Cu/Cu_2O材料的制备及形貌调控研究

目的一步制备和调控Cu/Cu_2O材料。方法采用水热法合成Cu/Cu_2O材料,通过改变反应时间、温度,原料投料量以及乙醇和水混合溶液中溶剂比等参数来调控Cu/Cu_2O复合材料的晶体形貌和Cu含量。结果增加氨水和甲酸使用量会明显提升Cu/Cu_2O复合材料中的Cu含量,硝酸铜和混合溶液(乙醇+水)中水量增加会使Cu/Cu_2O复合材料中Cu含量减少,而反应时间和反应温度均不会使复合材料中Cu量发生变化。氨水和甲酸使用量的增加,会使样品从菜花状、正八面体或十二面体向类球状转变。而硝酸铜和混合溶液(乙醇+水)中水量增加恰好使得样品形貌向相反方向变化。另外,反应温度过高会使得晶体向正八面体转变并且逐渐出现孔隙。结论通过改变样品合成参数可成功调控Cu/Cu_2O复合材料中Cu含量和形貌。     

纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯复合材料催化臭氧降解苯酚的研究

制备以还原态氧化石墨烯为载体的纳米二氧化锰催化剂,并以苯酚为目标降解物,研究了其催化臭氧化性能,对影响催化臭氧化效果因素及降解机理进行了初步探讨。使用SEM、TEM和XPS对材料进行表征;纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯催化臭氧降解苯酚反应为准一级反应;催化剂的最佳使用量为0.2 g/L;当p H=3时,苯酚催化臭氧化去除率相对于单独臭氧提高了119.0%;催化剂连续使用4次性能良好。     

ZnO超细粉的制备及其抗菌性能研究

采用直接沉淀法和均匀沉淀法制备ZnO超细粉,研究光照、粒径的改变对ZnO超细粉抗菌性能的影响。     

N-TiO_2/RGO催化剂的制备及其光催化性能的研究

以三乙胺为氮源,HF为形貌控制剂,采用水热法一步合成了N掺杂(001)面锐钛矿TiO_2纳米片/还原氧化石墨烯(N-Ti O2/RGO)复合催化剂,通过XRD、FTIR、SEM、TEM和Raman对样品的组成结构和形貌进行表征。以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物,研究了不同掺N量和氧化石墨烯加入量下制备的复合材料的光催化性能。实验结果表明:当n(N)∶n(Ti)为0.5,氧化石墨烯加入量为15 m L时,N-TiO)2/RGO复合材料的光催化性能最好。在催化剂用量为0.5 g/L,罗丹明B溶液初始浓度为20 mg/L时,紫外光催化反应30 min后,罗丹明B的降解率可达94.02%。     

浸渍条件对负载型Cu/FSC催化剂影响的研究

Cu/FSC是一种以过渡金属为活性组分的负载型催化剂,实验中考察催化剂制备中金属盐浸渍条件的影响。实验结果表明:浸渍状态和浸渍温度对催化剂活性组分Cu的负载量存在最佳条件;而随着浸渍时间以及浸渍液浓度的增加,Cu负载量增加;模拟水样的COD去除率、出水Cu溶出浓度也随着浸渍液浓度的增大呈现增大的趋势,而浸渍液浓度存在最佳值6wt%Cu。     

Fe/Cu催化还原降解饮用水中溴氯乙腈的性能研究

为了降低饮用水在氯消毒过程中产生的消毒副产物(DBPs)溴氯乙腈(BCAN)对人体带来的健康危害,采用Fe/Cu催化还原的方法降解饮用水中低浓度的BCAN,考察了BCAN的降解效果和其影响因素,探讨了其降解机制及动力学规律.结果表明,Fe/Cu具有更强的还原降解BCAN的能力,与零价铁相比,Fe/Cu(质量比为10∶1)的降解效率是其1.5倍.随着Fe/Cu投加量的增加,BCAN的去除率有明显的提高,对于初始浓度为20μg·L-1的BCAN溶液,当Fe/Cu(质量比为10∶1)投加量由5g·L-1增加到10 g·L-1,反应150 min后,去除率由51.1%增加到89.5%.BCAN降解效率随着温度的升高逐渐提高,BCAN初始浓度的变化对Fe/Cu去除BCAN的去除效果影响不大,Fe/Cu降解BCAN符合一级反应动力学规律.     

