TiO_(2)-WS_(2)异质结的制备及其在医药废水处理中的应用

通过水热法原位合成了TiO_(2)-WS_(2)异质结样品,采用XRD、Raman、XPS、SEM、TEM、HR-TEM、BET、UVVis DRS、PL和EIS技术对样品的结构组成和光电性质进行分析,以环丙沙星为目标污染物,对样品的光降解性能进行评价。研究结果表明:TiO_(2)-WS_(2)异质结样品能够提高光生载流子的分离效率,使得TiO_(2)-WS_(2)样品在光催化降解环丙沙星时展现出了优异的活性,经过120 min光照后,对环丙沙星的达到了94.8%,较TiO_(2)样品和WS_(2)样品降解率明显提高,自由基捕获实验表明·OH和·O_(2)-为TiO_(2)-WS_(2)样品光催化降解环丙沙星过程中的主要活性物种。

具有优异热稳定性的Sr1-xZrSi_(2)O_(7):xDy^(3+)荧光粉的制备及其发光性能

采用高温固相法制备了Sr_(1-x)ZrSi_(2)O_(7)∶xDy^(3+)荧光粉,并用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对其晶体结构、形貌、光致发光特性和热稳定性进行了研究。结果表明,该荧光粉可以在353nm的近紫外光激发下获得蓝光(493nm)和橙红光(581nm)发射峰,这2个峰分别归属于Dy^(3+)离子的^(4)F_(9/2)→^(6)H_(15/2)和^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2)能级跃迁。在该荧光粉中,Dy^(3+)的猝灭浓度为0.03,猝灭机制是偶极-偶极相互作用。当温度升高到150℃时,其发光强度仍可以保持室温的83%,具有良好的热稳定性。

硝酸改性生物炭对四环素的吸附性能研究

以花生壳为原料,通过浸渍法制备了硝酸改性生物炭(HBC)。对HBC进行了SEM、FT-IR、XRD、XPS以及BET表征分析,以盐酸四环素(TC)为目标污染物,考察了反应条件对HBC吸附TC的影响,研究了HBC对TC的吸附机理。结果表明:当TC初始浓度为150 mg·L^(-1),反应温度为30℃,HBC投加量1 g·L^(-1),TC溶液初始pH=5时,HBC的吸附容量达到22.73 mg·g^(-1),吸附过程更符合准二级动力学方程和Langmuir模型,并且经过4次循环实验后,HBC的吸附容量仅下降17.1%,证明该材料具有较高的稳定性。因此,HBC在去除TC领域有广泛的应用潜能。

高厚径比印刷线路板环氧树脂塞孔油墨的制备及应用

为了实现高厚径比印刷线路板(PCB)树脂塞孔的同时并保证油墨的性能,本文以环氧树脂为基体,改性后的微米/纳米SiO_(2)为填料,搭配固化剂甲基六氢苯酐和其他助剂在特定工艺条件下制成塞孔油墨。利用差示扫描量热法(DSC)确定油墨的固化工艺参数;红外光谱(FT-IR)对改性前后的SiO_(2)进行表征分析;通过热膨胀测试(CTE)、拉伸强度测试、树脂塞孔测试,研究不同粒径填料添加比例对油墨性能的影响,确定油墨的最佳配方。结果表明:本实验制备的W/N70-30油墨的热膨胀系数和拉伸强度比油墨产品PHP-3F-DS和PHP-900好;塞孔后发现5 mm的PCB板上0.13 mm和0.15 mm孔径的通孔背面都呈现出油现象,其塞孔效果最好,因此本实验制备的W/N70-30油墨能够应用于高厚径比(40:1)印刷线路板。

兼具高电致应变和居里温度的La掺杂Pb基压电陶瓷的制备

采用传统固相法制备了La^(3+)掺杂的0.28Pb(In_(1/2)Nb_(1/2))O_(3)-0.32Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-0.3PbTiO_(3)-0.1PbZrO_(3)(PIN-PZN-PZT)四元压电陶瓷,研究了La^(3+)掺杂量对PIN-PZN-PZT四元压电陶瓷微观结构和电学性能的影响。结果表明:引入La^(3+)可以增强压电陶瓷局部结构异质性,进而提升介电弛豫特性并提高压电性能。当La_(2)O_(3)含量为1.5%时,获得了兼具高电致应变(0.23%)和高居里温度(206℃)的压电陶瓷材料。

