介孔吸附常用经典分析模型的比较

对介孔材料的孔特征进行科学表征是其开发与应用的关键环节之一。本文简要介绍了介孔吸附相关知识和常用经典分析模型的发展历史、应用范围和各自特点,将经典介孔分析方法分为有模型法、无模型法、完全无模型法、逆向法四类,对这些分析方法和3种常用的介孔分析软件进行了对比分析,这些内容对吸附仪管理人员、介孔材料的教学和研究具有一定的参考价值。     

用接枝金属有机基团修饰介孔分子筛的表面

在高真空系统中研究了MCM-41或HMS介孔硅胶与四丁基锡的反应,并用元素分析、气体容量分析、XRD、FTIR、13C及119SnMASNMR和氮气及烃吸附等方法表征了产物的组成、结构和性质.结果表明,MCM-41的表面羟基与四丁基锡能在150?℃发生反应,对200?℃预脱水处理的MCM-41,生成组成为(≡Si-O)xSn(n-Bu)4-x的表面混合物,而对500?℃预脱水处理的MCM-41,则得到组成为≡Si-O-Sn(n-Bu)3的表面单接枝物种;表面接枝丁基锡物种导致MCM-41的孔道尺寸变小及对烷烃的吸附行为发生变化.     

介孔硅铝酸盐吸附剂的柴油吸附脱硫研究

制备了一种微孔和介孔复合的硅铝酸盐吸附剂（MAS）,研究了其柴油吸附脱硫性能.利用Y型分子筛的前驱体合成了MAS,考察了合成过程中表面活性剂浓度、晶化时间和焙烧温度等参数对吸附剂脱硫效果的影响.利用过渡金属离子对吸附剂进行了改性,并在固定床中进行了柴油吸附脱硫研究.结果表明,不同吸附剂对柴油的脱硫效果是MAS〉MCM-41〉NaY,金属离子Cu＋、Ag＋改性都能提高吸附剂的脱硫性能,Cu＋的效果更好.     

NPE在有序介孔炭上的吸附行为研究

采用有序介孔硅为硬模板制备了具有不同孔径的有序介孔炭(OMCs). 氮气吸附测试表明, 有序介孔炭具有丰富的介孔表面和集中的介孔分布. 以壬基酚聚氧乙烯醚(NPE)为探针分子, 研究了大分子酚类在有序介孔炭上的吸附行为. 吸附研究表明, NPE在有序介孔炭上的吸附满足Langmuir吸附模型. 孔结构分析表明, 大于1.5 nm的孔的表面积是决定NPE吸附量的关键因素, 而有序介孔炭的最可几孔径决定吸附速率的大小. 与吸附量相比, 吸附速率更容易受环境温度的影响. 动力学研究表明, NPE在有序介孔炭上的吸附满足准二级动力学方程.     

NPE在有序介孔炭上的吸附行为研究

采用有序介孔硅为硬模板制备了具有不同孔径的有序介孔炭(OMCs). 氮气吸附测试表明, 有序介孔炭具有丰富的介孔表面和集中的介孔分布. 以壬基酚聚氧乙烯醚(NPE)为探针分子, 研究了大分子酚类在有序介孔炭上的吸附行为. 吸附研究表明, NPE在有序介孔炭上的吸附满足Langmuir吸附模型. 孔结构分析表明, 大于1.5 nm的孔的表面积是决定NPE吸附量的关键因素, 而有序介孔炭的最可几孔径决定吸附速率的大小. 与吸附量相比, 吸附速率更容易受环境温度的影响. 动力学研究表明, NPE在有序介孔炭上的吸附满足准二级动力学方程.     