新型还原氧化石墨烯过滤材料与驻极体材料的性能对比

针对疫情防控常态化背景下,探究一种具有多功能性的还原氧化石墨烯复合过滤材料。对还原氧化石墨烯(rGO)复合功能性过滤材料与常用驻极体过滤材料(PTFE)进行过滤特性、抗菌等性能对比实验分析,结果表明：在首次实验时,rGO滤料的过滤效率与滤速的变化呈正相关,PTFE滤料的过滤效率的趋势相反,且过滤效率整体上优于rGO滤料。但后续实验中在0.25 m/s滤速下,rGO滤料对PM_2.5的过滤效率比PTFE滤料高3.6百分点,但rGO滤料的过滤阻力约为PTFE滤料的2倍。当过滤风速为0.05 m/s时,相比于PTFE滤料,rGO滤料容尘量约为其7倍。此外发现由于rGO具有包裹与纳米刀作用,使得rGO滤料同时兼有一定抗菌抑菌性。该成果为后疫情时代中空气净化器的选择以及rGO滤料性能的提高提供参考依据,也为后续的复合滤料研究与应用提供了新思路。     

GR/TNT复合光催化剂的制备及其降解苯酚的性能研究

以P25为原料,采用碱热法制备二氧化钛纳米管(Ti O_2nanotubes,TNT),Hummers法制备氧化石墨(Graphite Oxide,GO),水热法生成石墨烯二氧化钛纳米管(GR/TNT)复合光催化剂。通过XRD、FTIR、SEM及UV-Vis光谱仪对材料进行表征,表明GR/TNT由化学键结合,且禁带宽度由3.2 e V减小到1.38 e V。掺杂GR可抑制TNT空穴和电子间的复合,且拓宽其光响应范围,光催化活性可延伸到可见光范围。通过GR/TNT降解苯酚,确定其最佳制备条件。180℃下水热反应3 h的2.5%GR/TNT光催化效果最佳,在紫外光(11 W)和可见光(500 W)条件下,10 mg/L的苯酚降解率分别可达95%和80%。GR/TNT降解苯酚满足一级反应动力学方程(R~2≥0.95),且具有较好的稳定性和重复使用性,循环5次利用率可达到初次的88%。     

GO/AC/Ti复合电极的制备及其对甲基橙的吸附电解性能

吸附和电解是2种去除水中有机物的有效方法,为发挥吸附和电解对有机物的协同作用,将具有优良吸附导电性能的还原氧化石墨烯(RGO)与活性炭(AC)复合得到复合材料并将其黏附在Ti极片上,得到RGO/AC/Ti复合电极用于电解水中的甲基橙.利用SEM、FT-IR、BET、XRD、C-V、EIS等对复合材料及电极进行表征,考察...     

Fe改性原位Cu/SSZ-13催化剂柴油车尾气脱硝性能研究

以廉价的铜四乙烯五胺(Cu-TEPA)为模板剂,采用水热法原位合成Cu/SSZ-13分子筛,进一步经过浸渍铁对其改性制备Fe-Cu/SSZ-13催化剂.考察铁盐种类及浸渍铁量对其柴油车尾气脱硝活性及水热稳定性的影响.使用XRD、N_2吸附-脱附、H_2-TPR、NH_3-TPD对样品进行表征测试,并分析影响样品脱硝活性以及水热稳定性的原因.结果表明:浸渍量为1.0%时,以Fe(NO_3)_3为铁盐改性得到的Fe-Cu/SSZ-13分子筛催化剂柴油车尾气脱硝效果最佳,在160～530℃温度范围内,NO的转化率能到达90%以上,并且具有优异的N_2选择性和水热稳定性.由分析结果推测,以Fe(NO_3)_3为铁源时,负载在Cu/SSZ-13分子筛上的铁更为牢固,使其抗老化性能提高,且在脱硝过程中铁物种和铜物种同时起到对NO的还原作用.     

