泡沫镍负载NiMoO_(4)/NiMoS_(4)复合材料的制备及其电化学性能

以泡沫镍作为基底,采用水热法原位生长出具有片状结构的NiMoO_(4)活性材料,然后通过水热硫化制备出NiMoO_(4)/NiMoS_(4)复合材料,研究了水热时间和硫脲添加量对样品形貌和电化学性能的影响。电化学结果表明,NiMoO_(4)/NiMoS_(4)电极在电流密度为1A·g^(-1)时,比电容为1560.7F·g^(-1),在电流密度为40A·g^(-1)时循环2000次后,比电容仍为初始比电容的76.7%。将NiMoO_(4)/NiMoS_(4)电极材料与活性炭(AC)分别作为正、负极组装的非对称超级电容器(ASC)在400W·kg^(-1)的功率密度下可提供29.0Wh·kg^(-1)的能量密度。

Z型异质结Cu_(2)O/Bi_(2)MoO_(6)的构建及光催化降解性能

通过水热法制备出一系列Z型异质结Cu_(2)O/Bi_(2)MoO_(6)新型光催化剂。采用扫描电子显微镜、粉末X射线衍射、红外光谱、紫外可见吸收光谱等表征手段研究了催化剂的形貌、结构性质和光电化学性质,并以四环素(TC)为降解目标污染物,进一步探究了其催化效率。实验结果表明,Cu_(2)O的加入提高了复合催化剂的光催化性能,其中20%Cu_(2)O/Bi_(2)MoO_(6)复合催化剂(Cu_(2)O和Bi_(2)MoO_(6)的质量比为20%)降解效果最好,100 min内可降解95%的TC。Cu_(2)O与Bi_(2)MoO_(6)之间的协同作用使其可以吸收更多的可见光,所构建的Z型异质结改变了电子转移途径,提高了电子与空穴的分离效率,光催化活性显著提高。通过自由基捕获实验和能带结构,分析了Z型异质结Cu_(2)O/Bi_(2)MoO_(6)复合催化剂光催化降解TC可能的机理。

基于2-硫代巴比妥酸构筑零维原子簇{[Cu_(6)(H_(2)tba)_(6)]·2DMF·xSolvent}、二维层状{[Sc(H_(2)tba)_(3)(DMF)]·2DMF}_(n)和三维网状{[Fe(H_(2)tba)_(2)(H_(2)O)_(2)]·2DMF}_(n)

分别以Cu(ClO_(4))_(2)·6H_(2)O、Sc(ClO_(4))_(3)·6H_(2)O和Fe(ClO_(4))_(3)·9H_(2)O为金属盐,2-硫代巴比妥酸(H_(3)tba)为配体,通过扩散反应得到了3种不同结构的配合物{[Cu_(6)(H_(2)tba)_(6)]·2DMF·xSolvent}(1)、{[Sc(H_(2)tba)_(3)(DMF)]·2DMF}_(n)(2)和[Fe(H_(2)tba)_(2)(H_(2)O)_(2)]_(n)(3),并用红外光谱、元素分析、热重分析和粉末X射线衍射对配合物进行了表征。单晶X射线衍射结构分析表明配合物1是一个具有三方反棱柱构型的六核铜原子簇合物,配合物2是一个具有二维层状结构的化合物,配合物3是一个具有三维网状结构的配位聚合物。配合物1在390 nm光照激发下在735 nm处有强的荧光发射峰。

