以BiVO4纳米棒为载体,采用室温共沉淀法制备了BiVO4负载ZnS量子点的纳米复合材料,利用SEM、TEM、XRD和FT-IR等对其组成、结构、形貌进行表征;以四环素(TC)为污染物,考察了ZnS/BiVO4复合材料的光催化性能。结果表明,与纯ZnS和BiVO4相比,ZnS/BiVO4复合材料对TC光催化降解的性能显著增强,其中,Zn/Bi摩尔比为2/1的ZnS/BiVO4-2/1样品对TC的降解效果最佳,1 h内TC(20 mg/L)清除率达到83.5%。自由基猝灭实验证实光生空穴(h+)、超氧自由基(·O-2)及羟基自由基(·OH)均在ZnS/BiVO4-2/1样品光催化降解TC过程中发挥作用,初步阐述了ZnS/BiVO4-2/1光催化TC降解的Z型异质结机理。
采用低温燃烧法和溶剂热法分别合成了富含五配位Al3+物种的氧化铈改性Al2O3(Ce-Al2O3)和介孔-大孔Al2O3(M-Al2O3);通过程序升温还原浸渍法负载的Mo的磷酸盐前驱体制备了MoP催化剂。以二苯并噻吩(DBT)为模型含硫化合物评价了其加氢脱硫(HDS)性能。结果表明,M-Al2O3上制备纯相MoP所需磷酸盐前驱体的P/Mo摩尔比在1~1.2之间。DBT在MoP催化剂上转化率大小为MoP(1)/SiO2>MoP(1)/Ce-Al2O3>MoP(1.2)/M-Al2O3。动力学研究表明,DBT在MoP(1)/Ce-Al2O3和MoP(1.2)/M-Al2O3上的HDS反应活化能几乎相同,显著小于MoP(1)/SiO2上的活化能。在MoP催化剂上,直接脱硫(DDS)路径选择性随温度的增加而增加。在较低的温度下(如280℃),DBT主要通过加氢(HYD)反应路径脱硫;在较高的温度下(如360℃),DDS和HYD两条反应路径并重。
为解决低温致密油藏储层转向压裂暂堵剂的降解问题,通过溶液聚合法以丙烯酸、丙烯酰胺、PA-1交联剂和过硫酸铵引发剂制备了适用于低温致密油藏转向压裂的自降解凝胶颗粒暂堵剂,评价了凝胶颗粒的吸水性能和降解性能。同时采用单因素变量法研究了丙烯酰胺、丙烯酸、交联剂、引发剂和矿化度对凝胶颗粒性能的影响,研究了暂堵颗粒的封堵性能。结果表明,凝胶颗粒的吸水倍数为82倍,降解时间为3~6 d,通过调节配方组分可以调节暂堵剂的吸水倍数和降解时间,同时该暂堵剂具有较强的封堵能力,封堵率为99.81%,耐压20.66 MPa。注入水体积为20 PV时,封堵率仍能保持95%以上,暂堵剂可满足低温施工作业要求。
采用水热合成法制备了活性炭负载的铁锰氧化物(MnFe2O4/AC),并将其用于活化过二硫酸盐(PDS)对水中双酚A(BPA)进行降解。研究了PDS浓度、MnFe2O4/AC投加量以及初始pH对BPA降解效率的影响,结果表明,在一定范围内,BPA的降解率随PDS浓度以及MnFe2O4/AC投加量的增大而升高,在PDS浓度为1.0 mmol/L、MnFe2O4/AC投加质量浓度为5 mg/L时BPA降解效率趋于稳定;初始pH为5时,BPA降解率最高,且在pH为3~9内BPA均能有效被去除。无机阴离子实验表明,CO2-3对该体系降解BPA的抑制作用较为明显,而Cl-和SO2-4造成的影响较小。自由基淬灭实验得知,·SO-4和·OH都是体系内发挥作用的活性物质,其中·SO-4是主要活性物质,证明了MnFe2O4/AC活化PDS降解BPA的有效性。
