聚甲氧基二甲醚的合成及其物理化学性质表征

聚甲氧基二甲醚（H₃CO（CH₂O）_nCH₃, PODE_n或DMM_n, n ≥ 2）具有独特的物理化学性质;作为一种柴油添加剂,可以有效提高油品燃烧效率并达到节能减排的目的。首先合成了一系列聚合度n为2、3、4和5单一组分的聚甲氧基二甲醚,采用NMR、FT-IR、Raman和DFT计算等手段对每个聚甲氧基二甲醚单体的化学结构进行表征,并对其在298.15-323.15K温度的密度和黏度进行了测试。结果表明,聚甲氧基二甲醚的密度和黏度随着温度的升高而逐渐降低,随着聚合度的增加而逐渐升高。同时,聚甲氧基二甲醚PODE_n（n =2-5）的闪点和倾点以及溶解热和凝固热均随着聚合度的增加而提高。     

ZSM-5分子筛催化甲醇制汽油反应中的晶粒粒径效应研究

通过调控水热合成ZSM-5凝胶液中H_2O/Si物质的量比,实现了粒径为70、200、400和650 nm四种单分散ZSM-5的可控合成。采用XRD、TEM、BET和NH_3-TPD等多种表征对其微观结构进行分析,结合催化性能评价,考察了晶粒粒径对其催化甲醇制汽油反应性能的影响机制。结果表明,整体上随着ZSM-5晶粒粒径的增加,其外比表面积减小,结晶度提高,酸量呈现出先增加后基本不变的趋势。但外表面附着小晶粒的粒径为650 nm的分子筛体现出了大的外表面积和强的酸性。ZSM-5晶粒粒径的增加整体上降低了其催化MTG反应的寿命和最高收率。晶粒粒径为70 nm时,ZSM-5体现出了96 h的催化寿命和30.8%的最高收率。晶粒粒径为650 nm样品由于其大的外比表面积和较强的表面酸性,也体现出91 h的寿命。在大晶粒ZSM-5外表面附着生长小晶粒ZSM-5,是一种制备高性能催化剂的新方法。     

催化反应制备碳化硅纳米粉体的密度泛函理论计算及实验研究

以Si_(55),Si_(43)M_(12)和Si_(37)M_(18)(M=Fe,Co或Ni)团簇为模型,采用密度泛函理论(DFT)研究了Fe,Co及Ni纳米团簇催化硅粉转化为SiC的机理.计算结果表明,Fe,Co及Ni纳米催化剂先与Si形成合金,拉长并弱化Si—Si键的强度,起到活化Si粉的作用;合金的形成有利于C原子的吸附及Si原子和C原子间的反应;Fe的催化能力强于Co和Ni.在此基础上,以Si粉和酚醛树脂为原料,以Fe,Co及Ni硝酸盐为催化剂前驱体,通过微波加热反应制备了3C-SiC纳米粉体.研究了催化剂种类、反应温度、催化剂用量和反应时间等对制备3C-SiC纳米粉体的影响.结果表明,催化剂Fe,Co和Ni的加入均可显著降低3C-SiC的合成温度.当以2.0%(质量分数)的Fe为催化剂时,Si粉在1100℃下反应30 min后即可全部转化为3C-SiC纳米粉体;而在相同条件下,无催化剂时Si粉的完全转化温度为1250℃;Fe的催化效果优于Co和Ni,与DFT计算结果吻合.     

催化发光法同时测定空气中的甲醛、苯和二氧化硫

基于甲醛、苯和二氧化硫在纳米Ti3CeY2O11上的催化发光有交叉敏感现象,在3个波长处分别确定甲醛、苯和二氧化硫浓度与催化发光信号强度的响应关系,再依据发光信号强度的叠加性特征即可获取甲醛、苯和二氧化硫的准确浓度,据此建立了同时测定空气中甲醛、苯和二氧化硫的新方法.3个分析波长分别为420、535和680 nm,敏感材料表面温度为280℃,载气流速为130 mL/min.本方法对甲醛、苯和二氧化硫的检出限(3σ)分别为0.04、0.05和0.10 mg/m3,线性范围分别为0.08~75.60 mg/m3、0.10~101.40 mg/m3和0.30~115.00 mg/m3, 回收率分别为96.4%~103.7%、97.8%~102.5%和97.2%~103.3%.常见共存物,如乙醛、甲苯、硫化氢、氨、甲醇、乙醇和二氧化碳等不干扰测定.连续200 h通浓度均为50 mg/m3的甲醛、苯和二氧化硫混合气体,发光强度的相对偏差≤2%,表明此纳米级复合氧化物对甲醛、苯和二氧化硫的敏感性的寿命长.本方法充分利用了交叉敏感现象,可以实现空气中甲醛、苯和二氧化硫的在线分析.     

