离子液体自聚集磁性多壁碳纳米管固相萃取环境水样中的磺胺类药物

将1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸([C6MIM] [PF6])离子液体自聚集于磁性多壁碳纳米管(Fe3O4@MWCNTs)表面,并将其作为磁性固相吸附剂,建立了同时测定环境水样中磺胺二甲嘧啶、磺胺对甲氧嘧啶、磺胺邻二甲氧嘧啶和磺胺二甲异噁唑4种磺胺类药物的涡旋辅助磁性固相萃取-高效液相色谱法.优化条件为:将20.0 mg [C6MIM] [PF6]包覆的Fe3 O4@MWCNTs分散于200 mL水样中,涡旋萃取15 min,磁性分离获取磁性吸附剂,3.5 mL 1.0％乙酸铵-甲醇溶液洗脱,洗脱液氮吹至干,300 μL甲醇溶解后待下一步高效液相色谱/二极管阵列检测器(HPLC-PDA)分析.4种磺胺类药物在0.375 ～ 75.0 μg/L范围内与峰面积呈良好的线性关系,其相关系数为0.9985 ～0.9996,检出限(S/N=3)为0.079 ～0.099 μg/L,3个加标浓度水平的回收率为80.60％ ～99.99％,日内、日间测定的相对标准偏差分别为1.3％ ～6.9％和1.2％～2.9％(n=3).结果表明,本方法简单方便,易于操作,适用于环境水样中痕量磺胺类药物的检测.     

碳纳米管封装铁纳米粒子催化剂上CO加氢制低碳烯烃

由于石油资源的逐步枯竭,近年来费托(F-T)反应因其可以高效将煤、天然气和生物质等转化成液体燃料和高值化学品而越来越受到人们的关注。相比于Co, Ni和Ru等F-T催化剂, Fe基催化剂因其价格低廉,产物分布广而被广泛研究。以合成气直接制备低碳烯烃的F-T过程为例,铁基催化剂通常会因积碳和烧结的问题,而导致失活。因此,人们通常使用一些氧化物载体,比如氧化硅,氧化铝或者分子筛来分散并稳定铁粒子。但是这类氧化物载体通常与铁有非常强的相互作用,特别是在铁粒子较小的情况下,容易生成一些难于还原的硅酸铁和铝酸铁。而活性炭、碳纤维等惰性载体与铁的相互作用较弱,不足以稳定小的铁粒子在而反应过程中聚集。近来,我们组提出了利用石墨烯碳层封装过渡金属粒子作为催化剂,利用“穿透”的金属电子来催化反应,从而可以使活性中心和反应介质隔离,有效地增强了非贵金属催化剂的活性和稳定性。在此基础上,我们组和其他课题组的研究表明,一系列石墨烯碳层封装的非贵金属催化剂在燃料电池阴极氧还原反应,电催化析氢反应,染料敏化太阳能电池中的I3–还原反应以及催化氧化还原反应中都有着广泛的应用前景。这种材料中碳层不仅能在氧化气氛、酸性介质中保护包覆的金属,防止其被氧化或者腐蚀,还与包覆的金属有着较强的相互作用,可以促进非贵金属的电子向碳层表面的转移,有望在一些苛刻的反应条件下实现对贵金属催化剂的替代。本文进一步拓展了其在高温反应中的应用,发现豆荚状碳纳米管封装的金属铁纳米粒子在合成气制备低碳烯烃中可以有效防止金属铁纳米粒子的烧结和聚集,因此表现出优异的低碳烯烃选择性和催化稳定性。我们利用一步化学反应法合成了豆荚状碳纳米管封装的铁纳米粒子催化剂(Pod-Fe),并通过酸洗除去碳管外面裸露的铁粒子。透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)表明酸洗后铁粒子被包覆在碳管内,并且呈金属态,而酸洗前,则还有大量的氧化铁粒子分布于碳管外部(FeOx/Pod-Fe)。将酸洗前后的两个催化剂用于固定床气相F-T反应中。通过调节空速和温度考察了它们的催化反应性能,结果表明两个催化剂在不同的反应条件下都有着良好的低碳烯烃选择性。不同反应温度下,它们表现出不同的变化趋势：Pod-Fe活性随着温度的升高而缓慢增长,至380 oC都没有明显的失活现象;而对于FeOx/Pod-Fe催化剂,随着温度的升高, CO的转化率先升高,在300 oC时达最高,但随着温度进一步升高,活性迅速降低,呈现一个火山型曲线。 TEM结果发现,反应后FeOx/Pod-Fe催化剂粒子上产生了很多杂乱的碳丝,并且铁粒子有着明显的聚集长大。而Pod–Fe催化剂即使在380 oC反应后,其形貌仍然保持完好,没有积碳产生,粒子也没有发生聚集和长大。进一步在320 oC下120 h的寿命试验发现, Pod-Fe催化剂的初始活性较低,但经20 h的活化阶段,活性会先增加后略有下降,20 h后趋于稳定。而FeOx/Pod-Fe催化剂在反应初始虽然表现出较高的活性,但是随着时间进行,活性迅速下降一半以上,最后趋于稳定。同时结合反应后TEM和XRD的结果发现碳管外部裸露的铁粒子会在反应过程中形成碳化铁物种,并随着反应进行产生聚集,并伴有大量积碳,导致活性迅速下降;而碳层的包覆对于铁粒子有着很好的稳定作用,使得铁粒子能够在高温反应中保持稳定,并且没有积碳的产生。由此可见石墨烯碳层可以有效保护其包覆的金属粒子,并且能够提高其在高温反应下的低碳烯烃选择性和稳定性。此类催化剂有望在一些苛刻条件下的多相催化反应中得到广泛应用。     

