Cu2O/CNTs复合材料的制备及其光催化性能

以乙二醇为还原剂,采用溶剂热法在混酸(V_(H_2SO_4)/V_(HNO_3)=3∶1)超声处理的碳纳米管(CNTs)表面负载氧化亚铜(Cu_2O),通过改变CNTs的含量制备出球形Cu_2O/CNTs复合材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、N_2吸附-脱附、紫外-可见光漫反射(DRS)、有机总碳量(TOC)等对Cu_2O/CNTs进行表征;研究CNTs含量对Cu_2O/CNTs复合材料的结构、形貌、比表面积与孔径、光吸收特性的影响;结合光催化机理讨论CNTs对Cu_2O/CNTs光催化性能的影响。结果表明,当CNTs含量为0.2 g时,Cu_2O/CNTs的光催化性能最佳,在可见光照射60 min后,对甲基橙的降解率达到92.1%。     

ZrO_2/TiO_2载体协同作用下Fe_2O_3(104)与CO化学链燃烧特性

在表面形貌控制增强铁基载氧体Fe_2O_3(104)化学链燃烧反应活性研究的基础上,进一步研究了TiO_2,ZrO_2载体协同作用下Fe_2O_3(104)与CO化学链燃烧的反应特性.采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)等方法对所制备的载氧体Fe_2O_3(104)/TiO_2和Fe_2O_3(104)/ZrO_2进行表征.研究了700,800和900℃下载氧体与CO化学链燃烧反应特性.结果表明,不同载体对Fe_2O_3(104)与CO发生化学链燃烧反应活性的影响程度不同,ZrO_2作为载体明显促进Fe_2O_3(104)与CO的反应速率.动力学分析结果显示,Fe_2O_3(104)/TiO_2与CO反应模型属于一级反应,反应活化能为153.6 k J/mol;Fe_2O_3(104)/ZrO_2与CO反应模型属于抽缩球体模型,反应活化能为118.9 k J/mol.     

S~2O~8^2^-处理的ZrO~2固体超强酸上的正丁烷异构化反应

首次报道了由浸渍过硫酸根的方式制备固体超强酸.讨论了焙烧温度、浸渍浓度以及ZrO_2前驱体沉淀条件对样品性质的影响,并研究了它们对正丁烷异构化反应性能.实验结果表明,600～650℃焙烧、0.25～0.50mol/LS_2O_8~(2-)浸渍反加沉淀的ZrO_2具有最高超强酸性.与相同条件下制备的SO_4~(2-)/ZrO_2相比,S_2O_8~(2-)/ZrO_2上正丁烷250℃异构化活性是SO_4~(2-)/ZrO_2的2倍,可能是由于它具有较多的中强酸位并具有与SO_4~(2-)/ZrO_2不同的活性位结构.     

Structure and Performance of Ce-nano PO_4~(3-)/ZrO_2 Solid Acid Catalyst for Producing Biodiesel

The biodiesel prepared from Xanthoceras Sorbiflia Bunge Oil catalyzed by Ce doped nano PO_4~(3-)/ZrO_2 was investigated. A maximum biodiesel yield of 91.83% was achieved at the concentration of Ce~(3+) up to 0.1 mol/L, calcination temperature 500 °C, calcination time 3.0 h, and the concentration of phosphoric acid of 3.5 mol/L. Ce-nano PO_4~(3-)/ZrO_2 catalyst activities were correlated with the observed physico-chemical characteristics derived from scanning electron microscopy(SEM), FT-infrared(FT-IR), X-ray diffraction(XRD), thermogravimetric(TG) and Brunauer-Emmett-Teller(BET) analysis. The delayed crystallization of ZrO_2 made surface oxides have more defects which were beneficial to the adsorption of PO_4~(3-) by the concentration increment of Ce~(3+). The chemical composition of synthesized biodiesel was confirmed by gas chromatography(GC). The characteristics of Xanthoceras Sorbiflia Bunge oil were found within the optimal range in accordance with Chinese No. 0 diesel standard as a substitute diesel fuel.     

