过渡金属离子促进煤自燃机理的量子化学计算

为研究低温氧化条件下典型过渡金属离子对煤自燃的影响,对褐煤(HM)、气煤(QM)、肥煤(FM)进行过渡金属离子的测定,选取过渡金属离子中含量较多且氧化性较强的Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)为研究对象。采用量子化学计算方法,分析了电荷分布、前线轨道和拉普拉斯键级,证明了活性位点的存在。探究了有无过渡金属离子情况下,Ar—CH_(2)—CH_(3)到Ar—CO—CH_(3)的2种反应历程进行模型优化、过渡态计算和IRC验证,得到热力学相关参数。计算结果表明,无过渡金属离子参与的反应决速步的活化能垒为164.18 kJ/mol,有过渡金属离子反应决速步活化能垒为158.72 kJ/mol,过渡金属离子对总反应速度影响效果不显著。Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)参与下,反应的总放热量分别为1535.52、1834.97、365.93 kJ/mol,其数值均大于氧气分子氧化脂肪烃所放出的热量(319.93 kJ/mol),氧化脂肪烃中C—H的自由能垒分别为42.79、4.30、117.29 kJ/mol,其值都小于氧气分子氧化C—H反应的活化能值(146.38 kJ/mol),过渡金属离子对C—H氧化能力从高到低的顺序为Mn(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ),反应过程中伴随着·OH和H_(+)的生成,在后续反应中,会进一步与煤结构发生反应,加快煤自燃过程;为验证模拟结果的准确性,采用程序升温气相色谱联用仪对4种不同煤样的CO气体产物出现的时间和体积分数进行测定,发现4种煤样出现CO气体产物的温度点相近,添加锰离子的煤样在90℃时产生了CO,其余3种煤样在100℃出现CO气体产物,CO气体产物体积分数从大到小的顺序为Mn(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)和原煤样,这与计算得到的结果相一致,随着温度的升高,Mn(Ⅲ)对于提高CO生成速率效果逐渐减弱,铁离子和铜离子催化煤自燃效果逐渐显著,实验结果与模拟结果具有一定的相关性,相比于氧气分子,煤中过渡金属离子更容易与C—H发生氧化反应,不仅使自由基链式反应更早发生,还增加了反应的放热量和·OH和H_(+)的生成量,从而促进煤自燃。

过渡金属离子掺杂TiO_(2)光催化降解汽油气的性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了空白TiO_(2)及过渡金属离子(Ni、Fe、Ag、Zn)改性的光催化剂,利用FT-IR、XRD和SEM等方法对其进行表征。以汽油气为目标污染物,考察了不同工艺条件对光催化剂降解汽油气性能的影响。结果表明,与空白TiO_(2)相比,过渡金属离子改性的光催化剂晶粒尺寸明显减小,表面分散均匀且羟基数量增加,其中Zn离子改性的光催化剂对汽油气具有最佳的催化降解效果;在Zn/TiO_(2)摩尔比为0.2%、煅烧温度为550℃、汽油气初始质量浓度为14042.55 mg/m^(3)、光催化剂质量为30 g、光照强度为36 W/m^(2)的最佳降解条件下,3 h内对汽油气的降解效率达到了76.6%。

过渡金属离子液相催化氧化SO_(2)的研究进展

阐述了过渡金属离子液相催化氧化SO_(2)研究进展及多种因素对脱硫效果的影响。介绍了过渡金属离子液相催化氧化SO_(2)的机理、SO_(2)在气液两相的传质过程及实验装置,最后对过渡金属离子液相催化氧化法的应用和发展方向进行展望。

溶胶-凝胶法制备高比表面积的纳米氧化铝及其对过渡金属离子吸附行为的研究

溶胶 -凝胶法合成高比表面积纳米氧化铝,以透射电镜(TEM),X射线衍射(XRD),比表面积测定(BET)等手段对所得的纳米氧化铝进行了表征,表明纳米粒子的粒径在 40～ 80nm.以ICP AES为检测手段,考察了纳米氧化铝材料在静态吸附条件下对于过渡金属离子的富集分离性能.结果表明,在pH 8～ 9范围内,过渡金属离子Cu,Mn,Cr,Ni可实现定量分离富集.吸附于纳米氧化铝上的金属离子可用 1.0mol/L盐酸溶液完全解脱.将所合成的纳米氧化铝用于实际标准样品黑麦叶和煤烟灰中Cu,Mn,Cr,Ni的分离富集及ICP AES测定。