磁性碳纳米管固相萃取-原子荧光光谱法测定水中痕量镉

建立了检测水中痕量镉的磁性固相萃取-原子荧光光谱法。制备磁性碳纳米管,以其作为固相萃取吸附剂用来萃取和富集水中的痕量镉,采用氢化物发生-原子荧光光谱法进行检测。在最佳条件下,镉在0.05~5.0μg·L-1范围内呈线性,检出限(3σ)为1.6 ng·L-1。加标回收率在97.1%~101%之间,测定值的相对标准偏差在1.6%~4.8%之间。方法用于分析标准物质,测定值与认定值相符。     

多壁碳纳米管/聚丙烯酸/MOF-5的制备及其N_2吸附性能

用化学修饰法制备出复合物多壁碳纳米管/聚丙烯酸(MWCNTs/PAA),用溶剂热法合成Zn4O(1,4-benzenedicarboxylate)3(MOF-5)和MWCNTs/PAA/MOF-5。通过XRD、FTIR、TG、HRTEM和比表面积和孔隙度分析仪对MWCNTs,MOF-5,MWCNTs/PAA和MWCNTs/PAA/MOF-5的结构和性质进行表征。结果表明:复合材料MWCNTs/PAA中PAA包覆在碳纳米管外壁上,含量为4.3%,在FTIR中有PAA特征官能团的吸收峰;MWCNTs/PAA/MOF-5和MOF-5的形貌一样,MWCNTs/PAA/MOF-5的热分解温度比MOF-5的提高了49℃;MOF-5和MWCNTs/PAA/MOF-5的N2吸附曲线为Ⅰ型,77 K和100 k Pa条件下,N2的吸附量达到最大值,分别为265、299.03 cm3·g-1。     

单壁碳纳米管-氧化石墨烯复合修饰电极测定邻苯二酚

制备了用于测定邻苯二酚的单壁碳纳米管-氧化石墨烯复合修饰玻碳电极.用循环伏安法研究了邻苯二酚在该电极上的电化学行为.结果表明,该修饰电极对邻苯二酚具有良好的电催化性能.在最佳实验条件下,采用差分脉冲伏安法对邻苯二酚进行了测定,其氧化峰电流与邻苯二酚浓度在2×10~(-6)~1×10~(-4) mol/L范围内呈线性关系,相关系数为0.996 2,检出限为4×10~(-7) mol/L.该电极具有良好的重现性,用于模拟废水中邻苯二酚的测定结果令人满意.     

