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纳米微晶纤维素的表面基团及其改性

中国造纸 2018年第1期37卷 50-59页

作者：付俊俊田彦陶劲松华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室广东广州510640

纳米微晶纤维素(Nanocrystalline Cellulose,NCC)是一种纤维素经酸水解后获得的棒状晶体,由于其原料丰富、可再生、生物兼容性好以及机械性能优良等特点,已成为纳米材料研究领域的热点。本文为探索其进一步改性应用,重点分析了NCC表面... 详细信息

纳米微晶纤维素(Nanocrystalline Cellulose,NCC)是一种纤维素经酸水解后获得的棒状晶体,由于其原料丰富、可再生、生物兼容性好以及机械性能优良等特点,已成为纳米材料研究领域的热点。本文为探索其进一步改性应用,重点分析了NCC表面存在的基团种类,对其化学改性方法进行了概括,并对其进一步发展应用进行了展望。

关键词：纳米微晶纤维素表面基团化学改性

几种纤维矿物粉尘的真空有机吸附及表面基团变化

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岩石矿物学杂志 2000年第3期19卷 264-271页

作者：宋功保石荣铭董发勤冯启明李国武西南工学院矿物材料及应用研究所西南工学院材料科学系四川绵阳621002

利用真空有机吸附和红外光谱分析法 ,研究了几种纤维矿物粉尘对不同偶极矩的正己烷 (偶极矩为 0 )、乙醚 (偶极矩为 1 .1 6)和吡啶 (偶极矩为 2 .1 9)的吸附特征及这些有机试剂对表面基团的影响。研究发现 :纤维矿物粉尘对有机试剂的吸... 详细信息

利用真空有机吸附和红外光谱分析法 ,研究了几种纤维矿物粉尘对不同偶极矩的正己烷 (偶极矩为 0 )、乙醚 (偶极矩为 1 .1 6)和吡啶 (偶极矩为 2 .1 9)的吸附特征及这些有机试剂对表面基团的影响。研究发现 :纤维矿物粉尘对有机试剂的吸附能力并不完全与有机试剂的偶极矩大小成正比 ;部分纤维矿物粉尘对正己烷的吸附为化学吸附 ,吸附解吸后出现了 1 2 62～ 1 2 67cm-1 、1 31 1cm-1 的新的IR谱带 ,它们应是部分纤维矿物粉尘与正己烷发生化学吸附后形成的-SiCH3 键的IR谱带。通过分析红外光谱各吸收带的变化特点 ,论证了部分纤维矿物粉尘吸附有机试剂后表面基团所发生的变化 ,特别是表面OH、表面Si-O

关键词：纤维矿物粉尘真空有机吸附表面基团红外光谱

微波加热对活性炭表面基团及其对SO_2吸附性能的影响

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环境污染治理技术与设备 2003年第4期4卷 35-38页

作者：金燕蒋文举江霞朱晓帆刘立四川大学建筑与环境学院成都610065 四川大学化工学院成都610065

采用了微波加热技术 ,通过在不同微波功率和辐射时间条件下对不同粒径活性炭进行改性 ,研究了改性前后活性炭的表面化学基团、元素组成的变化 ,以及对SO2 吸附性能的影响。结果表明 ,经过微波改性后活性炭的SO2 吸附性能大为提高 ,微波... 详细信息

采用了微波加热技术 ,通过在不同微波功率和辐射时间条件下对不同粒径活性炭进行改性 ,研究了改性前后活性炭的表面化学基团、元素组成的变化 ,以及对SO2 吸附性能的影响。结果表明 ,经过微波改性后活性炭的SO2 吸附性能大为提高 ,微波功率是影响改性活性炭脱硫性能的主要因素。活性炭经微波热处理后 ,酸性基团发生分解 ,表面含氧量减少 ,碱性特征增强 ,是吸附性能增加的主要原因之一。

关键词：微波活性炭表面基团 S02 吸附性能烟气脱硫废气

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活性炭表面基团的研究(英文)

林产化学与工业 1992年第3期12卷 169-174页

作者：赵修松蔡光宇王作周王清遐杨永和罗静慎中国科学院大连化学物理研究所大连116023

用TPD、TPDE、BET以及SO_2动态吸附等方法,研究了4个活性炭样品。实验结果表明,活性炭的表面基团对SO_2的化学吸附起关键作用。这些表面基团分为酸性和碱性,其中碱性基团是SO_2化学吸附的活性中心,而物理吸附的SO_2仅与活性炭的物理性... 详细信息

用TPD、TPDE、BET以及SO_2动态吸附等方法,研究了4个活性炭样品。实验结果表明,活性炭的表面基团对SO_2的化学吸附起关键作用。这些表面基团分为酸性和碱性,其中碱性基团是SO_2化学吸附的活性中心,而物理吸附的SO_2仅与活性炭的物理性质有关。

