直链醇对木质素磺酸钠的聚集态和吸附特性的影响

揭示了直链醇对木质素磺酸盐(简称木钠,SL)表面物化性能的增效机理.采用zeta电位仪、激光粒度仪和透射电镜(TEM)等表征方法研究了直链醇对木钠聚集态的影响,采用静电组装技术、原子力显微镜和频率-耗散联用型石英晶体微天平(QCM)等进一步研究了不同碳链长度的直链醇对木钠吸附特性的影响.结果表明,直链醇通过与木钠聚集体相互作用,促使包裹在木钠内部的羧基不断裸露出来,增加其在水溶液中的负电性,降低木钠在水溶液中的聚集程度,碳原子数较大的醇类效果更明显.直链醇使木钠在固体表面吸附膜的吸附构型由刚性、致密逐渐转变为松散、伸展.单纯木钠的吸附构型是以阳离子-π作用力为主的mushroom型,直链醇则使其转变为以静电作用力为主的高分子刷,从而显著增加木钠在固体表面上的吸附量且使吸附膜更均匀和光滑.     

漆酶改性木质素磺酸钠的结构表征及吸附特征

采用漆酶对木质素磺酸钠(木钠)进行改性, 通过凝胶渗透色谱、 电位滴定、 红外光谱和核磁共振等测试方法研究了漆酶改性木钠的结构特征, 结果表明, 漆酶改性对木钠的磺酸基及表面电荷含量影响很小; 在漆酶对木钠的改性过程中既有解聚作用, 又有聚合作用, 反应初期, 漆酶使木钠发生脱甲基反应及部分链接键的断裂, 使酚羟基含量增大和分子量降低, 随着改性时间的延长, 酚羟基含量减少, 分子量变大, 聚合作用占主导地位. 采用静电逐层自组装技术研究了漆酶改性对木钠吸附特征的影响, 紫外光谱以及原子力显微镜的研究结果表明, 当漆酶改性时间为2 h时, 在平板上的吸附量及吸附膜的表面粗糙度最大, 木钠分子呈扁长的椭球形, 而改性时间为36 h时, 木钠聚合为近似球形的大分子结构, 空间位阻增大, 吸附量及吸附膜的表面粗糙度降低.     

辣根过氧化物酶改性木质素磺酸钠的结构特征及吸附分散性能

在室温及水溶液体系中,采用辣根过氧化物酶(HRP)对亚硫酸法制浆造纸废液的副产物木质素磺酸钠(木钠)进行改性,通过凝胶渗透色谱、电位滴定、红外光谱和核磁共振波谱等表征了HRP改性木钠的结构.结果表明,HRP可以有效聚合木钠大分子,调节HRP的用量,得到不同分子量的木钠产品,当HRP浓度为6 g/L时,可使木钠分子量增大155%.HRP可氧化木钠分子上的酚羟基变成苯氧自由基,该自由基可直接交联,也可转移到酚羟基的邻位或对位再发生聚合作用,其聚合方式主要为β-O-4'及β-β'连接.HRP改性还可使木钠磺化度增加27%.采用静电逐层自组装技术研究了HRP改性对木钠吸附特征的影响,结果表明,经HRP改性后,木钠在平板上的吸附量增大;对TiO2浆体的分散稳定性能也得到改善,这主要是因为分子量增大,空间位阻作用增强;磺化度增大,静电排斥作用增强,从而使TiO2颗粒更好地分散在水中.     

超声波辅助木质素磺酸钠烷基化合成表面活性剂

以木质素磺酸钠(LS)和1-溴十二烷为原料,吡啶为催化剂,在碱性醇水混合溶液中,利用超声波辅助烷基化反应制备生物基表面活性剂.通过GPC,UV,FTIR和1H-NMR对木质素磺酸钠及其直接烷基化产物(ALS)、超声烷基化产物(UALS)进行结构表征,结果表明超声活化使木质素磺酸钠的分子量从154200下降到106000,酚羟基的含量从0.65%提高到1.55%,活化效率达139%.1H-NMR谱中甲氧基的峰面积占总面积的比值由超声前的36.0%下降到超声后的21.0%.烷基化反应位点是LS的酚羟基,超声波活化烷基化效率明显高于直接烷基化效率.1%质量浓度的UALS的表面张力为28.2 mN/m,相同质量浓度的ALS和LS的表面张力分别为34.1 mN/m和41.5 mN/m.UALS的临界胶束浓度(CMC)是5×10-2g/L,比LS的低近两个数量级.超声烷基化效果较直接烷基化好的原因在于超声波处理一方面提高了酚羟基的含量,一方面破坏了大分子的三维网状结构,强化了体系的传质和传热效率.     

