掺杂TiO2介孔材料的合成与表征

基于溶胶-凝胶过程, 以非表面活性剂有机小分子三乙醇胺为模板剂, 合成了TiO2及Fe3+/V5+-TiO2介孔材料. 利用XRD, TEM, BET, UV-Vis DRS等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及吸光性能. 研究结果表明, 用乙醇萃取法脱除模板剂可形成具有蠕虫状孔道结构的TiO2介孔材料, 而利用焙烧法在450 ℃脱除模板剂时可引起孔道的塌陷. 掺杂Fe3+或V5+可稳定材料的介孔结构, 适宜的掺杂摩尔分数为0.5％. 于450 ℃下焙烧后, 掺杂Fe3+/V5+的TiO2的平均孔径分别为10.5和9.6 nm, 比表面积分别达到103.59和90.80 m2/g. 相对于P25光催化剂, 掺杂Fe3+或V5+的TiO2吸光带边红移至可见光区, 说明掺杂离子在此合成过程中可有效地进入TiO2的晶格结构而引起其微观电子结构的改变.     

Y2O3和Nd2O3介孔薄膜的制备与表征

以聚乙烯合丁烯-嵌-聚氧乙烯嵌段共聚物(PHB-PEO)作模板, 采用蒸发诱导自组装方法, 分别制备了Y2O3和Nd2O3介孔薄膜. 用小角、广角X射线衍射和透射电子显微镜对薄膜样品在不同的热处理阶段进行了表征. 结果表明, 所制备的Y2O3和Nd2O3薄膜样品呈现一种大孔径(平均孔径分别约为11.5和12.5 nm)、有序的立方扭曲球形孔排列、稳定于450 ℃并具有部分晶态孔壁结构的介孔薄膜材料.     

介孔TiO2-ZnO复合薄膜的制备与表征

以三嵌段聚合物P123为模板剂, 以钛酸异丙酯和二水乙酸锌为无机前驱体, 利用溶胶-凝胶法和旋涂法成功地制备了不同ZnO含量的介孔TiO2-ZnO复合薄膜. 在ZnO前驱体摩尔分数为0~50％范围内获得薄膜质量较高的介孔TiO2-ZnO复合薄膜. 用小角XRD、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能谱仪(EDS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)及X射线光电子能谱(XPS)对所得的复合薄膜进行了表征和分析. EDS和XPS等研究证明介孔薄膜为TiO2和ZnO的复合体系, 且ZnO前驱体含量的增加仍能保持TiO2-ZnO复合薄膜的均匀性. UV-Vis研究结果表明, 介孔复合薄膜的光学带隙宽度为3.45-3.58 eV, 随着ZnO含量的增加, 复合薄膜的紫外吸收蓝移.     

以Fe2O3为原料制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以Fe2O3为铁源原料, 利用热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料. 用XRD以及SEM对材料的晶体结构以及表面形貌进行了表征. 通过循环伏安和充放电测试研究了材料的电化学性能. 研究结果表明， 于700 ℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1C的倍率下可以得到放电容量144.8 mA·h/g, 在循环160次后, 容量仍保持在141.4 mA·h/g. 这种以廉价的Fe2O3代替目前常用的二价铁盐原料方法, 具有减少LiFePO4合成成本的优点.     

化学自组装合成Sn掺杂的纳米TiO2介孔材料及其光催化性能

以TiCl₄、SnCl₄为原料, 尿素为沉淀剂, 纳米级碳黑为模板, 可溶性淀粉为阻聚剂, 采用微波加热, 均相沉淀法合成出了一系列Sn掺杂纳米TiO₂介孔材料. XRD分析证明反应前驱体为非晶态, 400℃以上转变为锐钛矿结构. TEM形貌观察, 粒子基本为球形, 平均粒径20 nm. EDS分析证明产品中Ti︰Sn的分析测定值与实际的投料值基本一致, 并且掺杂均匀性好. 光吸收及光催化实验发现Sn含量(摩尔浓度)为10%时, 光催化效果最好, 在日光照射70 min后, 此Sn掺杂的TiO₂对藏蓝染料溶液降解率可达到100%, 其光催化反应符合一级动力学方程.     

掺杂Mn对CeO2-ZrO2-Al2O3材料性质的影响

采用共沉淀法制备了一系列Mn掺杂摩尔分数为0～5%的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)复合氧化物, 并采用BET, OSC, XRD, XPS, H2-TPR等方法对所制备的材料进行了表征. 结果表明, 所制备的材料均形成了稳定的CZA固溶体, 尤其是Mn掺杂0.5%的材料在600和1000 ℃焙烧后均表现出最好的织构性能. OSC和H2-TPR的结果表明, Mn掺杂量≤1%时, 氧在材料中的体相移动是材料储氧和被还原的速控步骤, 并且Mn的掺杂量为0.2%时, 储氧量最大, 材料的还原温度也最低; Mn掺杂量>1%时, Mn物种对材料储氧和被还原的作用显著. XPS结果表明, Mn在焙烧过程中会迁移向表面, 结合H2-TPR结果可知, 新鲜样品表面的MnOx物种主要为Mn2O3, 而老化样品主要为Mn3O4.     

