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不同形貌g-C_(3)N_(4)光催化剂的制备及性能

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材料导报 2024年第4期38卷 51-57页

作者：刘月琴王海涛郭建峰赵晓旭常娜天津工业大学环境科学与工程学院天津300387 天津工业大学化学工程与技术学院天津300387

本工作制备了四种形貌的g-C_(3)N_(4)光催化剂,分别为不规则疏松片状g-C_(3)N_(4)-4、不均匀致密颗粒状g-C_(3)N_(4)-8、管状g-C_(3)N_(4)-24以及不规则管状g-C_(3)N_(4)-32。XRD和XPS测试结果证明四种g-C_(3)N_(4)光催化剂的成功制备。光电性能测试结果表明,中空管状g-C_(3)N_(4)-24具有良好的可见光响应、最小的阻抗及最佳的光电流响应,光生电子和空穴的分离效果最好。以碱性品红(Fuchsin basic)为模拟污染物,考察g-C_(3)N_(4)-24光催化剂的光催化降解性能,结果表明,在可见光的条件下,90 min内其对碱性品红的降解效果能达到86.7%。最后根据活性物种捕获实验对g-C_(3)N_(4)-24光催化剂的光催化机理进行研究,发现·O_(2)^(-)、h^(+)和·OH均为碱性品红降解过程中的活性物质,其中·O_(2)^(-)为最主要的活性物种。

关键词：光催化 g-C_(3)N_(4) 中空管状形貌可见光

酸-碱改性粉煤灰吸附剂的制备及其对染料的去除性能

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材料研究学报 2024年第5期38卷 379-389页

作者：王琰张昊常娜王海涛天津工业大学环境科学与工程学院天津300387 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学化学工程与技术学院天津300387

以粉煤灰(CFA)为原料、以HCl和NaOH为改性剂制备改性粉煤灰多孔吸附剂(MCFA),使用SEM观察、XRD谱、BET、FT-IR、XPS等手段表征改性前后CFA的结构,研究了MCFA的投加量和染料的pH值对染料吸附性能的影响并揭示了吸附机理。结果表明,CFA改... 详细信息

以粉煤灰(CFA)为原料、以HCl和NaOH为改性剂制备改性粉煤灰多孔吸附剂(MCFA),使用SEM观察、XRD谱、BET、FT-IR、XPS等手段表征改性前后CFA的结构,研究了MCFA的投加量和染料的pH值对染料吸附性能的影响并揭示了吸附机理。结果表明,CFA改性后MCFA的表面粗糙多孔,比表面积从5.2 m^(2)/g增大到32.0 m^(2)/g,其活性提高和吸附位点增多使其吸附性能提高。在吸附剂投加量为2 mL和染料的初始浓度为100 mg/L的条件下,对碱性品红和孔雀石绿的最大去除率可达99%。MCFA对印染废水的吸附过程包括物理吸附和化学吸附,用Freundlich模型能很好地加以描述。用准二级动力学比准一级动力学可描述对4种染料的吸附行为。

关键词：无机非金属材料粉煤灰改性染料废水脱色率吸附

水稳定功能化Cu-BTC基混合基质膜的制备及其CO_(2)分离应用

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天津工业大学学报 2024年第1期43卷 10-16页

作者：郭翔宇李森天津工业大学化学工程与技术学院天津300387

为提高混合基质膜(mixed-matrix membranes,MMMs)对真实烟道气和含水天然气的分离性能,通过柠檬酸(citric acid,CA)功能化制备了具有高水稳定性的CA-Cu-BTC填料,并将其与Pebax 1657聚合物共混制备了系列不同掺杂量的MMMs,考察了25℃饱... 详细信息

为提高混合基质膜(mixed-matrix membranes,MMMs)对真实烟道气和含水天然气的分离性能,通过柠檬酸(citric acid,CA)功能化制备了具有高水稳定性的CA-Cu-BTC填料,并将其与Pebax 1657聚合物共混制备了系列不同掺杂量的MMMs,考察了25℃饱和水蒸气下所制备CA-Cu-BTC/Pebax膜的CO_(2)/N_(2)分离性能。结果表明:与纯Pebax膜相比,制备的MMMs具有更好的CO_(2)渗透性和CO_(2)/N_(2)选择性,在CO_(2)渗透通量为837.2 GPU(1 GPU=3.35×10^(-4)μmol/(m^(2)·s·MPa))时,CO_(2)/N_(2)选择性为49.1。此外,CA功能化改性赋予填料的高水稳定性,使得本文制备的MMMs具备了应用于实际工业气体分离的潜力。

关键词：金属-有机骨架水稳定性混合基质膜气体分离

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溶胶凝胶法铈锆锰基脱硝催化剂制备及性能

天津工业大学学报 2024年第3期43卷 23-31页

作者：李渊王旭超谭小耀天津工业大学化学工程与技术学院天津300387

为了提高铈锆基脱硝催化剂的低温脱硝性能,采用溶胶凝胶法和溶胶凝胶法+浸渍法制备了一系列铈锆锰基脱硝催化剂,通过XRD、XPS、N2-吸附脱附、NH3-TPD、H2-TPR、SEM/EDS等手段对催化剂进行了表征,对催化剂的脱硝性能进行了评价。结果表明... 详细信息

