基于激光诱导击穿光谱的氢同位素定量分析技术研究

激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)技术是对材料中元素的组成成分和含量进行测试和分析的一种新技术。针对储氢材料中氢同位素的含量及分布问题,开展了LIBS定量分析技术应用研究。采用体材钛片材料,分别制得不同氢氘原子浓度的氢氘化钛样品,利用LIBS对氢氘化钛样品中氢原子和氘原子含量进行了定量分析。钛元素的发射光谱谱线结合玻尔兹曼图计算得到了等离子体温度为(16000±1000)K。利用内定标法,对分别绘制的氢、氘的定标曲线进行积分强度修正,成功地把线性度提高了4%,氢同位素定量分析误差降低了2.8%;同时,根据定标曲线,计算出了相同条件下的氢氘浓度,并与样品制备过程通过压降法得到的浓度值进行了对比。结果显示:采用内定标法的LIBS定量分析技术能够较准确地测量含氢同位素样品的氢氘浓度,氢平均测量误差为3.19%,氘测量平均误差为1.94%,其信号增强效果和数据精确度能够满足定量分析的要求。

改进的MIVM在Cd-Cu-Zn合金的活度计算和气液平衡研究

在湿法炼锌的冶炼过程中,通过锌粉置换硫酸锌溶液中的铜和镉,采用真空蒸馏技术综合回收利用高镉渣是一项重要的工艺。本文采用改进的分子相互作用体积模型(M-MIVM)对Cd-Cu-Zn合金的活度进行了预测,并以此为基础,预测了Cd-Cu-Zn合金在真空蒸馏过程中的气液平衡。结果表明,在二元合金中的活度实验值与模型计算值比较中,M-MIVM的总平均标准偏差0.0037,相较于传统的局部组成模型有更好的精确度和稳定性。本文研究可为高纯镉的生产以及粗镉的综合回收利用提供较为准确的基础热力学数据;同时,也为预测真空蒸馏的气液相平衡计算提供理论基础。

咪唑基配体及其金属配合物的合成与应用

咪唑及其衍生物作为一类重要的配体分子,可以通过不同的配位模式与众多主体金属离子作用,形成主体-客体配合物。同时,这些配合物在离子识别、荧光材料、药物设计、磁性材料、自组装、气体吸附和催化剂的研发等领域展现出广阔的应用前景。本文着重综述了咪唑基衍生物配体及其配合物的研究进展,对一些此类新型配合物的合成方法与应用做了详细介绍,并展望了未来发展的方向。

三维Zn(Ⅱ)配位聚合物{[Zn_4(trz)_4(Hnip)_2(nip)]·2H_2O}_n的水热合成、晶体结构和荧光性质

采用水热合成法合成了一种新型的金属有机配合物{[Zn_4(trz)_4(Hnip)_2(nip)]·2H_2O}_n(Htrz=1,2,4-三氮唑,H_2nip=5-硝基间苯二甲酸).通过X射线单晶衍射、X射线粉末衍射、元素分析和红外光谱对其结构进行表征,结果表明该化合物属于单斜晶系,C2/c空间点群,其晶胞参数分别为a=23.497 3(6)nm,b=13.763 1(4)nm,c=14.065 2(3)nm,β=91.721(2)°,Z=4,V=4 546.6(2)nm^3,D_c=1.805 mg/m^3,M_r=1 235.25,μ=3.285 mm^(-1),F(000)=2 479,R_1=0.062 5,ωR_2=0.172 0.中心离子Zn(Ⅱ)通过Htrz配体连接形成Zn1和Zn2两种SUBs,这两种SUBs交叉相连形成了{[Zn_4(trz)_4]^(4+)}_n的二维面,最终H_2nip连接这些二维层形成了一个三维网状结构.此外,该配合物的荧光性能也得到了研究.

湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣中铁和硫的赋存状态

锌铁分离是湿法炼锌工艺中的关键,赤铁矿法产出的渣性质稳定,对环境友好,有着较大的应用潜力。以硫酸亚铁—硫酸锌溶液体系为对象,研究了反应温度和反应时间对溶液中铁含量和赤铁矿沉淀渣中Fe、S含量及赋存状态的影响。结果表明,在反应温度185℃、氧分压0.4 MPa、转速600 r/min、晶种用量25 g/L条件下,反应时间3 h,反应温度由170℃提高至200℃,能有效提高渣中的铁含量,降低硫酸根与赤铁矿颗粒表面间的双核配位交换吸附,同时增强赤铁矿颗粒间的分散性,减少硫元素在颗粒间隙间的吸附,除铁后液中的S以SO_(4)^(2-)形式存在。反应时间由1 h延长到3 h,除铁率由91.23%增大到93.63%,所得产物皆为α-Fe_(2)O_(3),且Fe^(2+)在反应初期氧化较快,致使溶液中部分Fe^(3+)处于过饱和状态,以更快的成核速率依附于球形晶种上并生长成纺锤形小颗粒。