不同分子质量木质素磺酸钠对煤粉的分散作用研究

应用超滤分级方法,将木质素磺酸钠分成不同分子量范围的级分。傅立叶红外光谱（FTIR）分析结果表明,分子量为5 000～10 000的木质素磺酸钠分子中亲水基团如羟基、酚羟基、磺酸根质量分数最大,随着分子量的增加,亲水基团质量分数降低。实验结果发现分子量为10 000～50 000的木质素磺酸钠级分在煤粒表面的吸附等温线近似为L型,吸附量较大,并且使煤粒的表面动电电位（ζ电位）达到-52 mV,在各个级分中对盘江煤具有最好的分散降黏作用。进一步得出结论,分散剂的分散降黏作用与其在煤粒表面的吸附量和ζ电位的高低密切相关。     

木质素磺酸钠在浓溶液中聚集行为的研究

利用流变和电导等实验手段研究了木质素磺酸钠(SL)在浓溶液中的聚集行为,讨论了无机盐(Na Cl、Na2SO4)、尿素及直链醇(甲醇、乙醇、正丙醇)对SL聚集行为的影响.结果表明,无机盐会促使较大SL聚集体的形成,而尿素可破坏聚集体的形成;少量直链醇加入将不利于SL聚集体的形成,但是过量醇的加入又会有利于SL聚集体的形成.从静电、氢键和疏水作用等不同角度对SL在浓溶液中的聚集行为进行了合理解释.     

木质素磺酸盐在烯酰吗啉颗粒表面的吸附特性

考察了常用分散剂木质素磺酸钠(Sodium Lignosulfonate, SLS)在烯酰吗啉(Dimethomorph, DMM)上的吸附性能, 并测试了吸附SLS后DMM颗粒表面Zeta电位和接触角的变化, 从理论上探讨了分散剂的吸附对农药颗粒表面物化性能的影响, 指导农药分散剂的开发. 结果显示, 浓度为0~10 g/L时, SLS在DMM表面呈现双层吸附; 低浓度(0~1.0 g/L)时, 吸附等温线符合Langmuir方程. SLS在DMM表面上的吸附属于自发、 放热吸附过程, 吸附力主要包括疏水作用、 范德华力和氢键作用力. SLS在DMM表面吸附后提高了其Zeta电位, 且SLS磺化度越高其提高作用越明显. 随着SLS溶液浓度增大, DMM在SLS溶液中的接触角先减小后增大, 到70º~80º后趋于稳定.     

木质素磺酸钠对铅酸蓄电池胶体性能的影响

采用不同比例的木质素磺酸钠作为胶体电解质添加剂,探讨其添加前后胶体电解质的物理和电化学性能的变化。 粘度测试、老化析水量测试以及循环伏安和交流阻抗分析表明,添加剂能影响胶体粘度,减少老化析水量,提高胶体电化学性能和减少胶体电池内阻。 确定添加剂最佳添加量的质量分数为0.005%~0.01%,胶体电解质中气相二氧化硅的适宜质量分数为3.0%。 采用UV-Vis、FT-IR光谱、TEM和SEM对添加剂和胶体电解质的结构和形貌变化进行了表征。 结果表明,添加木质素磺酸钠的胶体电解质形成更为疏松多孔的结构,更有利于离子的传导和电解液的储存。     

还原温度对氧化铁吸附性能的影响

利用脉冲气相色谱保留体积法测定了不同还原温度的氧化铁样品对水的吸附特性并和Ｘ光衍射结果进行了关联,同时测定了含铬氧化铁对水的吸附特性。结果表明,中温还原样品有比较均匀的表面,低温和高温还原样品的表面均有一定程度的不均匀性且符合焦姆金吸附方程。铬的加入降低了氧化铁对水的吸附热,并增加吸附中心的数量     

聚天冬氨酸与木质素磺酸钠复配物对碳酸钙阻垢性能的研究

通过静态阻垢法研究了国产聚天冬氨酸(PASP)、木质素磺酸钠(SLS)添加量对碳酸钙的阻垢性能.结果表明:PASP在5.0mg/L时阻垢率接近100%,SLS达300mg/L以上时阻垢率趋于平缓,浓度为600mg/L时,其阻垢率仍不足70%.PASP与SLS复合配方及在不同影响因素条件下阻垢性能的研究表明:复合配方(PASP 2.0mg/L SLS 5.0mg/L)的阻垢率接近100%,且适用于高钙、高pH值、高温的水系统中,并可在水系统中长时间停留.     

