稻壳制备多孔炭对肌酐的吸附

研究了具有高比表面积稻壳基多孔炭(简称RHC)对人体内代谢产物肌酐(简称CR)的吸附, 将采用氢氧化钠活化稻壳制备的四种多孔炭和二种商业活性炭对肌酐的吸附进行了对比, 同时考察了盐酸、硝酸和双氧水对多孔炭进行表面处理及其经过高温处理(800 ℃)后对肌酐的吸附. 结果表明稻壳基多孔炭对肌酐的吸附超过商业炭,经过表面处理后多孔炭的吸附能力增强, 无氧化性盐酸处理后的多孔炭对肌酐的吸附量最大, 氧化性最强的硝酸处理后的多孔炭对肌酐的吸附量最小, 双氧水居中, 高温处理后的多孔炭吸附能力有所降低. 实验证实了多孔炭对CR的吸附符合Freundlich方程.     

猪骨基多孔炭对六价铬吸附性能的分析

以废弃的猪骨为原料制备的多孔炭作为吸附剂,分析了其对含Cr工业废水的净化作用,并对其吸附机理进行探讨。结果表明,吸附体系的pH、吸附时间、Cr(Ⅵ)初始浓度对多孔炭吸附Cr(Ⅵ)的能力影响较大,多孔炭材料的比表面积对其吸附水溶液中的Cr(Ⅵ)起决定性作用。该吸附过程符合二级动力学吸附模型,并且可用Langmuir吸附等温线来描述。所以猪骨基多孔炭有望成为含Cr(Ⅵ)废水的良好净化剂。     

一维纳米炭/竹炭的制备及其对Pb~(2+)的吸附

以二甲苯为炭源、二茂铁为催化剂,采用CVD法在竹炭上催化气相生长了一维纳米炭,采用扫描电镜、透射电镜及氮吸附仪等对一维纳米炭/竹炭的形貌、微结构及比表面积进行了表征,并研究了一维纳米炭/竹炭复合材料对重金属离子Pb2+的吸附性能.结果表明,采用CVD法可以在竹炭上生长一维纳米炭,且随着气相生长时间的延长,竹炭上的一维纳米炭变得更加浓密而均匀.竹炭上生长一维纳米炭后,对Pb2+的吸附能力增强,硝酸氧化处理可以进一步提高一维纳米炭/竹炭对Pb2+的吸附能力.     

负载氯的分级多孔炭制备及其脱汞性能的研究

以纳米碳酸钙为模板,水稻秸秆为碳前驱体,采用共热解法制备了负载氯的分级多孔生物质炭。在模拟烟气条件下,利用固定床实验台架研究了生物质碳材料对烟气中的单质汞（Hg⁰）的脱除性能。采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、N₂吸附-脱附（BET）、程序升温脱附（Hg-TPD）以及X射线光电子能谱（XPS）等方法对材料进行表征。结果表明,盐酸浸渍不仅可去除模板产物生成多孔结构,并且有效地将氯负载到材料表面。负载氯的分级多孔炭B1C1-Cl2的比表面积和总孔容分别达到398.1 m²/g和0.4923 cm³/g。在120℃,空速（GHSV）为225000 h^-1时,脱汞效率可达95%。多孔结构有利于气体扩散,高比表面积为材料提供了更多的反应位点,微孔-介孔内表面上的C-Cl共价键为脱汞的主要化学吸附活性位点。     

生物质基氮掺杂多孔炭材料的制备及对水中亚甲基蓝的吸附性能

以柳树落叶为生物质碳源, 氨水为氮源, 采用溶胶-凝胶法制备了一系列氮掺杂多孔炭材料(WNC), 并对其结构和物理化学性质进行了表征. 结果表明, WNC材料具有较高的比表面积(528~618 m²/g)和多级孔结构; 材料表面含有丰富的含氧和含氮官能团(氮摩尔分数为8.9~9.9%); WNC材料对水体系中的亚甲基蓝(MB)表现出良好的吸附性能, 吸附为自发吸热过程, 符合Langmuir等温吸附和准二级动力学模型, 在pH值为5、 室温下最大吸附量为263.2 mg/g, 且材料可以多次循环使用. 对WNC-2及吸附染料MB后的WNC-2样品进行高温再焙烧处理, 所得样品(WNC-2-R和WNC-2-MB)的ζ电位明显升高, 表面碱性增强, 吸附容量分别提高到之前的1.3倍和1.6倍. 结合各种表征结果, 可以认为WNC材料的高比表面积和多级孔结构有利于吸附质(亚甲基蓝离子)的传输, 并能与材料表面的羰基、 醌基和吡啶氮等基团发生较强的相互作用, 从而使其表现出较高的吸附速率和吸附量.     