将UiO-66-NH2晶体加入SiO2-ZrO2溶胶中,通过溶胶-凝胶法在陶瓷载体上制备出UiO-66-NH2/SiO2-ZrO2膜,利用UiO-66-NH2的多孔结构和亲水基团改进SiO2-ZrO2膜的纳滤性能。考察了不同UiO-66-NH2加入量对杂化膜纳滤双氯芬酸钠(DCF)水溶液的影响,并对杂化膜进行表征,以聚乙烯醇截留分子质量评价膜孔径。结果表明,在DCF的纳滤测试中,随着UiO-66-NH2质量分数的增大,UiO-66-NH2/SiO2-ZrO2膜水通量先增大后降低,但均高于未添加的SiO2-ZrO2膜,对DCF的截留率均保持在98.7%以上;最佳UiO-66-NH2/SiO2-ZrO2掺杂为0.3时,杂化膜通量提高至4.8 L/(h·m2),通量增加了84%。随着操作压力和料液温度的提高,膜通量增大,截留率变化较小。在70℃、0.6 MPa下,杂化膜通量达到14.25 L/(h·m2),对DCF水溶液的截留率为98.1%。
通过插层剂二甲基亚砜、接枝剂甲醇和剥离试剂十六烷基三甲基溴化铵协同超声震荡辅助作用,将层状煤系高岭土剥离为超细片状煤系高岭土。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)、N2吸附-脱附及扫描电镜(SEM)与能谱分析(EDS)等技术手段对煤系高岭土进行表征。结果表明,其层间距由层状煤系高岭土的0.708 nm扩大到片状煤系高岭土的 1.12 nm,内部孔隙增加,形成了裂隙形状的介孔且孔径分布均匀。煅烧高岭土较煤系高岭土的吸油性能大幅提升,其吸油量从60~73 g/100 g煤系高岭土增至70~79 g/100 g煅烧高岭土。整个制备工艺流程中无引入强酸强碱等腐蚀性物质,提供了一种环境友好型煅烧高岭土制备技术。
采用溶胶-凝胶法制备了PrxZr1-xO2-δ催化剂,并用于NO催化氧化。以聚乙二醇-2000(PEG-2000)为模板剂对催化剂进行改性,研究了不同模板剂添加质量分数对NO催化氧化活性的影响。结果表明,催化剂活性随PEG-2000添加质量分数的增加而降低;在300℃、PEG-2000添加质量分数为2%时,PrxZr1-xO2-δ的催化活性最高,NO转化率达到了94.81%。利用XRD、SEM、N2吸附-脱附、XPS及FT-IR对催化剂进行表征,结果表明,模板剂添加质量分数的变化不会改变催化剂Pr2Zr2O7晶型;催化剂为介孔结构,质量分数为2%时的比表面积和孔容最大,有利于催化氧化NO。此外,模板剂质量分数的增加会增强催化剂的亲水性。
采用连续离子层吸附反应法制备ZnO/CuS异质结光催化剂,通过与木质纤维素网络(CN)偶联成功制得负载型ZnO/CuS@CN催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和电化学阻抗谱(EIS)对催化剂的元素组成、微观形貌和电学性能进行表征。通过罗丹明B(RhB)评估催化剂降解有机污染物的性能。结果表明,在模拟太阳光照射60 min后,ZnO/CuS@CN对50 mg/L RhB的降解率达到84.1%。自由基捕获实验表明,·O-2是主要活性物质。ZnO/CuS@CN对多种有机污染物均有良好的降解效果。
糠醛是木制纤维素的水解产物,由于其分子结构中含有多个官能团且官能团的结构异常敏感,糠醛选择性催化加氢可制得2-甲基呋喃、糠醇、四氢糠醇、呋喃、四氢呋喃等一系列高附加值化学品。因此,制备了一种高活性、高选择性(四氢糠醇)、稳定性好及贵金属负载量低的负载型催化剂。采用硼氢化钠液相化学还原法合成了具有不同Pd负载量的Pd/WO3催化剂(0.34%、2.0%和4.5%),考察了Pd的负载量及反应温度对Pd/WO3催化糠醛选择性加氢的影响,结果表明,最佳反应条件为:2.0% Pd、反应时间为2 h、反应温度为150℃,此时糠醛转化率为99.0%,四氢糠醇选择性达92.2%。低温反应(100℃)时升高Pd负载量有利于提高催化剂性能,高温反应(150℃)时Pd最佳负载量为2.0%。
