纳米双烃基复合金属氧化物的阻燃性能

研究了纳米尺寸双羟基复合金属氧化（MgAl-CO3-LDH)的结构及其对聚氯乙烯（PVC）复合材料的阻燃抑烟性能，通过X射线粉末衍射，扫描电子显微镜，热分析，粒度分析等手段对LDH进行了表征，结果表明，LDH粒径约为50－100nm，用透射电镜考察了LDH与PVC的复合物尺寸及形貌特征，得出改性的LDH在PVC中能以一次粒子均匀分散，将氧指数、UL－94垂直燃烧测试结果与文献值对比，实验所制备的纳米LDH对软PVC具有良好的阻燃效果，烟密度测试结果表明，纳米LDH是软LDH是软PVC良好的抑烟剂，每100份软PVC仅添加20－40份LDH，就可使软PVC的产烟速率及最大烟密度下降约40％。     

健那绿B的荧光猝灭研究及作为核酸测定探针的应用

用紫外可见光谱、稳态荧光发射及荧光寿命测定研究了核酸猝灭十二烷基磺酸钠胶束中的健那绿荧光。水溶液中弱的健那绿荧光在十二烷基磺酸钠胶束中被大大加强，其最大发射从425纳米移至410纳米，核酸的加入将猝灭健那绿的荧光，当健那绿浓度为2.5×10^–5 mol•L^-1时，荧光猝灭(F₀/F)分别与小牛胸腺DNA及鱼精DNA在2.4×10^–8 到 1.08×10^–7及 1.9×10^–8 到 3.8×10^–8 mol•L^-1范围内成正比, 检测限分别为1.3×10^–8 mol•L^-1 (小牛胸腺DNA)及6.3×10^–9 mol•L^-1 (鱼精DNA)。当DNA浓度较高时, 将系统偏离Stern-Volmer方程。这是因为动态猝灭和静态猝灭同时存在。方法已应用于鸡血提取液中DNA的测定, 测定结果与紫外法一致。     

改进的锂卤交换法合成N-Boc-6-氨甲基烟醛

含酰胺基团的芳卤化合物锂卤交换制备芳醛化合物往往会失败或收率极低,本文采用改进的锂卤交换法成功地合成了单胺氧化酶抑制剂的关键中间体N-Boc-6-氨甲基烟醛。以5-溴-2-氰基吡啶为原料,通过"一锅法"直接将氰基还原成氨基的同时接上Boc保护基,随后在正丁基锂和异丙基氯化镁的作用下发生金属卤素交换反应,再与DMF反应,最终成功合成目标化合物N-Boc-6-氨甲基烟醛,总收率为70.5%。产物经~1H-NMR、~(13)C-NMR分析确证为目标产物。与文献报道的路线相比,该合成路线大大缩短。     

气相色谱法测定电子烟烟液及气溶胶中双乙酰和乙酰丙酰

建立气相色谱法氢火焰离子化检测器测定电子烟烟液和气溶胶中双乙酰和乙酰丙酰含量的方法。样品以20 mL乙醇为萃取剂,涡旋振荡萃取10 min,采用气相色谱外标法进行定量分析。双乙酰和乙酰丙酰质量浓度在0.5~50 μg/mL范围内与色谱峰面积呈良好的线性关系,相关系数分别为0.999 6、0.999 4,方法检出限分别为0.044、0.052 μg/mL。烟液中双乙酰和乙酰丙酰测定结果的相对标准偏差为2.5%~4.3%(n=6),样品加标回收率为95.0%~102.5%;气溶胶中双乙酰和乙酰丙酰测定结果的相对标准偏差为3.1%~4.6%(n=6),样品加标回收率为92.7%~102.3%。气溶胶中双乙酰和乙酰丙酰理论浓度与实测浓度具有较强的相关性(对于双乙酰r~2=0.990 1,对于乙酰丙酰r~2=0.994 7),说明双乙酰、乙酰丙酰烟液通过雾化直接转移至气溶胶中。该方法准确度高,重现性好,检出限低,可满足电子烟样品的检测需求。     

富勒烯烟炱的吸附性及其在大气挥发性有机物分析中的应用

研究了富勒烯烟炱对挥发性有机物(VOCs)的吸附作用.17种VOCs气体在烟炱上的比保留体积V_g²⁰为17.4～2634L/g.富勒烯烟炱充填的吸附管对VOCs气体的吸附-热脱附回收率在40.8%～117%之间,大部分为(100±20)%.结果表明,富勒烯烟炱能够用于吸收和富集大气中痕量的VOCs     