过渡金属离子掺杂改性TiO_2研究进展

综述了近年来国内外利用过渡金属离子掺杂改性TiO2的光催化性能和光响应范围、掺杂机理及掺杂模型;分析了制备方法、掺杂金属离子种类、浓度对TiO2光催化性能的影响;归纳总结了针对光催化研究目前的现状和存在的问题讨论了今后的研究方向。

罗丹明类荧光探针在重金属和过渡金属离子检测中的应用

作为一种高量子产率的荧光分子,罗丹明常常被选作荧光母体用于金属离子荧光探针的设计合成。该文对近年来罗丹明类荧光探针在重金属与过渡金属离子检测中的应用进行了详细综述,包括作用机理、检测离子、应用范围及检测水平都进行了详细的比较分析。另外,提出了罗丹明类重金属离子荧光探针研究目前存在的问题和今后的发展趋势。

Amberlite IRC748螯合过渡金属离子降低卷烟烟气中HCN研究

为选择性降低卷烟烟气中氢氰酸(HCN)释放量,采用离子交换法制备了功能化螯合型离子交换树脂Mn+-Amberlite IRC748。利用原子吸收分光光度计(AAS)、比表面积及孔径分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)等方法分别对金属离子交换量、样品孔结构参数及表面形貌进行了表征。结果表明:IRC748对不同金属离子Mn+的吸附量大小顺序为Cu2+≥Zn2+>Co2+≥Fe3+,表明Cu2+最易与IRC748螯合。利用卷烟添加剂减害性能模拟装置评价了Mn+-IRC748对卷烟主流烟气中HCN的降低效果,结果表明:Cu2+-IRC748对烟气中HCN的降低效果可高达40%。卷烟应用实验结果表明,与对照卷烟相比,添加Cu2+-IRC748材料的试验卷烟主流烟气中HCN的降低率可达22.4%,而烟气常规成分释放量与对照卷烟基本一致,卷烟感观质量无明显差异。

低压离子色谱分离-化学发光在线检测过渡金属离子

研究了低压离子色谱 (LPIC)分离 柱后鲁米诺化学发光 (CL)检测方法 ,并分离测定了Cu2 + ,Co2 + ,Cr3 + ,Fe2 + ,Mn2 + 等 5种过渡金属离子。以草酸 柠檬酸混合溶液作为洗脱液 ,Luminol H2 O2 Mn + 作为化学发光检测体系 ,对过渡金属离子进行在线检测。测定的线性范围分别为 (mg·L-1) :Co2 + ,0 0 0 1～ 0 .1;Cu2 + ,0 1～ 6 ;Mn2 + ,0 0 6～ 4 ;Fe2 + ,0 0 3～ 5 ;Cr3 + ,0 0 2 5～ 1。检测限分别为 (μg·L-1) :Co2 + ,0 85 ;Cu2 + ,85 ;Mn2 + ,4 2 ;Fe2 + ,2 1;Cr3 + ,2 0。利用此法测定了维生素B12 中Co2 + 以及人发样中Cu2 + ,Mn2 + ,Cr3 + ,Co2 + 和Fe2 + 等离子的含量 ,结果与原子吸收法所测值基本吻合。

