活性炭孔径和比表面积对TiO2/AC光催化性能的影响

采用"同步物理-化学活化法"二次活化商品活性炭,制备不同孔径和比表面积的系列活性炭(AC)载体,以偏钛酸为钛源,利用均匀沉淀法制备TiO2负载型光催化剂(TiO2/AC),用氮吸附、XRD、SEM等方法表征,研究活性炭的孔径和比表面积对TiO2/AC性能的影响;并通过降解水溶液中的亚甲基蓝(MB)研究TiO2/AC光催化氧化特性,考察催化剂投加量、不同MB浓度等因素对光催化氧化的影响.结果表明,负载的TiO2粒子粒径为12-20 nm,活性炭的比表面积大、平均孔径大有利于TiO2的均匀分散,阻止TiO2晶粒生长,有利于充分发挥TiO2小尺度效应;另外,活性炭吸附和TiO2光解的协同效应使TiO2/AC光催化剂对MB降解的效率显著提高.动力学研究表明,TiO2/AC光催化降解MB反应符合表观一级动力学特征.     

PAN基活性炭纤维的氮吸附研究

用相同原料不同活化方法制备聚丙烯腈基活性炭纤维,并对其进行了氮吸附研究.结 果表明,由不同活化方法所制备的活性炭纤维的孔结构存在较大差异,并对随着活化程度的 改变其孔结构的发展进行了研究.结果表明,通过简单的改变活化方法即可以制得不同孔隙占 主导地位的炭质吸附剂;也揭示出,不同的活化方法其活化机理有所差别.     

多糖凝胶的孔径和化学结构对单壁碳纳米管流动性和选择性分离的影响

基于凝胶柱色谱分离技术研究了单分散的单壁碳纳米管（SWCNTs）在不同化学结构多孔多糖凝胶中的流动特性以及对金属型（m-）/半导体型（s-）SWCNTs 分离的影响. 通过比较SWCNTs 在一系列不同孔径的葡聚糖Sephacryl 凝胶中的流动行为,发现减小孔径尺寸能够增强s-SWCNTs 与凝胶之间的吸附作用力,使大直径的m-SWCNTs 快速地流过凝胶颗粒,而选择性地保留了小直径的s-SWCNTs. 进一步发现多糖凝胶化学结构比孔径尺寸在SWCNTs 的m/s 分离中起着更重要的作用. 当基于葡聚糖结构的Sephacryl 凝胶中的氨基结构被琼脂糖结构所取代时,如Superdex 200 和Sepharose 2B凝胶会增强它们与SWCNTs 之间的作用力,使SWCNTs 的保留时间延长,降低了s-SWCNTs 的选择性和纯度. 此外,即使拥有与Sephacryl S100类似的孔径范围,当Sephacryl 凝胶中的氨基被疏水环氧丙烷基团取代时,葡聚糖凝胶Sephadex G100 与SWCNTs 的作用力很弱,导致所有SWCNTs 快速流动,无法实现SWCNTs 的m/s 分离. 因而,我们认为凝胶孔径和化学结构共同影响并调控了SWCNTs的m/s分离的选择性、纯度以及分离效率.     

环形孔径长焦距光学系统

介绍一种可望用于空间相机的环型孔径长焦距光学成像系统,也是稀疏孔径的一种。光线通过最外面的环形孔径进入光学系统,经过一系列的同轴环形反射镜多次折转,最后通过补偿镜成像在光学系统的像面上。此类系统具有较大的遮拦比,可以在有效减少空间望远系统的厚度和体积的同时保持较好的成像质量,可望用于微小卫星高分辨率光学有效载荷。给出了光线经过6次反射的一种长焦距光学系统设计结果,并对其进行了像质评价和公差分析。     

被动综合孔径光子成像空间分辨率分析

分析了被动天线阵列接收信号在成像系统中的相位传输过程,并将被动综合孔径光子成像与光综合孔径成像做对比研究,利用阵列缩比因子定义了成像系统的空间分辨率因子;分别通过对天线阵列分辨率和光纤阵列的空间分辨率的分析,深入讨论了缩比因子和空间分辨率因子对整个成像系统分辨率的影响,推导出空间分辨率的计算公式;通过仿真计算和分析,研究了天线接收辐射方向和缩比因子对空间分辨率因子的影响,以及二者对成像系统空间分辨率的综合影响,讨论了空间分辨率有关结论在被动综合孔径光子成像系统设计中的意义。     