不同含羧酸纤维与铁离子的配位反应动力学及配合物的催化降解性能

分别使用具有相似羧基含量的海藻纤维、 丙烯酸接枝改性聚四氟乙烯纤维和聚丙烯纤维(PAA-g-PP 和PAA-g-PTFE)3种含羧酸纤维与Fe³⁺进行配位反应, 研究和比较了反应的动力学特性及影响因素. 将3种含羧酸纤维铁配合物分别作为非均相Fenton反应催化剂应用于染料降解反应中, 分析和评价了其配位结构和表面性能对催化活性的影响. 结果表明, 在所涉及的温度和浓度范围内, 3种含羧酸纤维与Fe³⁺的反应均很好地符合Langmuir等温吸附模型和Lagergren准二级动力学方程. Fe³⁺初始浓度的增加会降低反应速率常数, 而反应温度的升高则会增加配合物中Fe³⁺的配合量. 在相同反应条件下, 海藻纤维比PAA-g-PP和PAA-g-PTFE更容易与Fe³⁺发生反应, 且反应速率常数和Fe³⁺配合量按照下列顺序排列: 海藻纤维>PAA-g-PP>PAA-g-PTFE. 3种含羧酸纤维铁配合物都能够在染料氧化降解反应中作为非均相Fenton催化剂, 且紫外光比可见光更能够提高其催化活性. 海藻纤维铁配合物比其它2种含羧酸纤维铁配合物具有更好的催化作用, 这与三者在配位结构和表面性能之间的显著差异有关.     

Fe掺杂TiO2和Fe2O3量子点共负载催化剂:吸附与光催化协同作用高效降解有机染料

光催化作为节能、清洁的环境处理技术,被广泛应用于污染物处理领域,如室内气体净化、尾气VOCs处理和水体有机污染降解等.在众多光催化剂中,TiO2以其良好的化学稳定性、无二次污染、无刺激性和安全无毒等优势得到广泛研究.然而TiO2是宽禁带材料,仅能吸收太阳光谱的紫外光部分,通常需要用紫外光源来激发,光生电子-空穴易复合,这限制了其应用.过渡金属离子掺杂能在TiO2价带之上形成新的掺杂能级,从而提高其光谱响应范围,提高全光谱反应活性; 与体相TiO2相比,纳米尺寸的TiO2具有更高的光催化活性,尤其小于10 nm的量子点尺寸TiO2有着高活性面积、较短的光生电子-空穴迁移路径和独特的量子尺寸效应; Fe2O3作为吸附材料与TiO2构建复合材料能够发挥吸附与光催化协同作用,从而提高污染物处理效率.我们以构建Fe掺杂TiO2和Fe2O3量子点共负载催化剂为目标,以钛酸四丁酯(TBT)和硫酸亚铁为前驱体,采用常温水解方法将Fe掺杂的TiO2量子点生长在MCM-41分子筛表面,并通过调节硫酸亚铁加入量合成了MCM-41负载的Fe掺杂TiO2和Fe2O3量子点催化剂.采用透射电子显微镜和X射线衍射研究了复合晶体结构,采用X射线光电子能谱、紫外-可见光谱和傅里叶变换红外光谱等表征手段研究了复合量子点材料生长机理和能带结构.结合吸附过程和光降解过程建立了吸附与光催化协同作用与污染物处理效率之间的关联关系.表征结果表明,硫酸亚铁水溶液加速TBT水解成功地在MCM-41表面生长了Fe掺杂TiO2量子点,并且量子点粒径随Fe前驱体量的增加而变大; 前驱体比例Ti/Fe ≤ 3.0时,过量的硫酸亚铁会析出并在焙烧过程中在MCM-41上分解为Fe2O3量子点,Fe2O3量随着硫酸亚铁加入量提高而增多.通过调节Fe前驱体的量,一方面Fe掺杂在二氧化钛价带之上形成了掺杂能级,减小了带隙,拓宽了光响应范围,另一方面引入适量Fe2O3量子点,实现了Fe掺杂TiO2和Fe2O3量子点共负载催化剂的构建.复合材料实现了吸附过程与光催化降解过程的协同作用,Fe2O3将污染物富集于催化剂表面,Fe掺杂TiO2将其有效降解,大大提高了污染物处理能力,其中FT/M-3.0处理效率最高,并在10次循环处理后依然维持较高的吸附能力和光催化降解能力.该工作为高效光催化水处理催化剂的设计和构建提供了新思路和策略.     