基于硫堇/碳纳米管修饰电极的新型过氧化氢电化学传感器

基于碳纳米管(CNTs)和硫堇(Th)的协同效应,将辣根过氧化物酶(HRP)通过戊二醛(GA)交联作用固定在硫堇(Th)/CNTs修饰电极上,构造了一种新型酶电极(HRP/GA-Th/CNTs/GC)。CNTs静电吸附正电荷的Th,而Th不仅可以促进电极和酶的氧化还原活性中心之间的电子传递,而且能使CNTs氨基(—NH2)功能化,从而利于HRP的固定。基于HRP/GA-Th/CNTs/GC电极的过氧化氢传感器具有较好的传感性能,且检出限低(0.3μmol.L-1)、响应时间短(5 s内)、抗干扰能力强。     

CNTs/TiO2多孔复合膜的组装及光催化性能

提出了一种在掺氟的SnO2(FTO)导电玻璃上组装碳纳米管(CNTs)/Fe-Ni/TiO2多孔复合膜光催化剂的新方法.采用喷涂热解法(SPD)将掺杂镍和铁的含有嵌段聚合物P123的二氧化钛前驱体溶胶涂覆在FTO导电玻璃上,制备Fe-Ni/TiO2多孔膜,再采用化学气相沉积法(CVD)在Fe-Ni/TiO2膜上原位生长CNTs,得到CNTs/Fe-Ni/TiO2多孔复合膜光催化剂.CNTs/Fe-Ni/TiO2复合膜具有多级孔结构特征,在TiO2表面原位生长的CNTs不但具有较好的石墨化结构,且CNTs较均匀地分布在整个膜层的孔中.考察了CNTs/Fe-Ni/TiO2复合膜光催化剂的结构和性能,并通过降解甲基橙溶液评价了复合膜的光催化活性.结果表明,CNTs的复合及铁和镍的掺杂等改性显著提高了TiO2膜材料的光催化活性.     

新型固体酸SO_4~(2-)/B_2O_3/ZrO_2的制备及其催化酯化反应性能研究

通过加载B_2O_3改性制备了新型固体酸SO_4~(2-)/B_2O_3/ZrO_2,利用XRD、FT-IR、BET和XPS对其进行了表征,并研究了它们对丙酸酯化反应的催化性能。系统考察了反应时间,催化剂用量和甲醇-丙酸的摩尔比对催化效果的影响,并对催化剂的重复使用性进行了研究。在较佳工艺条件:甲醇/丙酸摩尔比为20∶1、催化剂与反应物的质量比为2.8wt%、反应温度60℃、反应时间4h,丙酸转化率达94.99%。通过与未改性的SO_4~(2-)/ZrO_2比较,发现SO_4~(2-)/B_2O_3/ZrO_2具有比SO_4~(2-)/ZrO_2更大的比表面积、孔容,更高的活性,更好的重复利用性和更高的TOF值。     

双酸位SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2固载离子液体催化剂的构筑及性能

采用一步共缩合-水热法合成酸性载体SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2,化学法接枝酸性离子液体磺酸功能化咪唑硫酸氢盐([Ps-im]HSO4),构筑拥有Br觟nsted与Lewis双酸位的离子液体固载型催化剂SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2-IL。采用X射线衍射、傅里叶红外、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱、热重以及透射电镜对催化剂的结构进行表征,结果表明:锆原子和酸性结构SO42-被成功引入纯硅材料,所合成的载体具有一定酸性;离子液体成功固载于酸性介孔材料SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2,且固载后的催化剂保持其介孔结构。以大豆油和甲醇的酯交换反应为探针,考察了SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2-IL催化剂的催化性能。在反应温度为150℃、反应时间为4 h、催化剂量5%(w/w)、醇油物质的量之比为24∶1的反应条件下,生物柴油的收率超过92%,且回收利用5次后,生物柴油的收率仍达86%。     

