化工科技

科研开发

  • 硫脲热解制备氮化碳材料光催化降解茜素红性能

    汶建彤;刘万毅;

    前驱体和合成温度的选择对制备材料的光活性起至关重要的作用。以硫脲为原料,采用热聚合法在不同温度(350~600℃)制备了一系列氮化碳材料。对茜素红的光催化降解实验表明,硫脲在400℃热解制备得到的催化剂表现出最佳的降解性能。通过热重-差示扫描量热法(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)等分析得出了硫脲热解过程中的聚合途径,并对不同氮化碳材料的相结构、形貌特征和能带结构等进行了对比分析,通过自由基捕获实验研究了光催化反应机理,为阐明由硫脲制备不同聚合度氮化碳材料的结构与降解性能的关系提供了重要参考。

    2025年04期 v.33 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1220K]
  • 分散降液筛板塔分离乙醇-水物系塔板效率

    邓明鑫;查欣璇;张雨婷;郑江涛;郝闯;马婷婷;高晓明;万俊;曹振恒;

    以304不锈钢为主要材料,设计并建造了一种新型分散降液筛板塔,塔总高3 000 mm,内径68 mm,设有15块分散降液筛板,开孔率13.43%。以乙醇-水二元混合物为实验物系,研究回流比、进料温度、进料量和进料组成对塔板效率的影响。采用四因素三水平的响应面分析方法,优化得出最佳操作条件为回流比1.7、进料温度62℃、进料量12.5 L/h、进料组成x(乙醇)=15.5%,分散降液筛板塔的板效率为47.58%,同等条件下单板效率比传统筛板提高了5.46%~6.95%。此外,基于表观回流比与冷液回流温度、泡点温度与热物性参数的关系,提出了一种泡点回流比矫正公式,有效修正了二者间的偏差。该方法可更准确描述塔顶回流过程,提高精馏操作的准确性,并优化能耗。

    2025年04期 v.33 7-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1434K]
  • 木质素磺酸钠改性氨基化水热碳球可控制备及其对Cr(Ⅵ)的高效去除机制

    侯泽宇;宋华;

    高效去除水体中Cr(Ⅵ)是水污染治理领域的重要课题,而制备低成本、高吸附容量的功能化吸附剂仍具挑战性。以造纸工业副产品木质素磺酸钠为碳源,成功制备了水热碳球(HCS),并利用乙二胺(EDA)、三聚氰胺(MEL)和三乙烯四胺(TETA)3种氨基改性剂对其改性制备了HCS-EDA、HCS-MEL和HCS-TETA,系统研究了改性剂对HCS吸附去除水中Cr(Ⅵ)性能的影响规律。结果表明,氨基功能化显著增强了HCS对Cr(Ⅵ)的吸附性能,其中,HCS-EDA吸附性能最优,较未改性HCS提升近1.2倍。吸附动力学和热力学分析表明HCS-EDA对Cr(Ⅵ)吸附过程符合伪二级动力学和Langmuir等温线,其优异的吸附性能主要归因于静电吸引、氧化还原和螯合协同作用。

    2025年04期 v.33 15-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1505K]
  • 低共熔溶剂催化油酸甲酯化

    蔡继忠;黄瑞鸿;邹一梅;刘巍洋;丁伟;

    以对甲苯磺酸作为氢键供体,合成一系列低共熔溶剂(DES),以DES为催化剂,催化油酸甲酯化反应。以酯化率为指标,通过单因素实验,筛选出催化效果最好的DES-12。以DES-12为催化剂,通过单因素实验和正交实验,对油酸甲酯化反应条件进行优化,确定最佳反应条件为t=4 h,t=75℃,n(油酸)∶n(甲醇)=1∶7,酯化率为99.12%。对DES-12进行复用实验,结果表明不仅具有优异的催化活性和复用性,还能在补充少量新鲜催化剂的情况下保持高效催化性能。通过对反应产物进行FTIR、HRMS、~1H NMR表征,证明催化产物为油酸甲酯。

    2025年04期 v.33 24-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1251K]
  • 溴化锂/氯化锌低共熔溶剂制备丝素蛋白膜及其性能

    信思敏;解从霞;李文静;梁晴晴;魏巍;