金属有机框架MOF-808-X高效催化CO2和甲醇直接合成碳酸二甲酯

碳酸二甲酯(DMC)是一种重要的绿色无毒化工原料,其分子结构中含有甲基、甲氧基和羰基等官能团.DMC既可以替代卤代甲烷和硫酸二甲酯用作甲基化试剂,替代剧毒的光气用作羰基化试剂,也可以与醇类、酯类及氨基醇类进行酯交换反应用于合成树脂和精细化学品.此外, DMC因具有相容性好、含氧量高和饱和蒸气压低等特点,还可用作低毒溶剂和燃油添加剂.目前,已报道的DMC合成方法主要包括光气法、甲醇氧化羰基化法、酯交换法、尿素醇解法和直接合成法.其中,以CO_2和甲醇为原料直接合成DMC的方法受到广泛关注.该方法不仅具有原料价格低廉、工艺简单、原子经济性高的优点,还可以将温室气体CO_2资源化利用,有望成为未来生产DMC的一条全新的高效途径.目前,用于该反应的催化剂研究主要集中在金属氧化物和改性金属氧化物上,这些催化剂存在比表面积较小、活性位点数量不足以及活性不高的缺点.本文针对传统金属氧化物的缺点,合成了一系列锆基金属有机框架催化剂MOF-808-X(X为ZrOCl_2·8H_2O/均苯三甲酸(BTC)的摩尔比),并将其用于催化CO_2和甲醇合成DMC,系统考察了MOF-808-X合成过程中ZrOCl_2·8H_2O/BTC摩尔比对MOF-808-X催化剂组成、比表面积、孔道结构以及酸碱位点数量的影响,探讨了MOF-808-X催化剂物化性质与其催化性能之间的关系.结果表明,通过调控ZrOCl_2·8H_2O/BTC摩尔比,可以减少堵塞在MOF-808-X微孔中未反应的配体BTC或氧化锆原子簇的量,提高MOF-808-X的比表面积、微孔孔径以及酸碱位点数量,从而显著提升MOF-808-X催化剂的催化活性.当ZrOCl_2·8H_2O/BTC摩尔比=4时, MOF-808-4催化剂具有最大的比表面积、最大的微孔孔径和最多的酸碱性位点,因而表现出最高的催化活性.与我们之前报道的UiO-6-24相比,虽然MOF-808-4的比表面积和酸碱位点数更小,但由于MOF-808-4具有更大的微孔孔径(1.8nm),其微孔内的活性位点具有更高的催化效率, MOF-808-4表现出了更高的催化活性.原位红外光谱结果表明,酸性位点活化甲醇生成甲基阳离子的过程是该反应的速率控制步骤,由于MOF-808-4中Zr6原子簇上酸碱位点相互邻近,吸附在相邻碱性位点上的中间产物羰基甲氧基可以与酸性位点上的甲基阳离子迅速反应,促进甲基阳离子和DMC的生成,从而进一步提高MOF-808-4的催化活性.此外,催化剂重复利用实验结果表明, MOF-808-X催化剂结晶度越好,催化剂重复利用性能越好.MOF-808-X催化剂在CO_2和甲醇直接合成DMC反应中的成功应用可为开发用于该反应的高效非均相催化剂提供新的思路.     

含Co纳米介孔分子筛的制备与表征

用两步水热法合成出了含Co介孔分子筛,采用XRD,FT-IR,TPR,AFM,BET,B JH等方法对样品的物化性能进行了表征.结果表明合成出了纳米级具有介孔结构的CoMCM-41.样品在550℃焙烧可以将模板剂有效去除而不影响孔结构.所得CoMCM-41比表面积大于500 m2/g,平均孔径分布为3.57 nm,粒径分布在20~40 nm范围内.     

通过密度函数理论表征炭质吸附剂的孔径分布

通过密度函数理论（DFT-DensityFunctionalTheory）对炭质吸附剂的孔径分布进行了表征。该法以多孔固体上N2吸附分子模型为依据，用一种方法对多孔固体的孔径分布从微孔到大孔范围进行确定。本文用该法对自制的聚丙烯腈活性炭纤维、国产煤质活性炭及日本产活性炭微球等六种炭质吸附剂的孔径分布进行了表征。