S掺杂的还原态TiO2-x的制备及其可见光催化性能

作为一种稳定、价廉的光催化剂,TiO2被广泛应用于各种污染物的降解;但是,较大的宽禁带(~3.2 eV)和较低的电子迁移率不仅使TiO2很难吸收可见光,而且光生电子和空穴的复合几率高,从而导致TiO2的总体光电效率不高.因此,设计能够被可见光激发、并具有快速光生电子传输的TiO2一直是研究热点.研究表明,Ti3+自掺杂的TiO2(还原态TiO2-x)不仅能够被可见光激发,而且使TiO2具有良好的电子导电性,从而有利于提高TiO2的光电转换效率.另外,非金属元素的掺杂能够减小TiO2的禁带宽度,使TiO2能够响应可见光并具有良好的可见光催化性能,其中S元素的掺杂被广泛研究.目前,S掺杂纳米TiO2的制备通常采用TiS2,单质S,硫脲、二甲亚砜等为S源,但这类原料通常价格昂贵或者具有一定的毒性,因而实际应用受到限制.而制备Ti3+自掺杂TiO2的方法大都是基于"还原法",在真空或强还原性气氛如H2,CO中加热TiO2,或采用高能粒子(电子、氩离子)轰击.在实际应用中,这些方法存在步骤多、条件苛刻、反应时间长和设备昂贵等不足.而且,还原法反应通常发生在颗粒的表面,形成的Ti3+很容易被空气和水中的溶解O2氧化,降低材料的稳定性.虽然在温和的液相中还原Ti4+可用于制备Ti3+掺杂的TiO2,但是由于反应过程中有副产物生成,需要进行后续处理才能得到纯的Ti3+自掺杂TiO2.因此,设计一种简单的制备S掺杂还原态TiO2-x光催化剂仍具有十分重要的意义.前期我们采用H2O2氧化TiH2得到不同状态的前驱体凝胶,然后进行不同方式的后处理得到Ti3+自掺杂的纳米TiO2.本文以TiH2和H2O2反应得到的黄色前驱体凝胶为Ti源,以价格低廉、无毒、稳定的二氧化硫脲为S源和还原剂,采用不同的方法制备了S掺杂的还原态TiO2-x光催化剂.本文初步研究了在凝胶中加入二氧化硫脲后进行水热处理,以及将干燥的凝胶粉末与二氧化硫脲混合热处理对所得产物的影响.并与纯的TiO2、还原态TiO2-x和S掺杂TiO2的光吸收、电化学、光催化性能进行对比研究.采用X射线衍射、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X-射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、比表面分析和电化学工作站等技术对产物的结构、形貌和光电性能进行了表征.以罗丹明B(RhB)溶液为模拟废水,考察样品的可见光催化性能.结果表明,不同的后续处理方式不仅影响S掺杂TiO2-x的结晶性和形貌,而且影响产物的光吸收性能和电子传输性能,从而使不同条件下所得产物的可见光催化性能不同.其中,采用热处理方式得到的S掺杂TiO2-x样品在可见光下降解RhB的速率分别是纯的TiO2,TiO2-x和S掺杂TiO2的31,2.5和3.6倍,而且样品具有良好的循环稳定性.     

