金属离子在多孔硅表面和吸附与电镀过程中金属在多孔硅表面的淀积

刚制备的多孔硅与金属盐溶液接触会产生金属离子在多孔硅表面和吸附现象。实验显示这一现象只发生在新鲜的多孔硅表面, 而存放一月以后的样品不具备此性质。文中把这一现象归因于新鲜的多孔硅表面电子的富集, 溶液中金属离子从多孔硅表面获得电子而附着。多孔硅表面电镀金属过程中, 一定电压下电镀电流密度在起始阶段逐渐下降, 可以用一个指数关系式较好地描述, 在本文中有一个唯象模型予以解释。     

巯基硅球石墨烯复合材料的合成与重金属离子吸附

采用一锅法和水热法分别合成了单分散巯基修饰氧化硅球(MFS)及其石墨烯超轻复合材料(MFSGA)。利用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱等方法对MFS和MFSGA的材料结构和形貌进行表征。MFSGA表现出良好的结构强度,MFS在复合材料中均匀分散。考察了材料粒径、修饰剂种类等因素对MFS形貌和表面结构的影响。采用X射线荧光法测试了MFS和MFSGA对Hg²⁺等重金属离子的吸附特性,二者对Hg²⁺的饱和吸附量分别为260.19和158.06 mg/g。MFS易于合成且应用经济性良好,MFSGA的结构稳定性好,易于回收与重复利用,具有较大的应用潜力。     

在多孔有机聚合物中构筑广谱性重金属离子吸附活性位

以三维刚性结构的三蝶烯为单体, 通过简单的Friedel-Crafts烷基化反应制备得到高比表面积的三蝶烯基多孔有机聚合物(TPOP), 在TPOP中接枝乙二胺和氯乙酸钠, 构建了广谱重金属离子吸附剂(TPOP-CH₂EDTA). 获得的TPOP-CH₂EDTA具有微孔/介孔结构, 其微孔尺寸为1.6 nm, BET比表面积为634 m²/g, 利于重金属离子传递和配位作用的强化. TPOP-CH₂EDTA对重金属离子具有吸附广谱性, 其对Ag(Ⅰ), Cu(Ⅱ), Ni(Ⅱ), Zn(Ⅱ), Co(Ⅱ), Sn(Ⅳ), Pb(Ⅱ), Cd(Ⅱ), Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)等10种重金属离子的去除率均高于98%. 以Pb(Ⅱ)为典型的重金属污染物, 通过Langmuir模型计算得到Pb(Ⅱ)的最大吸附容量高达184.5 mg/g; 具有拟二级吸附动力学特征, 吸附速率快, 动力学常数k₂为0.0173 g·mg^?1·min^?1; 经过5次循环使用后, Pb(Ⅱ)的去除效率仍高达95.8%. TPOP-CH₂EDTA对混合溶液中Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的去除率均高于99%, 且对含有大量无机盐[如Ca(Ⅱ), Mg(Ⅱ), K(Ⅰ)和Na(Ⅰ)离子]和有机化合物的复杂真实水体系, Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的去除效率仍高于90%. 因此, 通过调控多孔有机聚合物微观结构(如比表面积、 孔径和吸附位点密度)而构筑的广谱性重金属吸附材料, 为协同去除复杂水系统中混合重金属离子提供了方案.     

多孔硅和掺镨多孔硅的光致发光

多孔硅在室温下发出光致荧光展现了硅用作光电子材料和显示技术材料的前景。掺入希土元素可以改善硅的发光性能。本文首次报道多孔硅掺希土的一种新的电化学掺杂方法——恒电位电解,和一种希土硝酸盐-支持电解质-有机溶剂的新电解体系。这一方法和体系的特点是通过采用适当外加电压来控制电解产物,提高掺入的希土浓度,提高发光强度;同时可避免析出使发光不稳定的产物,提高发光稳定性。优化了阳极氧化制备多孔硅的条件和阴极还原制备掺镨多孔硅的条件(镨化合物浓度、溶剂、离子强度、电解电压、时间),获得了光致发光强度高于多孔硅的掺镨多孔硅,并讨论了多孔硅和掺镨多孔硅的光致发光机制。     

