水热炭的制备、性质及应用

水热炭是一种以生物质或其组分为原料,以水为溶剂和反应介质,在150~375 ℃和自生压力下,经水热反应得到的以碳为主体,含氧官能团丰富,热值(HHV)高的黑色固体产物。水热炭的性质主要受原料种类、反应温度和时间的影响。水热炭在吸附、多孔炭制备、催化剂载体和清洁能源等领域展现出了良好的应用前景。本文综述了水热炭的制备、性质和形成机理,并对水热炭的应用进行了总结,对水热炭未来的发展方向进行了展望。     

纳米晶纤维素手性向列型液晶相结构的形成、调控及应用

手性材料作为一种新型功能材料,尤其是其特殊的光学性能以及在传感器、对映体分离领域的潜在应用,已经引起众多科学研究者的广泛关注。纳米晶纤维素(NCC)基手性材料以其丰富的来源、简单的合成工艺、独特的光学性质以及良好的稳定性等成为当前手性材料研究的热点。本文综述了NCC及其手性向列型液晶相的形成机制,重点介绍了NCC手性结构的调控方法,包括NCC性质、环境条件以及添加剂对其手性结构的影响。最后,总结了近几年NCC手性结构在光电材料和模板剂方面的应用研究进展。     

酚醛树脂基球形微-介双阶多孔炭的软模板法制备

将苯酚和甲醛在碱性条件下聚合,然后在酸性条件下与软模板剂F127自组装形成中间相,经高温煅烧合成球形微-介双阶多孔炭。 通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、氮气吸附-脱附和热重分析技术对样品进行了形貌观察和性能测试。 结果表明,pH值、软模板剂用量和活化温度对样品形貌有调控作用。 当软模板剂F127的质量分数为20%、pH值为0.5和活化温度为700 ℃时,可制备出直径为100～200 nm的球形炭,球形粒子分散均匀,排列规整,呈明显蠕虫状排列的孔隙结构,比表面积为503 m2/g,孔容积0.416 cm3/g,介孔孔径集中分布在2.9 nm,微孔主要分布在1.3 nm。 随着活化温度升高,炭球的比表面积和孔容积增大,平均孔径减小。 F127的热解形成介孔结构,碳前驱体高温下的径向收缩形成微孔结构。     

纳米掺N TiO2的制备及光谱分析

以钛酸四丁酯(TBT)及乙二胺(EDA)为前驱体,乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,通过溶胶-凝胶法制备了纳米掺NTiO2,并对其结构及光谱性质进行了表征,根据差热-热重分析(TG-DTA)确定了所制备样品的晶型转换温度及最佳的煅烧温度;根据紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis/DRS)表征了其光谱吸收特性;根据X射线衍射光谱(XRD)确定了其粒径及晶相结构;根据X射线光电子能谱(XPS)分析了其表面组成。实验考察了光谱吸收带红移程度与乙二胺、钛酸四丁酯的配比及煅烧温度的关系。研究结果表明,制备的纳米掺NTiO2为锐钛矿相,其光谱吸收带发生了明显的红移,乙二胺与钛酸四丁酯的配比及煅烧温度对其光谱吸收有明显的影响。当乙二胺与钛酸四丁酯的摩尔比为1:10,煅烧温度为600℃时,所制备样品对可见光的吸收最强。     

纳米微晶纤维素制备*

纳米微晶纤维素（NCC）由于其大量、可再生、可生物降解以及优良的力学性能,成为纳米技术领域研究的热点。文章综述了NCC的制备方法,并对化学和机械法制备NCC纤维素作了重点介绍。同时对NCC的表面改性进行了综述。并对NCC在制备纳米复合材料领域的应用进行了总结,对其在增强复合材料中的应用作了较详细的介绍。最后对NCC未来的发展进行了展望。     