    丝素蛋白膜是一种生物相容性很好的大分子生物膜,但其发展受限于不良的力学性能。以溴化锂/氯化锌低共熔溶剂(LiBr/ZnCl_2DES)为溶剂,比较了紫外线照射条件下膜的力学特征差异,得到最佳紫外线照射条件,制备了力学性能更好的丝蛋白膜。结果表明,最佳紫外光参数为波长254 nm、光程11 cm、照射时间6 h,制备的膜平均断裂强度为25 MPa,比非光照膜高5 MPa,力学性能最佳。通过分子量子力学的计算,发现DES体系形成和溶解主要作用力是氢键和范德华力等弱分子间力。

    2025年04期 v.33 29-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1422K]
  • NH2-MIL101(Fe, Cu)光芬顿降解左氧氟沙星

    刘宇熙;张文静;迟伟蒙;梁宇宁;高彦华;陈颖;

    废水中抗生素的处理方法,是环境污染治理中关注的问题。Fe-金属有机框架(MOFs)材料在实际应用中仍存在金属活性中心循环效率低及结构稳定性不足等问题,限制了其在光催化领域的应用。加入Cu改性NH_2-MIL101,提升其光催化率。采用一步法合成了NH_2-MIL101(Fe, Cu)复合材料,探究其光芬顿降解左氧氟沙星的性能。对催化剂进行X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)以及固体紫外漫反射等表征。掺杂后的材料在c(H_2O_2)=9 mmol/L条件下,t<120 min,对20 mg/L左氧氟沙星(LEV)的降解率为88%,同时表现出良好的循环稳定性。羟基自由基(·OH)是LEV光催化降解过程中的主要影响因素。该复合材料光催化性能提升原因是Cu离子掺杂促进了体系的铁循环,提高了光生电子-空穴对的分离效率。该催化剂的合成及应用为光催化降解抗生素提供一种新策略。

    2025年04期 v.33 35-40+68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1871K]
  • 磁性氧化石墨烯生物炭复合材料的制备及性能

    平郑航;白小慧;闫君芝;邢艳;焦玉荣;白瑞;谷百灵;周鑫玉;

    以生物废弃核桃壳作为原料,添加具备强吸附能力、高比表面积、高化学稳定性等优点的氧化石墨烯(GO),利用共沉淀法制备新型磁性氧化石墨烯生物炭(Fe_3O_4-GO-WSC)复合材料。通过FTIR、XRD、SEM、BET、UV-Vis等表征手段对复合材料的组成、表面性质及磁性强度进行系统表征,并探究不同条件下复合材料对水体有机污染物亚甲基蓝(MB)的吸附效果。结果表明,将0.02 g Fe_3O_4-GO-WSC磁性复合材料加入10 mg/L MB溶液,吸附率为90.2%。经5次磁性分离,对MB吸附率为54.7%。复合材料对MB的吸附行为,与准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型有较好相关性,说明该吸附过程偏向于化学吸附,是单分子层吸附。

    2025年04期 v.33 41-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1612K]
  • 废弃紫甘蓝菜叶中花青素的提取工艺及稳定性

    舒雨婷;高锦红;周小强;魏昊;周敏;尹晓菲;

    以废弃紫甘蓝菜叶为原料,采用超声辅助结合紫外光谱技术提取紫甘蓝菜叶中花青素,利用单因素实验与正交实验相结合方法,优化花青素提取工艺参数,并探讨了光照和温度对紫甘蓝菜叶花青素稳定性的影响。最佳提取工艺为V(乙醇)∶V(柠檬酸)=5∶5,m(紫甘蓝菜叶粉末)∶V(乙醇-柠檬酸)=1∶20 g/mL,t=40℃超声提取35 min。光照时间超过9 h,花青素保存率小于20%,表明花青素在避光、t<70℃稳定性较好。

    2025年04期 v.33 46-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1464K]
  • 一种延展型两性表面活性剂的合成及性能

    姜超绪;