过渡金属离子为模板的卟啉过渡金属配合物的合成研究

系统研究了以过渡金属离子为模板的卟啉配合物的合成方法,探讨了金属离子加入的时间、加入方式,溶剂各组分配比,反应温度,反应时间等因素对反应的影响,得到最佳工艺参数:金属盐的加入最好在加入芳香醛和吡咯10～15min后,反应混合液的温度降到90℃以下,加入醋酸盐;混合溶剂配比为(2～5)∶(1～4)∶1;反应温度为120～145℃;反应时间为40～80min。并且利用该方法合成了34种金属卟啉配合物。利用元素分析,UV-Vis,IR,1HNMR对金属卟啉配合物的结构进行了表征,利用TG-DTA研究了它们的热稳定性,利用EPR研究了它们的顺磁性。结果表明:该方法操作简便,产物易于分离、提纯,产率由原来两步合成法的10%～25%提高到35.1%～48%。

杯[4]冠醚对过渡金属离子的液膜传输行为

藉杯芳烃衍生物的识别作用可以实现对金属离子的选择性液膜传输 .本文研究了 4种新型杯 [4 ]冠醚对 5种过渡金属离子 ( Cu2 + ,Fe3+ ,Co2 + ,Ni2 + ,Zn2 + )的液膜传输行为 .发现其中酯型杯 [4 ]冠醚 ( )对 Cu2 +有优良的传输效能 ,并详细考察了各种因素 (包括源相和受相酸度、离子载体 的浓度、时间及温度等 )的影响 .指出载体 对 Cu2 + 的传输为 H+ 交换机理 。

具有重要生物学意义的重金属及过渡金属离子荧光分子探针

过渡金属及重金属广泛地存在于自然界中,其中的一些元素(如铜、锌等)在生命过程中具有非常重要的功能,而另外一些元素(如铅、汞、镉等)则在很低浓度时就对生物体具有极强的毒性。本文简要介绍了金属离子荧光探针的设计原理,并综述了近5年来具有重要生物学意义的重金属及过渡金属离子Pb2+、Hg2+、Cd2+、Cu2+、Cu+、Zn2+荧光分子探针的设计合成、性能及其在活细胞中应用研究的最新进展。

MgSO_4、DTPA和Na_2SiO_3对含过渡金属离子的碱性H_2O_2溶液的稳定作用

研究了碱性条件下Al3+及碱土金属离子(Mg2+、Ca2+)对H2O2的稳定作用、过渡金属离子Fe3+、Fe2+、Mn2+和Cu2+对H2O2的催化分解作用及MgSO4、DTPA和Na2SiO3对碱性H2O2溶液的稳定作用。结果表明,碱土金属离子Mg2+、Ca2+可以对碱性H2O2溶液起到很好的稳定作用;Al3+在强碱条件下对H2O2的分解没有影响。过渡金属离子Fe3+、Fe2+、Mn2+和Cu2+在碱性条件下都会快速催化分解H2O2。4种过渡金属离子对H2O2的催化分解作用由强到弱依次为:Cu2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+。在过渡金属离子存在的情况下,Mg2+仍然有较好的防分解性能;Mg2+对有Fe2+存在的H2O2碱溶液的稳定效果好于Fe3+。无论H2O2的碱性溶液中是否有过渡金属离子,加入DTPA对H2O2均有一定的稳定作用,但其稳定效果远不如添加Mg2+效果好。Na2SiO3加入不含过渡金属离子的碱性H2O2溶液中时,不能够起到稳定H2O2的作用。

过渡金属离子与乙腈团簇的反应

用激光溅射 -分子束技术 ,研究了几种过渡金属离子与乙腈团簇分子的气相化学反应 .根据反射式飞行时间质谱检测的结果 ,不同的过渡金属离子可与乙腈分子形成不同尺寸的团簇离子产物 ,其中Ti+ ,V+ ,Cr+ 与乙腈反应的活泼性强于Cu+ ,Fe+ 与乙腈反应的活泼性 .分析过渡金属离子Ti+ ,V+ ,Cr+ 与乙腈反应所生成团簇离子的强度分布 ,发现它们都在n =2和n =3之间形成明显的强度间隙 .