基于半夹心Cp*Rh单元的超分子桥环和螺环化合物的构筑策略

桥环和螺环化合物是有机化学中常用的概念而在其他领域鲜有提及。在本研究中,我们将桥环和螺环的概念拓展至超分子化学领域中并提出了相应的构筑策略。在刚性直线型配体中引入额外的螯合位点,通过配位驱动、分步组装的方法合成了复杂的3个有机金属超分子桥环化合物[(Cp*Rh)_(6)(μ-η^(2)-η^(2)-C_(2)O_(4))_(2)(μ-C_(2)O_(4))(L^(A))_(2)](OTf)_(6)(1)、[(Cp*Rh)_(6)(dhbq)_(2)(pyrazine)(L^(A))_(2)](OTf)_8(2)和[(Cp*Rh)_(6)(tpphz)_(2)(bpea)(L^(A))_(2)](OTf)_(12)(3),以及一个超分子螺环化合物(Cp*Rh)_(12)(bibzim)_(3)Ru(L^(A))_(3)(L^(B))_(3)](OTf)_(10)(PF_(6))_(4)(4),其中L^(A)=3,3'-di(pyridin-4-yl)-2,2'-bipyridine,OTf^(-)=CF_(3)SO_(3)^(-),dhbq=2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone,tpphz=tetrapyrido[3,2-a∶2',3'-c∶3″,2″-h∶2′″,3′″-j]phenazine,bpea=1,2-di(pyridin-4-yl)ethane,bibzim=2,2'-bisbenzimidazole,L^(B)=4,4'-di(pyridin-4-yl)-1,1'-biphenyl。并通过单晶X射线衍射的方法一一表征了它们的单晶结构。

非皂化P507体系萃取分离镧和锕元素

由于稀土生产过程中锕元素未被有效分离去除,导致我国部分稀土产品的放射性超出豁免值(α和β总放射性小于1 Bq/g)。本工作以非皂化的2-乙基己基磷酸单-2-乙基己基酯(P507)为萃取剂,二乙基三胺五乙酸(DTPA)或N-(2-羟乙基)乙二胺-N,N',N'-三乙酸(HEDTA)为水相掩蔽剂,乳酸为酸度缓冲剂,分别在盐酸和硝酸体系中研究了对镧和锕两种元素的萃取分离。结果显示,弱酸试剂可有效缓冲稀土料液的酸度,使萃取反应向有利于生成有机配合物的方向进行。在pH为3.0、初始La^(3+)浓度为0.2 mol/L的盐酸溶液中,该体系对La^(3+)的萃取效果较单一的皂化P507有显著提高,D(La)可达5.0。在pH为2.0~2.5的硝酸体系中,恒定DTPA/HEDTA和乳酸的浓度分别为0.02 mol/L和1.0 mol/L,此时Ac^(3+)被有效掩蔽,D(Ac)的最大值仅有0.46,SF(La/Ac)值较盐酸体系的3~4可提高至5~7。此外,该非皂化P507体系也可以优先去除稀土低酸废水中的放射性Ac^(3+),其SF(Ac/La)值随乳酸浓度的增加可提高至14,这一现象能够用于实现有效控制稀土工业废水中放射性物质的目标。

一流课程背景下无机化学课程教学模式探索与实践—以商洛学院为例

在一流课程的大背景下,文章针对无机化学课程内容枯燥抽象、体系繁杂、理论性强的特点,还有地方二本院校招收的生源质量普遍较低的现状,以及全国各省市实行的高考模式各不尽相同,提出了以化学史为引的无机化学教学模式,并且在化学专业、应用化学专业的2022级学生中进行这种教学模式的探索与实践。结果表明,将化学史引入教学过程中,学生听课的注意力得到了明显的提高;培养学生从发展的高度把握化学知识;培养学生养成严谨求实的科学态度,进而使教学效果和学生的综合素养得到提高。

以创新型人才培养为导向的探究型综合化学实验设计——以“空心CuS微米球的合成及光催化性能研究”为例

化学学科的科技创新是支撑我国建设科技强国的重要力量,因此亟需培养高质量化学类创新型人才以服务国家战略需求。化学前沿领域的新成果、新方法、新技术不断涌现,将前沿科研成果合理地融入到综合化学实验教学中,能够深化教学内容,促进学生学术创新、质疑思辨和团队协作等能力的提升。通过以空心CuS微米球的合成及光催化性能研究为例,探究了如何以创新型人才培养为导向对探究型综合化学实验进行设计,以有效发挥综合化学实验课程培养创新型科学研究人才的功效。

