辐射接枝技术在吸附材料制备中的应用

辐射接枝技术已成为高分子材料改性的重要方法之一.和传统化学接枝方法相比,辐射接枝技术具有操作简单,易于控制,不限制基材和单体等优点,近年来已被广泛应用于吸附材料的制备.采用辐射接枝技术制备的吸附材料,其功能团主要分布在基材表面,具有单体用量少,成本低,吸附脱附速度快,功能团利用率高,选择性好的特点.本文综述了近年来辐射接枝技术在制备选择性吸附材料方面的最新研究进展,包括对重金属、放射性核素、半金属、非金属、稀土元素、贵金属和染料等不同污染物吸附材料的合成及其应用,并对辐射接枝技术在制备吸附材料中的研究方向进行了展望.     

新型Mg-Al吸附剂去除压水堆核电厂废水中高浓度硼

通过特定的焙烧过程制备了不含碳酸根的Mg-Al型层状双金属氧化物. 该层状双金属氧化物在废水中可水解为层状双金属氢氧化物, 从而能够通过四级串联吸附处理的方式将模拟核电厂含硼废水中的硼浓度由初始的2000 mg/L显著降低至10 mg/L, 满足内陆拟建核电厂需要将含硼废水硼浓度处理至30 mg/L以下的技术要求. 在pH=10.61, 固液比为1/40 g/mL, 吸附温度为20 ℃条件下, 吸附剂的硼吸附量可高达39.64 mg/g. 此外, 还在分子层次上讨论了中间氧化物的形成机理以及其水解生成层状双金属氢氧化物的机理, 探讨了核电厂高浓度含硼废水的pH值、 初始硼浓度、 吸附剂用量和搅拌时间等条件对吸附剂硼吸附性能的影响.     

金属硼氢化物基固态储氢体系

氢气储存仍是制约氢经济推行的关键问题,开发一种高效、安全的储氢技术仍面临着巨大挑战。近年来,利用固态氢化物的化学吸附储氢技术由于可靠、结构紧密和高储氢容量的特点,被视为最有潜力的储氢手段之一。在众多固态氢化物储氢材料中,金属硼氢化物由于其极高的重量和体积储氢密度而备受关注。然而,金属硼氢化物热力学稳定,动力学缓慢,导致其吸/放氢温度高、速率慢、可逆性及循环稳定性差。本文从替代、复合、掺杂、纳米结构限域及相应的反应机理等角度总结了金属硼氢化物储氢材料的最新改性研究和应用,并提出了其中存在的问题和相应对策,同时指出了未来的研究方向。     

草甘膦废液处理及资源化利用研究进展北大核心CSCD

草甘膦[N-(磷酸甲基)-甘氨酸]是一种除草活性高的有机磷农药,其生产过程产生的废液成分复杂,有机物和盐含量高,无害化处理和资源化利用难度大。本文综述了2000年至今焚烧、高级氧化、吸附、化学沉淀和膜分离技术等国内外处理草甘膦废液主要工艺的原理、性能和优缺点。焚烧、高级氧化技术及生化法处理草甘膦废水的选择性较低,不利于草甘膦废水的资源化利用。吸附法普遍存在吸附剂吸附容量小的问题,开发吸附量大、成本低廉且易循环利用的吸附剂是草甘膦废液处理工业应用的发展方向。化学沉淀法在高盐、高总磷和高化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)废水环境中分离性能优异,但产生大量成分复杂的污泥,需进行二次处理。采用膜组合方法对废液进行除杂浓缩,可有效回收有价产品,截留有害物质,但因废水成分复杂,单独使用膜技术处理草甘膦废水不能完全达到处理指标。液膜、聚合物包容膜等新型膜技术稳定性好、使用寿命长、操作简便和环境友好等,在草甘膦等农药行业中高盐有机废水的绿色经济处理和有价物高值回收利用等领域展示了广阔的应用前景。     

MgO/Al_2O_3吸附剂对CO_2动态吸附性能的研究

以γ-Al2O3为载体,采用等体积浸渍法制取MgO/Al2O3吸附剂,利用BET、XRD等表征手段对吸附剂进行表征;并通过固定床测量穿透曲线的方法研究其对CO2动态吸附性能的影响,考察了MgO负载量、吸附温度、气体流量等因素对吸附剂吸附CO2性能的影响,同时还通过多次吸脱附实验考察MgO/Al2O3吸附剂的稳定性和再生能力。结果表明,MgO负载量为10%的吸附剂,吸附温度在50℃左右,流量为45 mL/min动态吸附量最大;经数次循环后材料的结构性质和吸附性能未见明显变化,可再生性能比较优异,是一种潜在的可工业化应用的CO2吸附剂。     

