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2015年  第30卷  第6期

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Graphical Contents
2015, 30(6): .
摘要(238) PDF(398)
摘要:
多孔炭材料的设计合成及CO2吸附分离研究进展
张向倩, 李文翠, 陆安慧
2015, 30(6): 481-501. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60203-7
摘要(927) PDF(763)
摘要:
温室效应日渐显著,CO2的捕集与利用已成为一个全球性的科学研究热点。碳质吸附材料因其结构的可设计性、孔隙结构发达和化学性质稳定等特点,在气体分离领域发挥着重要的作用。本文主要介绍了近年来多孔炭材料在CO2吸附分离领域的研究进展情况,着重介绍了提高CO2吸附分离效率的主要方法与策略,并对碳质吸附材料未来的发展趋势进行了评述。
碳质材料的气体吸附性能及其在空气净化中的应用
林舒媛, 张儒静, 姜欣, 杨婷婷, 劳俊超, 朱宏伟
2015, 30(6): 502-510.
摘要(730) PDF(2062)
摘要:
面对日益突出的环境问题,具有稳定理化性质、高比表面积、多活性吸附位点的碳质材料可广泛应用于废气净化、水处理、溶剂回收等领域。本文重点综述了5种典型碳质材料:活性炭、活性炭纤维、碳纳米纤维、碳纳米管、石墨烯的制备方法、气体吸附性能及其在空气净化方面的应用。传统碳质材料、其改性产物及其复合材料具有优异的污染气体吸附性能,而纳米碳质材料兼具理想的吸附效果与特殊电学性能,可用于制备气体传感器,监测污染气体含量。最后展望了新型炭材料在空气净化中的研发和应用前景。
石墨烯复合材料在金属离子传感器中的应用进展
杨志宇, 代宁宁, 吕瑞涛, 黄正宏, 康飞宇
2015, 30(6): 511-518.
摘要(992) PDF(1021)
摘要:
石墨烯因其独特的物理和电学性能而得到广泛关注。石墨烯基纳米材料也因其独特的性能,如高的比表面积,高的电子流动性和超低的电子噪音而被用于高性能的传感器。石墨烯/氧化石墨烯基纳米材料用于快速灵敏地检测对环境和人类健康有潜在威胁的重金属离子具有广阔的前景。本文综述了采用石墨烯和氧化石墨烯基纳米材料用于电化学检测重金属离子的最新进展。
活性炭纤维与高级氧化技术在水体修复领域的联合应用
郑经堂, 朱超胜, 江波
2015, 30(6): 519-532.
摘要(624) PDF(669)
摘要:
高级氧化技术和活性炭纤维吸附技术都是修复有机物污染水体极具前景的技术,两者联合,发挥协同作用是近些年水处理技术发展的趋势。笔者综述了活性炭纤维联合二氧化钛光催化技术,低温等离子技术,臭氧氧化技术,芬顿技术以及电化学氧化技术水处理体系的研究进展,探索了这些体系的处理对象、处理效果、污染物降解机理,重点介绍活性炭纤维在富集有机污染物分子方面扮演的关键角色。
SnOx-CeO2-MnOx/球状活性炭催化剂低温选择性催化还原NO
王艳莉, 何自国, 詹亮, 葛梦
2015, 30(6): 533-538.
摘要(555) PDF(623)
摘要:
制备了系列锡氧化物改性SnOx-CeO2-MnOx/球状活性炭(SAC)催化剂,研究了锡氧化物对催化剂脱硝活性的影响机制,并结合N2吸附、XRD、XPS和NH3-TPD等技术对催化剂物理化学性质进行表征。结果表明,向CeO2-MnOx/SAC中添加适量SnOx后明显降低催化剂在低温区80~120 ℃的脱硝活性,但在200~280 ℃温度范围内Sn/Mn摩尔比为0.25的SnOx-CeO2-MnOx/SAC催化剂对NO的转化率高于95.8%。添加适量SnO2不仅不影响锰氧化物在载体表面的高分散性,而且可以改善CeO2分散性;添加SnO2提高了催化剂表面酸性,尤其是增加了催化剂表面中强酸位,有利于促进NH3的吸附和活化脱氢,从而提高SnOx-CeO2-MnOx/SAC较高温区SCR活性。
煤基石墨烯宏观体的制备及其在CO2光催化还原过程中的应用
张亚婷, 李可可, 刘国阳, 周安宁, 王露, 邱介山
2015, 30(6): 539-544.