烟梗基多孔炭的制备及其磺胺二甲基嘧啶吸附性能研究

磺胺二甲基嘧啶(SMZ)的大量使用会对生态环境产生不利影响,并导致耐药菌的产生,对人类健康构成重大风险。以烟梗为原料的生物炭具有价格低廉、绿色环保等优势,可用于SMZ的吸附。本文以草酸钾与碳酸钙为二元活化剂,制备了性能优异的多孔炭材料(TS-PC-800),具有最大的平衡吸附容量(852.4 mg/g)。当SMZ溶液pH为;3-6时,多孔炭具有良好的吸附性能,当pH为7-9时,其吸附性能显著下降。等温吸附实验和吸附动力学研究结果表明,TS-PC-800对SMZ的吸附符合Langmuir模型,吸附过程符合伪二阶动力学模型。在T=318 K,SMZ溶液初始浓度C₀=200 mg/L时,其理论饱和吸附量Q_m=1121 mg/g,且10 min左右能快速达到吸附平衡。循环实验表明TS-PC-800具有良好的稳定性和再生性能,经过4次循环,吸附量仍可达781 mg/g。     

一种多孔氮掺杂生物炭的制备及对四环素吸附性能——创新型实验设计

为了拓展农业院校应用化学和材料化学专业高年级学生的学科视野,提高化学实验课程的高阶性、创新性和挑战度,通过科教融合,设计了一个创新性实验—利用汉麻废弃物制备多孔氮掺杂生物炭及对四环素吸附性能。实验内容包括氮掺杂多孔生物炭的制备、形貌结构和性质表征、吸附性能和稳定性的测试以及吸附动力学拟合与机理探索等。该实验具有化学、材料学与农业科学和生物科学相结合的特点,创新性强、操作简便,可供同类高校的同行借鉴。将农林废弃物的回收利用的科研成果应用于教学实践,可以突出专业特色,提升化学类专业学生的科技创新思维、环境保护意识和综合实践能力。     

多孔炭的纳米结构及其解析

多孔炭是由超微粒子、表面、不规则结构以及纳米空间组成的混合体系, 其孔径范围以及超微粒子均在纳米尺度, 故而纳米结构包含两方面的内容: 纳米空间和纳米级粒子。对以上内容的研究和内在机理的阐明都是当今吸附领域研究的热点。本文就以上诸方面作一综述, 由此可能对深入理解吸附分离过程、阐明吸附模式、吸附机理等有一定的帮助。     

胡萝卜基多孔炭的制备及其电化学电容行为

以冷冻干燥获得的多孔胡萝卜为炭源,经过600℃氮气氛围下炭化和KOH活化,获得了多孔结构的炭材料。采用红外光谱、X-射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、循环伏安、恒流充放电和交流阻抗对多孔炭进行了微结构和电容性能研究。结果表明:通过活化处理,多孔炭的比表面积从7m²·g^-1大幅提高到147m²·g^-1。而且,活化后的多孔炭产生了414F·g^-1的最大比电容,且电流增至4A·g^-1时的电容保持率为74.5%。而未活化的多孔炭最大电容为253F·g^-1,电容保持率仅为45.1%。此外,活化后的多孔炭还具有优异的电化学稳定性。在5A·g^-1电流下循环8000圈后,其电容保持率高达94%。活化后的多孔炭在电容性能方面的极大改善与其比表面积的大幅提高及介孔的增多有密切关系。     

基于羧甲基纤维素钠制备氮掺杂多孔炭及其电容性能研究

以羧甲基纤维素钠(NaCMC)为碳源, 利用直接炭化工艺(无需进一步活化)制备多孔炭材料; 然后, 以CO(NH₂)₂为氮源, 形成了氮掺杂多孔炭材料. 氮的存在形式包括吡啶N、石墨N和吡咯N. 实验结果表明, 羧甲基纤维素钠与CO(NH₂)₂之间的配比可以有效控制氮存在形式、含量、样品的比表面积及孔的结构等. 样品的电化学性能测试表明, 氮掺杂后多孔炭材料的超电容性能得到了显著提升. 以carbon-N-1:20为例, 其比表面积可达858 m²·g^-1, 远高于未经氮掺杂carbon-blank 的463 m²·g^-1, 其质量比电容则由94.0 F·g^-1提高到了156.7F·g^-1.     