碳纳米管接枝聚乙二醇负载ZnO的制备与表征

利用聚乙二醇接枝的多壁碳纳米管（MWNT-g-PEG）作为介质,在低温下,通过溶胶-凝胶法在PEG修饰后的MWNT表面负载花瓣状的纳米氧化锌（ZnO）。通过X射线衍射、红外波谱、扫描电镜和透射电镜对MWNT-g-PEG/ZnO纳米复合材料进行表征和分析。结果表明ZnO纳米粒子和MWNT之间结合紧密,ZnO的尺寸比较均一,推测了ZnO纳米粒子在MWNT表面的生长机理。MWNT表面的PEG对ZnO的负载起着重要的作用,它是ZnO原位生长的活性点。     

Au/Fe3O4/GO复合SERS基底的制备及对水溶液中低浓度芘的富集-检测

以氧化石墨烯(GO)为载体,利用静电吸附将氨基修饰的Fe_3O_4磁性纳米颗粒负载到GO表面得到GO-Fe_3O_4复合材料,再通过静电作用将Au纳米颗粒与GO-Fe_3O_4复合材料组装,制备了Au/Fe_3O_4/GO复合材料,并考察其表面增强拉曼(SERS)活性.首先以罗丹明B(Rh B)为探针分子,考察Au纳米颗粒的粒径对SERS性能的影响,发现平均粒径为40 nm的Au纳米颗粒具有最好的SERS效果.SERS检测性能随着Au负载量的提高而逐渐变优,Au/GO中Au负载量为20%时最优.以多环芳烃分子芘为探针分子,探究Au/Fe_3O_4/GO复合材料中各组分对SERS性能的影响发现,Au纳米颗粒对拉曼信号的增强起主要作用,GO可以通过化学增强效应及对芘的吸附富集作用有效提高SERS检出限,Fe_3O_4的存在可以使基底快速分离,简化实验步骤,便于基底重复利用.该方法对水溶液中芘的检出限达到10-8mol·L-1,相对于普通拉曼的检出限有了明显的降低,有望被用于环境中痕量多环芳烃的富集-检测.     

Cu/盘状ZnO模型催化剂催化CO2加氢反应中生成CO的活性位研究

通过水热法合成盘状ZnO,并在其表面负载Cu得到Cu/盘状ZnO模型催化剂,将不同气氛下(5%CO/Ar、2.5%H_2/2.5%CO/Ar、5%H_2/Ar,分别记为CZ-5CO、CZ-2.5H_2-2.5CO、CZ-5H_2)还原的模型催化剂用于逆水煤气变换反应.对催化剂进行热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、原位紫外拉曼光谱(in situ UV-Raman)表征.结果表明,不同的还原气氛可得到不同尺寸的Cu颗粒及不同缺陷浓度的Cu-ZnO界面.CO_2程序升温脱附(CO_2-TPD)结果表明,不同的Cu-ZnO界面具有不同的CO_2活化能力.其中CZ-5H_2形成的Cu-ZnO界面对CO_2活化能力最强,表现出最佳的逆水煤气变换反应活性;CZ-5CO具有更多的表面缺陷可能是由于存在Cu_3Zn合金,但Cu-ZnO界面上CO_2的吸附容量降低,导致逆水煤气变换反应活性低;CZ-2.5H_2-2.5CO的活性介于CZ-5H_2与CZ-5CO之间,界面对CO_2的活化量也介于两者之间.     

Synthesis of a highly recoverable 3D MnO2/rGO hybrid aerogel for efficient adsorptive separation of pharmaceutical residue