无额外供氢体下负载型MoFeO_x催化剂催化甘油制丙烯醇

采用浸渍法制备MoFe/X(X=SnO_2,ZrO_2,CeO_2,TiO_2,CNTs,MgO)以及MoFe氧化物催化剂用于甘油气-固相催化转化制丙烯醇。通过XRD、BET、XPS、H_2-TPR和NH_3-TPD表征,MoFe主要由晶相Fe_2O_3和Fe_2(MoO_4)_3组成而MoFe/X主要为高分散态的Fe、Mo氧化物(Fe~(3+)、Mo~(6+)),其表面均只存在弱酸中心;所采用载体由于自身性质(比表面积和酸碱性)差异与Mo、Fe氧化物之间存在不同的相互作用,进而有效地调控了MoFe/X的表面弱酸强度、酸浓度和可还原性能。所制备催化剂对甘油制丙烯醇的催化性能(收率)依次为:MoFe/TiO_2MoFe/CeO_2MoFe/ZrO_2MoFe/CNTsMoFe/SnO_2MoFeMoFe/MgO。340°C时,MoFe/TiO_2上甘油的转化率达到83.4%,丙烯醇的选择性和收率分别达到26.7%和22.3%;同时其展现出优于MoFe/CeO_2、MoFe/ZrO_2和MoFe/CNTs的稳定性。甘油转化率与催化剂表面弱酸中心浓度呈正相关性,而丙烯醇的生成则与氧化中心(非酸中心)密切相关。甘油转化率和丙烯醇选择性在MoFe/X上随反应温度变化而呈现相悖的变化趋势。     

“项链状”聚合物/碳纳米管杂化组装体构建多巴胺传感器

首先以7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素、丙烯酸异辛酯及丙烯酸为功能单体合成了一种双亲性无规共聚物聚丙烯酸-7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素-丙烯酸异辛酯(PAVE);随后将PAVE与碳纳米管(CNTs)在选择性溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/H2O中共组装,得到聚合物/碳纳米管杂化组装体PAVE/CNTs,利用透射电子显微镜对PAVE/CNTs的形貌进行表征;最后将PAVE/CNTs修饰在玻碳电极表面,紫外光交联固化后制备得到复合传感涂层,并用于检测多巴胺,利用扫描电子显微镜与电化学工作站分别对传感器涂层形貌与传感性能进行表征与测试。结果表明:PAVE与CNTs共组装形成了以PAVE纳米粒子为"珠",以CNTs为"线"的"项链状"杂化组装体;传感涂层为交错互穿的"网络状"复合结构;所构建的传感器对多巴胺具有较宽的检测范围(4～90μmol/L)与较低的检测下限(0.24μmol/L),并具有优异的选择性与稳定性。     

掺杂物对负载型ZrO_2/Al_2O_3的催化性能的影响

用浸渍-沉淀法分别制备了负载型ZrO_2/Al_2O_3和ZrO_2-(MgO、 K2O、 CeO_2、La_2O_3)/Al_2O_3催化剂. 用XRD、 BET、 TPD对催化剂的晶相结构、比表面积、孔径分布、表面酸碱性等进行了表征;同时以CO_2和CH_3OH为探针用原位红外对催化剂的吸附行为进行研究. 结果表明, 掺杂氧化物有效的阻止ZrO_2晶粒的团聚, 并提高了催化剂的比表面积和平均孔径;CeO_2的添加有利于碱性中心数的增多, La_2O_3有利于酸性中心数的提高. 原位红外结果表明CH_3OH能在ZrO_2-(CeO_2、 La_2O_3)/Al_2O_3催化剂表面发生解离吸附, 而CO_2在催化剂表面均出现单齿态吸附. CO_2和CH_3OH在常压下直接合成碳酸二甲酯(DMC)反应中ZrO_2-(CeO_2、 La_2O_3)/Al_2O_3催化剂表现出较好的催化活性和选择性.     

用晶型超细粒子ZrO2制备SO4^2^—／ZrO2超强酸催化剂的研究

用超临界流体干燥法制备了超细粒子晶型ZrO_2,并用稀H_2SO_4溶液对其进行处理,制得了对甲醇转化反应具有高活性的SO_4~(2-)/ZrO_2超强酸催化剂.首次发现,晶型金属氧化物ZrO_2,当它是超细粒子(粒径<0.1μm)时,同样可以用H_2SO_4溶液浸渍的方法制得SO_4~(2-)/ZrO_2固体超强酸.这一事实同时还说明,超细粒子与非超细粒子不仅在某些物理性质上有较大区别,而且在化学性质上也有差别.     