关键词：活性炭表面基团吸附脱附分解

纤维素表面基团对ZnO/纤维素复合光催化材料性能的影响

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纤维素表面基团对ZnO/纤维素复合光催化材料性能的影响

作者：宰振强南京林业大学

学位级别：硕士

目前水污染已经成为一个急需解决的全球性环境问题,而绿色高效的光催化作为能够完全降解有机污染物的有效手段成为了各国研究的热点。氧化锌(ZnO)因其安全无毒、价格便宜是理想的半导体光催化剂,将其负载在可降解再生的纤维素上可以进... 详细信息

目前水污染已经成为一个急需解决的全球性环境问题,而绿色高效的光催化作为能够完全降解有机污染物的有效手段成为了各国研究的热点。氧化锌(ZnO)因其安全无毒、价格便宜是理想的半导体光催化剂,将其负载在可降解再生的纤维素上可以进一步提升光催化效率。然而,目前大部分研究都集中在通过纤维素基材改善纳米ZnO团聚和无法回收等问题,很少有研究利用纤维素表面基团种类丰富这一特点探究不同基团与ZnO之间的作用,从而调控纳米ZnO形貌来提升复合材料光催化效果。值得注意的是,纤维尺度也会影响ZnO的形貌,因此需要对其进行调控以更准确地研究不同基团对ZnO/纤维素复合光催化材料的影响。同时,分形维数因其可以直接描述事物的复杂性和多样性特征被引入用来表征纤维素纳米纤维和复合材料尺寸分布和微观结构。本研究以漂白针叶木浆为原料,通过化学改性和机械处理,制备了相同尺度不同表面基团纤维素纳米纤维,利用纤维素纳米纤维表面基团和孔隙结构调控ZnO形貌和负载情况,并通过分形维数表征纤维和复合物的形貌与结构,最终构建高效的ZnO/纤维素复合光催化体系。具体结果如下:1.首先利用TEMPO氧化和超微粉碎制备了相同尺度不同羧基含量纤维素纳米纤维,分别为CNF-40、TOCNF-30、TOCNF-20、TOCNF-10和TOCNF-1,再在其上通过化学沉淀法负载ZnO,得到ZnO/纤维素复合材料ZnO/CNF-40、ZnO/TOCNF-30、ZnO/TOCNF-20、ZnO/TOCNF-10和ZnO/TOCNF-1。当羧基含量为1.58 mmol/g时,Zeta电位为-52.6m V,纤维电负性最强。不同羧基含量的纤维素纳米纤维统计直径均为～23 nm,并且图像分形维数为～1.56,FHH孔结构分形维数为～2.48,证明纤维尺寸和结构被调控至一致。随着羧基含量增加,ZnO花尺寸增大、片厚度增加并且片数增多。但是纤维和复合材料的比表面积却受羧基电负性影响更深,羧基含量为1.58 mmol/g的TOCNF-10和ZnO/TOCNF-10最大。同样,ZnO/TOCNF-10的光催化性能最好,在2 h光照下的MO光降解效率为95.3%。2.通过CHCOOH/(CHCO)O体系酯化纤维素,再超微粉碎不同次数,制备出相同尺度的不同乙酰基含量纤维素纳米纤维CNF-40、ACNF-38、ACNF-36、ACNF-34和ACNF-32,继续负载ZnO得到ZnO/CNF-40、ZnO/ACNF-38、ZnO/ACNF-36、ZnO/ACNF-34和ZnO/ACNF-32。随着乙酰基含量的增加,纤维的Zeta电位降低并且ACNFs的得率也随之降低。不同乙酰基含量的纤维素纳米纤维统计直径均为～22nm,并且图像分形维数为～1.56,FHH孔结构分形维数为～2.5,证明纤维尺寸和结构被调控至一致。随着乙酰基含量增加,纤维和复合材料的比表面积以及ZnO负载量均提高。乙酰基的存在促进了纤维对Zn的吸附,丰富了纤维和复合物的网络空间,从这两方面促进ZnO自组装,形成生长更完整的ZnO花(尺寸大、片数多、ZnO纳米片厚)。在光催化降解MO的实验中,乙酰基含量最高(28.7%)的ZnO/ACNF-32光催化降解能力最强,光照3 h的降解率为92.5%。3.基于NaOH/CHCl醚化体系以及超微粉碎处理,制备出相同尺度不同乙氧基含量的纤维素纳米纤维CNF-40、ECNF-38、ECNF-36、ECNF-34和ECNF-32,并通过化学沉积ZnO制备了ZnO/CNF-40、ZnO/ECNF-38、ZnO/ECNF-36、ZnO/ECNF-34和ZnO/ECNF-32。纤维Zeta电位绝对值随乙氧基增加而增大,意味着纤维电负性增强。不同乙氧基含量的纤维素纳米纤维的直径均为～22nm,并且图像分形维数为～1.51、FHH孔结构分形维数为～2.43,表明纤维尺寸和结构一致。纤维和复合物的比表面积均随乙氧基含量的增加而增大,同时ZnO负载量也随乙氧基含量增加而增多。随着乙氧基含量的增加,复合物中大尺寸、片数多及厚片的花状ZnO存在的比例提高。其中乙氧基含量最高(36.2%)的ZnO/ECNF-32在3 h光照下具有最高的MO光降解效率,达到91.1%。4.利用上述三种不同的化学改性体系并且超微粉碎不同次数,制备相同尺度相似电负性不同表面基团的纤维素纳米纤维TOCNF-30、ACNF-32和ECNF-34,然后负载ZnO得到ZnO/TOCNF-30、ZnO/ACNF-32和ZnO/ECNF-34。不同表面基团纤维素纳米纤维的Zeta电位在-35 m V左右,直径为～22nm,并且图像分形维数均为1.58,表明纤维电负性以及尺度都被调控至一致。纤维素纤维的电负性是影响ZnO/纤维素复合材料光催化效果的主要因素,而纤维基团本身