分子筛材料在小分子吸附分离中的应用

吸附分离技术与工艺在工业上具有重要意义. 常见的吸附剂包括沸石分子筛、 金属有机框架材料、 活性炭等材料. 分子筛具有比表面积大、 稳定性高、 生产成本低等优势, 可以满足吸附分离技术中高效、 节能和环保的需求, 是一种非常有应用前景的小分子混合物分离吸附剂. 本文综合评述了吸附分离领域中常用的吸附剂材料的特点和吸附分离机理与评价方法, 总结了分子筛在空气分离、 烃类分离、 二氧化碳吸附、 芳香硫化物脱除、 一氧化碳吸附、 氮氧化物吸附、 氢气储存吸附及氢同位素分离等领域的应用, 并对基于分子筛膜的小分子混合物分离现状进行了介绍. 此外, 本文还系统分析了分子筛对不同混合物的吸附分离性能与其拓扑结构、 骨架组成及改性方法之间的关系, 并对未来的研究前景进行了展望.     

离子交换及多孔材料的制备与应用

离子交换和多孔材料是一类高效的吸附剂,这类新型的高效吸附分离材料具有高的比表面积或丰富的表面官能团;显示出高的吸附容量、快的吸附或脱附速度和一定的吸附选择性;可织成束、纸、布、毡等多种集合形态.本文简要地介绍了包括离子交换纤维、螯合纤维、活性碳纤维、碳气凝胶等新型离子交换和多孔材料的制备、吸附特征研究的进展,并介绍了它们在饮用水净化、环境治理、资源回收、化学工业和医疗卫生、催化剂等方面的应用.     

纤维素-g-聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯对SO_4~(2-)的吸附性能研究

将自制的纤维素-g-聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(cellulose-g-PDMAEMA)接枝共聚物作为阴离子吸附剂,采用离子色谱方法对其吸附SO42-的能力进行研究。通过考察SO42-浓度、吸附剂接枝率、质量与吸附时间等对吸附能力的影响,建立了一种新型纤维素接枝物吸附剂吸附SO42-的方法。同时应用其吸附橡胶废水中的SO42-。实验结果表明,在较小的吸附剂用量(0.01g)下,对两种橡胶废水样品中SO42-的吸附量分别为9.0mg和15.0mg,为橡胶工业废水处理提供了一个新方法。     

β12-硼烯对NO的可控吸附:第一性原理研究

随着全球汽车保有量的逐年上升,汽车尾气使大气污染日益严重,如何高效清除汽车尾气中的一氧化氮(NO)成为当前亟待解决的课题.石墨烯材料的发现成功引领了制备类石墨烯二维材料的潮流,近几年硼烯材料被成功制备,为吸附NO气体带来了新的契机.本文使用密度泛函理论计算,研究了NO在β₁₂-硼烯表面的吸附性能.研究发现β₁₂-硼烯对NO分子的吸附作用较强,最稳定结构的吸附能可以达到-0.771 eV,吸附过程伴随着较多的电荷转移,使其可能作为检测NO气体的气敏材料.另外,本文还计算了外加电场对吸附体系的影响,以探究绿色化学框架下吸附剂的循环再利用.结果表明外加电场可以使NO在β₁₂-硼烯上的吸附由化学吸附转变为物理吸附,使得β₁₂-硼烯可以进行可逆吸附/解吸NO分子,因此β₁₂-硼烯有可能成为一种新颖的可循环利用的NO吸附材料.     