碳纳米管/FeS类Fenton催化剂的制备及催化性能

以浮动催化热分解法制备碳纳米管(CNTs), 采用氧化-还原-硫化的方法制备了CNTs/FeS催化剂, 采用X射线衍射(XRD)、 透射电子显微镜(TEM)和热重(TG)分析等技术对催化剂进行了结构表征. 将CNTs/FeS作为类Fenton催化剂用于水中环丙沙星的去除, 研究了降解过程中H₂O₂浓度、 CNTs/FeS催化剂的投加量、 环丙沙星浓度及pH等因素对催化降解性能的影响. 结果表明, CNTs/FeS类Fenton催化反应在H₂O₂浓度为20 mmol/L和CNTs/FeS催化剂的投加量为10 mg的条件下具有最优的降解效果, 其催化反应过程符合一级动力学方程, 且具有更加宽泛的pH适应范围(pH=3~8), 同时, CNTs/FeS类Fenton催化剂在使用寿命方面也具有一定的优势.     

碳纳米管/TiO_2复合材料的制备及表征研究

采用溶胶-凝胶法和水热合成法,制备出碳纳米管/TiO2(CNTs/TiO2)复合材料。通过X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis),荧光光谱(LS)检测CNTs/TiO2的晶型及形貌。结果表明:锐钛矿相TiO2纳米颗粒负载在碳纳米管的管壁上,CNTs/TiO2在紫外-可见光波长范围均有较好的吸收性能。在灭菌灯照射下,以甲基橙溶液为降解目标,CNTs/TiO2复合材料对甲基橙溶液的降解有高的光催化活性,180 min内降解率达到85%以上。     

电化学混合电容器用新型β-Ni(OH)2/CNTs纳米复合物

采用水热合成法制备出一种新型β-Ni(OH)2/碳纳米管(CNTs)纳米复合物,Ni(OH)2微晶粒径控制在50～80 nm之间,与CNTs直径相当,CNTs与Ni(OH)2质量比为1:15.将纳米复合物应用于活性炭(AC)/NiOOH电化学混合电容器,电化学测试表明:在0.4 A/g电流条件下,其放电比容量达279 mAh/g,是β-Ni(OH)2理论容量的96.5%;当电流密度从0.4 A/g增加至8 A/g时,电容器的容量保持率在76.5%以上,高倍率充放电特性优异.此外,纳米复合物良好的电化学可逆性使AC/NiOOH电化学混合电容器更易活化,并具有较高的充放电效率和良好的循环稳定性能.     

Fabrication,adsorption and photocatalytic properties of ZnTi0.6Fe1.4O4/Carbon nanotubes composites

ZnTi_xFe_(2–x)O_4 and ZnTi_(0.6)Fe_(1.4)O_4/Carbon nanotubes(ZT_(0.6)F_(1.4)/CNTs) composites were prepared by chemical co-precipitation method. The composition, microstructure, magnetic property, adsorption and photocatalytic activity of the prepared samples were characterized by means of modern analytical techniques. The results indicated that ZT_(0.6)F_(1.4)/CNTs composites not only held the original special structure and excellent adsorption properties of CNTs, but also had suitable magnetic property and excellent photocatalytic activity. The removal rate of the samples on Rhodamine B(RhB) depended on the adsorption of CNTs and the photocatalytic degradation of ZT_(0.6)F_(1.4) in the composites. The maximum adsorption amount(q_m) of ZT_(0.6)F_(1.4)/CNTs with the mass ratios of ZT_(0.6)F_(1.4) to CNTs(mZ/C)=1 was up to 17.153 mg g~(–1) for RhB, its adsorption behavior was in accord with Langmuir model, and its photocatalytic degradation activity on RhB had a positive correlation with the content of ZT_(0.6)F_(1.4) in the sample. The experimental results indicate that the total removal rate of composite with mZ/C=1 on RhB was more than 95% and the composite had good decontamination capability on industrial dye wastewater. In addition, the samples can be recovered conveniently, activated easily and had good performance for recycling.     

