氧化亚铜内嵌碳纳米管复合球的合成及光催化性能研究

采用溶液法原位制备了氧化亚铜内嵌碳纳米管(Cu2O/MWNTs)复合球. 通过扫描电子显微镜（SEM）, 透射电子显微镜(TEM), 紫外光度分析仪对复合球进行了形貌分析和性能检测.结果表明:碳纳米管均匀嵌镶在Cu2O球内部; 比较了Cu2O和氧化亚铜内嵌碳纳米管(Cu2O/MWNTs)复合球对对硝基苯酚的光催化效果, Cu2O复合球对对硝基苯酚溶液的光催化降解率高出氧化亚铜10%左右.     

二次活化对椰壳基活性炭电化学性能的影响

以椰壳为原料,采用CO2为活化剂制备椰壳基活性炭(AC-1),通过对AC-1依次进行水蒸汽和铁催化-水蒸汽二次活化,制得含有较高中孔比率的活性炭(AC-2、AC-3)。孔径分析结果表明:二次活化法显著提高活性炭(AC)的中孔比率,中孔比率由11.54%(AC-1)依次提高到75%(AC-2)和78%(AC-3)。电化学测试表明:提高AC的中孔比率,有利于提高循环伏安的响应电流密度、活性炭材料的导电性和电解液离子在活性炭孔道内输运能力。当放电电流密度为500mA.g-1时,3个样品的容量由140F.g-1(AC-1)依次提高到166F.g-1(AC-2)和240F.g-1(AC-3),容量保持率分别为68%(AC-1)、78%(AC-1)和80%(AC-3)。说明减少小微孔(<0.7nm),增加中孔,有利于提高放电容量以及容量保持率。     

超富集植物紫苏活性炭的磷酸法制备与性能表征

以磷酸为活化剂,拟制备大比表面积和中孔结构发达的紫苏基活性炭。探讨磷酸溶液浓度、浸渍比、活化温度及活化时间4个因素对紫苏活性炭碘和亚甲基蓝吸附性能的影响,利用氮气吸附脱附仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪等对活性炭表面物化性质进行表征。通过单因素和正交试验确定活性炭的最佳制备工艺条件:磷酸浓度60%、浸渍比200%、活化温度400℃和活化时间80 min,该条件下紫苏活性炭的碘吸附值为910 mg/g,亚甲基蓝吸附值为202. 5 mg/g,达到了净水用活性炭的国家一级品标准。最优条件下活性炭的BET(BET为Brunauer、Emmett和Teller三位科学家名字首字母组合)比表面积、总孔容积、平均孔径分别为1 101. 26 m~2/g、0. 89 cm3/g、3. 23 nm,孔隙结构发达,孔为蜂窝状结构,表面存在醇羟基、羰基、酯等含氧官能团,说明超富集植物紫苏有望成为一种新型、吸附效果良好的活性炭制备原料。     

碳纳米管改性的蜡基复合粘结剂

通过熔融共混将功能化的碳纳米管引入到蜡基粘结剂中,得到碳纳米管改性的复合粘结剂.扫描电镜（SEM）显微照片显示,功能化的碳纳米管能均匀分散在粘结剂基体中.偏光显微照片和热性能分析结果表明,碳纳米管的加入能有效地提高粘结剂的结晶度和热稳定性,进而改善生坯在脱脂时的保形性.碳纳米管与粘结剂的非共价键结合有助于碳纳米管的均匀分散,更可能有利于复合材料成型后的脱脂.     