硝基苯在纳米炭黑上的吸附特征

利用炭黑作吸附剂,考察吸附质流速和硝酸处理浓度对炭黑吸附有机废水中硝基苯的影响,确定了最佳吸附处理条件,比较了不同炭素材料的吸附性能。实验结果表明:与炭管、椰壳活性炭和颗粒活性炭3种炭素材料相比,炭黑对硝基苯具有更佳的吸附性能。XRD、BET表征结果表明炭黑表面存在大约40nm介孔结构,毛细凝聚在吸附中起到了重要作用。     

Robust Aqua Material: A Pressure‐Resistant Self‐Assembled Membrane for Water Purification

“Aqua materials” that contain water as their major component and are as robust as conventional plastics are highly desirable. Yet, the ability of such systems to withstand harsh conditions, for example, high pressures typical of industrial applications has not been demonstrated. We show that a hydrogel‐like membrane self‐assembled from an aromatic amphiphile and colloidal Nafion is capable of purifying water from organic molecules, including pharmaceuticals, and heavy metals in a very wide range of concentrations. Remarkably, the membrane can sustain high pressures, retaining its function. The robustness and functionality of the water‐based self‐assembled array advances the idea that aqua materials can be very strong and suitable for demanding industrial applications.     

Synthesis and electrochemical performances of amorphous carbon-coated Sn–Sb particles as anode material for lithium-ion batteries

The amorphous carbon coating on the Sn–Sb particles was prepared from aqueous glucose solutions using a hydrothermal method. Because the outer layer carbon of composite materials is loose cotton-like and porous-like, it can accommodate the expansion and contraction of active materials to maintain the stability of the structure, and hinder effectively the aggregation of nano-sized alloy particles. The as-prepared composite materials show much improved electrochemical performances as anode materials for lithium-ion batteries compared with Sn–Sb alloy and carbon alone. This amorphous carbon-coated Sn–Sb particle is extremely promising anode materials for lithium secondary batteries and has a high potentiality in the future use.     

Synthesis of poly{[bis(diethynylphenyl)silylene]phenylene}s with highly heat-resistant properties and an application to conducting materials

Poly{[bis(3,5-diethynylphenyl)silylene]-p-phenylene} was prepared by the reaction of poly[(diethoxysilylene)-p-phenylene] with 3,5-bis(trimethylsilylethynyl)phenyllithium, followed by desilylation of the resulting substitution product. The present polymer exhibited extremely high heat-resistance and their thermogravimetric analysis (TGA) in a nitrogen atmosphere showed the temperature of 5% weight loss (Td₅) of 791 °C. Total weight loss at 1000 °C in TGA was determined to be 6% based on the initial weight. Treatment of a polymer film on a quartz plate at 1200 °C in vacuo led to the formation of a conducting thin film with a thickness of 74 nm and a conductivity of 9 S/cm.     

A 3D Organically Synthesized Porous Carbon Material for Lithium‐Ion Batteries

We report the first organically synthesized sp–sp³ hybridized porous carbon, OSPC‐1. This new carbon shows electron conductivity, high porosity, the highest uptake of lithium ions of any carbon material to‐date, and the ability to inhibit dangerous lithium dendrite formation. The new carbon exhibits exceptional potential as anode material for lithium‐ion batteries (LIBs) with high capacity, excellent rate capability, long cycle life, and potential for improved safety performance.     

Se-directed synthesis of polymeric carbon nitride with potential applications in heavy metal-containing industrial sewage treatment

By calcining melamine at 500 °C with selenium powder as the structure director, polymeric carbon nitride could be prepared with enhanced specific surface area and mesoporous volume. Compared with the material fabricated without Se, this cost-effective Se-incorporated PCN (PCN-Se) could adsorb heavy metals (such as Ni, Cu and Pb) much more efficiently. Materials characterizations such as SEM, TEM and XPS demonstrated that the enlarged specific surface area and total mesoporous volume as well as the interaction of the incorporated Se with the metals via coordination should be the promoting factors for the advanced performances of the novel materials.     

高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料的设计与制备及其应用

传统的高折射率聚合物光学材料,可以通过向聚合物中引入一些芳香环,含硫基团以及除氟以外的其他卤素原子来提高聚合物光学材料的折射率,但是就目前的研究现状来看,这类纯聚合物光学材料的折射率一般都低于1.8.而将具有高折射率的无机纳米粒子引入到聚合物中,所制备的聚合物-无机纳米光学材料的折射率能够达到1.8以上.而且这类高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料同时具有高分子光学材料和无机材料的双重优点,具有广泛的应用前景.鉴于当前高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料发展之迅速和其研究与开发的重要性,并结合目前国内外的研究现状,本文就高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料的设计、制备方法及其相关应用做一个比较系统的介绍,同时对这类材料在未来研究中所应注意的问题也提出了相应的看法.