碳纳米管/二氧化硅的表面分子印迹聚合物制备及其在芦丁电化学检测方面的应用

采用溶胶凝胶法合成二氧化硅覆盖的碳纳米管(CNTs/Si O2),通过化学键合法将CNTs/Si O2接上3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MAPS),从而获得富含烯键的MAPS-CNTs/Si O2。以MAPS-CNTs/Si O2为分子印迹载体,芦丁为模板分子,丙烯酰胺为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,自由基聚合法制备碳纳米管/二氧化硅的表面分子印迹聚合物(CNTs/Si O2-MIPs)。采用红外光谱、热重分析和扫描电镜等方法对CNTs/Si O2-MIPs进行表征,将CNTs/Si O2-MIPs滴涂至玻碳电极表面构建电化学传感器,采用循环伏安法和差分脉冲伏安法对CNTs/Si O2-MIPs修饰电极的电化学行为进行考察。结果表明,CNTs/Si O2-MIPs对芦丁具有良好的特异性吸附性能,印迹材料的DPV电流响应是非印迹材料的2.84倍;相对于其它类似的分子,如槲皮素、柚皮素、抗坏血酸,CNTs/Si O2-MIPs传感器对芦丁具有较好的选择性;CNTs/Si O2-MIPs传感器的电流响应与芦丁的浓度在0.1~100.0μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.032μmol/L。该传感器已成功应用于药片中芦丁含量的测定。     

基于静电吸附作用制备PPy/CNTs复合材料

通过添加十二烷基苯磺酸钠(SDBS), 在碳纳米管(CNTs)表面引入具有静电吸附作用的基团, 使吡咯单体附着于CNTs表面, 然后发生化学原位聚合, 得到了由片状聚吡咯(PPy)包覆CNTs所构成的PPy/CNTs复合材料, 开辟了一条易于工业化生产制备PPy/CNTs复合材料的途径. 所得材料和CNTs借助傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等设备进行了成分和形貌的表征; 并将所得材料组装成电化学超级电容器, 进行了电化学性能测试. 研究结果表明, 加入SDBS后, 吡咯单体能很好地吸附于CNTs表面; CNTs的应用细化了PPy的颗粒, 改善了PPy的导电性能和机械性能, 使PPy/CNTs复合材料呈现出多孔状; 其电化学容量达到101.1 F·g-1(有机电解液), 是同样制备条件下所得纯PPy电化学容量(19.0 F·g-1)的5倍多, 约是所用纯CNTs电化学容量(25.0 F·g-1)的4倍.     

CuO/ZrO_2催化水煤气变换反应制氢:ZrO_2载体焙烧温度的影响

以经不同温度(120、250、350、450℃)焙烧处理的ZrO_2为载体,采用沉积-沉淀法制备了系列CuO/ZrO_2催化剂;考察了富氢气氛下催化剂的水煤气变换反应(WGS)催化性能。结果表明,CuO/ZrO_2催化剂的催化活性随ZrO_2载体焙烧温度的升高呈现先升高后降低的"火山型"变化趋势,在焙烧温度为250℃时取得最高值。采用X射线粉末衍射、N_2物理吸附-脱附、N_2O滴定、H_2程序升温还原和CO程序升温还原及质谱跟踪等技术研究了系列ZrO_2载体及CuO/ZrO_2催化剂的结构和还原性能。结果表明,随着ZrO_2焙烧温度的升高,一方面,CuO/ZrO_2催化剂的Cu分散度逐渐降低,与ZrO_2具有强相互作用的高分散活性Cu-[O]-Zr物种("[]"表示ZrO_2表面氧空位)逐渐减少;另一方面,Cu-[O]-Zr物种的还原能力逐渐增强,并诱导催化剂活性表面羟基的还原能力也相应增强(CO为还原剂),即降低了催化剂对WGS反应的起活温度。两方面的综合作用使得ZrO_2载体焙烧温度为250℃(中等温度)时,CuO/ZrO_2催化剂的WGS催化活性最高。     

SO_4~(2-)/ZrO_2型超强酸酸中心形成机理研究

本文提出了SO_4~(2-)/ZrO_2型超强酸酸中心形成机理,并通过实验设计,使用DTA-TG分析、FT-IR分析、重量法测定6N HCl洗脱的SO_4~(2-)的wt％、样品及样品吸附NH_3后的TPD分析等实验,直接验证了在SO_4~(2-)/ZrO_2型超强酸上SO_4~(2-)的结合形式多样性及超强酸中心是由两个或两个以上酸中心形成集团协同作用而产生的模型。