椰壳活性炭和煤基活性炭的表面形貌及吸附性能比较

椰壳活性炭和煤基活性炭是应用最为广泛的2种活性炭材料,本研究通过扫描电子显微镜对其进行了表面形貌的表征。结果证明,椰壳活性炭表面存在较为均匀的孔结构,且大孔的孔壁上布满更小的孔,具有缺陷的位置孔结构更为发达;而煤基活性炭表面的孔结构较少,二次堆积孔比较多,二次孔的孔壁也可以看到更小的孔存在。通过对于甲醛和甲苯的气体吸附性能测试,发现椰壳活性炭和煤基活性炭的吸附性能大体相当,要好于活性氧化铝和麦饭石等其他多孔材料。     

NaOH预处理制备介孔木糖渣活性炭及其性能

目的与普通活性炭比较,介孔活性炭具有疏水性好、孔体积大、导电性能好等优势,然而传统制备方法繁杂,原料成本较高。因此,探究新型介孔活性炭制备工艺尤为重要。方法以木糖渣为原料,采用NaOH预处理、低温硫酸辅助炭化与磷酸活化相结合的方法制备了高介孔率活性炭。通过单因素实验,分析NaOH预处理时间、浸渍比以及活化温度对活性炭的亚甲基蓝(MB)吸附性能的影响。结果研究表明:NaOH预处理脱除木质素促使原料形成孔隙通道,同时使木糖渣纤维发生润胀,有利于活化剂与原料接触,从而获得高介孔率、高比表面积活性炭。当NaOH预处理时间为4h,磷酸与原料浸渍比4:1,活化温度500℃,活化时间为1h所制备的活性炭具有较高的MB吸附值436mg/g。扫描电镜分析结果表明:样品表面含有丰富的大孔及中孔结构,整体活化充分均匀。氮气物理吸附-脱附分析结果表明:活性炭具有发达的孔隙结构,其比表面积和总孔体积分别高达2038m2/g和2.13cm3/g,其中介孔孔容1.56cm3/g,介孔率达到73.2%,平均孔径为4.18nm。结论采用适当的NaOH预处理有利于制备孔隙结构优越的活性炭,在重金属离子吸附、有机大分子废水处理以及电子元器件等领域有广泛的应用前景。本研究将为高比表面积介孔活性炭的制备奠定理论基础,并为工业木糖渣的高值化利用提供了一条新途径。      

不同预处理方法对木质活性炭性能的影响

分别采用物理法(纯水煮沸)、化学法(酸洗、碱洗)以及物理化学法(超声+盐酸)对活性炭进行预处理,并对比、评价不同预处理方法对活性炭结构及吸附性能的影响.通过碘吸附值测试吸附性能,确定各种方法中的最佳参数;根据比表面积及孔径(BET)分析吸附性能和孔参数,得到最佳预处理方法的条件;利用傅里叶红外光谱法(FTIR)对最佳条件预处理后的活性炭材料表面官能团进行表征.结果表明,物理化学法(超声+盐酸)预处理效果最佳,最佳预处理条件为:盐酸质量浓度5%,超声温度50℃.在此条件下预处理后,活性炭材料碘吸附值提高了13.7%,比表面积提高了25.4%,微孔体积增大26.28%,平均孔径变小,含氧官能团增加,总孔增大.表明活性炭预处理可以提高其吸附性能.     

具有介孔结构的Co/SiO2空心球的制备及其催化性能研究

以二氧化硅为模板,采用牺牲模板法制备具有介孔结构的碱式硅酸钴空心球.采用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附曲线(BET)和程序升温还原(TPR)等方法,对样品的结构和形貌作了表征.探索了碱式硅酸钴空心球的还原规律,研究了Co/SiO2作催化剂的催化性能.结果表明,180℃下反应1 h时,碱式硅酸钴即为空心球结构;在800℃氢气气氛中反应5 h,碱式硅酸钴完全被还原为Co/SiO2,还原前后仍为空心球结构,比表面积和孔容均有所减小,孔径增大.以Co/SiO2空心球做催化剂进行硝基苯加氢催化,1 h后硝基苯的转化率为56%,比商用Raney Ni提高约14%.     