咪唑鎓盐功能化锆基金属有机笼的合成及其主客体性质

设计并合成了咪唑鎓盐官能化的羧酸配体(H2L)Cl(1,3‑bis[4'‑carboxy‑3,5‑dimethyl‑(1,1'‑biphenyl)‑4‑yl]‑imidazolium chloride),并使其与二氯二茂锆(Cp_(2)ZrCl_(2),Cp=η^(5)‑C_(5)H_(5))反应,制备了咪唑鎓盐功能化的锆基金属有机笼[(Cp_(3)Zr_(3))_(2)(L)_(3)]Cl_(5)(MOC⁃1),其中Cp_(3)Zr_(3)=(CpZr)_(3)(μ_(3)‑O)(μ_(2)‑OH)_(3)。利用单晶X射线衍射、核磁共振氢谱、电喷雾电离质谱、紫外可见吸收光谱、红外光谱、热重分析等测试手段对MOC⁃1进行表征。单晶X射线衍射分析表明,MOC⁃1的阳离子骨架由2个Cp_(3)Zr_(3)单元和3个L-配体组成。通过核磁氢谱研究了MOC⁃1与不同体积大小的芳基磺酸根阴离子之间的主客体性质。结果表明,与体积较大的芳基磺酸根阴离子G^(4)(对乙基苯磺酸根)和G^(5)(对异丙基苯磺酸根)相比,MOC⁃1与空腔匹配度更高的G^(1)~G^(3)(分别为苯磺酸根、对氯苯磺酸根、对甲基苯磺酸根)之间的主客体相互作用更强。

GQDs/TiO_(2)可见光催化降解抗抑郁药阿米替林的研究

阿米替林是一种被广泛使用的抗抑郁药,阿米替林及其代谢产物对水生生物和人体健康产生危害。阿米替林作为一种新兴污染物,其去除方法的研究受到广泛关注。研究采用水热法制备石墨烯量子点/二氧化钛(GQDs/TiO_(2))复合催化剂,通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面测试(BET)表征了复合物的结构和形貌。催化剂可见光催化降解阿米替林性能表明,当GQDs的负载量为4%,溶液pH为11,催化剂投加量为0.08 g,阿米替林的初始浓度为5μmol/L时,GQDs/TiO_(2)对阿米替林的降解性能达到最优,为93.1%。GQDs的引入促进了光生电子空穴对的有效分离和转移,超氧阴离子自由基(·O_(2)^(-))是光催化过程中最主要的活性物种,其次是电子(e^(-))和羟基自由基(·OH)。

草酸和Ti(OBu)_(4)协同增强α-Fe_(2)O_(3)光阳极光电化学性能研究

α-Fe_(2)O_(3),光阳极材料具有电导率差,表面反应速率慢,空穴扩散长度短等缺点,导致了光生载流子的快速复合,导致其光电化学性能较差。本文创新性地提出通过草酸无表面活性剂自腐蚀技术对电沉积Fe膜进行改性,获得草酸修饰α-Fe_(2)O_(3),光阳极(Fe_(2)O_(3)-H_(2)C_(2)O_(4)),具有纳米结构形貌,使其表面电荷注入效率(η_(surface))得到提高。然后联合Ti(OBu)_(4)协同改性获得草酸与Ti(OBu)_(4)共改性α-Fe_(2)O_(3)光阳极(Fe_(2)O_(3)-H_(2)C_(2)O_(4)+TBT),在1.23V时其光电流密度增加一倍达到0.59mA·cm^(-2),在1.5V时光电流密度增加两倍至1.5mA·cm^(-2)。Fe_(2)O_(3),-H_(2)C_(2)O_(4)+TBT样品性能提升的主要原因是其表面积和表面态的增加提高了表面电荷注入效率。同时,本文通过系统表征研究了草酸和Ti(OBu)_(4)对α-Fe_(2)O_(3)光阳极光电性能、形貌和晶体结构的影响。

