA-15催化剂表现出最大甲醇选择性(54.32%),与CZZ相比,甲醇选择性增加24.85%.随着金属氧化物负载量的增大,催化剂比表面积和SCu明显减小,甲醇选择性与收率也相应减小,负载型CZZx/SBA-15催化剂表面结构对CO2加氢合成甲醇反应活性起关键作用.     

面向异丁烷脱氢介孔γ-Al_2O_3基催化剂的合成及其高催化性能

采用溶剂蒸发自组装法调控载体形貌及孔道结构,成功制备了有序介孔氧化铝载体。以铬氧物种为活性组分,碱金属钾为助剂,采用浸渍法制备负载型催化剂,用于异丁烷催化脱氢反应,研究了反应温度、原料流速、催化剂粒径等因素对催化性能的影响。采用X射线粉末衍射、透射电子显微镜、N_2物理吸附、氢气程序升温还原及热重等表征方法探讨了载体形貌、孔道结构与催化性能的构效关系,结果表明,低温下有利于控制异丙醇铝的水解和缩合及介孔γ-Al_2O_3的研制。与常规的γ-Al_2O_3相比,所制备的介孔γ-Al_2O_3的有更大的比表面积和良好的有序性,在600℃、101.325kPa、GHSV=1 000 h~(-1)的条件下,10%(w/w)Cr_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂性能最佳,异丁烷的转化率达63.1%,异丁烯的选择性达到85.5%。与传统的催化剂相比,介孔Cr_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂具有大的比表面积,高度分散的活性组分,优良的催化性能和良好的抗积碳能力。     

不同孔径的介孔碳分子筛对VB12的吸附性质研究

摘要利用SBA-15为模板, 在不同温度下合成了孔径大小在3.7(CMK-3-100)和6-3 nm(CMK-3-150)之间的介孔碳， 以其作为吸附剂, 研究了它们在水溶液中对VB12的吸附作用. 结果表明, CMK-3-130与CMK-3-100和CMK-3-150相比， 表现出对VB12最大的吸附能力(吸附能力为412.5 mg/g), 这是因为它有比较高的有序结构和比较大的孔容.     

不同助剂对CuO-ZnO/SBA-15催化CO_2加氢制甲醇性能影响的研究

以硅质骨架结构介孔分子筛SBA-15为载体,采用浸渍法合成CuO-ZnO/SBA-15(CZ/SBA-15)、CuO-ZnO-MnO_2/SBA-15(CZM/SBA-15)、CuO-ZnO-ZrO_2/SBA-15(CZZ/SBA-15)三组多孔催化剂,在固定床反应器上评价了各组催化剂催化CO_2加氢合成甲醇的性能,同时结合N_2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、程序升温脱附(H_2-TPD、CO_2-TPD)、N_2O滴定、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等表征研究了不同助剂对CO_2催化加氢制甲醇的影响。结果表明,催化剂中的金属氧化物改变了SBA-15分子筛载体的孔径大小和比表面积;催化剂CuO-ZnO-MnO_2/SBA-15、CuO-Zn O-ZrO_2/SBA-15中铜的分散度(D_(Cu))和比表面积(A_(Cu))更大,表面CuO粒径更小,更易被还原;相比Mn-O簇,Zr-O簇为增强了碱性位点,提高了甲醇选择性。此外,CuO-ZnO-ZrO_2/SBA-15具有更高的氧空位浓度,催化活性更好,其甲醇选择性为25.02%,与CuO-ZnO/SBA-15、CuO-ZnO-Mn O_2/SBA-15相比分别提高了28%和136.9%,催化效果最好。     

C60/SBA-15介孔复合材料的合成及其荧光性质的研究

通过对介孔SBA-15孔壁氨基化(SBA-15-NH₂),然后与C₆₀反应形成化学键,成功地将C₆₀组装进入SBA-15孔道中,合成了C₆₀/SBA-15介孔复合材料.通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱(UV-V is)和差热-热重分析(TG-DTA)等方法对其进行了表征.同时,对复合材料的荧光性质进行了研究.结果发现,SBA-15-NH₂在575 nm处出现发射峰,C₆₀/SBA-15介孔复合材料在554 nm处出现发射峰,峰位蓝移21 nm.     

金属有机框架材料对[Fe（HB（pz）3）2] 自旋转换行为的影响

通过在介孔结构金属有机框架材料MIL^-101（Cr）和MIL^-100（Al）的孔洞中合成自旋交叉化合物[Fe（HB（pz）₃）₂] 的方法,可以得到SCO@MOF复合物。通过红外光谱（FTIR）、粉末X射线衍射（PXRD）、原子吸收光谱（AAS）以及气体吸附-脱附等进行了进一步测试。通过变温磁测量对复合材料的温度诱导自旋转换行为的研究表明,复合材料的自旋转换行为发生改变甚至是消失了。复合材料的这一现象可以解释为[Fe（HB（pz）3）2] 在MOF主体材料的孔洞中形成了一种新的结晶相,且孔壁压力将会阻碍[Fe（HB（pz）₃）₂] 从低自旋态向高自旋态转变。不同SCO@MOF复合物得到了相似的自旋转换行为结果。这确认了当自旋交叉化合物在金属有机框架材料孔洞中形成时,MOFs材料的限制压力或基体效应对其自旋转换行为的影响显然是至关重要的。     