基于不同Bi2WO6形貌下光催化降解四环素性能研究

该文以Bi(NO3)3·5H2O和Na2WO4·2H2O为原料通过水热法合成Bi2WO6,重点研究通过改变水合加热时间和溶液酸碱性,不同合成条件对Bi2WO6产物形貌的影响.借助扫描电子显微镜(SEM)对Bi2WO6形貌进行分析.实验结果显示,溶液酸碱性和加热时间均对Bi2WO6的形貌有较大影响,水合加热时间也对其形貌有很大的影响.此外,通过在可见光下降解四环素(TC),探讨了不同合成条件对催化剂性能的影响.实验结果表明,酸碱性会破坏Bi2WO6的结构,进而降低其光催化性能.当水合加热时间为25 h时,Bi2WO6的降解效率最高,降解效果约为50%.

基于氮氧自由基配体的锰和钴双核配合物的分子结构和磁性

合成了2个基于氮氧自由基配体且结构类似的双核配位化合物,其分子式分别为[Mn_(2)(hfac)_(4)(NIT-mo-pmy)_(2)](1)和[Co_(2)(hfac)_(4)(NIT-mo-pmy)_(2)](2),其中hfac=六氟乙酰丙酮,NIT-mo-pmy=2-(2-甲氧基-5’-嘧啶基)-4,4,5,5-四甲基咪唑啉基-3-氧-1-氧自由基。2个配合物均属于三斜晶系P1空间群,其双核配位单元进一步构筑为中心对称的平行四边形分子阵列。变温磁化率的测试表明,在2个配合物中,中心离子和氮氧自由基单元之间存在反铁磁交换作用。借助构效关系研究,分析了磁作用强度的差异。通过适当近似的磁化学模型,对Mn(Ⅱ)配合物的磁性行为进行了定量拟合,并与相关化合物磁作用强度进行了比对、分析。

基于金纳米棒刻蚀比色法检测铁、铜离子

采用种子生长法制备金纳米棒(AuNRs)以构建光学传感器,用于Fe^(3+)和Cu^(2+)的高选择性快速可视化检测。在酸性环境中,Fe^(3+)和Cu^(2+)通过与KI溶液反应,将I-氧化成I2。I2刻蚀AuNRs,导致其纵向表面等离子体共振(LSPR)吸收峰蓝移,从而实现对Fe^(3+)和Cu^(2+)的检测。结果表明,反应温度为50℃时,添加0.8 mL 0.1 mol·L^(-1)HCl、2 mL AuNRs生长液和20 mmol·L^(-1)KI溶液,与2 mL 500μmol·L^(-1)Fe^(3+)或30μmol·L^(-1)Cu^(2+)反应25或90 min,可将AuNRs刻蚀至LSPR吸收峰消失。该方法对Fe^(3+)和Cu^(2+)检测具有高选择性和准确性,对于Fe^(3+)、Cu^(2+)共存体系的检测,可通过加入适量F-与Fe^(3+)生成配合物[FeF_(6)]^(3-)完成对Fe^(3+)的化学掩蔽,消除Fe^(3+)的干扰,实现共存体系中Cu^(2+)的准确检测。

层状锌铝双金属氧化物的制备及其吸附-光催化性能

采用前驱体煅烧法制备具有吸附-光催化双功能的层状锌铝双金属氧化物(LDOs)。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见漫反射光谱(UV⁃Vis DRS)、扫描电子显微镜(SEM)等表征探究了双金属比例、煅烧温度对其吸附-光催化降解四环素(TC)性能的影响。结果表明,当Zn、Al物质的量之比为2∶1,煅烧温度为400℃时,可形成具有优异吸附-光催化活性的Zn_(2)Al_(1)@LDO_(400)。吸附实验表明,Zn_(2)Al_(1)@LDO_(400)对TC是化学吸附限制的非均相单分子层吸附,且高温利于吸附。利用自由基猝灭实验结合电子顺磁共振(EPR)测试证实光生空穴(h^(+))、羟基自由基(·OH)、超氧自由基(·O_(2)^(-))作为活性物种参与TC的协同降解。

