不同锌铝比水滑石的合成及吸附脱除水中邻苯二甲酸性能的研究

采用共沉淀法合成一系列具有不同锌铝比的水滑石,并利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重（TG）、氮气吸脱附及电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等表征手段对其结构与组成进行了测试。将上述水滑石材料用于吸附脱除水中邻苯二甲酸污染物,考察了不同锌铝比水滑石吸附邻苯二甲酸性能的差异。结果表明,在较低锌铝比时,随着水滑石锌铝比的增加,其对邻苯二甲酸的吸附量逐渐增大;当锌铝比较大时（>6）,随着锌铝比的增加,水滑石的吸附量基本保持不变。进一步选取锌铝比为6的水滑石,分别对其吸附邻苯二甲酸的动力学和热力学进行了研究,发现其吸附等温线和吸附动力学数据分别符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型,且循环吸附性能较好。     

锌镍铝水滑石微球的制备及吸附性能

以Zn(NO_3)_2·6H_2O、Ni(NO_3)_2·6H_2O、Al(NO_3)_3·9H_2O和尿素为原料,采用一步水热法制备分散性良好的三元锌镍铝水滑石(ZnNiAl-LDHs)微球。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)和氮气吸附-脱附等测试手段对样品的结构和形貌进行表征,并比较ZnNiAl-LDHs和ZnAl-LDHs对甲基橙(MO)的吸附性能。结果表明,ZnNiAl-LDHs是由纳米片组成、具有3D结构的微球,粒径为1~2.5μm,比表面积为156m2·g~(-1),远大于ZnAl-LDHs的比表面积38m2·g~(-1);ZnNiAl-LDHs和ZnAl-LDHs对甲基橙的饱和吸附量分别为329.60和143.47mg·g~(-1),ZnNiAl-LDHs表现出更强的吸附能力,其吸附等温线和吸附动力学分别符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型。     

锌镍铝水滑石微球的制备及吸附性能

以Zn（NO₃）₂·6H₂O、Ni（NO₃）₂·6H₂O、Al（NO₃）₃·9H₂O和尿素为原料,采用一步水热法制备分散性良好的三元锌镍铝水滑石（ZnNiAl-LDHs）微球。通过X射线衍射（XRD）、傅里叶转换红外光谱（FTIR）、场发射扫描电镜（FESEM）、透射电镜（TEM）和氮气吸附-脱附等测试手段对样品的结构和形貌进行表征,并比较ZnNiAl-LDHs和ZnAl-LDHs对甲基橙（MO）的吸附性能。结果表明,ZnNiAl-LDHs是由纳米片组成、具有3D结构的微球,粒径为1~2.5 μm,比表面积为156 m²·g^-1,远大于ZnAl-LDHs的比表面积38 m²·g^-1;ZnNiAl-LDHs和ZnAl-LDHs对甲基橙的饱和吸附量分别为329.60和143.47 mg·g^-1,ZnNiAl-LDHs表现出更强的吸附能力,其吸附等温线和吸附动力学分别符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型。     

焙烧态镁铝水滑石对诺氟沙星的吸附行为研究

采用共沉淀法合成镁铝水滑石(LDH),用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等表征了产物,研究了400℃焙烧后LDH(LDO)的结构、成分及吸附率的变化,通过静态吸附实验考察了LDO对诺氟沙星的吸附性能。结果表明,在固液比1∶500、pH=5.0、吸附温度25℃、离子强度0.1 mol/L的条件下吸附1 h对诺氟沙星(20 mg/L)的吸附率达91.25%。吸附过程符合Langmuir等温线方程,理论平衡吸附量达到32.05 mg/g,推断焙烧态镁铝水滑石对诺氟沙星的吸附是以表面吸附为主的自发反应。     

锌铝水滑石对亚甲基蓝光催化降解性能

采用共沉淀法制备了物质的量的比为3∶1的锌铝水滑石(Zn3Al-LDHs),并用X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和热重-差热(TG-DTA)等技术对催化剂的结构和性质进行表征。考察了不同催化剂投入量、光照时间等因素对锌铝水滑石降解亚甲基蓝(Methylene Blue)的影响,找到了最佳的催化剂用量为150～200 mg,光照时间为120 min。在最佳实验条件下,光照180 min后亚甲基蓝的特征峰消失,发色基团破坏,其降解率达到了95%左右。此外,通过探讨光催化过程动力学及降解机理,表明该降解反应符合一级反应动力学模型。     

