Preparation and Characterization of SiO2/Co and C/Co Nanocomposites as Fisher-Tropsch Catalysts for CO2 Hydrogenation

To fabricate high-density cobalt-based catalysts, we first synthesized SiO₂/C composites via a hydrothermal method and removed C and SiO₂ by two different methods, respectively. The as-prepared SiO₂ and C supports then reacted with cobalt acetylacetonate and N,N-dimethylformamide(DMF) under hydrothermal conditions to prepare SiO₂/Co and C/Co nanocomposite catalysts. The catalysts were characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscope(SEM), transmission electron microscopy(TEM), inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP), energy dispersive X-ray fluoresence spectrometer(EDX), and nitrogen adsorption. It was found that hexagonal cobalt nanocrystals were successfully integrated with the mesoporous silica or carbon nanotube supports. SEM and TEM results show that SiO₂/Co composites with a hollow/mesoporous sphere structure and C/Co composites with a tubular structure have been successfully synthesized. Both composite samples show superparamagnetism exhibiting an S-type hysteresis loop, which originated from the cobalt nanoparticles in the samples. Nitrogen adsorption/desorption curves suggest that the SiO₂ and C supports have well-developed pore structures and large specific surface areas, and the loading and good dispersity of cobalt nanoparticles on the supports were proven by ICP and EDX. Moreover, the samples exhibited good and stable catalytic activity, demonstrating that the two composites are suitable catalysts for Fischer-Tropsch CO₂ hydrogenation.     

氨基功能化SBA-16对CO_2的动态吸附特性

采用浸渍法将四乙烯五胺(TEPA)负载到介孔分子筛SBA-16的孔道内,形成功能化的介孔材料用于CO2的吸附.利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、氮气物理吸附-脱附和热重分析(TGA)等方法对样品进行了表征.通过动态吸附对不同TEPA浸渍量的SBA-16的CO2吸附性能和再生性能进行研究.结果表明:修饰后的SBA-16仍然保持有序的孔道结构,但样品的孔道有序度降低,比表面积、孔容、平均孔径都减小.样品对CO2的饱和吸附容量和穿透吸附容量随着TEPA浸渍量的增加而增加.60℃时,30%TEPA浸渍量的样品的穿透吸附容量和饱和吸附容量达到最大,分别为0.625和0.973mmol·g-1.在60-80℃,样品的动态吸附性能稳定.经过20次吸附-脱附循环后,样品的饱和吸附容量仅降低了6.45%.采用失活模型对CO2的吸附穿透曲线进行模拟,该模型能够很好地模拟样品对CO2的吸附过程.     

SiO2@Fe2O3核-壳结构催化剂的制备及表征

采用优化的Stöber法制备了平均粒径为230 nm的单分散球形SiO₂颗粒,并以此为内核,通过水解沉积法制备了不同壳层厚度的核-壳结构SiO₂@Fe₂O₃催化剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N₂物理吸附和X射线衍射分析(XRD)等手段对催化剂进行表征,探讨了不同制备条件对SiO₂@Fe₂O₃催化剂形貌的影响。结果表明,通过水解沉积法制备的SiO₂@Fe₂O₃催化剂具有明显的核-壳结构,并且保持了原始SiO₂核的球形形貌,Fe₂O₃纳米粒子通过-OH的氢键作用连接在SiO₂表面,形成了2~10 nm厚的Fe₂O₃均匀连续包覆层。     

分级多孔γ-Al2O3空心微球微波水热法制备及其对刚果红的快速吸附

以KAl(SO₄)₂和尿素为前驱体,通过微波水热法于180 ℃反应20 min,经600 ℃焙烧2 h制得分级多孔γ-Al₂O₃空心微球.所制备的样品被用于吸附典型有机染料刚果红(CR)溶液.结果表明,制备的γ-Al₂O₃空心微球直径为0.8-1.0 μm,厚度约为200 nm.此γ-Al₂O₃空心微球具有高的比表面积(243 m²·g^-1)和分级大孔-中孔结构,此结构非常有利于液相过程中的质量传递.微波水热法制备的γ-Al₂O₃空心微球比水热法制备的γ-Al₂O₃和商用的γ-Al₂O₃样品显示出更快和更强的吸附性能.此样品的吸附数据很好地符合假二级速率方程和Langmuir吸附理论模型.从Langmuir吸附理论模型计算得到微波水热法制备的γ-Al₂O₃空心微球的最大吸附量(q_max) 25 ℃时高达515.4 mg·g^-1.由于具有分等级结构、高比表面积、大的孔容和吸附能力,微波水热法制备的γ-Al₂O₃空心微球样品有望成为一种具有很好应用潜力的环境吸附剂.     