微波在柴油机滤烟器催化再生中的应用 Ⅱ.滤烟器在含氧气氛中的微波加热催化再生

采用柴油机台架装置及微波加热装置,考察了柴油机催化滤烟器的微波加热再生效应．结果表明,过滤体上捕集的碳烟量对催化滤烟器在氧气中的微波加热燃烧再生至关重要,只有捕集的碳烟量超过某一下限值,滤烟器上的碳烟才有可能被微波加热至起燃温度; 但碳量也不可超过一上限值,否则滤烟器的微波加热催化再生可能失去控制,碳烟急剧燃烧产生的热量将使过滤基质烧结． 此碳烟上下限再生窗口随催化剂活性的差异而有所改变． 研究中还发现,在再生过程中,产物中ＣＯ和ＣＯ２ 的比率有较大波动．     

Ag/Co-Ce复合氧化物在O2及NOx气氛中催化燃烧碳烟的性能:Ag的作用

柴油车由于其良好的燃油经济性及强劲的动力得到了广泛应用,但同时柴油车尾气排放中颗粒物(PM)也对环境造成巨大污染,并严重威胁人类健康.与气体污染物相比,PM的处理难度更大,其组分复杂,起燃温度高,是当前柴油车排放问题的瓶颈和难点.颗粒过滤器(DPF)是一种有效消除PM的手段,它需要及时再生以保证其较高的碳烟捕集效率.与其他再生方案相比,连续催化再生系统工艺简单,能耗低,研发一种能够连续催化再生柴油车DPF的催化剂也成为当务之急.Ag是一种比较特殊的贵金属,其工业属性较强,价格也相对低廉.Ag基催化剂在环境催化领域有着广泛应用,已被应用于CO催化氧化、VOC催化去除及甲醛催化氧化等领域.目前的文献报道主要集中于研究Ag基催化剂负载于惰性载体对O2气氛下碳烟起燃性能的影响,并基于此讨论Ag的作用.本文利用柠檬酸络合法合成了高性能低温催化氧化材料体系xAg/Co0.93Ce0.07,探讨了不同Ag负载量对在两种气氛O2及O2+NO中催化性能的影响,并深入分析了引起此现象的原因.结果表明,Ag对Co-Ce复合氧化物的催化性能有显著的促进作用;Ag/Co-Ce复合氧化物在O2气氛下的起燃活性取决于Ag含量,Ag含量最高的样品0.3Ag/Co0.93Ce0.07催化性能最佳.而在NOx气氛下,Ag基催化剂的起燃性能不及在O2中的数值;0.2Ag/Co0.93Ce0.07与0.3Ag/Co0.93Ce0.07催化活性并列最优,其起燃温度可低至226oC.XRD及Raman的表征结果证实了Ag主要以单质形态存在,且其对Co-Ce复合氧化物的晶体结构未产生显著的影响,Ag的晶粒尺寸也未明显变化.H2-TPR则表明了Ag的负载未能提高催化剂的整体氧化还原能力,soot-TPR预示Ag甚至恶化了催化剂在惰性气氛下表面晶格氧及体相晶格氧的活性.NOx-TPD表征结果则证明了Ag对催化剂的NOx吸附有积极作用.此外,Ag/Co-Ce复合氧化物催化剂也具备了优异的耐久性及稳定性.本文还依据催化性能及表征结果剖析了碳烟在不同气氛下的催化氧化机理.在O2气氛下,Ag为反应的活性位,Ag与其表面的氧化物层AgOy之间存在一个自再生的反应循环.Ag吸附解离氧原子后,将其转化为AgOy,这表明此氧化物层不仅能够在低温下贡献表面晶格氧去除碳烟,促进氧分子向超氧物种转化,它在分解后也能将吸附氧解离为过氧物种及超氧物种.在NOx气氛下,催化剂表面硝酸根物种是催化剂催化性能维持稳定的重要因素;反应过程中催化材料表面硝酸盐物种的热稳定性筛查结果也进一步佐证了催化剂表面的AgNO3物种是碳烟起燃的决定性因素,其自身的氧化还原活性及Ag离子移动性均有利于降低碳烟的起燃温度.TGA结果说明了NOx气氛中的活性中间产物AgNO3的氧化还原活性劣于O2气氛下活性中间产物Ag2O,这直接导致催化剂在O2气氛下具备更好的碳烟起燃性能.本文工作有助于启发其他研究者开发高活性催化氧化催化材料.     

