生物质废弃物的烟气强化水洗脱碱研究

本文基于CO2溶于水形成碳酸的原理,提出生物质电厂烟气强化水洗法,对生物质中水不溶AAEM(如有机AAEM、CaCO3及CaSO4等)进行有效脱除,从而抑制其燃烧过程的结渣沾污.实验结果表明,烟气强化水洗对生物质中Na、P、S、Cl、K、Ca等无机元素均有很好的脱除效果,且明显优于传统水洗,K和Ca的脱除率分别达到87％和40％.烟气强化水洗明显抑制了生物质燃烧过程中灰的熔融结渣现象,灰的软化温度从原料灰的982℃提高到了1034℃.所以,烟气强化水洗是一种有效的抑制生物质燃烧过程中结渣沾污的方法.而且,此方法也提出了一条生物质电厂烟气资源化利用的新途径.     

七元瓜环对2'-羟基查尔酮溶解性、稳定性及抗氧化活性的影响

利用~1H NMR、紫外吸收光谱和荧光光谱等方法考察了七元瓜环(Q[7])对2'-羟基查尔酮(CET)的包结作用.结果表明,Q[7]与CET形成了摩尔比为1∶1的包结配合物,紫外吸收光谱和荧光光谱测得的结合稳定常数分别为1.0248×10~6和1.253×10~6.相溶解度法研究结果表明,当Q[7]的浓度为1×10~(-3)mol/L时,可使CET在水中的溶解度增加52倍.紫外吸收光谱随时间变化的研究结果表明,Q[7]使CET的稳定性增加3.5倍.采用体外抗氧化活性测定(ABTS法)考察了Q[7]对CET抗氧化活性的影响,发现CET@Q[7]包结配合物以及游离CET均对ABTS自由基有较好的清除作用.IC50值分别为3.4×10~(-5)和2.4×10~(-5)mol/L,表明Q[7]不仅能增加CET的溶解性和稳定性,同时对CET抗氧化活性的影响不大.     

结冷胶与聚乙二醇丙烯酸酯双网络凝胶的制备及生物相容性评价

针对结冷胶脆性较大的问题,将聚乙二醇丙烯酸酯(PEGDA)引入结冷胶,通过紫外交联制备了结冷胶/PEGDA双网络凝胶,并对单组分凝胶和双网络凝胶的溶胀性能、微观形貌、拉伸力学性能、动态压缩性能和流变性能等进行比较.结果表明,双网络凝胶在类生理环境中具有较小的溶胀率和较好的尺寸稳定性,PEGDA的引入能够大幅度提高结冷胶的韧性,双网络凝胶的拉断伸长率可达340%,断裂能达1.01×103J/m2,与天然关节软骨相当.将成纤维细胞种植在凝胶内部进行体外三维立体培养,结果显示,细胞在凝胶内部生存状态良好,双网络凝胶的细胞负载率高于单网络结冷胶,说明该体系在生物医用领域具有良好的应用前景.     

富氧条件下生物质基活性炭负载钾催化剂高选择性还原氮氧化物

研究了富氧环境中生物质基活性炭负载钾催化剂选择性还原氮氧化物的性能。结果表明,与煤基（褐煤）活性炭负载钾催化剂相比,生物质基（木屑）活性炭负载钾催化剂表现出高选择性还原NO能力,在2 h恒温稳态实验过程中能够保持80%的NO还原效率,而C-O₂反应活性仅为18%。X射线衍射、比表面积、X射线光电子能谱以及程序升温脱附实验表征结果显示,生物质基活性炭负载钾催化剂优异的选择性还原NO性能应归因于炭表面钾物种的高度分散性,这与催化剂的高比表面积以及大量的表面氧基团有关。另外,生物质基炭材料还原NO反应产物中具有较高的CO₂选择性。     