湿磨法制备纳米Li_4SiO_4材料用于高温捕集CO_2

采用不同硅源、锂源以湿磨法结合高温焙烧制备了纳米Li_4SiO_4材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征了合成材料的结构和表面形貌,利用热重分析仪(TG)研究了Li_4SiO_4材料高温下的CO_2吸收性能和循环使用稳定性。结果表明,湿磨法制备的Li_4SiO_4材料在550℃、2.5×104Pa下,10min可达吸收平衡,平衡吸收量为27.9%(质量分数),经五次吸收-解吸后仍保持初始吸收性能,显示了良好的循环稳定性。将25%CO_2-25%N2-50%He混合气通过Li_4SiO_4材料床层,发现在550℃下,CO_2能被高效捕集,在相对湿度为10%的水汽存在下,Li_4SiO_4捕集CO_2的性能没有明显下降。     

Rh-Mn-Li/SiO2催化剂上CO加氢制C2含氧化合物:载体硅烷化程度的影响

以三甲基氯硅烷为硅烷化试剂,对硅胶进行不同程度硅烷化预处理,采用浸渍法制备了其负载的Rh-Mn-Li催化剂,用于CO加氢制C₂含氧化合物的反应,并运用红外光谱、N₂吸附-脱附法、C含量测定、透射电镜、H₂程序升温还原和程序升温表面反应等手段对载体和催化剂进行了表征。结果表明,制得的不同硅烷化程度硅胶织构性质变化不大,它们负载的催化剂上Rh平均粒径均在3nm左右,硅烷化对催化剂吸附CO的形态和Rh的还原性能的影响均很小,但随着载体硅烷化程度的提高,催化剂上Rh解离CO的能力增加,因而其活性逐渐增加,且不影响C₂含氧化合物的选择性。     

Facile assembly of mesoporous silica nanoparticles with hierarchical pore structure for CO2 capture

A facile one-pot hydrothermal approach has been developed for the preparation of mesoporous silica nanoparticles (MSNs) with hierarchical pore structure. The PEI-modified MSNs exhibit an improved adsorption capacity for CO₂ capture.     

二次嫁接法制备氨基修饰的硅基二氧化碳吸附剂

采用二次嫁接法制备了一系列氨基修饰的SBA-15二氧化碳(CO₂)吸附剂,利用XRD、BET、热重、元素分析、电镜、红外等表征手段对吸附剂进行了表征,并通过固定床测量穿透曲线的方法研究了其CO₂吸附性能,分别考察了不同制备途径和不同有机胺类型等因素对吸附剂结构以及其CO₂吸附性能的影响,同时,还通过多次吸脱附实验考察了吸附剂循环吸脱附的稳定性。结果表明,超声法所制备的聚乙烯亚胺(PEI)嫁接的吸附剂具有最优的CO₂吸附性能,在CO₂分压为10 kPa,反应温度为25 ℃时,吸附量达到1.72 mmol/g;进行多次循环吸脱附实验后,吸附量未见明显降低,表明吸附剂具有稳定的循环吸附性能。     

One-step Synthesis and Gas Sensing Properties of Hierarchical SnO2 Materials

Hierarchical tin oxide(SnO₂) architectures were synthesized with a facile hydrothermal method. In the hydrothermal synthesis, sodium dodecyl benzene sulfonate(SDBS) surfactant plays an important role as structure-directing reagent. The synthesized samples were characterized by powder X-ray diffraction(XRD), field emission scanning electron microscopy(FESEM), transmission electron microscopy(TEM) and high-resolution transmission electron microscopy(HRTEM). The results clearly reveal that the hierarchical architectures of SnO₂ were composed of aggregated nanosheets with a thickness of about 100 nm. A possible mechanism for the formation of the SnO₂ hierarchical architectures was proposed. In addition, the gas sensing properties of the as-prepared products were investigated and it was found that the sensor based on the special SnO₂ hierarchical architectures exhibited a high response and good selectivity to NO₂ at the optimal working temperature of 160 ℃.     