高介孔体积油茶壳活性炭的制备工艺研究

以生物质油茶壳为原料,氯化锌为活化剂,探讨活化温度、氯化锌与油茶壳的浸渍比、油茶壳颗粒大小对制备的活性炭的比表面积、孔体积和介孔体积的影响规律,并对活性炭的组织结构、形貌、石墨化程度及表面化学成分进行了分析。结果表明,在考察的活化温度(T=500℃~800℃)范围内,活化温度对活性炭的比表面积和孔体积具有较大的影响,对孔径影响较小;在500℃时制备的活性炭具有较高的高比表面积和孔体积,活化温度越高,活性炭的比表面积和孔体积越小;氯化锌与油茶壳浸渍比为1时,制备的活性炭为微孔体系,当浸渍比为4时,活性炭具有较高的比表面积和最大的孔体积,其比表面积和孔体积分别为1890m^2·g^-1和2.42cm^3·g^-1,介孔体积占总体积的83.06%;在考察的油茶壳颗粒尺寸范围内,油茶壳原料颗粒的粒径对活性炭的组织结构影响较小。表面形貌和化学组成分析结果表明,活性炭表面由菜花状的小颗粒堆积而成,相互贯通的蠕虫状孔结构构成其孔隙结构,其表面含有一定数量的醚基、羰基、酚羟基及羧基等含氧官能团。     

稀土共掺杂纳米TiO2/MWCNT复合光催化剂的研究

以Gd3 和Eu3 为掺杂剂,分别采用溶胶 - 凝胶法和水热法制备了稀土共掺杂纳米TiO2/MWCNT(multi-walled carbon nanotube)复合光催化剂,用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、光致荧光光谱仪(PL)对光催化剂进行表征,以甲基橙为目标降解物对催化剂进行活性评价.结果表明:水热法制得的复合光催化剂样品中,二氧化钛颗粒基本均匀分布在碳纳米管上,同时,其光催化活性也比溶胶 - 凝胶法制得的样品高;Gd3 和Eu2 共掺杂能有效提高其光催化活性,当Gd3 和Eu2 掺杂量为分别为0.1%和1.0%时,TiO2/MWCNT复合光催化剂具有较高的光催化活性.     

小麦秸秆基活性炭的制备及其表征

以小麦秸秆为原料采用磷酸活化法制备活性炭,考察了制备条件对活性炭性质的影响,并结合氮气吸附、TG-DDTG、SEM对其结构进行了表征。结果表明：在浸渍比为3∶1、活化温度450℃、升温速率3℃/m in的条件下活化60 m in,制得的麦秆基活性炭比表面积为1 279 m2/g,总孔容积为1.36 cm3/g,平均孔径为4.2 nm,有丰富的中孔,可用做大分子吸附材料。麦秆适合作为制备具有丰富大中孔的活性炭的原料。     

榛子壳活性炭的制备工艺优化及表征

为研究榛子壳活性炭的制备工艺和活性炭表征,以农林果壳废弃物榛子壳作为原料,采用磷酸浸渍活化法制备活性炭。在单因素试验基础上,运用响应面法对活性炭制备工艺中磷酸质量分数、活化温度、活化时间、料液比等各影响因素进行优化。结果表明:在磷酸质量分数为48.5%、活化温度为494℃、活化时间为117min、料液比为1∶2条件下,活性炭的碘吸附值为1029mg·g-1。采用扫描式电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积及孔径分布分析仪等方法对优化条件下制备的活性炭进行表征,活性炭的比表面积可达到1364.00m2·g-1,平均孔径为3.17nm,总孔容为1.08cm3·g-1,表明榛子壳活性炭具有较好的吸附效果,可作为一种环保型低成本吸附剂。     

烟草秸秆活性炭的制备及吸附性能研究

以烟草秸秆为原料,经氢氧化钠活化,制备烟草秸秆基活性炭吸附剂。结果表明,氢氧化钠活化法制备烟草秸秆活性炭的最佳工艺条件如下:炭化温度450℃、碱炭比1∶2、活化温度700℃、活化时间60 min。该工艺制备的烟草秸秆基活性炭吸附剂,其亚甲基蓝和碘吸附值分别为16.2 m L/0.1 g和1 140.13 mg/g。烟草秸秆基活性炭吸附剂对重金属镍离子(Ni~(2+))、锰离子(Mn~(2+))、铅离子(Pb~(2+))具有较好的吸附能力,其饱和吸附量分别为37.83、26.45、44.67 mg/g。利用扫描电镜对样品表面形态进行分析,发现其具有发达的孔隙结构。该试验为烟草秸秆的综合利用开辟了一条新的途径,具有一定的应用价值。     