基于水滑石前驱体制备ZnCr_2O_4-ZnO复合光催化剂及产氢性能

以研磨水热法合成ZnCr_2O_4-ZnO异质结型光催化剂,对所得样品进行了TG-DTA、XRD、SEM、HRTEM、DRS和N2吸附-脱附表征分析;在模拟太阳光下,以草酸为牺牲剂对样品的光催化产氢活性进行评价,并分别与共沉淀法、尿素回流法和尿素水热法制备的ZnCr_2O_4-ZnO样品进行比较,探讨了异质结型ZnCr_2O_4-ZnO复合光催化剂的产氢机理。结果表明,四种方法制备的Zn-Cr前驱体都具有一定的水滑石结构,经500℃焙烧后,均为球形纳米粒子,但团聚情况各异,比表面积和孔结构参数有较大差别。其中,研磨水热法所得样品ZnCr_2O_4-ZnO粒子均匀,光电流响应强度最大,产氢效率最高,为0.956 mmol/(h·gcat),分别是共沉淀法、尿素回流法和尿素水热法制备样品产氢量的2.3、1.5和3.0倍。     

CO_2捕集炭膜的前驱体结构设计及性能

从分子结构设计出发,合成了一系列新型刚性、高自由体积的聚酰亚胺炭膜前驱体,并制备了炭膜.采用热重分析(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)研究了不同聚酰亚胺前驱体的热分解特性及在热解炭化过程中化学结构、微结构的变化规律;测试了所制备炭膜的气体分离性能.结果表明,前驱体的自由体积分数显著影响炭膜的气体分离性能;聚合物结构越具刚性,自由体积越大,所得炭膜结构越疏松,极微孔道尺寸越大,越有利于气体分子在炭膜极微孔道中的渗透、扩散与传输.其中,刚性大体积基团芴基、酚酞cardo基团和六氟异丙基的引入能有效破坏分子链间的堆积,提高聚合物的自由体积,所形成炭膜的结构较疏松,均表现出优异的气体渗透性和分离选择性,超越了Robeson上限,解决了传统炭膜气体渗透性能低的问题.特别是采用羟基官能化聚酰亚胺前驱体制备的炭膜在保持较高气体分离选择性的同时,CO_2气体的渗透性高达24770 Barrer(1 Barrer≈7.5×10-18m2·s-1·Pa-1),可实现对CO_2的有效分离和捕集,展现出良好的商业化应用前景.     