摘要(756) PDF(766)
摘要:
石墨烯是一种新型二维碳质材料,以石墨烯为基本结构单元构筑宏观石墨烯材料是石墨烯走向实际应用的重要途径。以煤基石墨为原料,综合采用Hummers法、化学还原及冷冻干燥过程制备出煤基石墨烯宏观体。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱等对样品形貌结构进行了分析表征。此外,以煤基石墨烯宏观体为光催化剂填料搭建固定床反应器,应用于CO2光催化还原过程。结果表明,煤基石墨烯宏观体对CO2光催化还原反应具有较高的催化活性,目标产物甲醇的产率最高可达65.91 μmol/g·cat。
N掺杂石墨烯量子点的制备及其光催化降解性能
李冬辉, 樊洁心, 王晓敏
2015, 30(6): 545-549.
摘要(841) PDF(1322)
摘要:
石墨烯量子点(GQDs)作为绿色、经济的新型碳质纳米材料在有机污染物的降解、能源利用方面有着广泛的应用前景。以柠檬酸为碳源,尿素作为氮源,通过水热法制备出尺寸均匀、高荧光的N掺杂石墨烯量子点(N-GQDs)。通过X射线衍射、拉曼光谱、透射电子显微镜、荧光光谱、紫外可见吸收光谱等手段对N-GQDs的晶型结构、微观形貌、表面官能团分布和光物理性能进行表征。通过MTT法对N-GQDs的毒性进行检测,又通过对亚甲基蓝(MB)的光催化降解考察样品的光催化性能。结果表明,制备的N-GQDs尺寸均匀、荧光强度高且毒性低。由于N原子的成功掺杂,N-GQDs作为光催化剂在可见光下对MB进行光催化降解比MB的自身降解更快,在短时间内(120 min)降解率可以达到82.5%。
可视化黄色荧光石油焦基碳量子点高效检测Cu2+
王月, 吴文婷, 吴明铂, 孙洪迪, 谢辉, 胡超, 吴雪岩, 邱介山
2015, 30(6): 550-559. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60204-9
摘要(735) PDF(701)
摘要:
以石油焦为碳源,采用超声辅助的化学氧化法直接制备可视化黄色荧光碳量子点(CQDs)。作为非标记的探针,该CQDs无需任何修饰即可成功用于实际水样中Cu2+的检测。该荧光探针制备方法简单、经济,可快速响应(3 s),具有良好的选择性、灵敏性和可重复利用性,并且可实现"混合即检测"的快速检测目的。其线性检出范围较宽,为0.25~10 μmol/L,检出限为0.029 5 μmol/L。光诱导电子转移机理可很好地解释Cu2+猝灭CQDs的过程,本文提出的CQDs-Cu2+-EDTA "off-to-on"检测机理为金属离子荧光探针的开发奠定了理论基础。石油焦基CQDs在实际水样Cu2+的检测中具有快速响应性,在实际传感器应用领域具有很好的实际应用价值。
新型层次孔炭气凝胶的液相吸附性能
蔡力锋, 陈鹭义, 王春丽, 梁业如, 符若文, 吴丁财
2015, 30(6): 560-565.
摘要(611) PDF(709)
摘要:
本文制备了新型层次孔炭气凝胶(HPCA-1),利用扫描电镜和N2吸附仪表征所得HPCA-1的纳米结构,进一步研究HPCA-1对模型有机物亚甲基蓝(MB)的液相吸附性能。结果表明, HPCA-1具有独特的微孔-中孔-大孔呈层次化分布的孔结构特征,其BET比表面积为512 m2·g-1,微孔表面积为359 m2 ·g-1。适当增加吸附时间、搅拌速率、吸附温度和溶液pH值,有助于HPCA-1对溶液中MB的脱除,其脱除率可达99.8%;HPCA-1对MB的吸附动力学符合准二级吸附动力学方程,且吸附过程初期主要由液膜扩散控制,后期主要由颗粒内扩散控制。
GO/MOF复合材料的制备及其吸附苯和乙醇性能
刘国强, 王明玺, 黄正宏, 康飞宇
2015, 30(6): 566-571. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60205-0
摘要(1000) PDF(761)
摘要:
采用溶剂热法制备了金属有机骨架-氧化石墨烯(MOF/GO)复合材料,通过氮吸附/脱附、红外光谱对其比表面积和孔结构、表面官能团进行了表征,考察了其吸附苯和乙醇的性能。结果表明,当氧化石墨烯的添加量为5.25 wt%时,复合材料的比表面积和孔容最大。该材料对苯和乙醇有很高的吸附容量,其最大吸附容量可分别达到72 和 77 cm3/g。MOF-5/GO复合材料吸附挥发性有机物(VOCs)的容量不仅受孔结构的影响,其表面特性也对吸附性能有重要作用。氧化石墨烯含量为3.5 wt%的GO/MOF复合材料对乙醇的吸附容量显著增强是由于其含有大量的含氧官能团。
磁性多壁碳纳米管对磺胺类药物的吸附行为
曹慧, 陈小珍, 朱岩, 李祖光
2015, 30(6): 572-578.