硅沸石完美骨架上的吸附Ⅲ.氯氟烃在MFI和FAU上的吸附热

测定不同温度下三种氯氟烃F-11(CFCl3),F-12(CF2Cl2)和F-22(CHF2Cl)在疏水高硅MFI和FAU沸石上的吸附等温线,以研究其吸附热效应。根据Clapeyron-Clausius方程,由吸附等温线,计算不同覆盖度C的等量吸附热Qst(C)和平均吸附热Qst^*(△Ha)。上述吸附质在两种沸石上吸附热的大小顺序均为：△Ha(MFI)＞△Ha(FAU)。在同种沸石上,吸附热的大小顺序为：△Ha(F-11)＞△Ha(F-12)＞△Ha(F-22).298K时的吸附等温线和△Ha的变化趋势显示,对能允许氯氟烃分子自由进出其孔道的FAU沸石,吸附质分子越大,低分压吸附量(V)越大,吸附热(△Ha)也越大。而孔道对吸附质分子有空间限制作用的MFI沸石,其吸附热、分子尺寸与饱和吸附量(Vm)间关系比较复杂。选择去除氯氟烃的沸石吸附剂应综合考虑△Ha与饱和吸附容量Vm。     

疏水多孔硅制备及其对水中有机污染物的吸附

以硅酸钠为硅源,盐酸为催化剂,三甲基氯硅烷(TMCS)为表面改性剂,经溶胶-凝胶和表面改性过程制备出一种疏水性多孔硅材料.采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、接触角分析仪、氮气物理吸附仪和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和性质进行表征.结果表明:所制备的多孔硅具有分等级孔道结构(中孔-大孔),比表面积为566m2·g-1,孔体积高达2.28cm3·g-1,多孔硅与水的接触角为156°,显示出超疏水特征.对甲苯、汽油、柴油和润滑油的吸附量均可高达自身质量的14倍,丰富的孔道使其在几分钟内即可达到饱和吸附.这种多孔硅在汽油/水混合体系中对汽油具有较高的选择性,同时具有良好的再生能力.经正己烷萃取再生后,多孔硅仍能基本保持初始吸附容量.此方法制备的多孔硅材料在吸附分离污水中的有机物和溢油处理方面具有很好的应用前景.     

硅沸石完美骨架上的吸附Ⅲ.氯氟烃在MFI和FAU上的吸附热

测定不同温度下三种氯氟烃F-11(CFCl3),F-12(CF2Cl2)和F-22(CHF2Cl)在疏水高硅MFI和FAU沸石上的吸附等温线,以研究其吸附热效应。根据Clapeyron-Clausius方程,由吸附等温线,计算不同覆盖度C的等量吸附热Qst(C)和平均吸附热Qst^*(△Ha)。上述吸附质在两种沸石上吸附热的大小顺序均为：△Ha(MFI)＞△Ha(FAU)。在同种沸石上,吸附热的大小顺序为：△Ha(F-11)＞△Ha(F-12)＞△Ha(F-22).298K时的吸附等温线和△Ha的变化趋势显示,对能允许氯氟烃分子自由进出其孔道的FAU沸石,吸附质分子越大,低分压吸附量(V)越大,吸附热(△Ha)也越大。而孔道对吸附质分子有空间限制作用的MFI沸石,其吸附热、分子尺寸与饱和吸附量(Vm)间关系比较复杂。选择去除氯氟烃的沸石吸附剂应综合考虑△Ha与饱和吸附容量Vm。     

发光多孔硅表面的STM研究

自从Canham首次报道了室温下多孔硅的光致发光现象以来^[1],多孔硅已成为半导体光电化学及材料领域内最为热门的研究课题^[2].     