金樱子叶衍生碳点的制备及其对金樱子不定芽的影响

为了探讨碳点对植物组织培养的影响,本论文以金樱子叶为碳源,采用一步水热法制备荧光碳点(JCDs),再以金樱子茎段为外植体建立再生体系,研究J-CDs对金樱子不定芽生长的影响。结果表明,J-CDs生物相溶性好,在pH值2-8范围内保持稳定,适用于植物组织培养。添加J-CDs可以促进金樱子不定芽生长,实验组金樱子不定芽株高比对照组高3-4倍,植株健壮,枝叶伸展,生长良好。当J-CDs浓度为0.9mg·mL^(-1)时,金樱子不定芽叶绿素总含量和可溶性蛋白含量达到最大值,SOD和POD酶活性最大,分别比对照组增加了56.25%和41.82%。本研究利用金樱子生物质制备荧光CDs,促进金樱子不定芽生长,为植物繁育提供了新方法。

二维管束状多孔炭材料的制备及在超级电容器中的应用

生物质是优异电极材料的重要来源,植物基生物质在制备多孔炭材料方面具有独特的结构优势。本文以面条菜为原料,KOH为活化剂,探讨了不同比例的KOH溶液对炭材料微观形貌的影响,制备出一系列具有二维管束状的炭材料,通过扫描电镜、X射线衍射和拉曼光谱等物理手段对炭材料的结构进行了深入分析。结果表明当碱碳比为3:1时,炭材料SCLC-3含有微孔-介孔等丰富的孔隙结构,为电解液离子在炭材料中的传输和存储提供了有利条件,在电流密度为1A·g^(-1)时SCLC-3比电容高达290F·g^(-1),经过5000次充放电循环测试电容保留率高达98%,表明炭材料具有良好的循环寿命。将其制作成固态电极材料进行不同角度的弯折,结果显示其电化学性能几乎没有发生变化,呈现出较好的抗弯折性能。

生物质炭复合rGO电极的制备及其脱盐性能

以废弃玉米芯为原材料,采用水热法制备了一种电容去离子(CDI)电极材料——生物质炭复合还原氧化石墨烯(rGO)。通过单因素法优化了生物质炭的制备条件;采用循环伏安测试、交流阻抗测试、扫描电子显微镜等探究了生物质炭复合rGO与电化学性能的构效关系;考察了生物质炭复合rCO的CDI脱盐影响规律及再生性能。结果表明:当选用ZnCl_(2)为活化剂时,生物质炭复合rGO的比电容最高,为176.58F/g;且比电容与其介孔孔容量、官能团C-C/C=C的含量成正比;在NaCl浓度为250mg/L,电压为1.4V时,生物质炭复合rGO电吸附容量最大,为11.35mg·g^(-1),是生物质炭的2.19倍,且再生性能良好,15次吸附脱附循环后NaCl去除率仍可稳定在初次的99%。因此生物质炭复合rGO是一种绿色高效的CDI电极材料,为提高碳基材料的脱盐性能提供了技术支持,还可以实现生物质废料的绿色回收。

水热反应条件对SnO_(2)/Bi_(2)WO_(6)复合材料光催化活性的影响

本文以不同水热条件制备了正交晶系结构的两种二氧化锡和一种钨酸铋,并制备出了两种由纳米片组成的花状团簇的二氧化锡/钨酸铋复合光催化材料。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、比表面积孔隙度测试仪、紫外可见分光光度计等手段对三种样品的样貌、比表面积、孔隙度、孔体积及吸光度测试表征。用碘钨灯来模拟太阳光,研究对比以不同水热条件下制备的钨酸铋以及两种二氧化锡/钨酸铋复合材料作催化剂催化降解罗丹明B的光催化性能。综合实验数据分析,发现二氧化锡/钨酸铋复合样品的衍射峰与钨酸铋样品的衍射峰一致,不同的水热条件会影响产物的物相结构,但对晶体结构和结晶度无影响。光催化360 min时,水热条件为180℃、12 h的钨酸铋对罗丹明B的降解率是33%、水热条件为180℃、6 h的二氧化锡和180℃、12 h的钨酸铋制备的复合物样品1对罗丹明B的降解率是46%、水热条件为180℃、12 h的二氧化锡和180℃、12 h的钨酸铋制备的复合物样品2对罗丹明B的降解率是57%。二氧化锡/钨酸铋复合样品的催化效果优于纯钨酸铋,同时也说明不同水热反应条件对复合光催化材料的催化性能有一定的影响。