    以异癸醇、环氧丙烷、环氧乙烷及溴乙基磺酸钠为原料通过开环反应和取代反应,合成了一种延展型两性表面活性剂IA(PO)_3(EO)_3-NS并通过~1H NMR和元素分析确定其分子结构。通过铂金板法和旋转液滴法测定了IA(PO)_3(EO)_3-NS的表面活性和界面活性。研究结果表明,IA(PO)_3(EO)_3-NS的临界胶束浓度(CMC)和临界表面张力(γ_(CMC))分别为0.0457 mmol/L和28.54 mN/m,表面活性高于其他延展型表面活性剂C_(16)P_3E_6S及传统的单链表面活性剂(SDS);目标产物质量分数增大至0.3%,界面张力(IFT)为0.087 mN/m。分子动力学模拟结果表明,IA(PO)_3(EO)_3-NS分子吸附在油水界面后,能够有效地保持油水界面膜的稳定性。

    2025年04期 v.33 51-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1650K]

综述专论

  • 金属有机框架材料制备方法研究进展

    陈恒飞;管晓伟;李婉婷;李奇;王存国;种文刚;

    金属有机框架(MOFs)材料是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键构成的晶体材料。MOFs因其高比表面积、可调节的孔隙结构和多样化的化学功能性,在电化学储能、催化、气体存储、传感、分离、药物递送等领域具有广泛的应用潜力。因此,MOFs材料的合成方法成为了材料科学中的重要研究方向。综述了MOFs材料的多种合成方法及其研究进展,重点介绍了水热合成法、溶剂热法、超声波辅助合成法和微波辅助合成法等,为MOFs材料的合成和进一步研究提供借鉴。

    2025年04期 v.33 56-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1456K]
  • 1,4-丁二醇气相脱氢制备γ-丁内酯反应工艺及催化剂研究进展

    李雪儿;石利红;赵江红;武建兵;周玮;王永钊;

    通过生物质衍生的1,4-丁二醇气相脱氢工艺制备γ-丁内酯是一种可持续且显著商业化的工艺路线,性能优良的催化剂是该工艺的关键。目前在对1,4-丁二醇气相脱氢制备γ-丁内酯催化剂的研究中,大多数为Cu基负载催化剂,该类催化剂对γ-丁内酯的生成具有较高的选择性和活性。对1,4-丁二醇气相脱氢制备γ-丁内酯反应工艺、Cu基催化剂研究以及脱氢反应机理进行了综述,并对未来催化剂的研发方向进行了展望。

    2025年04期 v.33 63-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1510K]
  • 摩擦纳米发电机用二维材料及作用机制研究进展

    管晓伟;王磊;陈恒飞;李婉婷;李奇;王存国;

    随着能源危机和环境问题的日益加剧,摩擦纳米发电机(TENGs)作为一种可穿戴、环境友好型的能源装置,受到了广泛关注。二维材料因其高比表面积、优异的机械性能和电学性能等特性,成为提高TENGs输出性能比较有前景的候选材料之一。综述了石墨烯(Gn)、氧化石墨烯(GO)、过渡金属二硫化物(TMDs)、MXene等典型二维材料在TENGs中的应用进展,探讨了二维材料在TENGs中的作用机制,如降低内阻、提高感应电荷生成率和增加电荷捕获位点等,分析了二维材料在TENGs应用中面临的挑战,并对未来的发展进行了展望。

    2025年04期 v.33 69-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1488K]
  • 单原子催化体系下有氧氧化与类芬顿反应机理

    王友志;

    氧化反应单原子催化剂催化是有机反应的主要应用领域之一,其中有氧氧化和类芬顿反应占据重要地位。阐明单原子催化机理是优化催化剂设计与性能的关键。结合近年来发表的单原子催化剂催化氧化反应的实例,综述了单原子催化体系中有氧氧化反应和类芬顿反应的一般规律,对未来催化氧化反应的单原子催化剂理性调控提供了借鉴意义。

    2025年04期 v.33 74-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1519K]
  • 高性能长效性抗静电聚乙烯膜的应用研究进展

    李雪;王龙;夏子昂;李超洁;刘晓宇;张恒;

    概述了用于聚乙烯(PE)薄膜材料的抗静电剂的作用原理、结构分类和影响PE树脂抗静电性的因素,重点研究了提高PE材料抗静电性和长效性的方法。抗静电剂与PE树脂间相容性是影响PE薄膜抗静电性能的重要因素之一,通过抗静电剂的选择和设计实现与PE树脂适中的相容性,以及调控抗静电剂在PE薄膜制品中适当的迁移速度是今后PE薄膜实现长效抗静电性研究和应用的关键问题。

    2025年04期 v.33 79-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1522K]
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