硅(100)非重构表面上乙炔吸附反应的理论研究

采用量于力学AM1半经验分子理论轨道方法计算了在Si(100)非重构光滑附氢表面上乙炔化学吸附反应过程中的体系生成热,由此得到各步骤反应的活化焓和反应热数值.结果表明,乙炔分子容易在Si(100)表面上形成稳定的双位σ键吸附.     

纳米金淀积的多孔硅靶增强样品的激光解吸/电离质谱信号

硅片类型和多孔硅结构的多样性影响了多孔硅表面的激光解吸/离子化质谱(DIOS)(无辅助基质的激光解吸/电离飞行时间质谱(LDI-TOF-MS))数据的重复性和靶的耐储时间。本工作通过在多孔硅的表面淀积金纳米颗粒并将其作为目标靶来增强软物质分子如聚乙二醇和多肽的激光解吸/电离质谱信号。纳米金的淀积钝化了多孔硅表面的Si-H活性基团,增加了靶的耐储时间。用场发射扫描电镜表征了多孔硅淀积金纳米颗粒前后的形貌,用X射线能量色散光谱法分析金的百分含量,结果表明其含量随沉积时间的延长而增加。激光解吸/电离质谱信号的增强可能是由多孔硅及其支持的金纳米颗粒的光学和物理性质引起的,该类型的样品靶在激光解吸/电离飞行时间质谱的应用上结合了多孔硅和金纳米颗粒的双重优势。     

完美骨架全硅β沸石性质研究

运用热分析技术研究胺类、烷烃类、芳香烃类、醇类在具完美骨架的合成得到 的全硅β沸石中的脱附行为，测定亲和性指娄A_T值和负载量。发现烷烃类、胺类 、芳香族化合物都对全硅β沸石骨架表现出亲和性，而醇类由于羟基的存在表现出 对骨架的憎性，结合吸附热等数据讨论了各类吸附质与骨架相互作用（主／客体相 互作用）的性质。     

Adsorption of graphene oxide/chitosan porous materials for metal ions

Porous graphene oxide/chitosan（PGOC） materials were prepared by a unidirectional freeze-drying method.Their porous structure,mechanical property and adsorption for metal ions were investigated.The results show that the incorporation of graphene oxide（GO） significantly increased the compressive strength of the PGOC materials.The saturated adsorption capacity of Pb²⁺ increased about 31%,up to 99 mg/g when 5 wt%GO was incorporated These biodegradable,nontoxic,efficient PGOC materials will be a potential adsorbent for metal ions in aqueous solution.     

苯在Si(111)-7*7表面化学吸附的理论研究

采用两种大小不同的原子簇模型Si_(30)H_(28)和Si_(13)H_(16),分别用两层 ONIOM方法（对较大原子簇）和普通量子化学方法（对较小原子族）考察了苯分子 在Si(111)-7 * 7表面的化学吸附。对三种可能的吸附物种分别用DFT或HF方法进行 了计算。通过大小原子簇吸附物种的吸附能以及几何构型优化参数的比较发现,对 于稳定的吸附物种,较小的原子簇基本上可以代替较大的原子簇进行计算,而对于 不太稳定的吸附物种,就不得不考虑周边原子的影响。计算结果表明苯在Si(111)- 7 * 7表面的主要吸附种是双σ成键的1,4加成产物,不稳定的单吸附物种可能是 1,4加成物种的前驱态。     

多孔硅于甲酸-甲酸钠溶液阳极偏压下的电致发光研究

用荧光分光光度法现场监测了多孔硅于甲酸-甲酸钠溶液阳极偏压下的电致发光行为。发现该体系的电致发光峰值随着阳极偏压增大而发生蓝移;发光峰能量值与阳极偏压呈良好的线性关系,其斜率与多孔硅在阴极偏压下电致发光的结果一致。扫描探针技术研究表明：多孔硅的表面形貌明显地影响其发光性质。提出了多孔硅在甲酸-甲酸钠溶液中阳极偏压下的电致发光与多孔硅表面的Si-H键的氧化作用有关的发光机理。发现了多孔硅于甲酸-甲酸钠溶液中在阳极偏压下电压调制的可见光发射行为,并用量子限制效应对该现象进行了解释。     