金属有机框架材料对[Fe(HB(pz)3)2]自旋转换行为的影响

通过在介孔结构金属有机框架材料MIL-101（Cr）和MIL-100（Al）的孔洞中合成自旋交叉化合物[Fe（HB（pz）₃）₂]的方法,可以得到SCO@MOF复合物。通过红外光谱（FTIR）、粉末X射线衍射（PXRD）、原子吸收光谱（AAS）以及气体吸附-脱附等进行了进一步测试。通过变温磁测量对复合材料的温度诱导自旋转换行为的研究表明,复合材料的自旋转换行为发生改变甚至是消失了。复合材料的这一现象可以解释为[Fe（HB（pz）₃）₂]在MOF主体材料的孔洞中形成了一种新的结晶相,且孔壁压力将会阻碍[Fe（HB（pz）₃）₂]从低自旋态向高自旋态转变。不同SCO@MOF复合物得到了相似的自旋转换行为结果。这确认了当自旋交叉化合物在金属有机框架材料孔洞中形成时,MOFs材料的限制压力或基体效应对其自旋转换行为的影响显然是至关重要的。     

基于MIL⁃53(Al)的碳纳米管复合材料的制备及其用于超级电容器的性能

基于金属有机框架材料MIL?53(Al),制备出多孔碳原位生长碳纳米管(CNTs)的碳复合材料(C?MIL?53(Al)和C?Co@MIL?53(Al))。得益于MIL?53(Al)和CNTs的复合结构以及CoF2的形成,C?Co@MIL?53(Al)复合材料作为超级电容器电极时,在0.5 A·g^-1电流密度下展现出了高比电容(240.1 F·g^-1),并且经过2000次充放电循环后表现出良好的循环稳定性。     

SiO2/TiO2-xCx/C的制备、表征及其吸附和可见光催化性能

以SiO2为成核中心,钛酸四丁酯为钛源,分别以多羟基化合物乙二醇、丙三醇、葡萄糖和聚乙烯醇为联接剂,采用水解沉淀法制备了碳掺杂和包覆的多孔SiO2/TiO2-xCx/C可见光响应型光催化剂。采用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换-红外光谱(FTIR)、比表面积(BET)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱对样品进行表征。对不同结构样品的形成机理进行了分析。以次甲基蓝(MB)溶液为模拟废水,对样品的吸附性能和可见光催化性能进行了评价。结果表明,多羟基化合物对材料的结构和性能有重要影响。碳的掺杂和包覆使材料的吸收光谱包含了整个可见光区,而多孔结构使材料的吸附性能得到提高。以聚乙烯醇为原料所得样品吸附性能最好,30 min内吸附率达到70%;而以丙三醇为原料所得样品具有最好的可见光催化性能,40 min内次甲基蓝的降解率达到95%。     

Adsorption of CO2 in metal organic frameworks of different metal centres: Grand Canonical Monte Carlo simulations compared to experiments

A Grand Canonical Monte Carlo study has been performed in order to compare the different CO₂ adsorption mechanisms between two members of the MIL-n family of hybrid metal-organic framework materials. The MIL-53 (Al) and MIL-47 (V) systems were considered. The results obtained confirm that there is a structural interchange between a large pore and narrow pore forms of MIL-53 (Al), not seen with the MIL-47 (V) material, which is a consequence of the presence of μ ₂-OH groups. The interactions between the CO₂ molecules and these μ ₂ OH groups mainly govern the adsorption mechanism in this MIL-53 (Al) material. The subsequent breaking of these adsorption geometries after the adsorbate loading increases past the point where no more preferred adsorption sites are available, are proposed as key features of the breathing phenomenon. After this, any new adsorbates introduced into the MIL-53 (Al) large pore structure experience a homogeneous adsorption environment with no preferential adsorption sites in a similar way to what occurs in MIL-47 (V).     

可见光响应的Co3(PO4)2/Ag3PO4纳米复合光催化剂的制备及表征

采用简单的化学偏聚法合成出Ag₃PO₄纳米颗粒、磷酸钴（Co₃（PO₄）₂,CoP）纳米片以及它们两者的纳米复合结构（CoP/Ag₃PO₄）,同时还比较了它们的可见光催化活性. 采用场发射扫描电镜（FESEM）、X 射线衍射（XRD）、紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱以及光致发光谱等手段对其形貌、结构、光学以及可见光催化性能等进行表征. 结果表明,CoP/Ag₃PO₄复合纳米结构的可见光降解甲基橙（MO）的速率和循环稳定性均明显优于其它两种物质. 这表明CoP应该起着共催化剂的作用,它能够抑制光生电子与空穴之间的复合,并且提供大量高活性的光生空穴. 此外,我们还发现CoP/Ag₃PO₄降解另一种阳离子型染料——罗丹明B（RhB）的能力则远不如纯Ag₃PO₄,这可能是与光催化剂的表面性质发生改变有关,造成更低的RhB吸附能力. 本文提供了一种廉价制备高效可见光催化剂的新方法.     