Water contamination by non-steroidal anti-inflammatory drugs, such as acetaminophen, is an emerging ecological concern. In this study, a new three-dimensional manganese dioxide-engrafted reduced graphene oxide (3D MnO₂/rGO) hybrid aerogel was developed for acetaminophen sequestration. The synthesis involved firstly the self-assembly of GO aerogel, followed by thermal reduction and in-situ MnO₂ growth by redox-reaction. The aerogel demonstrated interlinked planes with smooth surfaces deposited with MnO₂ nanospheres and pores of 138.4 – 235.3 µm width. The influences of adsorbent dosage, initial pH, acetaminophen concentration, temperature and contact time were investigated. It was determined that the adsorption of acetaminophen occurred on uniform sorption sites in the aerogel, as suggested by the best fit of data to the Langmuir isotherm, yielding a maximum adsorption capacity of 252.87 mg/g. This highest adsorption performance of the 3D MnO₂/rGO aerogel was attained at a dosage of 0.6 g/L, initial pH of 6.2 and temperature of 40°C. The process kinetics were in-line with the pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetics at 10 and 20 – 500 mg/L concentrations, respectively. Thermodynamic assay showed the spontaneity and endothermicity features of the 3D MnO₂/rGO-acetaminophen system. The acetaminophen adsorption mechanisms were mainly hydrogen bonding and pore entrapment. Moreover, the as-synthesised aerogel was effectively regenerated using acetone and re-utilised in four adsorption-desorption cycles. Overall, the results highly recommend the implementation of the 3D MnO₂/rGO hybrid aerogel for purification of wastewater polluted by acetaminophen residue.     

硅铝比对Cu/SSZ-13SCR活性位的影响

采用固态离子交换法制备了不同硅铝比（Si/Al=5,10,25）的Cu/SSZ-13分子筛催化剂,探究硅铝比对其NH₃选择性催化还原（NH₃-SCR）活性位的影响规律,并通过X射线衍射（XRD）,H₂程序升温还原（H₂-TPR）,NO_x程序升温脱附（NO_x-TPD）,NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）,原位红外实验（in situ DRIFTS）等手段进行物化性质表征.活性测试结果表明,当Cu负载量为4wt%时,不同硅铝比的Cu/SSZ-13具有显著差异的SCR活性;其中,Cu/SSZ-13（10）的SCR活性最佳,200~450℃温度范围内NO转化率均大于80%.XRD和H₂-TPR结果表明,硅铝比会影响Cu/SSZ-13的Cu物种的分布和氧化还原性.NO_x-TPD和NH₃-TPD结果表明,3种催化剂中Cu/SSZ-13（10）具有最多Cu²⁺离子,Cu²⁺离子可以为Cu/SSZ-13（10）提供更多的NO_x吸附位点和Lewis酸性位点,而Lewis酸性位是Cu/SSZ-13主要的低温SCR活性位点,因此有利于NH_3-SCR反应的进行.当硅铝比增加到25时,Cu/SSZ-13（25）的Lewis酸性位大量损失,导致其SCR活性明显下降.     

Cu/TiO_2/SiO_2纳米复合薄膜光催化降解氨气性能的研究

采用溶胶-凝胶结合γ-射线辐射法制备了Cu/TiO2/SiO2纳米介孔复合薄膜。X-射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM),紫外-可见光谱(UV-vis)及X-射线光电子能谱(XPS)表征显示单质金属铜与锐钛矿型TiO2纳米粒子较均匀地分布在非晶SiO2介孔基体的孔洞之中。光催化降解氨气的实验结果表明该三元复合薄膜具有良好的光催化性能,与未掺杂铜的TiO2/SiO2二元复合薄膜相比,铜纳米粒子的掺入可将其光催化性能提高18%以上。     

凹凸棒石/氧化锌纳米复合材料对亚甲基蓝的吸附性能

采用化学沉淀法在凹凸棒石的表面负载纳米氧化锌合成了凹凸棒石/氧化锌(ATP/ZnO)纳米复合材料.同时,研究了亚甲基蓝在纳米复合材料上的吸附行为,并从热力学和动力学角度探讨了吸附作用机理.吸附实验表明:纳米复合材料对亚甲基蓝有优异的吸附能力;纳米复合材料对亚甲基蓝的吸附热力学符合Langmuir等温吸附方程,最大吸附量可达110.50mg·g-1,吸附焓变为18.69kJ·mol-1,吸附自由能变为-33.06～-22.74kJ·mol-1,吸附熵变约为146J.mol-1.K-1,是一个自发的吸热过程;纳米复合材料对亚甲基蓝的吸附动力学符合准二级动力学方程,速率常数随着溶液初始浓度的提高而下降.