ClO~4^-在聚并苯分子表面的吸附行为及其电子性质

采用量子化学CNDO/2法, 从理论上探讨了ClO~4^-在聚并苯表面的吸附行为。ClO~4^-在聚并苯分子中C=C双键、C-C单键中点上方为稳定吸附位, 前者吸附能最大。在其它位置吸附的ClO~4^-极易向该点迁移。EHMO-CO能带结构计算指出:ClO~4^-掺杂聚并苯中, ClO~4^-处在洞位、双键桥位及氢键位时, 体系的导电性能较好, 而作为电极材料, 洞位可能是吸附与脱附的最佳位置。     

Adsorption behaviour of metal ions on hydroximate resins

Some new chelating ion-exchange resins containing a hydroxamic acid moiety attached to a divinylbenzene styrene (DVBS) copolymer, i.e. glycine hydroximate in DVBS (GH-DVBS). anthranilic acid hydroximate in DVBS (AAHDVBS), malonic acid dihydroximate in DVBS (MAH-DVBS) and iminodiacetic acid dihydroximate in DVBS (IDAAH-DVBS). have been synthesized and their various physicochemical characteristics studied. The degree of retention of metal ions by the resins at equilibrium has been determined in terms of the molar distribution coefficient (k(d)). In general, the resins having a dihydroximate moiety are found to be more efficient compared to monohydroximate resins. However, it is of interest to note that the monohydroximate derivative of amino acid (GH-DVBS) showed better metal retention capability than the dihydroximate of carboxylic acid (MAH-DVBS). The selectivity of the resins for transition and highly charged metal ions is quite high compared to that for alkaline earth metals. All the synthesized resins can be utilized for the separation of a mixture of metal ions because the differences in the distribution coefficient values are large enough to permit good separations on columns. However, the GH-DVBS resin was tried for the separation of copper cobalt and copper nickel mixtures at pH 5.5 using the column mode of operation.     

The influence of the surface preparation on the electrodeposition of gold particles on silicon

In a systematical study of the electrodeposition of gold (I) on silicon (100), the influence of the surface preparation on the nucleation behavior of gold was investigated. A two-phase experimental design was used. In the first phase, it was investigated whether there is an influence; in the second phase, an optimization was performed. It was found that more homogeneous particle coverages and higher particle densities can be obtained when the surface is dipped in an acid fluoride solution with small nitric acid to hydrogen fluoride proportions. Furthermore, the observations indicated that more negative deposition potentials also lead to better coverages, higher densities, and less clustering.     

Adsorption of potential-determining ions on porous glasses of different compositions

The adsorption characteristics are studied for nano- and ultraporous glasses (PGs) produced from sodium borosilicate glasses and a glass containing small amounts of fluoride ions and phosphorus oxide by acid (HCl) leaching and additional alkaline (KOH) and thermal treatment. The surface charges σ₀ of PGs are determined by continuous potentiometric titration in 10⁻³−1 M NaCl, KCl, and (C₂H₅)₄NCl solutions. Only negative surface charges of PGs are observed for all investigated systems. The |σ₀| value is predetermined by the following factors: the composition of PG, the pore radius in the nanometer region (r ≤ 13 nm), the specificity of counterions, the content of secondary silica in the pore space, and the temperature of the additional thermal treatment of the membranes. The introduction of fluoride ions and phosphorus oxide into sodium borosilicate glass, an increase in the pore sizes and the amount of the secondary silica in PGs, and a rise in the specificity of counterions enhance the |σ₀| values, which decrease with a rise in the temperature of the thermal treatment due to the surface dehydration and dehydroxylation. For ultraporous glasses (r > 13 nm), the surface charge is almost independent of the pore radius.