为了提高铈锆基脱硝催化剂的低温脱硝性能,采用溶胶凝胶法和溶胶凝胶法+浸渍法制备了一系列铈锆锰基脱硝催化剂,通过XRD、XPS、N2-吸附脱附、NH3-TPD、H2-TPR、SEM/EDS等手段对催化剂进行了表征,对催化剂的脱硝性能进行了评价。结果表明:在100~350℃温度范围内,空速为220 000 h-1的条件下,采用溶胶凝胶法制备的CZM-0.2催化剂展现出最好的低温脱硝性能;CZM-0.2催化剂优异的低温脱硝性能主要与其较好的Mn分散度、较高的Mn4+含量、较强的低温还原性能(MnOx的逐步还原)和较多的弱酸位点有关。

关键词： NH3-SCR 铈锆锰基脱硝催化剂溶胶凝胶掺杂改性

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锂氧电池Ti_(2)CT_(x)MXene基催化剂的表面调控

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天津工业大学学报 2024年第2期43卷 49-54页

作者：宋世栋殷芳芳付月赵宁波天津工业大学化学工程与技术学院天津300387

为了提高二维材料Ti_(2)CT_(x)MXene的催化活性,通过碱处理和热处理等表面处理技术对MXene进行调控,扩大MXene层间距,减少电化学活性差的-F端基,形成以丰富-O端基构成的t-Ti_(2)CT_(x)材料,并将其用作锂氧电池氧电极催化剂,研究其对电... 详细信息

为了提高二维材料Ti_(2)CT_(x)MXene的催化活性,通过碱处理和热处理等表面处理技术对MXene进行调控,扩大MXene层间距,减少电化学活性差的-F端基,形成以丰富-O端基构成的t-Ti_(2)CT_(x)材料,并将其用作锂氧电池氧电极催化剂,研究其对电池性能的影响。结果表明:在100 mA/g电流密度下,t-Ti_(2)CT_(x)锂氧电池放电比容量为13150.2 mA·h/g,放电/充电过电位为0.17/0.65 V,均优于未处理的Ti_(2)CT_(x)电池性能。在电流密度为1000 mA/g、限容为500 mA·h/g条件下,t-Ti_(2)CT_(x)电池可稳定循环125次;限容1000 mA·h/g时可循环105次,且循环过程中放电电压均高于2.5 V,由此说明t-Ti_(2)CT_(x)锂氧电池实现了较好的电化学性能。

关键词：锂氧电池(LOB) Ti_(2)CT_(x) MXene 表面调控催化活性电化学性能

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Co/MOF-808(Zr)复合材料的制备及其对有机磷化合物的降解性能

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天津工业大学学报 2024年第1期43卷 50-55页

作者：黄艳凤焦克楠王晓荣潘杰万冬天津工业大学化学工程与技术学院天津300387

为了解决普通单金属MOFs材料几乎不能直接将双(4-硝基苯)磷酸酯(BNPP)直接降解为毒性更低的对氨基苯酚(4-AP)的问题,通过油浴法制备出MOF-808(Zr)后,采用后修饰法将草酸钴负载于MOF-808(Zr)上,制备出Co/MOF-808(Zr)复合材料,并对所制材... 详细信息

为了解决普通单金属MOFs材料几乎不能直接将双(4-硝基苯)磷酸酯(BNPP)直接降解为毒性更低的对氨基苯酚(4-AP)的问题,通过油浴法制备出MOF-808(Zr)后,采用后修饰法将草酸钴负载于MOF-808(Zr)上,制备出Co/MOF-808(Zr)复合材料,并对所制材料进行XRD和TEM表征。结果表明:MOF-808(Zr)具有高晶体结构稳定性,Co/MOF-808(Zr)的粒径在250 nm左右且分布均匀;Co/MOF-808(Zr)通过级联反应成功将有机磷神经毒剂模拟物BNPP直接降解为毒性更低的4-AP,而非一般的毒性较高的降解产物对硝基苯酚(4-NP)。其最佳级联降解反应条件为:温度45℃,Co/MOF-808(Zr)剂量为2 mg/mL,底物BNPP为0.6 mmol/L,硼氢化钠0.06 mmol/L。实践得出,Co/MOF-808(Zr)在将有机磷化合物直接降解为毒性更低的4-AP方面表现出良好的应用潜力。

关键词： Co/MOF-808(Zr) 级联反应水解BNPP 氢化4-NP 有机磷化合物降解

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芬顿法处理印染废水小孔径超滤膜浓缩液

环境工程学报 2024年第1期18卷 41-50页

作者：李忠华常娜许以农刘鹏陈董根王海涛天津工业大学环境科学与工程学院天津300387 天津工业大学化学工程与技术学院天津300387 浙江津膜环境科技有限公司绍兴312081

印染废水属于难处理工业废水,具有排放量大、污染物含量高等特性。在可持续发展的背景下,印染废水实现零(近零)排放成为必然趋势。目前采用催化氧化法处理膜浓缩液是实现零(近零)排放的常规方法,但该方法存在催化药剂投加量大、处理效... 详细信息