金属Sr、Fe掺杂对LaCoO3催化氧化碳烟及抗硫性能影响

利用柠檬酸-EDTA(乙二胺四乙酸)配位法制备了La1-xSrxCo1-yFeyO3催化剂,展现出较好的催化氧化碳烟(soot)活性和抗硫性能。通过X射线衍射(XRD)、傅利叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)和SO2程序升温脱附(SO2-TPD)等研究了Sr、Fe掺杂对催化剂物理化学性质及抗硫能力影响。当Sr掺杂LaCoO3时有利于形成较多的表面吸附氧(O2^-、O^-)和氧空位,且低温氧化还原性能亦有较大改善,提高了催化氧化碳烟活性,其Ti(起燃温度)和Tm(最大碳烟燃烧速率温度)分别为284和347℃。当催化剂同时掺杂Sr、Fe时,其低温氧化还原性能进一步改善,并形成较多Fe^4+离子,有利于提高催化氧化碳烟活性。催化剂SO2中毒失活主要来源于Co^2+/Co^3+和表面吸附氧的硫酸化(SO3^2-、SO4^2-)。XPS和SO2-TPD结果表明,LaSrCoFeO3抗硫性主要来源于Fe^3+与SO2结合形成的硫酸盐物种,降低了SO2对活性组分表面吸附氧和Fe^4+毒化。TPO(程序升温氧化)结果表明,硫化后的LaSrCoFeO3-S仍具有较好的催化氧化碳烟活性,其Tm仅为361℃,表明Sr、Fe同时掺杂具有较好的低温催化氧化碳烟活性和良好的抗硫性能。     

三维有序大孔SnO2基固溶体用于有效燃烧碳烟颗粒

柴油车尾气排放的碳烟颗粒对人类的生存环境和身体健康带来了严重危害.催化燃烧是消除碳烟颗粒污染的有效途径.碳烟颗粒催化燃烧是固-固-气相反应,因此催化剂本身具有活泼的氧中心且其能与碳烟颗粒有效接触是提高反应效率的关键因素.为改善碳烟颗粒与催化剂的接触,设计制备三维有序大孔(3DOM)催化剂,使碳烟颗粒可以进入催化剂孔道内部,增加其与催化剂的有效接触,是提高反应活性的有效途径.此外,在催化剂晶格中掺杂其它金属离子形成固溶体结构,可提高其氧化还原性能,也可有效提高其碳烟燃烧活性.SnO2富含活泼的表面缺位氧和可还原的晶格氧,且其熔点高达1630 oC,具有良好的热稳定性,被广泛用于制备气体传感、电化学和催化等材料.在过去的6年中,本课题组在SnO2催化化学领域做了大量系统的工作,将SnO2基催化材料用于多种环保和能源反应.发现通过其它阳离子Fe3+,Cr3+,Ta5+,Ce4+和Nb5+等的掺杂,替换晶格中部分Sn4+形成金红石型SnO2固溶体结构,可显著提高催化剂氧物种的流动性、活性和本身的热稳定性.本文采用胶体晶体模板法制备出了Ce4+,Mn3+和Cu2+离子掺杂的SnO2三维有序大孔固溶体催化剂用于松散接触条件下的碳烟催化燃烧.采用SEM,TEM,XRD,STEM-mapping,O2-TPD和XPS等手段对催化剂进行表征,研究其碳烟催化燃烧性能.SEM和TEM结果表明已成功合成三维有序大孔结构样品.XRD,Raman和STEM-mapping结果表明,Ce4+,Mn3+和Cu2+离子均进入四方金红石型SnO2晶格形成固溶体结构.另外,Raman,H2-TPR,XPS和O2-TPD等结果发现上述离子掺杂三维大孔SnO2后,催化剂表面形成了更活泼、丰富的氧物种,有利于碳烟颗粒燃烧.其中3DOM-Cu1Sn9催化剂具有最丰富的活泼氧中心,因此表现出最高的活性.