响应面法优化油茶籽壳基活性炭的制备工艺

[目的]探究影响油茶籽壳基活性炭制备的因素,优化其制备工艺,为提高油茶加工副产物的附加值提供参考依据.[方法]以油茶籽壳为原料、碳酸钾为活化剂,在单因素试验基础上,选择活化剂添加量(A)、炭化温度(B)和活化温度(C)为影响因素,以活性炭产率、碘吸附值和亚甲基蓝吸附值的综合评分(Y)为响应值,采用Box-Behnken响应曲面试验法结合熵权法优化油茶籽壳基活性炭的制备工艺.[结果]建立了二次多项式回归模型方程:Y=0.660+0.064A-0.013B+0.024C+0.041AB+(3.506E-004)AC+0.053BC-0.092A2-0.013B2-0.170C2(R2=0.9602),该模型拟合程度较好.因素影响大小排序为活化剂添加量>活化温度>炭化温度,活化剂添加量对油茶籽壳基活性炭的综合评分影响极显著(P<0.01),炭化温度与活化温度的交互作用影响显著(P<0.05).油茶籽壳基活性炭最佳制备工艺条件为:活化剂添加量2.22 g、炭化温度323℃、活化温度714℃,在此条件下制备的油茶籽壳基活性炭产率为29.25%、碘吸附值为886.78 mg/g、亚甲基蓝吸附值为140.90 mg/g,综合评分为0.677,相对误差为0.296%.[结论]建立的数学模型可对油茶籽壳基活性炭的制备进行分析和预测,所得工艺稳定可行,所制油茶籽壳基活性炭对亚甲基蓝吸附可达到木质净水用活性炭中的一级品要求.     

互花米草厌氧发酵渣活性炭的制备 表征及吸附性能研究

利用废弃物互花米草厌氧发酵渣为原料,以H3PO4为活化剂,于N2保护下,在不同的活化温度(400～700℃)和剂料质量比(0.5～3.0)条件下制备活性炭,以低温液氮(N2/77.4K)吸附测定活性炭的比表面积、孔容及孔径分布,以FTIR、pHFZC 测定分析活性炭表面化学性质;以亚甲基蓝为特征污染物,考察所制备的活性炭成品的吸附能力.结果表明,随着剂料质量比的增大,活性炭孔径分布变宽,中孔所占比例增大;在所考察的活化温度范围内,活性炭N2吸附容量大小与BET比表面积呈现相同的趋势.活化温度为500℃、剂料质量比为2.0条件下所制备的活性炭对亚甲基蓝的吸附性能良好,最大吸附容量可达243.90 mg·g-1,符合Langmuir吸附等温模型.亚甲基蓝Langmuir最大吸附容量与活性炭BET比表面积存在一定的线性关系.该活性炭制备方法为互花米草厌氧发酵渣的综合利用找到了新的途径.     

山竹壳基活性炭的制备及性能研究

以山竹壳作为原料,KOH、K_2CO_3、NaOH和Na_2CO_3为活化剂,采用化学活化法制备山竹壳基活性炭。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)表征山竹壳基活性炭。按照国标方法测定不同活化剂制备的活性炭吸附值,通过循环伏安法、恒流充放电和电化学阻抗谱考察其电化学性能。结果表明,以KOH为活化剂制备的活性炭性能最好,其碘吸附值为1 657 mg/g;在3 mol/L KOH电解液中,电流密度为10 A/g时,比电容为198 F/g;在电流密度为5 A/g时进行2 000 s恒流充放电测试,比电容保持达到90%以上。说明活化剂有助于改善所制备的活性炭的性能,且碱性越强,活化效果越好。     