关键词：纤维素纳米纤维表面基团分形结构氧化锌复合光催化材料

金催化剂的活性炭表面基团、活性相与催化乙炔氢氯化性能关系的研究

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金催化剂的活性炭表面基团、活性相与催化乙炔氢氯化性能关系的研...

作者：张桐桐浙江工业大学

学位级别：硕士

聚氯乙烯由氯乙烯单体聚合而成,它广泛应用于生活和生产。氯乙烯的制取方法主要有乙炔法及乙烯法。我国贫油少气多煤的能源结构决定了乙炔法为主。工业上使用炭载氯化汞为催化剂,而氯化汞易挥发,对人类和环境造成严重的危害。因此,急需... 详细信息

聚氯乙烯由氯乙烯单体聚合而成,它广泛应用于生活和生产。氯乙烯的制取方法主要有乙炔法及乙烯法。我国贫油少气多煤的能源结构决定了乙炔法为主。工业上使用炭载氯化汞为催化剂,而氯化汞易挥发,对人类和环境造成严重的危害。因此,急需开发一种环保、高效、经济的催化剂。金催化剂的高活性吸引了多数研究者,并被认为有望替代氯化汞催化剂。但是,金催化剂易失活,稳定性非常差。目前工业上使用活性炭为载体,其存在致命的缺点,即机械强度低,易粉化。为此,急需探寻机械强度高,导热性好的载体来替换活性炭。考虑到Au需依赖活性炭表面含氧基团来稳定,所以,能稳定Au的金基活性相亟待研究。本论文主要研究成果如下:活性炭先经酸洗,再经不同温度焙烧处理,得到含有不同种类及数量含氧基团的炭材料,如活性炭经硝酸处理,再在N气氛下900℃焙烧2 h,得ACn-N900。我们先构建了CsAuCl活性相,以调变活性炭为载体,采用等体积浸渍法制备Au-Cs催化剂,其中金的负载量为1 wt%,金铯质量比为1:4。发现Au1-Cs4/AC-n-N900催化剂具有较高的初活性及稳定性,主要原因是CsAuCl具有良好的抗还原性及热稳定性,可较好的稳定Au,而不依赖活性炭表面的含氧基团。在CsAuCl活性相的基础上,引入第三金属元素Cu,构筑活性相CsAuCuCl(其中d=a+3b+2c)。制得催化剂AuCsCu/AC-n-N900,其金负载量为0.2 wt%,在P=0.1 MPa,T=180℃,GHSV=740 h和n(HCl)/n(CH)=1.2条件下进行评价,发现其有较高的初活性(与AuCs Cu/AC-n活性相当),并拥有超强的稳定性。通过XRD,H-TPR,CH-TPD和TG等表征分析,发现以CsAuCuCl为活性相的催化剂进一步提高了金纳米颗粒的分散度、Au的含量及抗积碳能力。所以,新活性相能更好的稳定Au,而不依赖含氧基团。综上,低金负载量时优越的催化活性及稳定性,表明其有良好的工业应用前景。

关键词：乙炔氢氯化非汞催化剂表面基团活性相催化性能

MXene表面基团多样性的实现：选择性熔盐刻蚀

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MXene表面基团多样性的实现：选择性熔盐刻蚀

作者：覃桂芳中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)

学位级别：硕士

MXenes独特的二维层状结构、可调谐的表面化学性质、亲水性以及优异的金属导电性使其在诸多领域具有广泛的应用前景。MXenes通常通过选择性刻蚀MAX相前驱体的A原子层制得,其化学通式为MXT(其中M为前过渡金属元素,X为C和/或N,n通常取1-3,... 详细信息