Bi2Ti2O7薄膜的自组装法制备及表征

以Bi(NO₃)₃·5H₂O和Ti(OC₄H₉)₄为原料,采用自组装单层膜技术,在负载有功能化三氯十八烷基硅烷(octadecyl-trichloro-silane,OTS)的FTO基板上制备了Bi₂Ti₂O₇ 薄膜。基板表面的亲水性测试表明,紫外照射使OTS自组装单层膜表面由疏水转变为亲水,实现功能化。借助X射线衍射(XRD)、X射线能量色散谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析分别对Bi₂Ti₂O₇薄膜的组成、结构和微观形貌进行了表征。结果表明,沉积溶液浓度为0.02 mol·L^-1时,所得Bi₂Ti₂O₇薄膜均匀致密。560 ℃热处理1 h、厚度为0.4 μm的Bi₂Ti₂O₇薄膜在100 kHz的介电常数为153,介电损耗为0.089。     

贯通孔道网络结构大孔Al2O3催化材料的制备

采用模板法制备了具有贯通孔道网络结构的大孔Al2O3催化材料. 为确保模板材料的体积分数低于74%时Al2O3孔道的贯通, 设计并实现了模板聚苯乙烯(PS)微球先胶凝再与催化材料Al2O3纳米颗粒复合的制备路线. 通过PS微球悬浮液的流变性表征凝胶状态的形成. 实验结果表明, 加入适当浓度的硝酸铝溶液后PS微球悬浮液出现了由溶胶向凝胶的转变. 通过扫描电镜对大孔Al2O3催化材料的孔道结构进行表征, 结果表明, 与有序大孔材料相比大孔催化材料中孔配位数有所降低, 骨架厚度提高且具有贯通的孔道网络结构. 大孔结构抗压强度实验表明, 随着模板PS微球质量分数的降低, 机械强度明显提高.     

不同CO2分压条件下的白云岩溶解动力学机理

流动CO₂-H₂O系统中白云岩的溶解研究使用了旋转盘和催化剂技术.实验在与CO₂分压分别为30~10⁵Pa达到平衡的H₂O-CO₂溶液中进行,结果表明远离平衡时的白云岩溶解速率R与旋速w有关.实验结果可用经过改进的扩散边界层(DBL)理论模型获得解释.此外,在溶液中加入能加速CO₂转换反应的碳酸酐酶催化剂,促进了白云岩的溶解.发现不同CO₂分压条件下存在着较大的差异.从这些实验观测可以得出结论：改进的DBL理论模型能以满意的精度预测远离平衡时不同CO₂分压条件下的白云岩溶解速率及其变化机理.     

等离子体协同CuO/TiO2-γ-Al2O3催化CH4脱除NO

对合成的12%CuO/15%TiO2/γ-Al2O3催化剂进行了BET和XRD表征, 并结合等离子体与催化协同脱除NO的反应装置, 考察了单一等离子体、单一催化剂以及等离子体与催化协同脱除NO+CH4+O2的反应结果, 研究了上述三种条件下NO和CH4的转化率. BET表征结果表明, 15%TiO2/γ-Al2O3的孔径分布在微孔和介孔之间; XRD结果表明, 催化剂表面有CuO晶相; 反应活性数据表明, 单一等离子体存在时, NO和CH4的转化率随着等离子体的输入功率增大而逐渐增加, 反应体系引入体积分数为2.5%的O2气促进了NO和CH4的转化; 使用单一催化剂时, NO和CH4的转化率随温度升高而分别增大至30%和20%. 同时NO转化率随O2气浓度的增加先增加后降低, CH4随O2气浓度的增加转化率逐渐增大; 等离子体与催化剂协同作用NO+CH4+O2反应中, NO和CH4的转化率随O2气浓度的增加与只有催化剂存在条件下的变化趋势一致, 但是增大了NO的低温转化率, 同时CH4的转化率提高到了90%.     

利用廉价硅酸盐为硅源合成介孔SiO2球

利用廉价的硅酸盐为二氧化硅前驱体,以非离子和阳离子表面活性剂为混合模板剂合成微米级的介孔二氧化硅。控制非离子和阳离子表面活性剂的量可以得到分散性较好的介孔二氧化硅球,其平均颗粒直径为2．5μm,平均孔径为3．25nm,比表面为1379m^2／g,孔体积高达1．12cm^3／g。实验讨论了两种表面活性剂的比例对介孔二氧化硅形貌和介相结构的影响,并用混合模板机理解释了不同形貌形成的原因。     

巯丙基功能化介孔纳米二氧化硅的合成

用三种不同的方法将巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)引入二氧化硅网络中, 合成了粒径为50-200 nm的巯丙基功能化的介孔纳米二氧化硅, 并利用透射电子显微镜, 热重分析等手段对其形貌与性能进行了表征. 在巯丙基官能团的作用下介孔纳米二氧化硅的形貌发生了重大改变, 由非常规则的六角形变为纳米棒. 控制反应时间可以调节介孔纳米二氧化硅的粒径大小, 用三乙醇胺代替氢氧化钠可以合成直径在100 nm以下的功能化介孔二氧化硅粒子. 为了保护巯基官能团, 选用了酸醇提取法去除模板. 另外, 对介孔二氧化硅粒子的形成机制也进行了探讨.     