Facile Preparation of Porous Carbon Derived from Pomelo Peel for Efficient Adsorption of Methylene Blue

Pomelo peel waste-derived porous carbon (PPPC) was prepared by a facile one-step ZnCl₂ activation method. The preparation parameters of PPPC were the mass ratio of ZnCl₂ to pomelo peel of 2:1, carbonization temperature of 500 °C, and carbonization time of 1 h. This obtained PPPC possessed abundant macro-,meso-, and micro-porous structures, and a large specific surface area of 939.4 m² g⁻¹. Surprisingly, it had excellent adsorption ability for methylene blue, including a high adsorption capacity of 602.4 mg g⁻¹ and good reusability. The adsorption isotherm and kinetic fitted with Langmuir and pseudo-second order kinetic models. This work provides a novel strategy for pomelo peel waste utilization and a potential adsorbent for treating dye wastewater.     

苯基键合高比表面积活性炭的制备及其对挥发性有机化合物的吸附性能研究

以核桃壳为原料,经过碳化、KOH活化, 制备了高比表面积活性炭,通过三甲基氧基苯基硅烷对活性炭表面进行改性,制得苯基键合高比表面积活性炭吸附材料.通过氮气吸附法测定了苯基键合活性炭的比表面积及孔径分布;采用红外光谱、X射线光电子能谱、X射线粉末衍射技术对苯基键合活性炭的有机官能团、表面元素的化学环境及晶体结构进行了表征.将该吸附材料制成采样管,吸附空气中的挥发性有机物,二硫化碳解吸后使用气相色谱进行分析.考察了苯基键合活性炭对乙醇、丙酮、正己烷、乙酸乙酯、四氢呋喃、1,2-二氯乙烷和苯共7种挥发性有机化合物(VOCs)的吸附性能,饱和吸附量在129~216 mg/g之间;在0.05~ 2.50 mg/mL范围内,7种组分的峰高与浓度呈良好的线性关系,检出限在0.92~3.60 mg/m3之间.     

以橘子皮为碳源合成的CeO2@C及其对酸性染料去除性能

以Ce(NO₃)₃·6H₂O、橘子皮为原料,利用共沉积法制备氧化铈水合物与橘子皮混合物(CeO₂·x H₂O@OPP),通过在N₂中煅烧CeO₂·x H₂O@OPP获得CeO₂@C复合材料。利用FT-IR、X射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱、UV-Vis、X射线光电子能谱、光电流测试方法对合成材料进行了表征。结果表明,CeO₂@C保留了较多的有机官能团,材料内具有较丰富的氧空穴及碳键,Ce、C、O元素均匀分布于材料内。光催化实验结果表明,在CeO₂中引入碳有利于光生电子与空穴分离,提高光电流强度及光催化效率,且CeO₂@C中碳含量对有机染料吸附及光催化效率影响较大。     

Cd2+和Ni2+在粉煤灰上的吸附特性

考察了粉煤灰对Cd2+和Ni2+的单组分吸附和双组分吸附性能。结果表明,粉煤灰可有效吸附水溶液中的Cd2+和Ni2+,去除率随pH升高而增加。吸附约60min后趋于平衡。粉煤灰对Ni2+的吸附容量高于Cd2+。单组分吸附平衡符合Freundlich模型和Redlich Peterson (R P)模型。双组分吸附时,Ni2+和Cd2+之间存在明显的竞争吸附效应;随干扰离子浓度升高,竞争吸附效应增强。不同模型拟合结果表明,双组分吸附平衡符合Freundlich竞争吸附模型。脱附实验表明,Cd2+比Ni2+易于脱附;0.1mol/L HCl、0.1mol/L HNO3 和0.05mol/L H2SO4的脱附效果接近,对Cd2+脱附率>60%,对Ni2+脱附率>35%。     

蜂巢状多孔明胶制备高性能超级电容器用活性炭

近年来,以生物质为前驱体来制备碳材料因其资源丰富、廉价易得、无污染且可再生等优点而引起人们的广泛关注。本文将生物质明胶制备成呈蜂巢状的多孔结构,并以此为前驱体经碳化、活化制备活性炭。研究表明,与商品化明胶相比,由多孔明胶所制备的活性炭其比表面积(可高达3692 m~2?g1)及超级电容器性能均有明显提升。在6 mol?L~(-1) KOH水溶液中,由多孔明胶经600°C碳化、700°C KOH活化所制备的活性炭,在1 A?g~(-1)的放电容量为357 F?g~(-1),即使在100 A?g~(-1)的大电流密度下,其比电容仍可维持在227 F?g~(-1)。活性炭样品也表现出优异的循环稳定性,在10 A?g~(-1)下经7500圈循环稳定性测试后,其初始容量保持率高达93.0%。而且,以该活性炭组装的对称型超级电容器,在250、2500及25000 W?kg~(-1)的功率密度下,其能量密度分别为10.3、9.7和8.2 Wh?kg~(-1);在10 A?g~(-1)下经10000次循环后,容量保持率高达97.6%。这些研究结果表明由蜂巢状多孔明胶所制备的活性炭在高性能超级电容器中具有巨大的应用潜力。     