无模板法水热合成CoTe及其可见光光催化还原CO_2性能

本文利用无模版水热法合成了碲化钴(CoTe)纳米催化剂。为了避免引入残炭,所有的反应物均为无机化合物。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和X射线光电子能谱(XPS)等技术对所制备的CoTe纳米材料进行了表征。结果表明,所得产物为具有六方结构的海绵状CoTe,且具有可见光(λ420 nm)光催化活性。当以N,N-二甲基乙酰胺(DMA)或纯水为溶剂时,二氧化碳(CO_2)均可被光催化还原为甲烷(CH_4),但产率较低。而在催化体系中加入牺牲剂三乙醇胺(TEOA)后,产物由CH_4变为一氧化碳(CO)。这些实验结果表明,溶剂和牺牲剂的引入均可影响CoTe纳米催化剂对CO_2的光催化还原性能。     

负载型氨基功能化离子液体吸附CO2性能差异研究

以Al₂O₃、SiO₂和活性炭为载体,采用浸渍法制备了负载型离子液体（[NH₂p-mim]X:X= Br-,PF₆-,BF₄-,NTf₂-）CO₂吸附剂,利用红外光谱（FT-IR）、元素分析(EA)、热重差热分析（TG-DTA）等技术对负载型离子     

等离子体技术对CO2甲烷化用Ni/SiO2催化剂的改性作用

采用浸渍法制备了Ni/SiO₂催化剂,应用等离子体技术对催化剂进行改性处理。以CO₂甲烷化为模型反应对催化剂进行活性评价,通过H₂程序升温还原(H₂-TPR)和CO₂程序升温脱附(CO₂-TPD)技术对催化剂进行表征。研究了等离子体技术强化处理对催化剂吸附性能和还原性能的影响。结果表明,与常规焙烧的催化剂相比,等离子体技术改性处理提高了催化剂活性组分的分散度,增加反应活性位并调变了活性位对吸附物种的吸附强度,改进了催化剂的还原性能,CO₂甲烷化反应活性和甲烷的时空产率显著提高。     

中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟吸附Cr(Ⅵ)

以硝酸铈铵为引发剂, 在自制的中空介孔二氧化硅(HMS)的空腔和通道内引发丙烯腈自由基聚合, 并将其氰基偕胺肟化, 用于制备具有吸附Cr(Ⅵ)的廉价有机无机复合吸附材料—中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟. 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 扫描电子显微镜(SEM)及N₂吸附-脱附比表面分析对中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟进行表征. 结果表明, 制备的中空微球直径约为400 nm, 其壁上孔径约为11.0 nm, 比表面积约为431 m²/g, 锚固聚偕胺肟后中空微球壁上孔道直径约为4.6 nm, 比表面积降低为347 m²/g. HMS锚固的聚偕胺肟对重铬酸钾溶液中铬的吸附量高达0.46 mmol/g, 吸附过程中伴随化学反应, 符合伪二级动力学模型, 可用作废水处理中重金属离子的高效廉价吸附材料.     

类水滑石Ti/Li/Al-LDHs的制备及其CO_2吸附性能

采用共沉淀法制备了一系列新型的类水滑石Ti/Li/Al-LDHs材料,通过原子吸收光谱(AAS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对其进行了表征,研究了不同金属元素比例和焙烧温度对该Ti/Li/Al-LDHs材料的结构、形貌及其CO_2吸附性能的影响。结果表明,当Ti/Li/Al比为1∶3∶4时,水滑石Ti/Li/AlLDHs的结晶度最好,形貌最规整,而Ti/Li/Al比为1∶3∶2、300℃下焙烧后得到的Ti_1Li_3Al_2-LDHs_(300)的CO_2吸附性能最好。Ti_1Li_3Al_2-LDHs_(300)上CO_2吸附量可达53.5 mg/g,10次循环吸附后,CO_2吸附量仅下降了2.4%。     

Influnence of Sodium Polyacrylate on Crystallization and Aggregation of Butterfly-like Calcium Carbonate

Butterfly-like calcium carbonate(CaCO₃) particles were successfully prepared via a facile precipitation reaction of Na₂CO₃ with CaCl₂ in the presence of sodium polyacrylate(PAAS). The as-prepared samples were characterized with field emission scanning electron microscopy(FESEM), X-ray diffraction(XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR). Butterfly-like CaCO₃ particles composed of three segment rods were obtained. Rod aggregates would act as the template for butterfly-like CaCO₃ crystals consisted of regular shaped crystallites with 150―200 nm in diameter. The influences of reaction temperature, the amount of PAAS and reaction time on the nucleation and growth of CaCO₃ crystals were investigated. The possible growth mechanism of CaCO₃ crystals was discussed. This research can not only make us further understand the general principles of the reaction, but also open up a new avenue of industrial production of CaCO₃ particles with exquisite and unique morphologies.     

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.     