Temperature Dependence in the Synthesis of SBA-16-Type Mesoporous Silica with Pluronic F68 Block Copolymer

By adjusting the local effective surfactant packing parameter through synthesis temperature, highly ordered SBA-16-type mesoporous silica materials have been synthesized by templating with a nonionic triblock copolymer Pluronic F68 in strongly acidic conditions at temperature 30～40°C with the addition of K₂SO₄. The prepared SBA-16-type mesoporous silica materials having Im3m cubic mesostructure were proved by the well-defined x-ray diffraction patterns combined with transmission electron microscopy. Scanning electron microscopy indicated that a transformation from faced-sphere to faced-polyhedron shape morphologies could be induced with increasing of the synthesis temperature. The nitrogen adsorption–desorption analysis revealed that the mean pore size (5.50～6.13 nm) of the prepared materials increased with increasing synthesis temperature. However, when the synthesis temperature exceeded 46°C, only disordered mesoporous silca was obtained. Our synthesis strategies by adjusting the local effective surfactant packing parameter through synthesis condition, even in a narrow range, would be used not only to optimize the synthesis conditions of reported mesoporous silca, but also to fabricate new mesoporous silica materials with well-ordered channel and anticipated morphologies.     

Room Temperature Phosphorescence pH Switch Based on Photo-induced Electron Transfer

In this paper, photoinduced electron transfer(PET)phosphoroionophore,N-(1-bromo-2-naphthylmethyl)-dicthanolamine (BND)was synthesized and its phosphorescent characteristics were studied,The experimental results showed that strong phosphorescence could be observed in β-cyclodextrin apueous solution only at low pH value ,This system combined AND and NOT function to produce a three-input inhibit (INH)logic gate .     

Synthesis and Characterization of Mesoporous Silica Templated by Amphiphilic RTILs

This article reports a novel preparation of mesoporous silica with series of 1-alky-3-methylimidazolium bromide (C_nMIM)Br (n = 12, 14, 16), a kind of amphiphilic room-temperature ionic liquids (RTILs), as a template via a sol-gel nanocasting technique. The pore morphology and structures of these mesoporous silica were characterized by Transmission electron microscopy (TEM). The results show that the RTIL bearing longer alkyl chain is preferred to form the mesoporous silica material with bigger pores. (C₁₆MIM)Br has been chosen to study how the various influencing factors affect the synthesis and structure of the mesoporous silica material, such as the acid concentration, the solling time, the gelling time and the calcination time. N₂ adsorption-desorption isotherms measurement was used to characterize the pore size distribution and BET surface area. The results indicate that all of the factors can make an influence on the preparation of the mesoporous silica, which is more sensitive to the concentration of the acid.     

以阴离子表面活性剂/阳离子聚铵复合胶束为模板合成有序介孔二氧化硅

基于静电作用, 阴离子表面活性剂可与阳离子聚铵组装形成复合胶束. 借助阳离子聚铵,复合胶束可以作为模板与硅源协同组装, 形成高度有序的介孔二氧化硅. 本文通过调变不同种类阴离子表面活性剂、合成体系pH值、合成温度及阳离子聚铵和硅源用量等因素, 合成了具有不同介观结构和形貌的介孔二氧化硅. 实验证实阴离子表面活性剂/阳离子聚铵复合胶束模板法是合成介孔二氧化硅的一种通用方法.     

pH对两步法非离子模板合成MSU-X类硅基介孔结构的影响

采用两步法以非离子型表面活性剂Tween 20为模板剂合成硅基介孔材料, 研究了pH对介孔材料结构的影响. 结果表明, 没有氟离子存在且模板剂浓度较低(约为2%(w))的条件下, 在弱酸性环境中(pH=3.32-4.26)可以制备有序的MSU-X类硅基介孔材料, 本研究中的简单合成体系有助于查明MSU-X合成机理. 对所得介孔材料测试表明, 在同样的合成体系中, 随着体系pH的变化, 所得硅基介孔材料的形貌和孔壁结构都发生了变化.     

Synthesis of Ordered Cubic Periodic Mesoporous Silica with High Hydrothermal Stability

1 Introduction Since its first discovery in 1992[1,2], ordered mesoporous silica material with large pore size, high surface area, and high pore volume has attracted great attention for the potentially wide application     

以阴离子手性模板合成螺旋形貌的介孔分子筛

本文首次以具有手性的药物分子布洛芬(Ibuprfen, 2-(4-异丁基苯基)丙酸)为模板剂, 以3-氨丙基-3-乙氧基硅烷为共模板剂, 合成了具有新颖螺旋形貌的介孔分子筛, 并用XRD, FTIR, TEM 和SEM对其结构进行了表征.     

立方规则孔道结构含锆介孔氧化硅的合成与表征

以三嵌段共聚物为模板剂, 利用溶剂挥发法合成了具有立方相的含锆介孔氧化硅材料, 并对其结构进行了表征, 初步研究了其生成机理.