介孔沸石材料

介孔沸石材料是含有丰富介孔的结晶沸石,不仅保留了沸石材料优良的酸性和水热稳定性,而且由于介孔的引入改善了其对大分子的吸附和扩散性能,在催化领域特别是涉及大分子的催化反应中是极有应用前景的材料。本文综述了介孔沸石材料的制备方法并进行了比较分析,概述了近年来介孔沸石材料在不同催化反应中的应用,探讨了介孔沸石材料今后的研究方向。     

介孔氧化铝的研究进展

介孔氧化铝（MA）是比表面积超过350m²/g,孔径在2－50nm之间且孔径分布较窄的多孔氧化铝。这一新型氧化铝有望在催化剂及其它化学领域得到广泛应用,对材料科学及其应用有着重要意义。本文较全面地综述了近年来MA研究的最新进展,讨论了MA的各种合成路径和后处理方法,包括中性合成路径、阴离子合成路径和阳离子合成路径;结合XRD、氮吸附平衡等温线、TEM、²⁷Al魔角旋转核磁共振等图表对MA的结构和表征方法进行了阐述;探讨了MA作为催化剂载体和作为吸附剂的应用研究状况,并对今后的研究方向进行了展望。     

介孔硅材料及其负载型催化剂去除挥发性有机物的最新进展

介孔硅材料由于具有大的比表面积,均一的孔结构和大的孔径,常被用于分离、吸附和催化等领域.本文综述了近年来国内外介孔硅材料及其负载型催化剂去除各类挥发性有机物(VOCs)的研究进展,主要包括烃类、甲醇、甲醛、丙酮、苯、甲苯、萘、乙酸乙酯等.讨论了介孔硅材料的结构对VOCs吸附过程的影响;介绍了不同催化剂消除各类VOCs的催化性能及反应机理,并重点评述了甲苯在不同催化剂上的研究进展.分析结果表明,介孔硅材料的表面环境、孔道结构以及宏观形貌是影响VOCs分子在介孔硅材料上吸附的主要因素;贵金属催化剂的应用需要提高其抗中毒性以及降低成本;过渡金属的研究应着重于研发高活性的负载型过渡金属复合氧化物催化剂.最后对国内外介孔硅材料及其负载型催化剂的发展进行了展望,今后催化剂的设计可以从“氧化硅载体”和“介孔孔道”两个方面展开,这将为设计合适的催化剂处理各类VOCs污染物提供一定参考.     

介孔分子筛表面丁基锡的制备和性能

在高真空系统中研究了MCM-41介孔分子筛与四丁基锡的反应,并用元素分析、气体容量分析、XRD、FTIR、 ¹³C及 ¹¹⁹Sn MAS NMR和氮气及烃吸附等方法表征了产物的组成、结构和性质。结果表明,MCM-41的表面羟基与四丁基锡能在150℃发生反应,在200℃预脱水处理后的MCM-41上生成组成为(≡Si-O) _xSn(n-Bu) _4-x的表面混合物,而在500℃预脱水处理后的MCM-41上则得到组成为≡Si-O-Sn(n-Bu)₃的表面单接枝物种;表面接枝丁基锡物种导致MCM-41的孔道尺寸变小,表面组成改变,从而引起对烷烃的吸附行为发生变化。     

高比表面积介孔Cr_2O_3:制备及高效催化氧化去除甲苯

采用Cr(NO3)3·9H2O作金属源,葡萄糖作模板剂,通过葡萄糖辅助固态热分解法制备得到高比表面积的虫孔状介孔Cr2O3,采用XRD、TEM、TPR和N2吸脱附技术表征其物理化学性质,并考察了介孔Cr2O3上催化氧化去除甲苯的性能。结果表明,经过500℃灼烧处理的m-Cr-5催化剂比表面积高达162 m2·g-1,平均孔径为6.2 nm,且具有优良的低温还原性和多价态铬物种并存,使其催化氧化去除甲苯的活性最好。     

微孔/介孔复合分子筛的合成及其对CO2的吸附性能

采用两步晶化法将合成的沸石前驱液(S)或沸石固体粉末(P)经不同浓度(c)的NaOH处理后, 分别以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)软模板或介孔炭(Meso-C)硬模板为导向剂, 自组装合成S-β-MCM41(c)、P-β-MCM41(c)、P-ZSM-MCM41(c)、P-ZSM-C系列微孔/介孔复合分子筛. 考察了沸石分子筛种类、碱处理液浓度以及介孔模板剂对合成复合分子筛结构与性能的影响. X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附表征结果表明产物具有微孔/介孔多级孔结构. 该材料对CO₂的吸附能力比纯微孔或介孔材料均有明显提高, 其中P-ZSM-MCM41(2)的CO₂吸附容量最大可达1.51 mmol·g^-1, 为ZSM-5沸石吸附量的两倍多.     