水煤浆分散剂与煤之间的相互作用 Ⅷ木质素磺酸钠对煤的成浆性与水煤浆流变特性的影响

水煤浆分散剂与煤之间的相互作用 Ⅷ木质素磺酸钠对煤的成浆性与水煤浆流变特性的影响;水煤浆; 流变特性; 成浆性; 木质素磺酸钠; 吸附特性     

十二烷基苯磺酸钠微乳体系制备纳米Fe2O3

十二烷基苯磺酸钠微乳体系制备纳米Fe2O3;微乳;电导率;萃取率;纳米Fe2O3     

α,β-不饱和醛在Ni-Pt(111)面上吸附的理论研究

利用密度泛函理论研究了巴豆醛和肉桂醛分子在Pt-Ni-Pt(111)面的吸附构型以及相关电子性质. 吸附构型与吸附能结果表明, 巴豆醛和肉桂醛在覆盖度为1/25 ML的条件下, 以C=C和C=O双键协同吸附在Pt-Ni-Pt(111)面较为稳定, 且肉桂醛与Pt-Ni-Pt(111)面的吸附能远大于巴豆醛. 由Mulliken电荷布局和差分电荷密度可知, 在吸附过程中肉桂醛分子向Pt-Ni-Pt(111)面上转移的电荷数较巴豆醛更多, 相互作用更大. 由电子态密度分析结果可知, 不饱和醛与Pt-Ni-Pt(111)面的吸附作用主要是由于分子的p轨道电子与催化剂d轨道电子之间的相互作用. 由于苯基的存在使肉桂醛分子在Pt-Ni-Pt(111)面上的吸附更强, 且平行于催化剂表面.     

Fe2O3/rGO纳米复合物的制备及其储锂和储钠性能

金属氧化物可通过电化学转换反应与锂离子及钠离子发生多电子可逆结构转换,是一类极具应用前景的高容量锂离子和钠离子电池负极材料。实验以氧化石墨烯和铁盐为前驱体,采用简单的溶剂法,成功将Fe₂O₃纳米单晶粒子均匀负载于石墨烯的导电片层上,获得Fe₂O₃/rGO(还原氧化石墨烯)纳米复合材料。复合电极在锂离子和钠离子电池中都表现出优异的充放电性能和循环稳定性。实验结果表明石墨烯的包覆不仅能降低Fe₂O₃发生转换反应的电荷传递阻抗,而且能够稳定电极在循环过程中带来的结构转变,极大改善电极大电流充放能力和循环稳定性。本研究为发展高容量的锂离子和钠离子电池负极材料提供了可行的途径。     