钴铝和锌铝水滑石的合成

采用低过饱和共沉淀法合成了一系列锌铝和钴铝水滑石,其结构经IR和XRD表征。研究结果表明,两类水滑石晶体结构相似;钴铝水滑石的稳定性高于锌铝水滑石。     

Mg/Al-NO_3 LDH吸附诺氟沙星的热力学和动力学研究

采用平衡吸附实验,研究了诺氟沙星在自制焙烧态镁铝水滑石(Mg/Al-NO_3 LDH)上的吸附热力学和动力学行为。结果表明,在固液比1∶500、p H=5.0、吸附温度25℃、离子强度0.1 mol/L的条件下,吸附1 h对诺氟沙星(20 mg/L)的吸附过程符合Langmuir等温线方程和准二级动力学,理论平衡吸附量达到32.05 mg/g。其热力学参数ΔG0 KJ/mol,ΔH0 KJ/mol,由此推断焙烧态镁铝水滑石对诺氟沙星的吸附是自发放热反应。     

镁铝水滑石及其改性产物的表面性质的研究

采用共沉淀法制备了n_Mg/n_Al比为2∶1镁铝水滑石(Mg/Al-HTlc),经500 ℃焙烧后得到镁铝复合氧化物(C-HT),并用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对复合氧化物进行了改性(M-HT)。通过反相气相色谱法(IGC)对Mg/Al-HTlc、C-HT和M-HT的表面性质进行了研究,定量计算了表面吸附自由能、表面能色散组分以及表面自由能特征分量。结果表明,三者的表面自由能以及色散能的大小顺序为：C-HT＞Mg/Al-HTlc＞M-HT;温度对非极性分子与Mg/Al-HTlc间的色散能影响不大,而非极性分子与C-HT和M-HT间的色散能均随温度的升高而降低;极性分子与固定相的吸附作用包括色散能和吸附自由能特征分量两部分,表面改性会使Mg/Al-HTlc的自由能特征分量降低。     

邻甲酚在类水滑石、焙烧及改性类水滑石上的吸附

用液相非稳态共沉淀法制备了Mg-Al 类水滑石(HTlc); Mg-Al HTlc 于450 ℃下焙烧得焙烧类水滑石(CHTlc); 采用结构重建法由CHTlc 制备了十二烷基硫酸根(DS－)插层(改性)类水滑石(DS·HTlc). 研究了邻甲酚在Mg-Al HTlc,CHTlc 和DS·HTlc 上的吸附行为: 邻甲酚在Mg-Al HTlc, CHTlc 和DS·HTlc 上的吸附动力学和等温式均分别符合准二级动力学方程和Freundlich 方程, 且吸附速率和吸附量大小均依次为: DS·HTlc>>CHTlc>HTlc; 在初始pH＝5.00～13.00 范围内, 邻甲酚在HTlc 和CHTlc 上的吸附量随pH 值的增加先增加后减小, 随温度的增加而增加, 邻甲酚在DS·HTlc 的吸附量随pH 值和温度的增加而降低; 邻甲酚在HTlc, CHTlc 和DS·HTlc 上的吸附量均随电解质(NaCl)浓度的增加而增加, 探讨了吸附机理. 研究结果表明, DS·HTlc 有望成为一种新型的高效酚类有机污染物处理剂.     

锌镁铝类水滑石负载碘氧化铋的制备与表征

采用水热法将碘氧化铋(BiOI)负载到锌镁铝类水滑石(ZnMgAl-HTLCs)上制备得到BiOI/ZnMgAl-HTLCs可见光催化剂。 通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等技术手段考察了BiOI负载质量分数、反应温度、反应时间及加料顺序等因素对BiOI/ZnMgAl-HTLCs光催化剂结构及形貌的影响。 结果表明,在制备BiOI/ZnMgAl-HTLCs材料中先加入锌镁铝类水滑石,负载质量分数为40%的BiOI,反应温度为140 ℃,反应时间为24 h,可以得到结晶度高和形貌较好的BiOI/ZnMgAl-HTLCs。     

Synthesis and Characterization of Hydrotalcite at Different Mg/Al Molar Ratios

Synthesis and characterization of Mg-Al hydrotalcite have been studied. Synthesis of Mg-Al hydrotalcite was carried out using co-precipitation method at constant pH followed by hydrothermal treatment at 110 °C for 12 hours. The effect of Mg/Al molar ratios 2:1 and 3:1 was investigated by using XRD, FTIR, and SEM-EDX. The results showed that these synthesized samples were identical to hydrotalcite materials based on X-ray diffractogram and FTIR spectra. The XRD patterns exhibit sharp reflection with high intensity with characteristic basal spacing at 11-23°, broad and asymmetric peaks at 34-66°. The FTIR spectra for the synthesized samples are in good agreement with slight shifting peaks at certain wavenumber characteristic of hydrotalcite. The morphologies of synthesized samples were shown by SEM and particles were formed as an accumulation of primary nanoparticles. Meanwhile chemical composition of the final products showed that Mg/Al ratio didn’t meet the theoretical value because the reaction under optimum pH. In general it is showed that molar ratio affected on the structure and material properties of synthesized hydrotalcite.     

