电化学合成氨研究进展

氨是化学工业中最高产量的化学品之一,在全球经济中占重要地位.传统的合成氨工艺是Haber-Bosch法,该方法具有工作压力高、能耗高、转化率低以及CO_2排放量大等缺点.氮气电化学还原合成氨可以在常压条件下进行,并可由可再生电力提供动力,被认为是最有希望的Haber-Bosch工艺替代方法之一.本文概述了高温(t500℃)、中温(100℃t500℃)和低温(t100℃)下电化学合成氨的研究工作进展,并对电化学合成氨的发展趋势进行了预测.     

F掺杂纳米TiO2/硅藻土复合材料光催化性能研究

以硅藻土为载体,钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了F掺杂纳米TiO2/硅藻土复合光催化材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对材料的晶体结构、微观形貌及光学性能进行了表征.结果表明与纯TiO2相比,硅藻土显著提高了材料的吸附能力,有效抑制了催化剂纳米粒子的团聚;F掺杂量为1;时,制备的F-TiO2/硅藻土样品在可见光下对罗丹明B降解效果最好.     

基于Hansen溶度参数的煤直接液化残渣超临界萃取

以丙酮、 异丙醇和苯为溶剂在超临界状态下对煤直接液化残渣进行萃取, 应用溶度参数分析了超临界萃取环境中溶剂和萃取原料的变化; 基于Hansen拓展方法建立了关联Hansen溶度参数和萃取收率的理论方程. 结果表明, 临界温度较高. 以色散力溶度参数为主的苯的萃取收率明显高于其它2种溶剂; 液化残渣中可萃出组分的理想溶解度随温度的升高而增大, 该效应也是超临界溶剂萃取重质组分时萃取收率提高的重要原因; 萃取收率与Hansen溶度参数之间的回归模型与实验结果具有较好的一致性, 证明Hansen溶度参数理论和Hansen拓展方法适用于描述煤直接液化残渣的超临界萃取过程.     

放射孔二氧化硅及其核壳结构的制备与表征

室温下以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂, 正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 氨水(质量分数25%)为催化剂, 在水-乙醇-乙醚作共溶剂的体系中以氨基化的实心二氧化硅(NH₂-sSiO₂)为添加剂, 制备了放射孔二氧化硅及其核壳结构(sSiO₂@rSiO₂). 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、小角X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附实验和孔径分布测定对其进行了表征和分析. 结果表明, 合成的产物为0.4~1 μm的球形粒子, 球上存在多级放射状孔道结构, 孔径从3 nm到几十纳米的多级孔径并存, 样品的Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积为996 m²/g. 最后对放射孔二氧化硅的形成机理及核壳结构的影响因素进行了初步探讨.     

纳米TiO2/蛋白土复合材料的制备与表征

为了解决纳米TiO2在使用过程中分散性差、难以回收等缺点,将纳米TiO2负载在酸浸蛋白土表面,提高光催化效率.以酸浸蛋白土为载体,TiCl4为前驱体,采用水解沉淀法制备了纳米TiO2/蛋白土复合材料.采用XRD、TEM等方法对复合材料性能进行了表征,并进行了复合材料的光催化降解甲醛实验研究.结果表明负载在蛋白土表面的Ti02晶型为锐钛型,晶粒粒度为5～20 nm.对甲醛降解实验研究结果表明,所制备的蛋白土负载纳米TiO2复合材料具有良好的光催化降解性能,其24h对甲醛的降解去除率可以达到90;以上.     