TiO2 /wAC复合光催化剂的酸催化水解合成及表征

以TiCl4为钛源, 采用酸催化水解法合成了活性炭(AC)复合光催化剂TiO2/wA(w:AC 的质量分数, %). 通过对苯酚、甲基橙以及六价铬的光催化降解, 考察了AC 含量、反应溶液初始pH值、使用次数对TiO2/wAC光催化剂催化活性的影响,并采用重力沉降法测试了催化剂分离性能. 采用XRD、DRS、FTIR、SEM、低温液氮吸附等对光催化剂晶相结构、光谱特征、表面结构等进行了表征. 结果表明, 适宜AC 含量的TiO2/wAC(wAC=5%, 记为5AC)具有较高的光催化活性.AC 掺杂可减小TiO2粒子凝聚, 而对TiO2的晶相结构、晶粒大小以及表面性质影响不大, 对TiO2能阈结构不产生影响. TiO2与AC结合牢固, 接触界面处有Ti—O—C 键生成. TiO2/5AC 表现出高光催化活性的主要原因是, AC 所提供的适宜高浓度环境及对纳米尺寸TiO2团聚的有效抑制. TiO2/5AC的高活性, 不易失活, 易分离以及活性受pH 变化影响较小的特性,使其在实际废水处理方面具有潜在应用价值.     

Ag担载对TiO2光催化活性的影响

 采用光化学沉积法合成了Ag/TiO2光催化剂,以苯酚降解反应考察了光催化剂活性随Ag担载量的变化,用TEM观察了Ag在TiO2表面的分布与形貌,以漫反射紫外-可见光谱(DRS)分析了不同Ag担载量的光催化剂的光谱特征. 结果表明,适宜担载量的Ag可显著提高TiO2的光催化活性. TEM观察显示,Ag在TiO2表面形成纳米级团簇结构,随Ag担载量的增加,团簇尺寸增大. DRS分析表明,Ag的担载对TiO2紫外区域的光谱特征没有影响. 根据Ag团簇的能级随其几何尺寸的变化分析了Ag担载量的变化对TiO2光催化活性的影响机理.     

多阶有序多孔炭的软模板法合成与结构控制

多阶有序多孔炭材料综合了多种多孔炭材料的结构优点,在催化、吸附、储能、电化学等方面具有潜在的重要应用。多阶有序多孔炭材料的合成方法很多,到目前为止,模板法是控制孔结构和调节尺寸的最有效方法。在模板法中,软模板法因为其工艺简单、省时、成本低、环境污染小等优势,近些年来广泛被人们采用。用软模板法合成的多阶有序多孔炭包括:大孔-介孔炭,介孔-微孔炭,介孔-介孔炭,大孔-介孔-微孔炭等。本文对多阶有序多孔炭的软模板法合成与结构控制进行了综述。总结了软模板法在实现上述材料孔结构控制中的影响因素。     

溶胶-凝胶辅助水热双模板法制备球形介孔TiO_2

以聚乙二醇和共嵌段化合物F127为双模板剂,采用溶胶-凝胶辅助水热法制备了球形介孔TiO2(MS-TiO2).采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、热重分析和低温N2吸附-脱附对样品进行了结构表征,并以苯酚为降解模型物在紫外光下对其活性进行了评价.结果表明,所得TiO2为球形介孔结构,孔径为6.5～12.6nm,比表面积最高可达106.9m2/g,孔体积0.21cm3/g,球形颗粒直径200～300nm,由粒径为15～20nm的小晶粒组成.随着焙烧温度的升高,TiO2的比表面积和孔体积减小,孔径增大.双模板剂的使用比单一模板剂更能形成稳定的立体网状球形胶束,并有效抑制TiO2前驱体的团聚,诱导其形成球形介孔结构.其中,在500oC下焙烧所制MS-TiO2样品表现最高的光催化活性,苯酚降解率达86.4%,为TiO2的1.3倍.     

煤质活性炭的光催化再生

 研究了利用光催化氧化降解反应实现饱和吸附苯酚的煤质活性炭光催化再生的可行性，并分析了活性炭的光催化再生机理．结果表明，在一定条件下可以实现活性炭的光催化再生．在Ag－TiO2负载量为1．9％，pH＝13，θ＝70℃，t＝72h的再生条件下，活性炭的再生率可达 78．4％．在光照条件下，光催化剂作为有机物的降解中心而造成活性炭内外吸附苯酚的浓度差是活性炭光催化再生的主要驱动力．