LiMn<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript> and LiCoO<Subscript>2</Subscript> composite cathode materials obtained by mechanical activation

New composite cathode materials xLiMn₂O₄/(1 ? x) LiCoO₂(x = 0.7, 0.6, 0.5 и 0.4) were obtained by mechanical activation. According to scanning electron microscopy data, the process was accompanied by pronounced dispersion and fine mixing of the initial components. In the course of the preparation and electrochemical cycling of the composites, LiMn₂O₄ and LiCoO₂ partially reacted, leading to the replacement of manganese with cobalt in the structure of spinel, which was detected by powder X-ray diffraction (XRD), IR and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and cyclic chronopotentiometry. The specific discharge capacity of composites was ～100 mAh/g.     

Highly ordered Ti-SBA-15: Efficient H2 adsorbent and photocatalyst for eco-toxic dye degradation

Highly ordered 2D-hexagonal mesoporous titanium silicate Ti-SBA-15 materials (space group p6mm) have been synthesized hydrothermally in acidic medium employing amphiphilic tri-block copolymer, Pluronic F127 as structure directing agent. Samples are characterized by powder X-ray diffraction, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, FT IR spectroscopy, UV-visible diffuse reflectance measurements, N₂ adsorption/desorption and TG-DTA analysis. XRD and TEM results suggested the presence of highly ordered mesophase with hexagonal pore arrangements. BET surface area for Ti-SBA-15 (924 m² g⁻¹) is considerably higher than the pure silica SBA-15 (611 m² g⁻¹) prepared following the same synthetic route. UV-visible and FT-IR studies suggested the incorporation of mostly tetrahedral titanium (IV) species, along with some six-coordinated sites in the silicate network. This material shows very good H₂ adsorption capacity at higher pressure and excellent catalytic activity in the photocatalytic degradation of ecologically abundant dye methylene blue.     

CO2在氨基改性MIL-101(Cr)中吸附的分子模拟

采用实验与分子模拟结合的方法研究298 K下CO_2在氨基改性得到的MIL-101(Cr)-NH_2和MIL-101(Cr)-ED(ED:乙二胺)上的吸附性能。比较MIL-101(Cr)、MIL-101(Cr)-NH_2和MIL-101(Cr)-ED的吸附等温线与吸附热的结果,表明采用直接合成改性法得到的MIL-101(Cr)-NH_2比采用合成后再改性得到的MIL-101(Cr)-ED有更高的CO_2吸附容量。进一步比较密度分布图和径向密度分布曲线,分析CO_2在氨基改性MIL-101(Cr)中的吸附位,表明在低压下CO_2首先吸附在MIL-101(Cr)微孔的超级四面体中,随着吸附压力的增大逐渐填充到更大的孔中。氨基的存在增加了CO_2的吸附位点,使MIL-101(Cr)-NH_2具有较高CO_2吸附容量;同时MIL-101(Cr)-ED中的ED分子的存在增加了CO_2的吸附位点,使MIL-101(Cr)-ED也具有较高CO_2吸附容量;但是MIL-101(Cr)-ED中的ED分子占据了MIL-101(Cr)中Cr的吸附位点,使Cr对CO_2的吸附强度减弱,同时可吸附位点少于MIL-101(Cr)-NH_2,导致其对CO_2的吸附容量少于MIL-101(Cr)-NH_2。     

CO2在氨基改性MIL-101(Cr)中吸附的分子模拟

采用实验与分子模拟结合的方法研究298 K下CO₂在氨基改性得到的MIL-101（Cr）-NH₂和MIL-101（Cr）-ED（ED：乙二胺）上的吸附性能。比较MIL-101（Cr）、MIL-101（Cr）-NH₂和MIL-101（Cr）-ED的吸附等温线与吸附热的结果,表明采用直接合成改性法得到的MIL-101（Cr）-NH₂比采用合成后再改性得到的MIL-101（Cr）-ED有更高的CO₂吸附容量。进一步比较密度分布图和径向密度分布曲线,分析CO₂在氨基改性MIL-101（Cr）中的吸附位,表明在低压下CO₂首先吸附在MIL-101（Cr）微孔的超级四面体中,随着吸附压力的增大逐渐填充到更大的孔中。氨基的存在增加了CO₂的吸附位点,使MIL-101（Cr）-NH₂具有较高CO₂吸附容量;同时MIL-101（Cr）-ED中的ED分子的存在增加了CO₂的吸附位点,使MIL-101（Cr）-ED也具有较高CO₂吸附容量;但是MIL-101（Cr）-ED中的ED分子占据了MIL-101（Cr）中Cr的吸附位点,使Cr对CO₂的吸附强度减弱,同时可吸附位点少于MIL-101（Cr）-NH₂,导致其对CO₂的吸附容量少于MIL-101（Cr）-NH₂。