稳定于具有亚5nm窗口的立方介孔氧化硅的金纳米颗粒及其优异的醇氧化活性

金纳米颗粒在烯烃加氢、水气转化、过氧化氢直接合成和醇类选择性氧化等反应中表现出独特的催化性能,引起了人们广泛关注.通常,金纳米颗粒的催化活性受到尺寸、原子堆积形式、暴露晶面及其与载体的相互作用所影响.而金纳米颗粒的烧结往往导致其催化效率迅速下降.为了解决金颗粒烧结问题,提高其使用寿命,必须控制高温处理时颗粒和原子的迁移.尽管已有很多工作见诸报道,然而到目前为止,仍未完全解决金颗粒烧结问题.本文通过调整有机模板剂和反应温度成功地合成了不同窗口尺寸的立方介孔氧化硅材料(FDU-12),并将预先合成的3 nm金颗粒负载于其上,考察了窗口尺寸对金颗粒烧结的影响.首先,采用小角X射线散射、氮气吸附-脱附、透射电镜和扫描电镜等手段证实成功合成了具有亚5 nm窗口的FDU-12材料,同时以3 nm金颗粒为探针,进一步区分了具有<3 nm和3?5 nm窗口的FDU-12样品.在抗烧结实验中发现,具有3?5 nm窗口尺寸的FDU-12能够在一个较宽的金负载量(1.0?8.3 wt%)下稳定金纳米颗粒.在550oC空气中焙烧5 h后,金颗粒的平均尺寸维持在4.5?5.0 nm.更小的窗口尺寸则会导致3 nm金颗粒无法进入FDU-12孔道,从而带来低的负载能力和差的抗烧结性能.另一方面,具有>7 nm窗口尺寸的FDU-12则只在高的金颗粒负载量(>9 wt%)下才表现出较好的抗烧结性能,低负载量时烧结严重(2.1 wt%,14.2?5.5 nm).我们推测,合适的窗口尺寸(3?5 nm)恰好能允许3 nm金颗粒进入FDU-12的孔道,在高温处理过程中,当金颗粒长大到5 nm左右时,窗口极大地限制了金颗粒的移动,导致其不能在孔与孔之间自由迁移.此外,该FDU-12材料的孔径为18 nm,这使得封装在各个孔内部的金颗粒与其他金颗粒距离较远,不利于其通过原子迁移而发生烧结.因此,拥有3?5 nm窗口尺寸的FDU-12在一个宽的金负载量下表现出良好的抗烧结能力.而对于具有>7 nm窗口尺寸的FDU-12,在高的金负载量下,它可通过自聚焦效应抑制原子迁移,从而具有优良的抗烧结性能.但在低负载量时,介孔氧化硅的绝大部分孔内并不包含多个金颗粒,自聚焦效应无法发挥作用,在高温焙烧时金颗粒可以通过大的窗口尺寸相互融合导致烧结.我们将具有不同金尺寸的AuNP/FDU-12催化剂用于环己醇选择性氧化反应中.结果表明,4.5 nm的金催化剂表现出最好的活性(1544 mmol gAu-1 h-1)和大于99%的选择性(230oC),大大超过了先前报道的基于Ag和Mn为活性中心的催化剂.另外,与负载在商用γ-Al2O3上相比,AuNP/FDU-12体系表现出了很好的选择性,直接脱水产物小于1%.同时可以保持100 h内金颗粒不发生烧结,活性不明显下降.     

低温高强釉配方的制备

为了研制低温高硬度熔块釉配方,确定了R2O-RO-Al2O3-SiO2-B2O3低温系熔块釉配方,在此基础上,做4因素3水平的正交试验.通过灰熔点测试仪、压力试验机、XRD、SEM、维氏硬度仪等测试手段,研究9个R2O-RO-Al2O3-SiO2-B2O3系熔块釉烧成过程、物相组成、微观结构和釉面硬度.结果表明:以抗折强度和维氏硬度两个指标为基准,通过综合评分法对釉配方进行比较评分,6号釉配方的综合性能最优,熔融温度为865 ℃,抗折强度为79 MPa,维氏硬度为6006 MPa.通过4号和6号釉配方制得的釉浆来包裹支撑剂填充多孔砖,透水砖试样性能远远超过所规定的标准,性能优异,抗压强度分别为57 MPa,54.5 MPa,耐磨性即磨坑长度分别为21 mm,24 mm.     