Preparation of Porous ZrO2 and Study on Its Properties

IntroductionSolid super- strong acid SO2 -4/ Zr O2 can be usedat a high temperature,dissociated from productand reactivated easily[1— 3 ] . Researchers have madeefforts to investigate into it[4— 7] . However,it hassome shortcomings of lower specific surface area,afewer number of surface acid centers,and easyinactivation. Generally,zirconia for catalyticapplication is prepared by the calcination ofhydrous zirconia above 70 0 K,or by the hydrolysisof zirconium tetrachloride at a high tempera…     

Adsorption of CO2 and H2 on Nitrogen-doped Porous Carbon from Ionic Liquid Precursor

Nitrogen-doped mesoporous carbon material was prepared via a simple one-step thermolysis method via the carbonization of ionic liquid, 1-cyanomethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([MCNIm]⁺[Nf₂T]^-). The nanostructure of the resultant carbon material was characterized by X-ray diffraction(XRD) and transmission electron microscopy(TEM) and the types of N-containing groups of the carbon material were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The N-content of the carbon material is 18.6%(mass fraction) based on the elemental analysis. The produced mesoporous carbon material was further used as the solid sorbent for H₂ and CO₂. The hydrogen uptake capacity and H₂ isosteric heat of the carbon material were discussed. Furthermore, the nitrogen-containing carbon material as good sorbent shows relatively high adsorption and separation ability for CO₂ from CH₄, for which the heat of CO₂ adsorption(Q_st) is 31.8 kJ/mol. The mesoporous structure and nitrogen functionality make the carbon material with high adsorption capacity and selectivity for CO₂ and ability to store H₂, indicating that this kind of nitrogen-doped carbon material originated from ionic liquids is a promising sorbent material for high-performance separation and adsorption.     

One-Pot Synthesis of N-Rich Porous Carbon for Efficient CO2 Adsorption Performance

N-enriched porous carbons have played an important part in CO₂ adsorption application thanks to their abundant porosity, high stability and tailorable surface properties while still suffering from a non-efficient and high-cost synthesis method. Herein, a series of N-doped porous carbons were prepared by a facile one-pot KOH activating strategy from commercial urea formaldehyde resin (UF). The textural properties and nitrogen content of the N-doped carbons were carefully controlled by the activating temperature and KOH/UF mass ratios. As-prepared N-doped carbons show 3D block-shaped morphology, the BET surface area of up to 980 m²/g together with a pore volume of 0.52 cm³/g and N content of 23.51 wt%. The optimal adsorbent (UFK-600-0.2) presents a high CO₂ uptake capacity of 4.03 mmol/g at 0 °C and 1 bar. Moreover, as-prepared N-doped carbon adsorbents show moderate isosteric heat of adsorption (43–53 kJ/mol), acceptable ideal adsorption solution theory (IAST) selectivity of 35 and outstanding recycling performance. It has been pointed out that while the CO₂ uptake was mostly dependent on the textural feature, the N content of carbon also plays a critical role to define the CO₂ adsorption performance. The present study delivers favorable N-doped carbon for CO₂ uptake and provides a promising strategy for the design and synthesis of the carbon adsorbents.     

糖蜜基多孔碳球电极材料的制备及应用

以工业制糖的副产物糖蜜为新型碳源,替代传统多孔碳生产原料,制备出性能优异的多孔碳球超级电容器电极材料;探索了制备方法,优化了反应条件.利用全功能表面吸附仪、扫描电子显微镜及电化学方法对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明,制得的多孔碳球比表面积高达2547 m~2/g,且展现出优异的双电层电容性(170.5 F/g).本研究可解决制糖企业对糖蜜无法大规模利用的问题,并为多孔碳的制备寻求新方法.     

3-N-乙酰基-2-取代芳基-5-[5''-甲基-异噁唑-3'']-Δ3-1,3,4－噁唑啉类化合物的合成

保护氨基的壳聚糖微球经环氧氯丙烷交联得到不溶于酸的吸附剂，与氯乙酸在碱性条件下反应，合成了羧甲基壳聚糖树脂，并用FT-IR对树脂进行了表征。其吸附Pb^2 的实验结果表明，在1h内有最快的吸附速率，吸附受pH值影响。在pH=5时，对Pb^2 的吸附量为1．12mmol／g，比壳聚糖树脂提高了70％。