MnO_(2)纳米线支撑中空十二面体CoNi_(2)S_(4)的制备及其电化学性能

采用简单的室温搅拌法和一步硫化法制备了MnO_(2)纳米线支撑中空十二面体CoNi_(2)S_(4)(MnO_(2)/CoNi_(2)S_(4))电极材料。超长MnO_(2)纳米线为电子转移提供了直接路径,而且其较大的长径比有利于形成自支撑的三维导电网络结构;中空多孔的CoNi_(2)S_(4)提供了更丰富的活性位点,同时缓解了充放电过程中的体积变化。得益于以上优势,MnO_(2)/CoNi_(2)S_(4)在1 A·g^(-1)时具有1531.1 F·g^(-1)的比电容,在10 A·g^(-1)时具有86.9%的电容保持率。利用MnO_(2)/CoNi_(2)S_(4)作为正极、活性炭(AC)为负极组装的MnO_(2)/CoNi_(2)S_(4)||AC器件实现了高能量密度(800 W·kg^(-1)时40 Wh·kg^(-1))和优异的循环稳定性(5000次循环后保持64.8%)。

适用于哈拉哈塘高温高盐岩油藏表面活性剂的研制及应用

为了研制出适用于哈拉哈塘油藏条件的表面活性剂驱油剂,对该储层地层流体及岩石润湿性进行了测试,基于此,采用二甲胺、全氟丁酸、氯丙烯、丙烯酰胺、对苯乙烯磺酸钠等为主要原料,合成了一种耐高温高盐含氟两性离子型高分子表面活性剂(GPHQ-2),并对其表面活性、润湿性以及洗油效率等进行了室内评价。实验结果表明,150℃、25×10^(4)mg·L^(-1)矿化度老化后的GPHQ-2仍能有效降低油水界面张力,可使岩心表面实现润湿反转,洗油效率可达43.4%,远高于常规石油磺酸盐的洗油效率(5.6%);GPHQ-2具有很好的驱油效果,可在水驱阶段原油采收率基础上提高22.84%;现场应用结果表明,目标井采取注GPHQ-2表面活性剂吞吐驱油措施后,日产油量从4.9t提升到8.9t,增产效果明显,且持续有效。说明GPHQ-2表面活性剂满足哈拉哈塘油藏提高采收率需求,并可对该类油藏表面活性剂增产提供理论和实践指导。

偏硼酸锂熔融-电感耦合等离子体发射光谱法测定铍矿石中的铍及主量元素

广泛赋存在花岗伟晶岩和热液石英脉中的铍矿石是铍最重要的矿物载体,目前铍矿石系统分析仍以传统化学法为主,影响分析效率,亟待开发一种简单高效的铍矿石中多元素分析方法。本文建立了一种基于偏硼酸锂熔融-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定铍矿石中铍及主量元素的定量分析方法,使用4∶1熔剂-样品比,950℃下熔融15min后,通过超声提取制备溶液。偏硼酸锂熔融法能有效地分解铍矿石中的氧化物,克服了传统酸溶或碱熔无法检测硅、钠、钾等元素的局限。本方法通过校准曲线与样品基体匹配,加入铕作内标等措施消除基体效应,实现了各元素(以氧化物计)低至0.003%~0.2%的检出限,满足铍精矿质量检测需求。对绿柱石、香花石、日光榴石样品(BeO含量范围为0.14%~13.33%)测定的相对标准偏差(RSD)小于6.83%,与混合酸酸溶分析方法的测定值相对偏差为0.06%~21.28%。通过标准物质GBW07150、GBW07151和GBW07183验证,本方法精密度和准确度均符合地质矿产实验室测试质量管理规范,适用于多种类型铍矿石样品中铍及主量元素的快速连续分析。