在FTO导电玻璃上电化学沉积高效可见光光电化学分解水Cu2O/g-C3N4异质结膜

近几十年来,光电化学分解水制氢作为一种洁净的、能持续利用太阳能的技术受到极大关注.在众多光催化材料中,p型半导体氧化亚铜(Cu2O)被认为是最有前途的可见光光电分解水材料之一.理论上,它的光能转换为氢能的效率可达到18.7%.然而,目前所报道的Cu2O光转换效率远远低于此值;同时,纯Cu2O在光照条件下的稳定性较差.研究表明,Cu2O与其它半导体复合可以增强其光电转换效率和提高稳定性.如Cu2O和能带匹配的石墨相氮化碳(g-C3N4)复合后,光催化性能和稳定性都有较大提高.但目前所报道的Cu2O/g-C3N4复合物几乎都是粉末状催化剂,不便于回收和重复使用.本文首先采用电化学方法在FTO导电玻璃上沉积Cu2O薄膜,采用溶胶凝胶法制备g-C3N4纳米颗粒材料,然后采用电化学法在Cu2O薄膜表面沉积一层g-C3N4纳米颗粒,得到了Cu2O/g-C3N4异质结膜.分别利用X射线粉末衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)和光电化学分解水实验分析了Cu2O/g-C3N4异质结的组成结构、表面形貌、光吸收性能及催化剂活性和稳定性.XRD和HRTEM表征显示,本文成功合成了Cu2O/g-C3N4异质结材料,SEM图表明g-C3N4纳米颗粒在Cu2O表面分布均匀,大小均一.可见光光电化学分解水结果显示,异质结薄膜的光电化学性能比纯的Cu2O和g-C3N4薄膜材料有极大提高.当在Cu2O表面沉积g-C3N4的时间为15 s时,得到样品Cu2O/g-C3N4-15异质结膜,其在–0.4 V和可见光照射条件下,光电流密度达到了–1.38 mA/cm2,分别是纯Cu2O和g-C3N4薄膜材料的19.7和6.3倍.产氢速率也达到了0.48 mL h–1 cm–2,且产氢和产氧的速率之比约为2,说明此异质结材料在可见光作用下能全分解水.经过三次循环实验,光电化学分解水的效率仅降低10.8%,表明该材料具有良好的稳定性.根据UV-Vis表征和光电化学性能对比,Cu2O/g-C3N4-15的光电性能最好,但其光吸收性能并不是最好,说明光电化学性能与光吸收不是成正比关系,主要是由于Cu2O和g-C3N4两个半导体相互起到了协同作用.机理分析表明,Cu2O/g-C3N4异质结薄膜在光照下,由于两者能带匹配,Cu2O的光生电子从其导带转移到g-C3N4的导带上,g-C3N4价带上的空隙转移到Cu2O的价带上,从而降低了光生电子和空隙的复合,提高了其光催化性能.由于g-C3N4的导带位置高于H2O(或H+)还原为H2的电势,Cu2O的价带位置低于H2O(或OH–)还原为O2的电势,所以在外加–0.4 V偏压和可见光照射条件下,Cu2O/g-C3N4能全分解水,光生载流子越多,光电化学分解水的速率越大.综上所述,在Cu2O薄膜上沉积g-C3N4后得到的异质结薄膜具有高效的光能转换为氢能性能.     

Bi2Fe4O9/g-C3N4/UiO-66三元复合材料的协同光催化作用

通过水热法合成具有协同机制的三元复合材料Bi₂Fe₄O₉/g-C₃N₄/UiO-66,研究表明三元复合光催化剂的催化活性要高于二元材料和纯材料。这主要是由于Bi₂Fe₄O₉更易于和g-C₃N₄结合形成稳定的Z-scheme异质结结构,使三元复合材料增强了可见光响应能力,提高了电子-空穴分离能力,增强了空穴和电子的氧化还原能力。     

生物质巨菌草衍生炭的合成及在超级电容器中的应用

将巨菌草低温预碳化处理,得到粉末炭质材料(JPC),再用不同比例的KOH在不同温度下进行活化处理,得到了以微孔和介孔分布为主的无定形炭材料(JPCK1).所合成的炭材料JPCK1-900-4X的比表面积高达3368 m²/g,具有较大的孔隙体积和0.95%(原子分数)的氮含量.电化学测试结果表明,JPCK1-900-4X在超级电容器应用中表现出优异的储能潜力;在电流密度为0.5 A/g时其比电容为311.7 F/g,电流密度提高到10 A/g时比电容为230 F/g;在电流密度为10 A/g时经过5000次充放电循环后其电容保持率为97.5%;在两电极体系下,当功率密度为250 W/kg时,其能量密度可达17.7 W·h/kg.     

碳化物修饰的有序介孔炭的制备及其催化肼分解性能

 以间苯二酚和甲醛为炭源, F127 (EO₁₀₆PO₇₀EO₁₀₆) 为结构导向剂, 在酸性水/乙醇溶液中引入 (NH₄)₆Mo₇O₂₄•4H₂O 或 (NH₄)₂WO₄ 溶液, 经静置自组装形成凝胶, 再于 N₂ 中焙烧即合成出金属碳化物修饰的有序介孔炭材料. 结果表明, 金属离子的种类和用量对碳化物的分散度和介孔炭的有序度影响很大. 通过控制金属离子的用量可制备出粒径为 3~5 nm 且高度分散在介孔炭骨架中的碳化物粒子. 与分步浸渍法相比, 一步法制备的碳化物具有更高的分散度和催化肼分解活性.