Construction of Mesoporous Frameworks with Vanadoborate Clusters

A new porous vanadoborate was synthesized by employing the scale chemistry theory with the vanadoborate cluster V₁₀B₂₈. The twofold interpenetrated lvt network was assembled with zinc‐containing elliptical vanadoborate clusters and Zn polyhedra. The single lvt framework contains a three‐dimensional 38×38×20 ring channel system with the pore size (24.7×12.7 Å) reaching the mesoscale, thus indicating the possibility of constructing 3D ordered mesopores with vanadoborate clusters. The porosity of the SUT‐7 structure was confirmed by CO₂ adsorption of the as‐synthesized materials.     

吸附—光催化联用去除室内挥发性有机物*

多孔吸附剂吸附和纳米TiO₂光催化是目前室内挥发性有机物（VOCs）去除所采用的主要手段。但存在吸附剂容量有限、饱和失效、TiO₂光催化剂活性低、失活和负载困难等问题。多孔吸附剂与纳米TiO₂联用,通过TiO₂光催化作用可实现吸附剂的原位再生,增加吸附剂的吸附容量;通过多孔吸附剂的吸附作用可为TiO₂光催化提供高浓度污染环境,提高催化剂活性,抑制催化剂失活,消除水蒸气分子对TiO₂表面活性吸附位的竞争吸附,解决催化剂分离难题;从而实现对室内VOCs污染的高效深度净化。本文对近年来多孔吸附剂与纳米TiO₂光催化联用去除室内VOCs进行了综合评述。介绍了吸附—光催化联用去除室内VOCs的多孔吸附剂类型,吸附/光催化复合材料的制备方法及常用反应器,分析了吸附—光催化联用去除室内VOCs过程中水蒸气、催化剂失活对光催化的影响等问题。     

Membrane Extraction of Volatile Organic Compounds in Combination with Mobile Gas Chromatographic Analysis

Abstract

The field of application of a mobile gas chromatographic device (Airmobtx monitor HC 1000 manufactured by Airmotec GmbH) originally conceived for the analysis of BTEX in air was extended to water analysis by using it in conjunction with membrane extraction. Volatile organic compounds diffuse out of water through a hollow fibre or flat membrane, are enriched onto sorption tubes integrated in the device, and then thermally desorbed and analysed by the gas chromatograph/flame ionisation detector. The suitability of various flat membranes and hollow fibres was investigated. Maximum extraction efficiency was obtained with a silicone hollow fibre measuring 0.3 m long, and with an inner diameter of 0.7 mm and a wall thickness of 100 μm. The extraction parameters were optimised. The linear dynamic range of the optimised method spans two orders of magnitude and the detection limits were found to be 0.1 μg/L for all BTEX compounds. By way of environmental applications, highly contaminated groundwater samples were analysed. The results correspond well to those achieved using conventional headspace/gas chromatography/flame ionisation detection.     

Non-Targeted Screening Approaches for Profiling of Volatile Organic Compounds Based on Gas Chromatography-Ion Mobility Spectroscopy (GC-IMS) and Machine Learning

Due to its high sensitivity and resolving power, gas chromatography-ion mobility spectrometry (GC-IMS) is a powerful technique for the separation and sensitive detection of volatile organic compounds. It is a robust and easy-to-handle technique, which has recently gained attention for non-targeted screening (NTS) approaches. In this article, the general working principles of GC-IMS are presented. Next, the workflow for NTS using GC-IMS is described, including data acquisition, data processing and model building, model interpretation and complementary data analysis. A detailed overview of recent studies for NTS using GC-IMS is included, including several examples which have demonstrated GC-IMS to be an effective technique for various classification and quantification tasks. Lastly, a comparison of targeted and non-targeted strategies using GC-IMS are provided, highlighting the potential of GC-IMS in combination with NTS.     