核桃壳大孔活性炭的微波制备及对Pb(Ⅱ)和染料的共吸附

以废弃核桃壳为碳源,以酸洗回收液制得的磷酸钠盐为活化剂,用微波辐射法制备大孔型活性炭,采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、BrunauerEmmettTeller(BET)技术对活性炭进行表征,并考察大孔活性炭对Pb(Ⅱ)和亚甲基蓝阳离子的共吸附平衡和再生。结果表明:最佳制备条件为浸渍时间24 h、辐射时间15 min、微波功率720 W、活化剂浓度2 mol/L,该条件下活性炭的产率为29.6%,碘吸附值为1 095.3 mg/g,比表面积为1 824.9 m2/g,N2吸附/脱附等温线符合国际纯粹与应用化学联合会(international union of pure and applied chemistry,IUPAC)推荐的Ⅱ型等温线,具有大孔型吸附剂特征,电子能谱显示该活性炭表面具有磷酸根、羧基、羟基等功能基团,从而促使活性炭络合吸附Pb(Ⅱ)和亚甲基蓝。吸附研究结果表明:核桃壳基活性炭对Pb(Ⅱ)和亚甲基蓝的吸附更适用Freundlich模型,且Langmuir平衡吸附量分别为43.66、85.40 mg/g,其中对Pb(Ⅱ)的吸附受亚甲基蓝浓度的影响较大。活性炭经过4次再生回用后,对Pb(Ⅱ)、亚甲基蓝的解吸率分别达90.6%、82.7%,再次吸附量分别保持在首次吸附量的79.5%、70.8%,说明该活性炭再生能力较好,可降低污染物的处理成本。     

碳纳米管的表面修饰及其在水中的分散性能研究

采用硫酸和硝酸混合酸对催化裂解法(CⅧ法)制备的多壁碳纳米管(CNTs)进行纯化，然后运用十六烷基三甲基溴化胺(HTAB)对CNTs进行修饰，并利用透射电子显微镜、红外光谱和拉曼光谱表征了CNTs的表面结构；另外，通过数码照相机和乌氏粘度计研究了修饰的CNTs在水中的分散性能，实验结果表明，通过混合酸处理能够使CNTS表面拥有较多的羟基和羧基官能团；在氨水的作用下，CNTs能够被HTAB所包覆，而且修饰后的CNTs在水中的分散性能得到提高．     

采用碳酸钾活化法制备油茶壳活性炭

以油茶壳为原料,采用碳酸钾活化法制备活性炭.探讨了活化温度、浸渍比和保温时间对活性炭吸附性能的影响.结果表明,随着活化温度的提高和保温时间的延长,活性炭的得率不断下降,吸附性能呈先升后降的趋势.N2吸附-脱附等温线分析结果表明,活性炭具有发达的微孔结构,活化温度升高有利于中孔结构的发达.在较佳的实验条件下,活性炭的比表面积为1033.2 m2·g-1,总孔容积、微孔容积和中孔容积分别为0.662、0.500、0.162 cm3·g-1.     

FeNi/SiO2核 - 壳纳米球的制备及磁学性质

利用共沉淀结合氢气还原法制备球形核 - 壳结构的γ - FeNi/SiO2纳米复合材料.用X射线衍射(XRD)确定样品的相组成,用透射电子显微镜(TEM)观察样品的形貌,用振动样品磁强计(VSM)测定样品的磁性能.结果表明:pH值是影响核 - 壳纳米结构形貌的重要因素;pH值为9左右且还原温度为700 ℃,制备出的纳米粒子具有近似的球形核 - 壳结构:纳米颗粒是以γ - FeNi合金为核心,其平均粒径大约为80 nm,外面包覆非晶SiO2壳层的核 - 壳结构;随着SiO2质量分数增加,样品的饱和磁化强度明显下降.随着还原温度升高,纳米粒子的尺寸大小略有增加,其饱和磁化强度明显增大,但矫顽力下降,这主要归结于铁镍与铁镍氧化物界面存在交换耦合相互作用.