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。     

Li2ZrO3材料吸收CO2性能的进一步研究

用不同结构的ZrO₂合成了一系列在高温下吸收CO₂的Li₂ZrO₃材料，并详细的研究了反应物质的物理和化学性质对生成物吸收CO₂性能的影响。采用SEM、XRD以及TG分析法分别进行了材料结构及其吸收CO₂性能的表征，并使用XPS法测定了材料表面的元素组成。实验结果表明，使用不同结构的ZrO₂合成的Li₂ZrO₃，其吸收CO₂的性能明显的不同。用ZrO₂(t)(四方)合成的Li₂ZrO₃吸收CO₂的速度快，在500 ℃下，20% CO₂（80%空气）的气氛中保持3h，其吸收量可达25（±0.6）%（wt），而以ZrO₂(m)(单斜)为原料制备的Li₂ZrO₃在上述吸收条件下重量仅增加9（±0.6）%（wt）。此外，实验结果还表明化学元素的掺杂对用ZrO₂(m)合成的Li₂ZrO₃的CO₂吸收速度及吸收容量影响较大。     

一种基于乙二胺-丁二醇体系的新颖的二氧化碳捕集利用方法

在温和条件下,发展了一种以丁二醇-乙二胺体系新颖、高效地固定CO₂的方法。在此方法中,CO₂被快速激活并转化为一种固态的CO₂储集材料（CO₂SM）,通过XPS、XRD、FTIR和¹³C NMR等技术表征证实为烷基碳酸胺。基于TGA结果,CO₂SM的水溶液可以与Ca（OH）₂和Ba（OH）₂反应制备CaCO₃和BaCO₃微粒,还可用于循环吸收和解吸CO₂的过程。此外,丁二醇-乙二胺水溶液在20 ℃下吸收CO₂并在98.6 ℃下解吸CO₂,没有明显的溶液损失。因此,丁二醇-乙二胺体系提供了一种绿色、高效、低成本的二氧化碳捕集利用方法。     

Ag2CO3/BiVO4复合微米片光催化剂的制备、表征及光催化机理

采用水热法制备粒径为1~2 μm的BiVO₄微米片,然后在微米片表面沉积不同含量的Ag₂CO₃颗粒,制备Ag₂CO₃/BiVO₄复合微米片光催化剂。利用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、光致发光（PL）光谱、瞬态光电流-时间响应对催化剂进行表征。以可见光为光源,罗丹明B为降解对象进行光催化活性测试。结果表明,复合适量Ag₂CO₃有利于提高光催化剂的比表面积,改善催化剂的表面性能。活性测试结果表明,当复合10%（w/w）Ag₂CO₃时,Ag₂CO₃/BiVO₄光催化活性最佳,比纯BiVO₄提高4.4倍。光致发光（PL）光谱、瞬态光电流-时间响应测试结果表明,复合Ag₂CO₃能有效抑制光生电子与空穴的复合。自由基捕获实验结果表明,该体系的活性氧物质为空穴和羟基自由基。Ag₂CO₃/BiVO₄复合光催化剂活性提高的原因,是较宽带隙的Ag₂CO₃与较窄带隙的BiVO₄形成的异质结有效抑制了光生电子与空穴的复合,同时两者适宜的能带结构保证产生更多的空穴,从而具有更强的氧化能力。     

碳纳米管/聚氨酯杂化膜的原位聚合构建及气体渗透性能

采用H₂SO₄/HNO₃混酸处理得到不同氧化程度的多壁碳纳米管（MWCNT-COOH）,再通过与4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、1,4-丁二醇（BDO）的预聚和扩链反应构建碳纳米管/聚氨酯（MWCNT-COOH/PU）杂化膜。利用傅里叶红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）和透射电子显微镜（TEM）等分析表征多壁碳纳米管结构;探讨了多壁碳纳米管氧化程度和填充量对MWCNT-COOH/PU杂化膜的形貌和CO₂、N₂渗透性能的影响。结果表明,混酸处理后的多壁碳纳米管带有一定的含氧基团,并随氧化程度的提高,多壁碳纳米管的拉曼光谱G峰和D峰的强度之比（I_D/I_G）有所增大;氧化程度对多壁碳纳米管在溶剂和杂化膜中的分散性有较大影响,氧化程度越高,分散性越好;杂化膜的CO₂、N₂渗透性及CO₂/N₂渗透选择性随多壁碳纳米管氧化程度的增加有所增大,而随多壁碳纳米管填充量的增加表现出先增大后减小的趋势,当氧化程度较高的多壁碳纳米管（H-MWCNT-COOH）填充量为1.0wt%时,H-MWCNT-COOH/PU杂化膜的CO₂渗透系数为67.8Barrer,CO₂/N₂渗透选择性可达45,表明适量填充MWCNT-COOH能显著提高MWCNT/PU杂化膜的CO₂渗透性及CO₂/N₂的渗透选择性。     