含苯并咪唑三足配体的金属配位化合物的合成及对碘的吸附性能

通过溶剂热法合成了2种新型金属配位化合物[Co_(3)(L1)_(2)Cl_(6)]_(n)(1)和{[Cu(L1)(SO_(4))]·2CH_(3)OH}_(n)(2),其中L1=2,2',2″-三(1-苯并咪唑基)乙基胺,是一种中性苯并咪唑三足有机配体。单晶X射线衍射分析表明化合物1是一维链状结构、化合物2是三维结构;红外光谱和粉末X射线衍射表征证实化合物1和2的纯度较高。热重分析表明化合物1和2是耐热性的材料。碘吸附实验表明,2个化合物对环己烷溶液中的碘和气态碘都有很高的捕获性能且具有良好的循环利用性。同时,它们的吸附动力学最符合准二级模型,吸附过程以化学吸附为主。吸附机理研究进一步表明化合物的结构中含有苯、氮杂环等活性基团,间接增加了与碘的吸附位点,提高了与碘的化学反应性和碘的去除率。

可膨胀石墨的制备方法、膨胀机理及应用

膨胀石墨由于其质量轻、高柔韧性、高比表面积、高孔隙率和较强的吸附能力,作为密封材料、吸附材料、保温材料、阻燃材料和包装材料等应用广泛。可膨胀石墨作为膨胀石墨的前驱体,低成本、绿色制备方法和研发成为目前石墨领域的重点研究课题之一。对可膨胀石墨的结构和性能、膨胀反应原理、制备方法及其主要应用领域进行了综述,详细地介绍了化学氧化法、电化学方法、超声氧化法、气相扩散法、熔盐法等制备可膨胀石墨方法,为其下游产品膨胀石墨的制备、应用和开发提供借鉴。

锂硼同位素MC-ICP-MS分析中的记忆效应研究

锂(Li)和硼(B)同位素是地质作用过程中良好的示踪剂,被广泛应用于岩石起源、矿床成因和环境演化等领域。但锂、硼在MC-ICP-MS仪器分析中的“记忆效应”明显,不同实验室已报道的MC-ICP-MS分析中锂、硼背景占信号比变化范围大(0.01%~5%),所采用的背景控制方法和效果也各不相同,因此给锂、硼同位素的准确测定带来困难。为研究MC-ICP-MS锂、硼同位素记忆效应及其抑制方案,提高测试的稳定性,本文参考前人研究成果,设计不同背景清洗方案,并对各种国际标样(IRMM-016、JG-2、ERM-AE121、ERM-AE122、NASS-7)和实验室内部标准(Alfa Li、Alfa B)进行长期测试,检验实验方案的长期重现性。结果表明:仅使用0.3%氯化钠溶液清洗背景可以显著降低锂背景信号,从20mV下降至4mV,并保证7Li背景值在24h内低于5mV,实验室内部标准溶液Alfa Li的δ^(7)Li长期测试外精度为0.13‰(2SD,n=73)。氟化钠、氨水等清洗液并不能显著降低本研究所使用仪器的硼背景,因此选择使用灵活的空白扣除方法来保证数据稳定性。实验室内部标准溶液Alfa B的δ^(11)B长期测试外精度为0.19‰(2SD,n=60)。本文锂、硼同位素国际标样的测试结果与前人数据在误差范围内一致,证明了实验结论的可靠性。

纳米Fe_(3)O_(4)修饰功能化介孔分子筛MS-PC_(20)高效吸附La(Ⅲ)