TiO_(2)原位包覆提升球形纳米铝粉活性

纳米铝(Al)粉是一种高能金属纳米粉末,但过高的表面能带来的易氧化问题显著降低其活性,限制其应用。针对该问题,本文通过液相法在去除球形纳米Al粉表面氧化层的同时原位生长TiO_(2)包覆层,通过工艺优化,获得了活性Al含量最高的Al@TiO_(2)复合粉体,包覆层厚度约为2 nm,且粉末中没有过量的TiO_(2)存在,包覆处理后的复合粉体中活性Al含量达到87.3%。

Ag/质子化g-C_(3)N_(4)纳米棒材料的制备及其光催化降解性能

制备了Ag负载于质子化g-C_(3)N_(4)(pCN)的纳米棒材料(Ag/pCN),对比了g-C_(3)N_(4)(CN)、表面负载Ag的CN(Ag/CN)、pCN和Ag/pCN在可见光条件下光催化降解亚甲蓝(MB)溶液的效果。结果表明,Ag/pCN光催化效率最高(92.63%),并且具有良好的稳定性;通过光电流-时间(I-t)曲线、Nyquist曲线、Mott-Schokkty曲线和捕获实验探究了Ag/pCN光催化降解MB的机理:虽然pCN的π共轭体系较CN发生变化,但由于形成了纳米棒,其比表面积的增加以及Ag负载的协同效应致使Ag/pCN具有优异的光催化性能。光催化过程中羟基自由基(·OH)是起主要作用的活性物质,其由光生电子(e^(-))与表面吸附的O_(2)反应产生以及光生空穴(h^(+))与H_(2)O或OH^(-)反应产生。

基于双金属高核钛氧簇基电极的高性能超级电容器的制备

制备了一系列专为超级电容器设计的新型钛氧簇(TOCs,包括Zn-Ti11和Cd-Ti11),扩大了TOCs材料的潜在应用范围。此类材料具有的优异赝电容性能充分展示了钛基材料的优点。所制备的TOCs基超级电容器的最大功率密度为9.5 W·kg^(-1),能量密度为463 Wh·kg^(-1)。

4,4′-联吡啶桥联的钴配位聚合物的合成、表征及量子化学计算

本文通过溶剂热法以对甲基苯磺酸钠为主配体,4,4′-联吡啶为辅助配体制备了一种结构新颖的钴配位聚合物{[Co(4,4′-bipy)(H_(2)O)_(4)]·(p-CH_(3)C_(6)H_(4)SO_(3))_(2)}_(n)。通过红外光谱、X射线单晶衍射、热重分析、X射线粉末衍射等方法对钴配位聚合物进行了表征。结果表明,{[Co(4,4′-bipy)(H_(2)O)_(4)]·(p-CH_(3)C_(6)H_(4)SO_(3))_(2)}_(n)属于单斜晶系,P2_(1/c)空间群,晶胞参数为a=11.3191(14)Å,b=8.0626(11)Å,c=14.936(2)Å,α=90°,β=92.423(4)°,γ=90°,V=1361.9(3)Å^(3),Z=2。中心金属Co(Ⅱ)离子为六配位略有畸变的八面体构型,通过4,4′-联吡啶中的N原子桥联形成一维无限链状,层间通过配位水分子与对甲基苯磺酸之间的氢键作用进一步扩展成三维超分子结构。并运用Gaussian 09程序对钴配位聚合物中[Co(4,4′-bipy)_(2)(H_(2)O)_(4)]·(p-CH_(3)C_(6)H_(4)SO_(3))结构单元进行了量子化学计算,获得了优化构型。原子电荷分布及前沿占据轨道组成很好地佐证了晶体结构的配位环境。电化学阻抗测试结果证明该配位聚合物的电阻较小,导电性能良好,为其在电化学应用方面提供了一定的理论依据。

1,3-二甲基硫脲在甲基磺酸中对钢的缓蚀作用

采用失重法、电化学法、表面分析测试研究了1,3-二甲基硫脲(DMTU)在甲基磺酸(MSA)中对冷轧钢的缓蚀作用。通过实验研究表明,DMTU对钢在0.10 mol·L^(-1) MSA中有明显的抑制腐蚀的作用,在温度达到40℃、DMTU浓度为100 mg·L^(-1)时,其缓蚀率达88.0%。动电位极化曲线表明DMTU是以阳极抑制为主的混合抑制型缓蚀剂,Nyquist图谱的高频容抗弧随着DMTU的浓度增大而明显增大。扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)微观形貌以及表面张力和接触角测试证实了DMTU对钢在MSA中的腐蚀产生了明显的抑制作用,缓蚀后钢表面疏水性增强。