MXenes独特的二维层状结构、可调谐的表面化学性质、亲水性以及优异的金属导电性使其在诸多领域具有广泛的应用前景。MXenes通常通过选择性刻蚀MAX相前驱体的A原子层制得,其化学通式为MXT(其中M为前过渡金属元素,X为C和/或N,n通常取1-3,T代表表面基团)。表面基团对MXene的表面物理化学性质及功能应用具有决定性的影响,而目前报道的表面基团仅有四种(即-OH,-O,-F和-Cl)。因此探索新的表面基团对MXenes表面化学、结构多样性、性质调控和功能应用具有重要意义。本文的主要研究内容如下:(1)本文通过选取一系列不同构型的MAX相前驱体和路易斯酸熔盐Cu Cl/Cu Br/Cu I刻蚀剂,研究了不同构型MAX相在路易斯酸熔盐中的反应行为,分别探索了M位元素、A位元素、n值、熔盐成分对反应行为的影响。研究结果表明:对于A位不同的两种MAX相(TiAl C、TiSi C),TiSi C的刻蚀难度高于TiAl C,这主要是由于Ti-Si键比Ti-Al键更强;对于M位不同的MAX相(TiAl C、VAl C、NbAl C和TaAl C),其中NbAl C和TiAl C均能被刻蚀并得到表面基团为-Cl/-Br/-I的MXene;VAl C和TaAl C与熔盐反应后的产物为相应的碳化物和氧化物,这可能与其对应MXene的自身稳定性有关;对于n值不同的MAX相(TiAl C、TiAl C),312相和211相都较易被三种熔盐刻蚀得到相应的MXene,说明n值熔盐刻蚀TiAl C制备MXene的影响较小。熔盐刻蚀MAX相的能力随着卤素原子电负性的下降(电负性顺序:Cl>Br>I)而下降,MAX越难被刻蚀。(2)将熔盐法刻蚀得到的TiCCl、TiCBr和TiCI MXene以及通过HF蚀刻得到的TiC(OF)MXene分别组装成锌离子电池正极材料,探究表面基团对TiCMXene电化学行为的影响。TiCBr和TiCI MXene作为水性锌离子电池的正极材料均表现出优异的性能。TiCBr和TiCI对应的比容量分别为97.6m Ah·g和135 m Ah·g,在1.6 V和1.1 V时具有明显的充放电平台,这是首次在MXene材料中观察到充放电平台行为。而TiCCl和TiC(OF)对应的比容量仅为46.5 m Ah·g和51.7 m Ah·g,且未发现充放电平台。此外,TiCBr和TiCI的能量密度约为TiCCl和TiC(OF)的200%。以上MXene材料不同的电化学行为主要是MXene表面基团在充放电过程中的氧化还原反应行为不同所导致的。本研究表明MXene的表面基团对其表面化学调控和应用拓展具有十分重要的意义。

关键词： MXenes 表面基团熔盐 A位刻蚀电化学性能

不同电化学条件下氧化后碳纤维表面基团的XPS分析

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青岛大学学报（自然科学版） 1998年第4期11卷 45-50页

作者：房宽峻蔡玉青戴瑾瑾王菊生青岛大学青岛266071 中国纺织大学上海200051

在不同的电流密度、电解质浓度和处理时间条件下对粘胶基碳纤维进行电化学氧化，然后用X-射线光电子能谱分析了氧化后碳纤维的表面基因，讨论了表面基团随着这些电化学条件的变化规律．

关键词：碳纤维电化学氧化表面基团 XPS分析

射频冷等离子体处理碳纤维对其表面基团的影响与分析

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武汉钢铁学院学报 1992年第3期15卷 263-270页

作者：周军李哲浩何选明曹桐源武汉钢铁学院炭素研究室

作者采用经典化学分析法、x射线光电子能谱分析法,研究了碳纤维经氧冷等离子体处理前后表面酸性基团的变化。化学分析结果表明,碳纤维表面酸性基团增加了3.4倍;x射线光电子能谱分析结果表明,碳纤维表面O/C原子比提高1倍,冷等离子体处理... 详细信息

作者采用经典化学分析法、x射线光电子能谱分析法,研究了碳纤维经氧冷等离子体处理前后表面酸性基团的变化。化学分析结果表明,碳纤维表面酸性基团增加了3.4倍;x射线光电子能谱分析结果表明,碳纤维表面O/C原子比提高1倍,冷等离子体处理条件如处理时间、气体流量、压力及输出功率等对碳纤维表面酸性基团的变化有重大的影响。根据分析结果,还探讨了氧冷等离子体氧化碳纤维表面的反应机理及其表面化学结构的变化规律。作者认为,碳纤维表面处理所产生的酸性基团,是提高碳纤维增强树脂复合材料的层间剪切强度的一个重要因素。

关键词：碳纤维冷等离子体表面基团