室内空气中挥发性有机化合物污染及检测方法

室内空气中挥发性有机污染物的释放严重影响了室内空气质量,本文较详细的叙述了这些有机污染物的来源、种类及处理方法等,并对空气中VOCs的采集和检测方法作以介绍,阐述了不同机制的热解吸仪与气相色谱联用时的优缺点及其应用．     

静态顶空/气相色谱-质谱法同时测定化妆品中22种有毒挥发性有机溶剂残留

以2015版《化妆品安全技术规范》中规定的常见禁用及限用有毒挥发性有机溶剂为研究对象,建立了静态顶空/气相色谱-质谱法(SHS/GC-MS)同时测定化妆品中22种有毒挥发性有机溶剂(VOC)(二氯甲烷、顺式-1,2-二氯乙烯、反式-1,2-二氯乙烯、2-氯-1,3-丁二烯、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、四氯化碳、三氯乙烯、甲苯、四氯乙烯、氯苯、乙苯、三溴甲烷、间二甲苯、对二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯、异丙苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯苯、六氯丁二烯)残留的检测方法。试样在80℃下30 min静态顶空,经DB-1柱分离后,采用选择离子监测模式(SIM)进行定性定量分析。优化了顶空、色谱和质谱参数,结果表明:22种VOC在0.5~50 ng/m L浓度范围内均呈良好的线性关系,相关系数均大于0.99,在1.0,2.0,5.0 ng/m L 3个浓度加标水平下的平均回收率为80.3%~102.7%,相对标准偏差(RSD,n=6)为6.4%~9.9%,检出限为0.2~5.0 ng/g。结果表明,该方法简便、灵敏、准确,具有良好的重现性和稳定性,适合于化妆品中22种VOC残留的筛查和确证检测。     

基于ZIF-8/PAN复合薄膜的柔性丙酮气体传感器

ZIF-8是一种Zn基金属有机骨架材料, 可以吸附丙酮气体从而作为电容式丙酮传感器的气敏材料, 然而ZIF-8的传统使用形式为粉末态, 这导致其不能成为具备柔性的整体, 从而限制了传感器的柔性. 结合包埋种子和二次生长法将ZIF-8与纳米纤维结合成纤维型柔性材料, 并将其作为气敏层制备了柔性电容式丙酮气体传感器. 该传感器在9种常见挥发性有机化合物中表现出良好的选择性, 对250~2000 cm³/m³的丙酮气体具有灵敏的响应、良好的循环响应及长期稳定性. 值得注意的是该柔性传感器不仅在室温下进行传感, 而且在弯折180°的状态下对丙酮气体的响应值与不弯折(0°)状态下几乎一致, 在200次以内的180°弯折-恢复后同样表现出了传感性能的稳定, 表明了其在柔性传感器方面的潜力.     

Mesoporous silicate MCM-48 as an enrichment medium for ambient volatile organic compound analysis

This study investigated the sorption/desorption properties of MCM-48 and its applicability as a sorbent for on-line gas chromatographic analysis of ambient volatile organic compounds (VOCs). To establish a valid comparison, commercially available carbon sorbents were evaluated under similar analytical conditions. Two trapping temperatures of 30 °C and −20 °C, representing ambient and sub-ambient temperatures, were tested by trapping a full range of VOCs from C₂–C₁₂. At ambient temperatures, due to the mesoporosity, the MCM-48 showed considerably limited trapping efficiency compared to microporous carbon sorbents on the highly volatile section of VOCs and only began to show effective trapping for compounds larger than C₇. Cooling to sub-ambient temperatures (e.g., −20 °C) extended the effective trapping down to C₄ VOCs, drastically increasing the applicability of MCM-48 as an in-line enrichment medium for gas chromatographic analysis of VOCs. The mesoporosity of MCM-48 also aided desorption. Much lower desorption temperatures (100–180 °C) were required for full desorption as compared to the temperatures (greater than 200 °C) required for carbon sorbents. Moreover, the easy desorption was accompanied by a low memory effect, as the large pores of MCM-48 can clean up more efficiently after desorption, with little residue left behind.