水热法制备聚苯胺及其铁氧化物纳米复合材料

利用水热法与无模板自组装法相结合, 以三氯化铁为氧化剂、 掺杂剂和反应物, 制备了聚苯胺及其铁氧化物纳米复合材料. 结果表明, 通过改变三氯化铁的浓度可以调控产物的微观结构和组成. 当三氯化铁的浓度≤0.13 mol/L时, 产物组成为未掺杂的低聚苯胺与α-Fe₂O₃的复合纳米材料, 其微观结构为纳米颗粒组装成的椭球体和准立方体; 当三氯化铁的浓度≥0.20 mol/L时, 产物组成为掺杂态聚苯胺, 其微观结构为纳米片层结构组装成的微米级大丽花球; 并且产物的粒径随三氯化铁浓度的增大而增大. 利用扫描电子显微镜、 红外光谱、 紫外-可见光谱、 X光电子能谱及X射线衍射等手段对产物的微观结构和组成进行了表征, 并探讨了产物的形成机理.     

电气石对硅藻土基多孔陶瓷孔结构与孔雀石绿脱色效果的影响

以硅藻土为主要原料,采用固相烧结法和低温煅烧工艺,制备了硅藻土基多孔陶瓷.着重考察了电气石对材料的微观结构、孔径分布等材料孔结构及孔雀石绿溶液脱色能力的影响,通过扫描电镜、压汞仪等手段对不同电气石含量的硅藻土基多孔陶瓷进行了表征.结果表明:当电气石含量为12;时,材料内孔径细小,平均孔径最小177.5 nm,比表面积最大6.83 m2/g;电气石含量由0提高到16;,材料的孔隙率由49.3;降至36.5;,对孔雀石绿溶液的脱色能力逐渐增强.当电气石含量为16;时,反应6 h后,412 nm与618 nm处吸收峰消失.     

光谱分析法鉴别丙烯酸丁酯废水中的阴离子交换膜污染物

以回收实际丙烯酸丁酯废水有机酸的双极膜电渗析膜堆中的阴离子交换膜为研究对象,对膜使用前后的性能进行了表征,并综合通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对膜表面组分变化进行了表征。膜性能分析结果表明,使用后的阴离子交换膜受到污染,膜电阻增大,迁移数减小。能谱分析结果表明, 使用后阴离子交换膜表面污染物C和O元素含量(以原子百分比计)显著升高,分别从78.10%,8.34%升高到81.76%,12.05%, 表明膜污染物为含碳含氧物质。XPS谱图C1s峰的分析表明,-COO-Na+化学态的百分含量从污染前的8.5%升高到污染后的13.7%,表明膜污染物中含有-COO-Na+。ATR-FTIR分析结果表明,阴离子交换膜使用后,在1 561 cm-1处的吸收增强,而此波长正是-COO-M+(M为金属)的反对称伸缩振动峰,进一步验证了XPS分析结果。由于丙烯酸丁酯废水中含有聚丙烯酸钠,因此采用聚丙烯酸钠溶液污染阴离子交换膜,并对污染后离子交换膜进行膜性能、XPS和ATR-FTIR的分析。结果表明,聚丙烯酸钠导致阴离子交换膜膜电阻增大,迁移数减小,XPS谱图-COO-Na+化学态的百分含量增加,ATR-FTIR谱图1 561 cm-1处吸收增强。综合上述结果,聚丙烯酸钠是废水中造成阴离子交换膜污染的重要物质。光谱分析方法是离子交换膜污染层表征和污染物鉴别的有效手段。     

共轭支链含腈基的聚对苯乙烯衍生物的合成及光谱特征

通过HECK法共聚将腈基引入聚对苯乙烯(PPV)的共轭支链,得到聚合物DiCN-PPV。通过核磁共振(¹H-NMR)、质谱(MS)、元素分析及GPC确定了组成和分子量。探索了聚合反应时间和温度对聚合物分子量及产率的影响。结果表明,该聚合物具有较高的热稳定性(T_d>247℃),在100℃反应62 h可以得到产物分子量M_n=1.76×10⁴,分散度P_d=1.9,产率50%。以紫外吸收光谱及荧光光谱分析了该聚合物溶液及其膜的基本光谱特征,表明D iCN-PPV中D-A(Donor-Acceptor)给受体的结构发生分子内的能量转移,从而导致了新的能级结构。它的荧光为红光λ_max=645 nm,是一种潜在的有机红光新材料。