聚醚砜血液净化膜的研究进展

聚醚砜具备良好的热稳定性、氧化稳定性、机械性能与成膜性,用它制备的高分子膜材料在分离净化领域,特别是血液净化领域得到广泛应用。本文综述聚醚砜膜渗透性能的调控,介绍近年来聚醚砜血液净化膜材料的血液相容性、抗污性、抗菌性、细胞相容性及多功能性的改性研究进展,包括本课题组的研究工作,并展望未来研究及发展方向。     

火场-结构联合分析简化模型及其应用研究

为在建筑结构火灾反应分析中考虑实际火场特性,并简化火场分析模型与结构有限元分析模型之间的复杂对应关系,提出并建立了火场温度及对流辐射边界的热传导分析时空模型(STM)和基于时空模型的火场-结构联合分析方法。该方法根据火场模型计算出室内火场温度分布场以及对流辐射边界场离散数据,通过双向正交多项式进行拟合来得到不同时刻的构件边界连续时空模型,再通过时空模型进行热传导分析和热力耦合分析,从而实现火场-结构联合分析方法。在验证其合理性的基础上,通过ABAQUS子程序UTEMP和DFLUX实现其分析过程,并进行了北京某档案馆工程的应用分析,结果表明该方法可以较好地联合火场模拟与结构分析用于结构火灾安全评价。     

氧化还原沉淀法制备Mn-Ce-Co-Ox/PPS滤料及其低温SCR活性

先用十二烷基硫酸钠（SDS）对聚苯硫醚（PPS）滤料进行表面改性,随后通过氧化还原沉淀法制得不同质量比的Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料。考察了复合滤料在低温选择性催化还原（SCR）反应过程中的催化活性,并通过XRD、FESEM、TEM和XPS等表征手段对复合滤料的结构及性能进行表征分析。结果表明,Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料在120-160 ℃时的脱硝效率达到86%-100%,明显优于超声法制备的Mn-Ce-Co-O_x/PPS-UM复合滤料的低温SCR活性,且1.2Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料的活性最优。1.2Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料中MnO₂、Ce₂O₃、CeO₂、CoO、Co₃O₄以蜂窝状形式均匀分散在PPS纤维表面,且呈弱结晶性结构;其较高的Ce³⁺/（Ce³⁺+Ce⁴⁺）比值和Co元素浓度是该1.2Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料具有优异低温SCR活性的主要原因。此外,与Mn-Ce-Co-O_x/PPS-UM复合滤料相比,1.2Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料也具有良好的抗H₂O和抗SO₂性能。     

自蔓延高温燃烧合成法制备CeWTiO_x催化剂及其NH_3-SCR性能

采用自蔓延高温燃烧合成法制备了CeWTiO_x系列催化剂并考察了其氨选择性催化还原NO_x(NH_3-SCR)性能。利用X射线衍射、N_2吸附-脱附、H_2程序升温还原、X射线光电子能谱、NH_3程序升温脱附表征和分析了催化剂晶相、结构、氧化还原能力和酸性强度与其活性之间的关系。结果表明,Ce_(40)W_(10)TiO_x催化剂在150-430℃NO转化率可达80%以上,含硫条件下200℃NO转化率可保持在97%左右。结果表明,该催化剂的低温活性和抗硫性能主要与W的掺杂有关。钨的存在减弱了Ce-O键的强度,降低了CeO2的结晶度和减小了晶粒粒径,增加了催化剂表面活性氧含量和酸量,提高了其性能。     

静电纺丝制备空气过滤用抗分层聚酰胺66/聚丙烯腈/聚醚砜(PA-66/PAN/PES)三明治结构膜

通过在经处理的不锈钢网(SSM)上逐层电纺制备了简易有效的聚酰胺66/聚丙烯腈/聚醚砜(PA-66/PAN/PES)复合纤维过滤材料.材料中间层采用以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂的PAN/PES共混聚合物电纺而成.扫描电子显微镜表征和比表面积测试结果表明, 在相同纺丝条件下PES量的增加有利于减小纤维直径, 增大膜的孔隙率.同时, 通过拉伸实验测量了未带有SSM的膜的机械性能(5.857 MPa).利用PES的良好疏水性, 过滤膜表面具有相对良好的疏水效果, 接触角约为130.58°.在样品厚度尽可能相等的情况下, 通过对实际空气环境中0.3~5 μm的颗粒进行截流测试发现, PAN/PES-3的过滤效率达到且大于99%.通过机械振动和空气反吹考察了过滤膜的再生性能.此外, 还通过使用喷雾喷涂SSM研究了防分层过滤介质的基质.     