摘要(450) PDF(528)
摘要:
制备磁性多壁碳纳米管,将MWCNTs羧酸化后再进行加磁,并用于磺胺类药物的吸附行为研究,考察吸附剂用量、溶液pH值、吸附时间和溶液浓度对吸附行为的影响。结果表明,50 mg磁性MWCNTs粉末在50 mL pH值为6,浓度为2 mg/L的磺胺混合标准溶液中吸附30 min,各种磺胺药物的去除率达到85%以上。磁性MWCNTs吸附磺胺类药物的过程符合准二级动力学模型(R2>0.99),平衡吸附容量的试验值与理论计算值更为接近。磁性多壁碳纳米管对磺胺类药物的吸附过程符合Langmuir模型,为可逆吸附。对磁性MWCNTs上吸附的磺胺类药物进行脱附试验,发现5%的氨水甲醇的洗脱效果最好。磁性MWCNTs对磺胺类药物进行10次脱附再吸附反复试验,磺胺类药物的回收率在80%以上,表明磁性MWCNTs对磺胺类药物具有很好的吸附性能,且可以反复使用,磁性MWCNTs具有一定的开发前景和应用价值。
以酚醛包覆玻璃纤维为前驱体制备廉价活性炭纤维
韦晓群, 李启汉, 黎海超, 李慧君, 陈水挟
2015, 30(6): 579-586. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60206-2
摘要(484) PDF(585)
摘要:
以酚醛树脂、聚乙烯醇和糠醛的混合物包覆玻璃纤维,经炭化和氯化锌活化制备出一种廉价的纤维状活性炭材料。表征了这种纤维状活性炭材料的表面形态、微晶结构、孔结构、表面化学特征和机械强度,评价了该材料的吸附性能。结果表明,在炭前驱体中加入聚乙烯醇和糠醛可以有效促进孔隙的发育,提升所制备多孔炭材料的孔隙率。当在前驱体中加入聚乙烯醇和糠醛时,所制多孔炭材料的比表面积可达2 023 m2/g,否则其比表面积则仅为404 m2/g。聚乙烯醇的加入提高了氯化锌的溶解性,促进了炭前驱体的活化;而糠醛与酚醛交联结构的形成则提高了炭前驱体的热稳定性,提高了炭得率。这两方面的措施均有利于提高样品的比表面积并降低其制备成本。该纤维状活性炭材料具有与传统活性炭纤维相似的微晶结构和吸附性能。
3-氨基三乙氧基硅烷偶联剂 修饰Si基高性能锂离子电池负极材料
李肖, 宋燕, 田晓冬, 王凯, 郭全贵, 刘朗
2015, 30(6): 587-593.
摘要(589) PDF(667)
摘要:
为了提高硅碳复合材料中硅的使用效率,使用3-氨基三乙氧基硅烷偶联剂(3-APTS)对硅纳米颗粒进行表面修饰,制备了3-APTS-Si@C/G复合材料。采用SEM、TEM、FT-IR、TGA、Raman等对材料微观形貌、结构及组分进行表征。结果表明,3-APTS对硅纳米颗粒有良好的分散作用,没有发现明显的硅颗粒团聚现象。3-APTS-Si@C/G复合材料呈现yolk-shell结构,其作为锂离子电池负极材料表现出优异的电化学性能。在100 mA·g-1的电流密度下,首次可逆容量为1 699 mAh·g-1,50次循环后可逆容量为913 mAh·g-1,35次循环后容量保持率为99.6%,明显高于Si@C/G复合材料(首次可逆比容量为652.9 mAh·g-1,50次循环之后可逆比容量为541 mAh·g-1)。当电流密度达到1 500 mA·g-1时,其可逆容量可达到480 mAh·g-1。

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