功能化介孔二氧化硅的制备及其对对二甲苯吸脱附性能的研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lbfjm78
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
有序介孔二氧化硅(SiO2)材料因其表面富含羟基,导致其在高湿度条件下对有机物的吸附容量降低。通过有机功能化方法可以对有序介孔SiO2材料进行疏水改性,但大多研究存在着以损失孔径和比表面积为代价等问题。为实现有序介孔SiO2表面疏水改性,同时避免比表面积降低的问题,本文选用乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)作为改性剂,以获得具有抗水性的介孔SiO2吸附材料,主要内容包括:
  采用耗散粒子动力学(DPD)对介孔SiO2改性合成过程进行模拟,结果显示当在介观体系中加入一定比例的VTES时,介孔SiO2的介观结构会发生二维到三维的改变,同时材料表面的耐水性增加。采用密度泛函(DFT)模拟探究了VTES改性的介孔SiO2材料对有机物的吸附性能,结果表明,相比未改性的介孔SiO2材料,VTES改性的介孔SiO2材料对有机物的吸附能力增加。上述结果表明VTES作为介孔SiO2功能化改性剂在理论上具有可行性。
  通过共缩合法制备了乙烯基功能化的有序介孔SiO2材料,并对合成材料的结构和性质进行了表征。结果表明乙烯基基团被成功引入材料孔壁表面;同时,吸附测试表明乙烯基的引入可以提高有序介孔SiO2材料的耐水性和对有机物的吸附能力。此外,当VTES/(VTES+TEOS)摩尔比增加到15%时,有序介孔SiO2的孔道结构可发生二维六方(p6m)向三维立方(Ia3d)的转变,这种结构转变可以使材料比表面积提高4%~10%。
  采用动态吸脱附方法探究了对二甲苯在有序介孔SiO2上的吸脱附行为。实验结果表明,经过有机基团修饰后,合成材料的耐水性增加,Qwet/Qdry值从56.2%增加到85.2%(Qdry代表在相对湿度为0时的吸附容量,Qwet代表在相对湿度为38%时的吸附容量)。脱附实验表明,功能化有序介孔SiO2在湿润情况下仍具有较好的脱附率,对对二甲苯的解吸率可达88.1%。吸脱附循环试验表明,功能化介孔SiO2具有较好的稳定性,经六次循环后,其吸附容量可保持在91%以上。
  本研究合成出的新型介孔SiO2材料具有良好的应用前景,并为后续类似材料的开发提供理论和实践指导。
其他文献
本文主要对甲苯液相非均相催化氧化反应合成苯甲醇进行了研究。苯甲醇作为一种重要精细化工产品,在香料、医药等诸多领域有着广泛应用。目前工业采用氯化苄水解法生产苯甲醇,该方法存在易腐蚀设备、环境污染以及产品含氯等缺点,严重限制了苯甲醇的应用与发展。甲苯液相非均相催化氧化制苯甲醇作为一条绿色环保可持续发展的合成路线具有重要的研究价值。本文分别考察了以碳纳米管(CNTs)/掺氮碳纳米管(NCNTs)为载体的
环境污染治理和新能源开发利用是实现可持续发展战略需要完成的两个首要任务。有机物是造成环境污染特别是水污染的重要来源,大部分有机物结构稳定,很难在自然生态条件下降解,严重危害着人类的生存环境。此外,氢能源清洁高效、可再生,是一种极具前景的新能源,而电催化分解水是大规模制备氢气的重要手段。基于以上原因,本论文合成了一种多功能电极材料,其电催化性能优异,不仅可以通过电辅助的方法催化激活过一硫酸盐高效降解
学位
2,5-二甲氧基-4-氯苯胺(缩写CDMA)是一种制备红色和黄色偶氮类有机染料的重要中间体。CDMA的产物中通常存在的未反应完全的2,5-二甲氧基-4-氯硝基苯(缩写CDMB)以及脱卤产物2,5-二甲氧基苯胺(缩写DMAn),极大地降低了下游产品色酚AS-LC和色酚AS-IRG的质量。本研究根据两种色酚的不同生产要求,分类讨论适合用做提纯CDMA的重结晶的有机溶剂,并提出具体的优化思路。  根据相
学位
戊二胺是一种天然的多胺类化合物,可取代石油化工中的已二胺,生产生物基的聚酰胺类化合物,有助于减少能源危机,减轻环境污染。因此,本文首先以L-赖氨酸盐酸盐为原料,研究了利用透性化的大肠杆菌工程菌催化制备戊二胺的方法,可解决化学法的成本高、操作困难和微生物发酵法代谢路径复杂、产率低的瓶颈问题。然后,本文以催化所得的戊二胺盐酸盐为原料,利用脱盐、萃取、精馏等单元操作进行纯化获得高纯戊二胺,简化操作,降低
学位
共晶是一种具有改进原物质理化性质的新型固体,不同晶型的共晶各种理化性质相差较大。对共晶的热力学和转晶行为进行研究可以为共晶的制备、晶型筛选、工业放大等提供重要的理论依据。丙磺舒-4,4’-偶氮吡啶的共晶是目前报道的第一个智能结晶材料,可以对多种外部刺激相应,产生可逆弹性变形。本文选择丙磺舒-4,4’-偶氮吡啶共晶作为模型物系,对其结晶过程热力学和多晶型转化过程进行研究。  本文首次通过溶液共结晶的
随着全球范围内化石能源的濒临枯竭以及环境问题的日益严重,清洁、高效的可再生能源的开发十分关键。氢气由于具备最高的能量密度以及燃烧过程不产生污染物的特点成为研究重点。而电解水制备氢气则被认为是实现能量转换的最简单和最有效的途径之一,但是这一过程却受到电解水过程中析氧反应(OER)缓慢的四电子转移动力学的限制,阻碍其进行,因此开发低成本、高效且稳定的OER电催化剂,可以大大促进电解水的应用前景。本文致
学位
化工分离技术分为相平衡分离和速率分离。目前对超滤和微滤膜技术的研究主要集中于孔径筛分的速率分离过程,相平衡分离过程研究相对较少,膜的选择吸附性有待提高;此外,在膜分离过程中,整个系统依然有较多流体动能被释放到环境中而损失。本文首次制备双金属Ce-UiO-66-NH2/diatomite(CUD)功能材料后在多孔支撑体上形成具有相平衡分离和速率分离特征的自组装膜并用于水体净化,通过机电转化装置将自组
学位
灭酸类药物,包括甲灭酸、托灭酸和氟灭酸等,由于其良好的消炎镇痛效果,被广泛地应用在人类和动物疾病的治疗中,目前其构效关系尚不完全明确。而在晶体工程中,理清构效关系对实现结构设计和提升产品性质具有重要意义。本文以灭酸类药物为模型物质,探讨了其晶体结构与荧光性质的关系,加深了对多晶型依赖的发光性质的理解,同时为托灭酸晶型检测提供了新思路;药物的低水溶性会严重限制其生物利用度,在对其溶解性质的研究中,我
相平衡热力学模型的研究对于化工分离过程具有重要的价值,而固液相平衡的模型化研究较为落后,往往停留在经验或半经验的研究方式上。正构烷烃体系的固液相平衡问题是油品析蜡现象的本质,预测和预防油品析蜡是油气储运系统设计必须考虑的因素。现有的正构烷烃固液相平衡预测模型的参数一般是先验估计的,缺少相平衡数据的校正。为此,本文进行了以下的研究工作:  (1)细化了对正构烷烃纯物质、二元和多元混合物固相相形态的认