Mg/Al水滑石的焙烧产物吸附酸性红88的动力学和热力学机理研究

文章研究了Mg/Al水滑石焙烧产物(LDO)对酸性红88 (AR88)的吸附性能及其机理. 考察了温度对其吸附性能的影响, 探讨了吸附过程的动力学和热力学规律. 热力学研究表明: LDO对AR88的吸附过程稍符合Langmuir等温吸附. 从Langmuir等温式计算的 , 为负值, 表明吸附过程为放热、熵减小的过程, 这是因为LDO在吸附酸性染料后恢复了层状结构|不同温度下 均为负值, 表明吸附过程是自发进行的. 动力学研究表明: 吸附动力学符合准二级动力学模型, 动力学计算吸附过程的活化能E_a＝54.53 kJ•mol^－1. 利用Materials Studio 4.3软件中的CASTEP程序模块和Focite模块模拟了AR88染料分子在Mg/Al水滑石(LDHs)的尺寸大小和排列方式, 推测吸附机理是以表面吸附占主要优势并伴有少部分插层.     

酸性橙插层锌铝水滑石的组装及其结构与性能

采用共沉淀法合成酸性橙阴离子插层锌铝水滑石(Zn/Al-AO7 LDHs),研究不同pH值及原料金属离子配比对产物结构的影响,利用X射线粉末衍射(XRD),热分析(TG-DTA),傅里叶变换红外(FT-IR)等表征手段,对插层产物的结构进行表征,确定了制备酸性橙插层锌铝水滑石的最适宜条件.用量子化学的B3PW91/6-31G(d,p)方法对Zn/Al-AO7 LDHs模型分子的空间几何构型进行了优化,通过结构组合得到的层间距为2.33 nm,接近XRD测试得到的层间距,从而说明了酸性橙离子在水滑石层板间的排列方式.进一步以甲酰胺为溶剂对水滑石层板进行剥离,得到澄清溶液,根据剥离产物的XRD谱可以确定剥离实验成功.     

微波辐射法合成SAPO-5分子筛中硅铝比对产物结晶度和甲苯吸附性能的影响

采用硅溶胶作硅源, 用微波辐射法在酸性条件下(pH=4.5-5.0)合成了SAPO-5分子筛, 利用X射线衍射(XRD), 傅立叶变换红外光谱(FT-IR), 扫描电镜(SEM)和Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积分析对样品的结晶度、形貌和比表面等进行表征, 考察了晶化原料硅铝比对分子筛结晶度和晶体颗粒长径比(c/a)的影响, 测定了分子筛对甲苯的吸附性能. 结果显示, 采用微波辐射法合成的SAPO-5分子筛, 在硅铝摩尔比为0.50附近生成产物的结晶度最好, 晶体颗粒的长径比最小(约为1.0). 尽管不同硅铝比条件下得到的样品比表面测定结果变化不大, 但对甲苯的吸附实验显示, 在硅铝比为0.50时样品的吸附速率和饱和吸附量均达到了最大值. 这与表征所得的结晶度和长径比的变化一致, 即结晶度好,长径比小的SAPO-5分子筛具有更好的甲苯吸附性能.     

Organic‐Free,ZnO‐Assisted Synthesis of Zeolite FAU with Tunable SiO2/Al2O3 Molar Ratio

Zeolite FAU with tunable SiO₂/Al₂O₃ molar ratio has been successfully synthesized in the absence of organic structure‐directing agents (OSDA). Specifically, the addition of zinc species contributes to the feasible and effective adjustment of the framework SiO₂/Al₂O₃ molar ratio between about 4 and 6 depending on the amount of zinc species added in the batch composition. In contrast, a typical OSDA such as tetramethylammonium hydroxide (TMAOH) has a limited effect on the SiO₂/Al₂O₃ molar ratio of the zeolite. The role of zinc species is essential for the crystallization of zeolite FAU with a higher SiO₂/Al₂O₃ molar ratio under the particular synthesis conditions. It is speculated that zinc species may suppress the incorporation of aluminum into the aluminosilicate framework, which is due to the Coulombic repulsive interaction. A higher SiO₂/Al₂O₃ molar ratio is also found to be accompanied by a lower CO₂ adsorption heat for CO₂/CH₄ separation.     