单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物修饰玻碳电极对对硝基苯酚的电化学检测

本研究用氨基二茂铁(Aminoferrocene,AFc)经重氮化反应后修饰单壁碳纳米管(SWNTs),制备SWNTs-AFc复合物,并以该复合物修饰玻碳电极(GCE),通过循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)等电化学方法检测对硝基苯酚(p-NP)。结果表明,与裸玻碳电极相比,SWNTs-AFc/GCE对p-NP响应的还原过电位显著减小,峰电流大大增强,p-NP的检测线性范围为1~850μmol/L(R2=0.997),检测限为1μmol/L。该方法电流响应快、灵敏度高、检测限低,具有良好的应用前景。     

化学镀耐磨自润滑Ni-P复合镀层的摩擦磨损性能

利用化学复合镀技术制备了Ni-P-碳纳米管(Ni-P-CNTs)和Ni-P-无机类富勒烯WS2[Ni-P-(IF-WS2)]复合镀层,考察了复合镀层的减摩抗磨性能.结果表明,Ni-P-CNTs和Ni-P-(IF-WS2)复合镀层的减摩抗磨性能优于化学镀Ni-P和Ni-P-石墨镀层,其原因在于Ni-P-CNTs化学复合镀层中的碳纳米管具有优异力学性能和同轴石墨纳米管结构,而Ni-P-(IF-WS2)化学复合镀层中的IF-WS2具有封闭层状类富勒烯球形结构,二者均具有优异的自润滑性能.     

碳纳米管的光限幅行为实验研究

制备了碳纳米管悬浮液和掺杂碳纳米管的石英玻璃。测量了碳纳米管悬浮液和掺杂碳纳米管的石英玻璃对波长1064nm、脉宽10ns的Nd:YAG调Q脉冲激光的光限幅曲线以及对重复频率脉冲激光的限幅能力,分析了悬浮液浓度和溶剂的热物理性质对光限幅性能的影响;在对可见光和近红外光保持相同透过率的情况下,碳纳米管悬浮液的光限幅能力优于掺杂碳纳米管的石英玻璃。     

碳纳米管-聚丙烯酸乙酯复合乳液的制备及其润滑性能研究

采用乳液聚合方法合成了碳纳米管一聚丙烯酸乙酯(CNTs—PEA)复合乳液;采用JEM100XI型透射电子显微镜(TEM)观察了复合乳液的微观形貌;采用MQ-800型四球摩擦磨损试验机和MM-200型环一块摩擦磨损试验机考察了CNTs—PEA复合乳液作为水基润滑添加剂的摩擦学性能;并采用JSM-35型扫描电子显微镜(SEM)分析了磨斑表面．结果表明,CNTs—PEA复合乳液在极低浓度下即可有效地提高水基液的承载能力和抗磨性能．     

CARBON NANOTUBES VIA METHANE DECOMPOSITION ON AN ALUMINA SUPPORTED COBALT AEROGEL CATALYST

An alumina-supported cobalt aerogel catalyst prepared from a sol-gel and a supercritical drying method was used in the catalytic decomposition of methane.The physical-chemical properties of the catalyst were characterized and its activity for methane decomposition was investigated.The effects of calcination and reaction temperatures on the activity of the catalyst and the morphology of the carbon nanotubes produced were discussed.A COAl2O4 spinel structure formed in the calcined catalyst.The quantity of the nanotubes produced in the reaction increases with the amount of cobalt in the reduced catalyst.A higher reaction temperature leads to a higher reaction rate,though faster deactivation of the catalyst occurs with the change.The carbon nanotubes grown on the catalyst have smooth walls and uniform diameter distribution.