以二硫化钼(MoS2)为载体,通过水热法负载泡沫镍铁制备MoS2负载泡沫镍铁电极(MoS2@Ni-Fe-Foam)并用于降解水中的氟苯尼考(FLO)。利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱仪(XPS)对电极的表面形貌和元素分布进行表征,采用循环伏安法和电化学阻抗谱对其电化学性能进行表征,通过电子顺磁共振检测(EPR)、高效液相色谱-三重四极杆质谱仪、离子色谱及电化学检测研究了不同条件对FLO降解效果的影响,并对降解产物和降解机理进行了分析。结果表明,当FLO质量浓度为25 mg/L、电流密度为30 mA/cm2、初始pH为3、Na2SO4浓度为30 mmol/L时对FLO的降解速率最快,降解率达到96%。自由基淬灭实验表明,·O-2在降解过程中发挥主要作用,其次是 1O2,而·OH的影响较弱。最后,通过三重四极杆质谱仪分析得到4种FLO降解产物,并提出FLO的降解机理。
针对传统吸附剂与水相分离困难的问题,设计并制备了一种环境友好、成本低廉的壳聚糖复合材料ZIF-67/CS。针对吸附剂对孔雀石绿(MG)污染物的吸附性能,考察了污染物浓度、接触时间、吸附剂用量、pH和离子强度对其吸附性能的影响。利用XRD、SEM、FT-IR、TG等对其结构、形貌及热稳定性进行了表征。结果表明,在吸附实验中,303.15 K时ZIF-67/CS对MG的吸附等温线符合Temkin等温吸附模型;吸附动力学拟合结果表明,ZIF-67/CS对MG的吸附行为符合拟二级吸附动力学模型;吸附热力学结果表明吸附过程是自发的、吸热的。ZIF-67/CS对MG的吸附是一个复杂的化学吸附过程,主要由速率决定。
以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、马来酸酐(MA)和甲基丙烯磺酸钠(SMAS)等为原料,采用反相乳液聚合法并引入非离子型乳化剂异构十三醇聚氧乙烯醚和司班80合成了一种抗高温耐盐四元共聚物粉体降失水剂ADMS。利用FT-IR、NMR、TG和GPC对共聚物的结构和热稳定性进行表征,并对ADMS进行了性能评价。结果表明,4种功能单体均参与了反应,ADMS的重均分子质量达448 198,耐温可达320℃;ADMS抗温能力良好,使用温度在30~200℃;200℃时,添加3% ADMS的淡水基水泥浆失水量为48 mL;ADMS抗盐能力良好,在半饱和盐水和饱和盐水基水泥浆中分别添加4%和5%的ADMS可控制失水量在50 mL以内;ADMS对水泥浆稠化时间、水泥石抗压强度等无不利影响。
以2-羟基-1-萘甲醛、邻氨基苯甲醛为原料,设计合成了一种新型Schiff碱Al3+荧光探针S,并通过 1HNMR、13CNMR、ESI-MS、IR对探针S进行结构表征。光谱实验结果表明,探针S在DMSO∶H2O=4∶1(V/V)体系中,对Al3+有良好的荧光和裸眼识别。Al3+浓度在2.0~50 μmol/L范围内,体系荧光强度呈现出良好的线性关系,检出限为0.033 μmol/L,探针S与Al3+形成1∶1的配合物。通过荧光光谱研究了荧光探针S-Al3+配合物与DNA的相互作用,实验结果表明,探针S-Al3+配合物对DNA的猝灭过程为动态猝灭,同时对不同温度下相互作用的结合点常数、结合位点数及热力学参数进行了计算,推断二者作用力的类型为疏水作用,作用方式为嵌插作用。