Cr改性钒基催化剂对NH3低温选择性催化还原NOx的影响

火电厂和机动车辆等的NOx排放量与日俱增, NOx的治理已成为环境保护的重要组成部分.以NH3作为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是目前消除NOx最为高效的方法之一.该反应最为典型的催化剂是V2O5–WO3(MoO3)/TiO2,催化活性窗口为250–400 oC.国外通常将SCR系统置于省煤器之后,此时烟气温度在300 oC以上,催化剂能保持较高的活性,但易受到烟气中高浓度烟尘、SO2和碱金属等的影响,寿命相对较短.此外,高温工艺中副产物硫酸铵的堵塞也是一个不可忽视的问题.因此,将SCR脱硝装置设在脱硫除尘之后成为一种优选技术之一,但烟气温度会降至250 oC以下,而常规的钒基催化剂不能满足低温活性要求.通过添加助剂或改变载体可改善钒基催化剂的低温活性,同时保持其高效的抗硫能力.
　　本文以Cr和V为活性组分, TiO2为载体,采用浸渍法制备了铬钒钛(Cr–VOx/TiO2)系列催化剂,考察了它们的低温脱硝活性和抗水抗硫性,并通过N2吸附-脱附、X射线衍射、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了表征,分析了Cr–V催化剂的作用机制.
　　结果显示,当n(Cr)：n(V)为0.2：0.8,活性组分负载量为10 wt%时, Cr–VOx/TiO2催化剂表现出最佳的低温催化活性;当反应温度为160°C时, NOx转化率达到90%以上,明显优于其他催化剂,同时活性窗口(160–300°C)得到拓宽. NH3-TPD结果表明, VOx/TiO2催化剂表面呈中弱酸性,随着Cr的添加,钒基催化剂的NH3脱附峰向高温拓宽,说明其表面强酸量有所增加, Cr0.2–V0.8/TiO2在160–300°C范围内均出现了NH3的脱附峰,此时催化剂表面弱酸量最大.当n(Cr)：n(V)大于0.2：0.8时,催化剂表面出现强酸位,这种强酸位不利于NH3脱附,从而不利于SCR反应的进行.因此适量Cr的添加有助于提高钒基催化剂表面弱酸及中性酸量. H2-TPR结果发现,助剂Cr的添加使得催化剂表面氧量增加,这可能是由于Cr的添加形成了较多的氧空穴和未饱和的化学键.催化剂表面化学吸附氧是氧化还原反应最活跃的氧物种,在SCR反应中,表面氧可作为NO的吸附介质参与到催化剂表面反应中,可有效提高SCR反应速率.通过考察活性组分负载量对催化剂活性的影响,发现不同负载量催化剂的催化活性依次为10 wt%>20 wt%>50 wt%>5 wt%. XPS分析发现,当负载量为10 wt%时,催化剂表面非计量的钒离子和化学性质活跃的自由电子最多,因此表现出最佳的SCR活性;当负载量过高时,大量氧化物堆积烧结形成V2O5和Cr2V4O13,覆盖了钒离子活性位点,降低了催化剂脱硝效率.
　　催化剂在220°C表现出良好的抗硫性,在通入100 ppm SO212 h后NOx的转化率仍可达99%以上,并未出现硫中毒现象.同时该催化剂也表现出较好的抗水性,在通入10 vol%水蒸气12 h后, NOx转化率仍能达85%以上.     

两性表面活性剂与阴离子聚丙烯酰胺复配体系的抗盐性

通过单因素实验分析两性表面活性剂浓度、无机盐浓度及pH值对聚丙烯酰胺复配体系黏度的影响规律,应用SPSS软件对均匀实验结果进行非线性回归,得到复配体系黏度与聚合物浓度、两性表面活性剂浓度及无机盐浓度的定量关系式,进而理论分析了各因素对复配体系抗盐性的影响规律.结果表明,当两性表面活性剂的浓度低于临界缔合浓度(CAC)时,复配体系的黏度变化不大;当其浓度高于CAC后,随着浓度的增加,体系黏度急剧增大;当其浓度达到聚合物饱和浓度(PSP),复配体系黏度达到最大值;当再进一步加入表面活性剂时,聚集体间的网状结构将被破坏,从而使体系黏度逐渐降低;无机盐对复配体系的作用具有双重性,低浓度盐将促使体系黏度升高,中高浓度盐则会导致体系黏度降低;不同pH值条件下,复配体系的抗盐能力顺序为碱性(pH=11.4)＞酸性(pH=2.8)＞中性(pH=7).     

棠梨枝叶的化学成分研究

从棠梨枝叶(Pyrus pashia Buch.-Ham.ex D.Don)的甲醇提取物中分离得到了17个化合物,采用高分辨质谱、一维和二维核磁共振等现代波谱技术,鉴定上述化合物的结构分别为:pashinin A(1),天麻苷-7-O-顺式咖啡酸酯(2),天麻苷-7-O-反式咖啡酸酯(3),山奈酚-3-O-β-D-(6′′-O-对香豆酸酯)吡喃葡萄糖苷(4),山奈酚-3-O-β-D-(6′′-O-顺式对香豆酰)吡喃葡萄糖苷(5),天麻苷-7-O-对羟基苯甲酸酯(6),熊果苷(7),robustaside B(8),委陵菜酸(9),蔷薇酸(10),槲皮素3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(11),2R,3R-二氢槲皮素(12),木犀草素-4′-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(13),芹黄素-4′-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(14),5,7,4′-三羟基异黄酮-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(15),染料木素(16),咖啡酸(17),其中化合物1和2为新化合物,化合物3为新的天然产物.除化合物17外,其余化合物均首次从该植物中分离得到.化合物1～3的抗肿瘤细胞活性实验表明其没有体外肿瘤细胞生长抑制活性(IC50>40μmol L-1);抗HIV病毒(HIV-1IIIB)实验显示:化合物1有极弱的抗HIV-1的活性,化合物4有弱的抗HIV-1的活性.