以硅酸钠和氟硅酸为原料,采用非离子表面活性剂聚氧乙烯(20)十六烷基醚(PC_(20)),利用凝胶法制备了介孔二氧化硅(MS-PC_(20))。将MS-PC_(20)经(E)-2-[(羟甲基)亚氨基甲基]-5-甲氧基苯酚(HESI)选择性配体修饰,再在改性材料中加入磁性成分(Fe_(3)O_(4)),成功制备出MS-PC_(20)-HESI和MS-PC_(20)-HESI-Fe_(3)O_(4)-NPs。将它们作为一种新型吸附剂,用于吸附水样中的La(Ⅲ)离子。通过傅里叶红外光谱、扫描电镜和X射线衍射等表征手段,确定复合材料的化学结构、形貌、晶体结构等特征。通过对样品溶液pH、La(Ⅲ)离子初始质量浓度和吸附时间等变量进行考察和优化,探究MS-PC_(20)-HESI-Fe_(3)O_(4)-NPs吸附剂在不同条件下对La(Ⅲ)吸附性能的影响。结果表明:在优化条件下,MS-PC_(20)-HESI-Fe_(3)O_(4)-NPs复合材料对La(Ⅲ)的吸附量为165.68 mg·g^(-1),吸附率高达88.34%,吸附的过程符合伪二阶模型和朗缪尔模型,其不仅吸附速率快,还对目标物种有足够的可及性、高吸附容量和良好的可重用性,并且加入磁性成分可以通过适当的磁场实现方便和经济的磁分离。

亚东-谷露断裂带中北段地热流体碳硫硼同位素特征

亚东—谷露断裂带中北段地热系统深循环过程十分复杂,对该区域地热资源的评估具有较大影响。加深对地热水起源、演化和循环过程的研究,对地热资源的勘探和开发具有较大的意义。地热流体中碳硫硼稳定同位素特征分析是研究地热水来源、地热水循环深度和地热水作用过程的方法之一。对亚东—谷露断裂带中北段地热水进行了系统性采样,测量了碳硫硼同位素。进行了碳硫硼同位素分析,结果显示:稳定同位素特征源于地热流体对围岩和地层的淋滤作用和水-岩相互作用。该地热系统中碳的主要来源为碳酸盐的溶解,与区域上分布的碳酸盐地层有关。谷露和续迈地热田δ^(34)S具有较大的分散性,显示出硫来源的非单一性,δ^(34)S均在大气碳酸盐和蒸发碳酸盐范围内,δ^(34)S同位素的来源为大气降水和热储层中的硫酸盐矿物。谷露地热田具有较低的δ^(11)B值和较低的Cl/B比值,较高的硼含量,且硼含量和硼同位素值相对集中,表明硼主要源于地热流体对围岩的淋滤作用。大气降水和冰雪融水中硼含量极少,主要起到对地热水中硼含量的稀释作用,不改变地热水中的δ^(11)B值。本研究的结果验证了亚东—谷露断裂带中北段地热系统地下热水的起源主要为大气降水,在深循环过程中存在少量岩浆流体的混入。

常压密闭微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定磷矿石中的稀土元素

磷矿石中的稀土元素测定方法主要使用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS),样品处理方式主要采用敞口混合酸溶和碱熔。传统的酸溶和碱熔处理矿石样品时间较长,试剂加入量大,操作过程较为繁琐,且易造成环境污染。微波消解直接向样品释放能量,工作效率高,且易挥发元素被保留在消化溶液中,防止挥发造成结果偏差及环境污染。本文采用微波消解对磷矿石进行处理,并在二次消解过程中加入饱和硼酸络合溶矿过程中产生的不溶物氟化钙,在线加入铑和铼双内标的方式,建立了ICP-MS测定磷矿石中15种稀土元素的方法。结果表明:二次消解过程中加入饱和硼酸能有效地络合沉淀,彻底溶解样品,经上机测定后15种稀土元素的相对标准偏差(RSD)在0.68%~4.52%之间,回收率在93.1%~106.6%之间,方法检出限为0.003~0.029μg/g。选取两个磷矿石样品,用本方法与混合酸(盐酸-硝酸-氢氟酸-硫酸)酸溶方法进行对比试验,相对标准偏差在-5.82%~5.99%之间,表明本方法测定稀土元素是有效可行的。对于样品的前处理方法,酸溶、碱熔和微波消解都有各自的特点,微波密封消解能避免一些能形成易挥发组分的损失并且外源性污染少。本方法拓展了测定磷矿石中稀土元素的样品前处理方法,操作性强,是对现行方法的有益补充。