延安清凉山石窟砂岩表层防风化保护材料研究

针对陕西延安清凉山石窟砂岩由于水/盐运移活动频繁导致的病害,本研究选用商用硅酸酯(KSE-300)和现代合成两性离子聚氨酯(ZPU)、POSS杂化两性离子聚氨酯(POSS-D+ZPU)、CaCO_(3)寡聚体交联两性离子聚合物[CaCO_(3-)c-P(MPC-ran-MPS)]、POSS增强柔性硅氧烷(POSS-AHAPTMS)对砂岩进行实验室表面渗透保护试验,并对比评估保护性能。结果表明,分散体尺寸小、成膜性相对较差,且能够与砂岩基体化学键合的CaCO_(3-)c-P(MPC-ran-MPS)和KSE-300保护材料更易向砂岩内部渗透、且不易改变砂岩原有孔隙结构;与砂岩极性匹配较高的CaCO_(3-)c-P(MPC-ran-MPS)、ZPU和POSS-D+ZPU保护材料对砂岩的表面色度影响较小;CaCO_(3-)c-P(MPC-ran-MPS)保护材料因兼具加固与水/盐运输功能而使砂岩表现出最佳的抗盐结晶循环性能,而疏水性ZPU和KSE-300因阻碍了砂岩内部水/盐运移路径而使砂岩在盐结晶循环中表现出断裂和层状剥落的风险。综上,CaCO_(3-)c-P(MPC-ran-MPS)保护材料更适用于砂岩表层预防性抗盐结晶破坏。

吲哚基NCN钳型钛族金属配合物的合成及其催化苯乙烯聚合反应

以吲哚为骨架,在吲哚的1位、3位引入2条边臂基团得到了1,3-双取代吲哚基化合物,用丁基锂去质子后与MCl_(4)(M=Ti、Zr、Hf)反应,得到一系列NCN钳型钛、锆、铪金属配合物(3-Ti、3-Zr、3-Hf)。该系列配合物通过核磁、元素分析及单晶X射线衍射进行了表征。单晶结构显示,金属中心除与3个氯原子配位外,还与配体以κ^(3)_(NCN)的形式配位,形成六配位的八面体构型。考察了该类型配合物在不同助催化体系条件下催化苯乙烯聚合反应的性能。实验发现:在室温下,助催化剂为AlEt_(2)Cl/(Ph_(3)C)[B(C_(6)F_(5))_(4)],甲苯为溶剂,单体与催化剂在浓度比300∶1的条件下,不同金属中心配合物都能以高转化率得到聚苯乙烯,其中铪配合物的催化活性最高。催化所得的聚苯乙烯经表征发现均为无规结构,数均分子量为4 000~8 000。

杂原子[Ga]AlY分子筛吸附脱除模拟柴油中的氮化物

采用液-固相同晶取代法制备了杂原子[Ga] AlY分子筛,并利用X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)等手段对其进行了表征。将[Ga] AlY分子筛用于模拟柴油中碱性氮化物苯胺、吡啶或喹啉的静态吸附脱氮实验,采用Materials Studio软件对[Ga] AlY分子筛吸附脱氮机理进行了分子模拟计算研究。结果表明,在模拟柴油用量15 mL时,[Ga] AlY分子筛较适宜的吸附脱氮条件为:室温,分子筛用量0.2 g、吸附时间20 min。模拟计算的吸附能、d距离及吸附等温线结果表明,[Ga] AlY分子筛吸附三种碱性氮化物的强弱顺序均为:吡啶>苯胺>喹啉,较符合Freundlich模型,这也与实验结果一致。吸附热力学和吸附动力学研究结果表明,苯胺的吸附反应是自发进行的吸附熵增过程,吡啶和喹啉为吸附熵减过程,三者的吸附均为放热过程。在303 K条件下,喹啉的吸附过程较符合准一级动力学模型,吡啶和苯胺的程较符合准二级动力学模型。