印染废水属于难处理工业废水,具有排放量大、污染物含量高等特性。在可持续发展的背景下,印染废水实现零(近零)排放成为必然趋势。目前采用催化氧化法处理膜浓缩液是实现零(近零)排放的常规方法,但该方法存在催化药剂投加量大、处理效果差及二次污染等问题。采用芬顿法,以印染废水小孔径超滤膜浓缩液为实验用水,考察了H_(2)O_(2)和FeSO_(4)·7H_(2)O投加量、pH及加药时间间隔等因素对处理效果的影响。结果表明,在COD∶H_(2)O_(2)质量比为1∶1.3、H_(2)O_(2)∶Fe^(2+)摩尔比为1∶1,反应初始pH=4.0,反应回调pH=6.5,加药时间间隔60 min的条件下,处理效果最优,出水COD、色度、氨氮和总氮等主要水质指标均达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-2012)排放要求,出水水质稳定,较其他条件能够获得较高的经济效益。与此同时,将芬顿法与物化和类芬顿法进行了对比分析,结果表明,芬顿法处理印染废水膜浓缩液具有较高的经济性,为进一步工程实践提供依据。

关键词：印染废水小孔径超滤膜膜浓缩液芬顿法

纳米纤维支撑层在正/反渗透膜中的应用研究进展

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精细化工 2024年

作者：陈红李楠林玉双代昭天津工业大学化学工程与技术学院天津工业大学纺织科学与工程学院天津工业大学化学学院天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室

纳米纤维正/反渗透复合膜在膜分离领域备受瞩目，其独特结构和性能为膜技术的发展开辟了新的前景。通过单一或多种聚合物制备纳米纤维支撑层，并结合纳米材料负载、表面改性、中间层引入等方法，有效增强其孔隙率和三维孔隙结构性能，... 详细信息

纳米纤维正/反渗透复合膜在膜分离领域备受瞩目，其独特结构和性能为膜技术的发展开辟了新的前景。通过单一或多种聚合物制备纳米纤维支撑层，并结合纳米材料负载、表面改性、中间层引入等方法，有效增强其孔隙率和三维孔隙结构性能，实现了对溶质的高效截留和增强通量。在水处理领域采用纳米纤维复合膜能够降本增效，符合中国倡导的节能减排政策，顺应水处理领域提高效率、降低能耗等多方面的迫切需求。首先，阐述纳米纤维制备技术，特别是结构设计、功能调控等，并重点探讨了纳米纤维作为支撑层在正/反渗透膜中的研究现状以及对膜性能的影响；然后，总结了纳米纤维正/反渗透复合膜在水处理、农业灌溉和海水淡化等领域应用情况；最后，指出其面临的挑战和改进方向，并对未来的发展前景和应用潜力进行了展望。

关键词：纳米纤维支撑层内浓差极化支撑层的改性正/反渗透

Ru/Ba-MgO氨合成催化剂模板棉纤维的盐酸处理对催化性能的影响

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化工进展 2024年第2期43卷 962-970页

作者：丁康何军桥陈元捷杨霞珍刘化章霍超浙江工业大学化学工程学院浙江杭州310014

采用不同浓度的盐酸对棉纤维进行预处理,并以其为生物模板,制备具有纤维条状的仿生Ru/Ba-MgO氨合成催化剂。通过XRD、FTIR、FE-SEM、EDS、BET、H_(2)-TPR和TG等表征技术,分别对棉纤维、Ba-MgO载体和Ru/Ba-MgO催化剂进行分析,探讨了棉纤... 详细信息

采用不同浓度的盐酸对棉纤维进行预处理,并以其为生物模板,制备具有纤维条状的仿生Ru/Ba-MgO氨合成催化剂。通过XRD、FTIR、FE-SEM、EDS、BET、H_(2)-TPR和TG等表征技术,分别对棉纤维、Ba-MgO载体和Ru/Ba-MgO催化剂进行分析,探讨了棉纤维中纤维素氢键对Ru/Ba-MgO催化剂的影响机理。结果表明,盐酸溶液中的H+会破坏棉纤维中纤维素分子内氢键,使得纤维素内大量高反应性的羟基暴露出来,增强了棉纤维对Mg^(2+),尤其是对Ba^(2+)的吸附,以其为模板制备的Ba-Mg O载体比表面积明显增加,孔径明显减小;棉纤维经过适宜浓度的盐酸预处理可以有效调控催化剂中活性组分Ru的颗粒尺寸及其分散度;助催化剂Ba的掺入抑制了RuO_(x)的产生,改善了Ru/Ba-MgO催化剂的还原性能,最终使得Ru/Ba-MgO催化剂氨合成活性和热稳定性提高。当棉纤维经过3mol/L盐酸溶液预处理时,以其为模板制备的Ru/Ba-MgO-3催化剂在425℃、10MPa和10000h^(-1)反应条件下具有最佳的活性,其出口氨体积分数为18.37%。

关键词：生物模板纤维素合成氨催化剂载体