偶联剂改性对γ-Al2O3催化氧化偏三甲苯性能的影响

研究了偶联剂改性的廉价填料级γ-Al_2O_3直接催化偏三甲苯(TMB)氧化为2,3,5-三甲基苯醌(TMBQ)性能的影响。结果表明,γ-(2,3-环氧丙基)丙基三甲氧基硅烷(KH560)改性后的填料γ-Al_2O_3催化氧化活性较高。考察了KH560用量、水解时间、吸附时间及吸附温度对催化效果的影响。在优化条件下(2mL KH560/Et OH溶液(体积比1∶25),水解1h,吸附4h,吸附温度50℃),偶联剂对填料γ-Al_2O_3表面产生一定的包覆,在催化氧化TMB时较温和,副反应较少,TMB转化率和TMBQ选择性分别为14.3%和72.4%。     

Br~-掺杂Bi_2WO_6的水热法合成及其可见光催化性能

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和Na_2WO_4·2H_2O为主要原料,采用水热法合成了纯相Bi_2WO_6,并对其进行非金属离子Br-掺杂改性。采用XRD、SEM、TEM、XPS、Raman、PL和DRS研究了Br~-掺杂对Bi_2WO_6的物相结构、形貌和可见光催化性能的影响。结果表明,Br-掺杂可有效提高Bi_2WO_6的可见光催化性能,当掺杂量(物质的量百分数)为8%时,溴掺杂Bi_2WO_6的光催化性能最好,可见光照射40 min后,可降解96.73%的罗丹明-B,与未掺杂Bi_2WO_6相比,其降解率提高了36.32%。     

高粘度枯基酚甲醛树脂的固体酸催化法合成新工艺研究

以对枯基苯酚和甲醛为原料,运用正交实验法,经过固体酸(阳离子交换树脂)催化缩合、过滤、蒸馏等过程,研制出合成枯基酚甲醛树脂产品的一种新型工艺路线。产品外观为红棕色粘稠液体,pH值接近7,能够耐水和酸碱,稳定性好,主要用于电绝缘体、涂料和橡胶制品等领域。     

2,1,3-苯并硒二唑与联苯二胺类共轭共聚物的金属催化法合成与表征

利用金属催化法分别合成出了2,1,3-苯并硒二唑与N,N′-二氯联苯醌二亚胺、3,3′-二甲基-N,N′-二氯联苯醌二亚胺,3,3′-二甲氧基-N,N′-二氯联苯醌二亚胺的共轭交替共聚物:聚(N,N′-联苯醌二亚胺-2,1,3-苯并硒二唑),聚(3,3′-二甲基-N,N′-联苯醌二亚胺-2,1,3-苯并硒二唑),聚(3,3′-二甲氧基-N,N′-联苯醌二亚胺-2,1,3-苯并硒二唑)。利用凝胶色谱(GPC)、红外光谱、紫外可见光谱以及循环伏安(CV)等对这三种共聚物进行了表征和性能研究。紫外可见光谱分析结果表明,这三种共聚物分别在305nm、421nm,325nm、438nm和330nm、558nm处出现吸收峰,但由于受侧基的影响,聚(3,3′-二甲氧基-N,N′-联苯醌二亚胺-2,1,3-苯并硒二唑)相对于聚(N,N′-联苯醌二亚胺-2,1,3-苯并硒二唑)和聚(3,3′-二甲基-N,N′-联苯醌二亚胺-2,1,3-苯并硒二唑)的共轭程度要高,而且共聚物链上的侧基对其电化学性能也有一定的影响。     

制备条件对Cu-ZnO-MnO_x/Al_2O_3催化剂氢解性能的影响

以Al2O3为载体,采用沉积沉淀法制备了无铬环境友好型Cu-ZnO-MnOx/Al2O3催化剂,并用于α,α-二甲基苄醇氢解制异丙苯研究.利用X射线粉末衍射(XRD)、低温N2吸附、扫描电镜(SEM)、X荧光光谱仪(XRF)等表征及活性评价手段考察了沉淀pH值、沉淀温度、老化时间和焙烧温度对催化剂物化性质及催化性能的影响.试验结果表明,沉淀温度主要影响前驱体中各物相的转化速率;沉淀pH值和老化时间不仅影响前躯体中各物相的转变速度而且影响Cu2+、Zn2+的同晶取代速率;焙烧温度则主要影响前躯体的分解和催化剂的晶粒大小,前躯体中(Cu0.3Zn0.7)5(CO3)2(OH)6和(CuZn)2CO3(OH)2是CuO-ZnO固溶体的主要物相,而(Cu0.3Zn0.7)5(CO3)2(OH)6物相的形成有利于提高催化剂的稳定性.