过渡金属离子液相催化氧化烟气脱硫

烟气脱硫技术属我国环保市场急需的关键技术。过渡金属离子液相催化氧化烟气脱硫技术可以利用产生的稀硫酸制取石膏、肥料和聚合硫酸铁等多种高附加值的副产品。阐述了烟气脱硫的反应机理、脱硫吸收液和脱硫装置 ,以及吸收液酸度、温度、液气比、气速和入口浓度等因素对脱硫效率的影响。评述了金属离子的协同作用。

彩色金刚石中过渡金属离子的谱学研究

过渡金属镍、钴和铁是高温高压法合成金刚石的常用触媒 ,已有研究表明 :采用镍、钴作触媒所合成的金刚石中存在镍、钴离子 ,部分天然金刚石含有镍离子 ;镍、钴离子以替代方式或间隙形式进入金刚石的晶格 ,并能与杂质氮形成复合体。为了探寻彩色金刚石中过渡金属离子存在的谱学标志 ,确定镍、钴离子在彩色金刚石中的赋存状态 ,文章对 6颗彩色天然与合成金刚石进行了扫描电镜 能谱、显微红外光谱、光致发光谱、电子顺磁共振谱 (EPR)等测试研究。结果表明天然与合成的样品都具有与镍、钴有关的发光中心与EPR结构 :包括西澳的蓝灰色天然金刚石中与镍有关的 884 6nm等发光中心 ,以及天然变色金刚石中与钴有关的发光中心。对各种谱学测试结果的综合分析 ,得出样品中存在镍、钴离子并与杂质氮形成各种Ni N或Co N复合体的结论 ,其中在天然金刚石中发现钴离子在该领域研究中尚属首次。

宝石中常见过渡金属离子致色的理论解释

从晶体场理论或配位场理论出发 ,应用群论的方法 ,从理论上系统地解释了宝石中常见的因过渡金属离子在不同的配位场环境下而引起的能级分裂 ,并详细地阐述了这一理论分析的程序 ,最后列举实例并给予了理论解释。

查尔酮修饰β—环糊精与过渡金属离子间相互作用

利用稳态荧光光谱和时间分辨荧光技术研究了新型环糊精衍生物(DMAC-CD)与过渡金属离子之间的相互作用.结果表明,由于该环糊精衍生物在水溶液中"自包结”构象的存在,使其所连的二甲氨基查尔酮的羰基及氮杂烷氧链与过渡金属离子发生强烈配位作用.从而观察到主体分子DMAC-CD与金属离子间的光诱导电子转移猝灭极大地偏离了Stern-Volmer直线关系,符合典型的静态猝灭机制.测定了该主体分子与过渡金属离子间形成配合物的稳定常数和荧光猝灭速率常数.结果显示出该查尔酮修饰的环糊精对过渡金属离子,特别是Cu2+有很高的敏感性和选择性.

氟喹诺酮类抗菌药物与过渡金属离子Cr^(3+),Mn^(2+) 和Fe^(3+)形成配合物配位位置的研究

通过 1D1 HNMR ,1 3CNMR和1 H自旋 晶格弛豫时间T1 对氟喹诺酮类抗菌药物与过渡金属离子Cr3+,Mn2 +和Fe3+形成配合物的位置进行了研究 ,合成了固体配合物 ,对其进行了元素分析 .实验结果表明过渡金属离子Cr3+,Mn2 +和Fe3+与氟喹诺酮类抗菌药物形成 1∶2的配合物 。

过渡金属离子掺杂纳米TiO_2的机理和光吸收特性

综述了过渡金属离子掺杂改性 Ti O2 的光催化性能及掺杂离子的原子摩尔分数、半径、化合价等因素对 Ti O2 光催化性能的影响。同时结合具体实验结果 ,分析了掺 Fe3+ Ti O2 的光吸收特性。结果表明 ,Ti O2 的吸收阀值随掺 Fe3+量的增加而增大 ,拓宽了光响应范围 。

过渡金属离子对过氧化氢漂白的危害及控制措施

H2O2作为无元素氯漂白(ECF)、全无氯漂白(TCF)等绿色漂白工艺的关键漂白剂,越来越受到制浆造纸科研人员的重视,而过渡金属离子却是影响过氧化氢漂白效果的重要因素之一。本文介绍了过氧化氢漂白中过渡金属离子来源、存在状态以及对漂白的危害和解决措施。