唐代彩绘陶俑中无机颜料的化学组成

采用X射线粉末衍射（XRD）、X射线荧光光谱（XRF）和扫描电子显微镜-能谱（SEM-EDS）等测试技术对西安西曹M16唐墓出土的2尊唐代彩绘陶俑颜料进行了化学组成分析。结果表明,陶俑中含有丰富的无机颜料,其中红色颜料的显色成分为铅丹（Pb₃O₄）;白色颜料的显色成分为铅白（PbCO₃）和石灰石（CaCO₃）;粉色颜料的主要显色成分为铅丹和铅白的混合物;青色颜料为铜绿（Cu₂（OH）₂CO₃）和青石（Cu₃（OH）₂（CO₃）₂）混合物。     

ZrCdOx/SAPO-18双功能催化剂催化CO2加氢合成低碳烯烃性能

采用并流共沉淀法制备了不同Zr/Cd原子比（n_Zr/n_Cd）的ZrCdO_x金属氧化物，并与水热法制备的不同硅铝比（n_SiO2/n_{Al2O3）的片状SAPO-18分子筛物理混合制得ZrCdOx/SAPO-18双功能催化剂，研究了其催化CO2加氢直接合成低碳烯烃性能。采用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、N2吸附-脱附、CO2程序升温脱附（CO2-TPD）、NH3程序升温脱附（NH3-TPD）和X射线光电子能谱（XPS）对催化剂进行了分析。与单一ZrO2相比，引入CdO使得ZrCdOx比表面积下降，当nZr/nCd=8时制备的Zr8Cd1氧化物呈现出无定形小颗粒状，Zr与Cd之间较强的协同作用使得ZrCdOx氧化物产生了更多的氧空位，有利于CO2的吸附活化。通过对Zr8Cd1金属氧化物与SAPO-18（硅铝比0.1）的质量比、工艺反应温度、压力和空速对催化性能影响的考察，获得了最佳反应条件。研究还发现，当SAPO-18的硅铝比从0.1降为0.01时，Brø；nsted酸含量降低，产物中烯烃/烷烃物质的量之比从18.6提高至37.2，但副产物CO含量迅速增加，低碳烯烃时空收率明显下降。}     

傅立叶变换红外光谱技术在超临界CO2作用聚合物体系中的应用

超临界CO₂（scCO₂）作为一种物理化学性质优良、具有高扩散速率及优良溶解性能的溶剂,在科学研究及工业生产中广受青睐。将scCO₂应用于聚合物体系中,CO₂ 与聚合物间特殊的相互作用有利于CO₂分子在聚合物中的吸附与扩散。同时通过CO₂的吸附及其对聚合物的溶胀和塑化作用,聚合物所处微观化学环境以及整体结构性质会发生一定的变化。由于傅立叶变换红外光谱（FTIR）技术能够有效地考察化学环境变化对分子结构造成的影响,这一表征技术在超临界CO₂作用体系中广为应用。本文主要选取了近年来利用FTIR技术考察scCO₂作用于聚合物体系的一些实例,从CO₂-聚合物相互作用机理,scCO₂对聚合物或生物大分子的加工过程的影响两方面,阐述了利用红外光谱技术在scCO₂作用体系中的应用以及前景。     

乙二醇溶剂热合成的CeO2的可逆氧化还原性及CO2捕获性能

利用乙二醇的还原性,采用乙二醇溶剂热法制备了表面具有丰富氧空穴的CeO₂-GST纳米晶,对其进行了X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、原位H₂还原-O₂氧化循环和CO₂原位红外漫反射表征,并研究了其可逆氧化还原性及CO₂捕获性能. 结果表明,与CeO₂-nanorod和柠檬酸溶胶法合成的CeO₂-CA样品相比,CeO₂-GST纳米晶具有最好的可逆氧化还原性能和循环稳定性,同时在50 ℃下具有最好的CO₂吸附性能（149 μmol/g）. 利用原位红外漫反射光谱研究了CO₂在还原CeO₂表面的吸附情况,发现CO₂主要以双齿碳酸盐和桥连碳酸盐两种形式吸附在CeO₂表面,其中桥连碳酸盐物种不稳定,He吹扫可脱附. 此外,CO₂在CeO₂-nanorod上还会生成稳定的甲酸盐和单齿碳酸盐物种.     

片状纳米结构CeO2晶体的制备及其吸附CO2性能

在室温下,将CeCl₃溶液与CO₂储存材料（CO₂SM）混合、搅拌0.5 h制备了片状碳酸铈前驱体（CCPs）,并在500℃下煅烧CCPs 4 h,制得平均尺寸为4.94 μm×0.92 μm,厚度为0.04~0.08 μm纳米结构片状CeO₂晶体。在此过程中,CO₂SM不但可以提供CO₃^2-,还能起到分散剂和结构导向剂的作用。反应过程中,系统地研究了CO₂SM用量、Ce³⁺浓度和搅拌时间3个因素对CCPs形态和大小的影响,得到最优制备条件：0.1 g CO₂SM和50 mL 0.03 mol·L^-1 Ce³⁺水溶液以1 000 r·min^-1转速在室温下搅拌0.5 h。煅烧CCPs后,所制备的片状CeO₂晶体在室温下CO₂吸附量可达0.554 mmol·g^-1。