氧化铁对铂在碱性介质中催化氧化甲醇的促进作用

Pt催化剂是电催化领域用途最为广泛的贵金属催化剂.Pt资源稀缺,价格昂贵,同时它的物理化学特性又决定了其在多种催化反应中难以被替代.在质子交换膜燃料电池的小分子醇类电氧化过程中,难免存在Pt的毒化现象,其催化性能有待进一步提升.因此,围绕着Pt催化剂纳米结构的设计、抗毒性及反应机理的探索一直是电催化研究面临的重要课题.目前,已被广泛认可的提高Pt催化性能的方法之一是引入第二种金属,通过金属间协同效应(双功能机理)、张力效应或电子效应等对Pt的催化行为进行改性.对于由双/多金属组成的纳米结构催化剂,无论是协同效应还是电子效应,催化活性的提高都需要金属间有丰富的接触界面和恰当的邻近状态.通过调变两组元的种类、原子比和接触状态等可以实现对金属-金属界面的调控,进而调变催化剂性能.除金属助剂外,金属氧化物对Pt催化剂的助催化作用也引起广泛关注.由于金属氧化物与Pt之间的密切接触作用,氧化物的形貌特点对Pt的催化性能可产生重要影响.到目前为止,有关催化剂形貌效应的研究主要集中于贵金属纳米颗粒上(Pt,Au,Pd等),但关于金属氧化物载体/助剂的形貌对贵金属催化性能影响的研究尚不多.具有明确形貌的金属氧化物载体/助剂,暴露的晶面不同,表面原子的配位状态也不同,从而造成与之密切接触的Pt的性质发生改变.因此,金属氧化物的表面性质以及Pt-金属氧化物的界面性质将对电催化性能产生重要影响,深入阐释贵金属-金属氧化物的表/界面性质以及建立有效的构效关系,对设计和制备高效电催化剂具有一定的指导意义.为了提高Pt基催化剂活性、抗CO中毒能力以及稳定性,本文采用共沉淀法和水热法分别制备了纳米棒和六边形纳米片状的Fe2O3作为Pt催化剂的助剂,考察了助剂形貌对Pt催化剂在碱性介质中催化氧化甲醇的促进作用.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱以及电化学技术对催化剂进行了表征.结果显示,Fe2O3的存在能显著提高Pt催化剂在碱性介质中对甲醇氧化的电催化性能,而且以Fe2O3纳米棒为助剂制备的Pt-Fe2O3/C-R催化剂催化活性以及稳定性比Fe2O3纳米片为助剂制备的Pt-Fe2O3/C-P催化剂更高.这种促进效应可能与助剂Fe2O3的形态有关.Pt-Fe2O3/C-R催化剂中Pt的质量比活性为5.32 A/mgPt,本征活性为162.7 A/m2Pt,分别是Pt-Fe2O3/C-P催化剂的1.67和2.04倍,是商业PtRu/C样品的4.19和6.16倍.协同效应和电子效应是Pt催化性能提升的主要原因.此外,Pt-Fe2O3/C-R样品中高价态Pt的含量较高,可能也是加速甲醇氧化反应动力学的原因之一.高价态的Pt可能会增强甲醇分子在Pt表面的吸附强度,促进Pt上甲醇氧化反应初始步.这些发现不仅可对甲醇电催化氧化机理有了更深的理解,而且对设计和制备高性能甲醇氧化电催化剂也具有一定的指导意义.     

不同吸附模式对As(V)在TiO2颗粒上亚稳态吸附的影响

通过对比As(V)在TiO2颗粒上的柱(column)吸附和静态(batch)吸附行为,研究了柱吸附和静态吸附两种反应模式对该体系亚稳态吸附的影响.在相同热力学条件下,将总量一定的As(V)溶液分别加入柱吸附和静态吸附体系中.结果表明,随着吸附模式的改变,静态吸附体系比柱吸附体系更快达到吸附平衡,静态吸附体系平衡吸附量(0.42 mg·g-1)明显高于柱吸附体系平衡吸附量(0.25 mg·g-1),且静态吸附体系的吸附不可逆性弱于柱吸附体系的吸附不可逆性.说明溶质吸附模式(动力学条件)的改变使得相同热力学条件下的吸附反应达到了不同的平衡状态.柱吸附和静态吸附实验中,As(V)在TiO2颗粒上的液膜扩散系数、总传质系数及吸附平衡后形成的微观吸附状态均不同,共同导致了两种反应宏观吸附行为上的差异.     

还原型和氧化型谷胱甘肽在磁性Fe3O4纳米粒子上的吸附组装

研究了Fe3O4磁性纳米粒子在水溶液中对还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)的吸附。分别测定了两种物质在不同温度下的吸附等温线,比较了研究结果,并用Freundlich吸附等温式对数据进行拟合,根据公式计算出相关的吸附热力学函数值,研究了碳化二亚胺含量和pH对吸附结果的影响,并从吸附量和脱附实验结果探讨了其可能的吸附机理。结果表明,还原型谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽在Fe3O4表面的吸附是不可逆的,加入强电解质基本不能够脱附,两者间形成了部分共价键。