钛中氢同位素的热脱附谱定量分析研究

通过优化钛的吸氢工艺,成功制备了不同氢氘含量的氢/氘化钛样品;结合XRD分析,给出了钛吸氢前后的晶体结构变化。利用热脱附谱(TDS)技术,通过标准漏孔标定质谱仪的离子流信号强度,实现了钛中氢同位素脱附量的定量测定;TDS法测量结果与压力-体积法测量值之间的绝对误差小于6%。研究结果可为氢能、核能及核技术领域材料中氢同位素含量的准确测量提供有益参考。

三维配合物{[Mn3(C12H6O4)4]^2-(C11H18N4)^2+}n的水热合成、晶体结构和磁性研究

采用水热法合成出一种新型金属有机功能配合物{[Mn_3(C_(12)H_6O_4)_4]^(2-)(C_(11)H_(18)N_4)^(2+)}_n(C_(12)H_6O_4为去质子化的1,4-萘二甲酸,(C_(11)H_(18)N_4)^(2+)为质子化的1,1'-(1,5-戊烷基)二咪唑).通过X射线单晶衍射技术对该化合物进行结构表征,结果表明该化合物属于单斜晶系C2/c空间群,其晶胞参数分别为a=1.197 95(4)nm,b=2.764 57(10)nm,c=1.564 51(5)nm,α=90°,β=9.372 90(10)°,γ=90°,Z=4,V=5.170 4(3)nm3,F(000)=2 508.锰离子以六配位的方式与6个1,4-萘二甲酸中的氧原子结合形成扭曲的八面体构型.C_(11)H_(18)N_4分子以游离形式存在于体系中,一方面质子化后起到平衡电荷的作用;另一方面与1,4-萘二甲酸羰基氧原子形成丰富的氢键作用力.有机配体1,4-萘二甲酸以不同的配位模式连接中心锰原子,最终使配合物形成了一个具有网状结构的三维配位聚合物.磁学性质研究表明:该配合物存在弱的反铁磁性,线性拟合得到配合物的居里外斯温度T=-16.265 197 K.CCDC:1517397.

基于含氮杂环羧基配体的Cu~Ⅱ/Co~Ⅱ配合物的水热合成、晶体结构和磁性研究

采用水热法合成出两种过渡金属配位聚合物{[Cu(L1)_2·H_2O]·3H_2O}_n(1)和[Co(L2)·2H_2O]_n(2)(L1为5-甲基吡唑-3-甲酸离子,L2为3,5-吡啶二羧酸离子),并通过X射线单晶衍射、红外光谱、元素分析、热重分析、X射线粉末衍射以及变温磁化率技术对其进行了表征.X射线晶体结构分析表明,配合物物1和2分别表现出零维和二维网状结构,并且二者都通过丰富的氢键作用力进一步组装成为迷人的三维超分子结构.此外,磁性研究表明:在配合物1和2中,相邻的两个Cu(Ⅱ)或Co(Ⅱ)之间均存在反铁磁性相互作用.

配合物{[Co(C_(12)H_(10)N_4)_2(H_2O)_4]獉2C_4H_3O_4}n的水热合成、晶体结构和磁性研究

采用水热合成法合成了一种新的金属有机配合物{[Co(C_(12)H_(10)N_4)_2(H_2O)_4]獉2C_4H_3O_4}n(C_(12)H_(10)N_4=4-bpdb=(1,4-双(4-吡啶)-2,3-二氮杂-1,3-丁二烯,C_4H_3O_4=富马酸).通过X射线单晶衍射对该化合物进行结构表征,结果表明该化合物属于三斜晶系,P-1空间群,其晶胞参数分别为a=0.628 95(3)nm,b=0.701 07(3)nm,c=2.088 38(10)nm,β=92.502(2)°,Z=1,V=844.038(7)nm^3,D_c=1.537 mg/m^3,Mr=781.60,Z=1,μ=0.586 mm^(-1),F(000)=405,R_1=0.029 9,wR_2=0.091 6.中心离子Co(Ⅱ)与2个4-bpdb有机配体中的N原子和4个水分子中的O原子配位.借助于配位水分子和未配位的富马酸分子间的氢键作用力以及有机配体芳环之间的π…π堆积作用,该单核配合物最终形成了一个二维的超分子网状结构.磁学性质研究表明:该配合物存在弱的反铁磁性,其T_θ=-2.99 K.CCDC:1409869.