以水滑石及类水滑石为前体的Mg/Al、Co/Al及Co/Mg/Al混合氧化物的合成、表征和异丙醇催化性能

以共沉淀法合成的水滑石(HT)和类水滑石(HTLc)为前体制备了镁铝、钴铝、钴镁铝混合氧化物，采用了BET、XRD、TG-DTA、TPR、FTIR和微量量热吸附及异丙醇催化反应进行了研究。结果表明：以HT和HTLc为前体制备的混合氧化物，其比表面积较大、并随着钴含量的增加而降低。在HT中引入Co²⁺离子后，由于Co²⁺离子的氧化还原属性，削弱了水滑石层对阴离子的键合能力，从而使其热分解温度及热稳定性降低，导至焙烧后生成的混合氧化物的比表面积比不含钴的2Mg/Al混合氧化物的低。在TPR过程中，镁铝混合氧化物不被还原，而含钴的混合氧化物的还原是经由Co³⁺ → Co²⁺ → Co⁰的过程。混合氧化物表面含有酸性位和碱性位，并随着钴含量的变化而得到调变。含钴氧化物样品的表面以L酸为主和含有很少量的B酸。异丙醇催化反应生成丙酮的选择性最高，表明样品表面的氧化还原位是主要的，随着钴的加入及含量的增大，异丙醇催化反应的转化率也是增大的。     

酸碱性硅溶胶对浆状Cu/Zn/Al催化剂性能的影响

在完全液相法研究发现的基础上,选用酸、碱性硅溶胶,制备Cu/Zn/Al/Si浆状催化剂,采用X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)、红外光谱分析(FT-IR)、氮气吸附、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等对催化剂进行了表征。结果表明,两类硅溶胶引入Cu/Zn/Al催化体系后,与前驱体制备环境一致的酸性硅溶胶能显著提高催化剂的CO的转化率和二甲醚的选择性,最高分别可达65.38%和76.26%。酸性硅溶胶削弱了Cu与其他组分的相互作用力,催化剂表现为易于还原、晶粒度大,暴露出丰富的反应所需的Cu⁰活性晶面。此外,硅溶胶的酸碱性质还改变催化剂酸中心的强度和数量且使强、弱酸中心均向低温方向迁移,酸性硅胶制备的催化剂中弱酸中心数量多,进而提高了催化剂活性和二甲醚的选择性。大比表面积和介孔孔隙丰富的催化剂孔结构亦有利于催化剂活性和二甲醚选择性的提高。     

AB24在MgAl-LDO上的吸附性能及机理研究

本文探讨了nMg/nAl=3的水滑石焙烧产物(MgAl-LDO)对染料酸性黑24(AB24)的吸附性能及其机理。考察了不同因素对MgAl-LDO吸附AB24性能的影响,并研究了吸附过程的热力学和动力学机理。实验结果表明:MgAl-LDO对AB24具有优异的吸附性能,在298 K,pH=10条件下,1.0 g.L-1MgAl-LDO对1 000 mg.L-1AB24溶液的吸附容量和去除率分别达到998.31 mg.g-1和99.83%。动力学和热力学研究表明:MgAl-LDO对AB24的吸附过程同时符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,并且是个放热、自发的过程。计算所得的吉布斯自由能绝对值在10~15 kJ.mol-1,这主要是由染料分子与水滑石层板的氢键作用产生,结合Materials Studio 5.5软件模拟AB24染料分子在MgAl-LDHs上的排列分布,推测MgAl-LDO对AB24的吸附机理是表面吸附(占优势)与层间插层的协同作用。同时,该吸附过程符合准二级反应动力学模型。     

酸性湖蓝7在LDO上吸附性能及机理的研究

探讨了Mg/Al＝3的水滑石焙烧产物(MgAl-LDO)对染料酸性湖蓝7(AB7)的吸附性能及其机理. 考察了不同因素对MgAl-LDO吸附AB7性能的影响, 并研究了吸附过程的热力学机理. 实验结果表明: MgAl-LDO对AB7具有优异的吸附性能, 在288 K, pH＝6.74条件下, 0.33 g·L^-1 MgAl-LDO对150 mg·L^-1AB7溶液的吸附容量和去除率分别达到446.9 mg·g^-1和99.31%. 热力学研究表明: MgAl-LDO对AB7的吸附过程同时符合Langmuir 和 Freundlich等温吸附方程, 并且是个放热、自发的过程. 计算所得的吉布斯自由能绝对值在8～10 kJ·mol^-1, 这主要是由染料分子与水滑石层板的氢键作用产生, 结合Materials Studio 5.5软件模拟AB7染料分子在MgAl-LDHs上的排列分布, 推测MgAl-LDO对AB7的吸附机理是表面吸附作用. 同时, 经4次回收, LDO对AB7的去除率仍达到85%以上.