负载型氨基酸离子液体的制备及其对二氧化碳的吸附性能

采用浸渍蒸发法将四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])和四甲基铵赖氨酸([N1111][Lys])两种离子液体分别负载到硅胶(SG)表面,利用EA、TGA、BET和FT-IR等技术对所得到的吸附剂进行表征,考察了离子液体种类、离子液体负载量和温度等条件对其CO_2吸附性能的影响。结果表明,离子液体成功负载到硅胶表面,所制得的负载型氨基酸离子液体对二氧化碳具有良好的吸附性能。在所考察的温度范围(303.15-323.15 K)内,温度越高,平衡吸附量越小;在负载量为10%-60%,随着负载量的增加,平衡吸附量先增加后减小。对于[N1111][Gly]/SG,当负载量为22.4%(质量分数)、吸附温度为30℃、压力为0.1 M Pa时,二氧化碳的平衡吸附量可达到41 mg/g(相对于1 mol AAILs吸附0.62 mol CO_2),而且,吸附20 min即可达到平衡吸附量的90%。吸附剂在循环使用六次之后,其结构与性能均保持良好。     

富氧空位的非晶氧化铜高选择性电催化还原CO2制乙烯（英文）

过量化石能源的消耗导致大气中的二氧化碳含量不断上升,由此引发包括温室效应在内的环境问题。对此,常温常压下的电催化二氧化碳还原手段为制备高附加值的化工原料和实现碳循环提供了一种很有前景的技术储备。在众多的二氧化碳还原产物中,碳氢化合物尤其是乙烯,它作为塑料和其他化工产品的重要原料受到广泛的关注。电催化二氧化碳还原制乙烯工艺不仅可适配于现有的生产设备也可作为取代目前工业化的裂解方法。近年来,研究者们为了开发高效的电催化二氧化碳还原制乙烯催化剂开展了大量的研究。不过值得注意的是,大部分研究集中于铜基材料。尽管目前研究者取得了很多成果,但仍缺少可高选择性产乙烯的二氧化碳还原催化剂。如何设计出可活化二氧化碳分子,同时对*CO和*COH中间物有强吸附能力的催化剂是研究难点。针对此问题,本文中通过真空蒸镀的方法制备出一种富氧空位的非晶氧化铜纳米薄膜催化剂。受益于纳米薄膜的构建和氧空位的引入,该催化剂可快速进行电荷和物质的交换,并利于二氧化碳分子的吸附及优化还原中间产物的亲和力,进而表现出优异的电催化二氧化碳制乙烯的性能。结果表明,在加有0.1 mol·L^-1碳酸氢钾溶液的H型电...     

CO_2在三聚氰胺酚醛纤维上的吸附分离

以三聚氰胺、间苯三酚和甲醛为原料,通过水热缩聚反应合成了三聚氰胺酚醛纤维(PMF),考察了温度对PMF合成的影响。以扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N_2吸脱附和傅里叶变换红外(FT-IR)光谱等表征了PMF的形貌和结构,并采用体积法测定不同温度下CO_2和N_2在PMF上的单组分吸附平衡等温线。结果表明,在393 K下合成的PMF具有较大的比表面积(64 m2/g)和较高的CO_2吸附量(1.83 mmol/g,298 K、118 k Pa)。穿透柱实验表明,在298 K、200-600 k Pa,CO_2-N_2混合气在PMF上均可实现有效分离。将PMF在873 K下,N_2、H2及水蒸气等多种气氛中进行后处理,其比表面积和微孔孔容均显著增加,其中,在15%H_2O气氛中处理后,样品CO_2吸附量提高至2.83 mmol/g(298 K、118 k Pa)。     

高稳定性介孔MgO-ZrO_2固体碱的制备及其高温CO_2吸附性能

以无机盐Zr(NO3)4与Mg(NO3)2为原料,聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段型聚醚(P123)作模板剂,合成了纳米介孔MgO-ZrO2复合材料,并通过XRD、N2吸附-脱附、CO2-TPD、TG等方法对材料进行了表征。结果表明,合成的MgO-ZrO2具有介孔结构,比表面积较大;且材料在反复CO2吸附-脱附应用过程中,能够完全再生。此外,材料具有典型的固溶体结构,Mg2+进入四方相ZrO2晶格中并取代Zr4+,形成了一种特殊碱性位。这种碱性位与基体结合牢固,不易流失。考察了MgO-ZrO2材料在150℃高温下的CO2吸附性能,发现材料具有较高的吸附速率(0.084 mmol/(g.min))和吸附量(1.01 mmol/g),是一种可循环利用的吸附材料。