TiO_(2)/Fe/Ag_(3)PO_(4)复合光催化剂降解RhB

半导体TiO_(2)化学性质稳定、安全无毒,是光催化降解污染的代表性材料。但TiO_(2)存在带隙较宽,只能吸收紫外光的问题。在太阳光能中,紫外光的占比不到5%,大多数光能无法吸收,这会导致TiO_(2)对污染物的光催化降解性能受到极大限制。针对上述问题,设计了一种铁和银共同掺杂的方案,尝试得到比纯TiO_(2)带隙能量更低的复合TiO_(2)微球,来对太阳光的吸收范围进行扩展。样品使用溶胶-凝胶法来制备,分别制备5种铁原子占比不同的TiO_(2)/Fe微球,然后将银元素以磷酸银的形式负载上去,得到TiO_(2)/Fe/Ag_(3)PO_(4)复合微球。配制浓度为10 mg/L的50 mL有机污染物RhB水溶液,在氙灯光源下分别测试5种样品的光催化降解性能。结果表明:1 h内5种样品的降解率均超过90%,特别是铁原子占比为5%时,光催化的效果最好,30 min时降解率高达99%。经过XRD、SEM、XPS、DRS、PL等一系列的测试分析发现,铁原子占比为5%时,复合TiO_(2)微球的带隙能量降低到了2.85 eV,对太阳光的响应延伸至可见光区域,较大程度地提升了TiO2的光催化性能。

Aspen Adsorption在气体吸附过程模拟方面的应用

Aspen Adsorption是一款吸附模拟软件,常用于气体吸附分离过程的模拟计算,对操作条件优化、设计优化、吸附材料性能评价等方面具有一定的指导作用。简要介绍了Aspen Adsorption软件的应用、模型参数和各种衡算方程,总结了其在穿透曲线计算方面的模拟计算和应用,归纳了利用循环控制器Cycle Organizer针对各种类型的变压吸附PSA(Pressure Swing Adsorption)和变温吸附TSA(Temperature Swing Adsorption)过程进行模拟的情况。此外,针对Aspen Adsorption与其他软件结合使用的案例也进行了简要介绍。最后对Aspen Adsorption的未来发展进行了展望。

基于相场法的极地船舶结冰再辉过程模拟

极地船舶结冰是空气或海水中的过冷液滴落到船上后形成的。过冷液滴中的结晶核形成后,晶核进一步凝固放热使液滴温度重新回到凝固点并形成冰水混合物的过程被称为再辉,这是冻结阶段的开始。使用相场法,对不同过冷度下结冰再辉过程进行模拟,研究再辉后的结冰形貌和冰相比例。结果表明,过冷度对再辉结果有一定影响,再辉过程中的枝晶生长速度先快后慢,再辉结束后的冰相比例随过冷度增大而增大,过冷度从30K增至45K时,冰相比例从11.92%增至29.17%。

退役锂离子电池正极的湿法冶金回收工艺:可持续技术的进展与应用

电子信息和新能源汽车等产业的迅速发展导致锂离子电池(LIBs)的需求量激增,随之引发了其报废潮。可持续的回收技术对于以环保的方式解决大量退役锂离子电池(EOLLIBs)至关重要。本文全面综述了基于湿法冶金的LIBs正极废料中有价金属的提取技术,从环境、技术和工业化可行性的角度出发,对无机酸、有机酸和低共熔溶剂(DESs)等方法进行了详细的讨论和分析,以期优化技术并降低对环境的影响。此外,本文也详细探讨了绿色的生物质废料等还原剂和高效环保的EOL LIBs内循环机械活化技术等在强化LIBs正极废料有价金属溶浸中的应用,并由此提出了EOL LIBs回收过程中可能存在的研究机会和挑战。

草酸离子液体脱除模拟油中的碱性氮化物

以草酸为原料,采用一步法合成了N-甲基吡咯烷酮草酸盐离子液体催化剂,将其应用于模拟油脱除碱性氮工艺。考察了离子液体催化剂反应时间、温度、剂油比、H_(2)O_(2)用量对喹啉脱除率的影响。实验结果表明:在反应温度为45℃,反应时间为40 min、剂油比为1∶10、无氧化剂条件下,喹啉脱除率可达98.59%,让离子液体重复使用4次后喹啉脱除率可达85.49%。

液氧中水分与二氧化碳冰晶杂质特性可视化实验及分析

针对低温推进剂中高沸点杂质过冷结晶可能堵塞滤网影响输送的问题,本文设计并搭建了能够显微观察液氧中冰晶与二氧化碳杂质状态的实验系统。可视化研究了不同温度液氧中微量水、二氧化碳杂质的生成及性状变化特征。发现当水分、二氧化碳共存于液氧时,部分水分率先形成细密冰晶,并与二氧化碳一同生成松散絮状结构;当该结构内的水冰晶达到饱和态后,其形状基本不再改变,而残余的水分逐渐形成游离态冰晶;絮状结构在90K降温到65 K的过程中发生崩解,杂质的平均尺寸减小了50%以上,有利于含杂质液氧通过滤网。研究所获得的微量杂质冰晶性状变化规律,可为实际应用中火箭充注管路滤网设计和流动阻力计算提供实验参考依据。

离子液体[EOEMIM][NTf_(2)]与甲醇二元混合物的密度和粘度性质及半经验估算

为了更好的研究离子液体二元体系的性质,同时为了离子液体的应用研究提供理论数据,本研究测定了离子液体1-乙基乙基醚-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐[EOEMIM][NTf_(2)]与甲醇二元混合体系(即摩尔分数x1=0.0000~1.000)在T=(288.15~318.15)K温度范围内间隔5 K的密度值和粘度值。二元混合物的密度和粘度值随着温度T的升高而减小,随着摩尔分数的增加而增大。二元混合物的平均摩尔体积随着温度的升高而减小,随着摩尔分数的增加而增大。热膨胀系数随着温度和摩尔分数的变化缓慢。二元混合物的超额摩尔体积均是负值,Redlich-Kister方程将超额摩尔体积对摩尔分数作图,在最低点时值最小,说明此时离子液体与甲醇分子间的相互作用力最强。粘度偏差和超额粘滞流动活化Gibbs自由能分别对摩尔分数进行R-K方程拟合,拟合效果良好。结合R-K方程参数值,提出估算二元混合物任何组成的平均摩尔体积半经验方法和粘度半经验方法,二元混合物的平均摩尔体积和粘度的估算值分别与他们相对应的实验值较好的一致。

氯化钾水溶液微观结构的分子动力学模拟研究

氯化钾水溶液不同于氯化钠的,其在低温下只能形成无水盐和冰.现有研究表明在氯化钠水溶液中不仅存在着水分子连续分布的区域与离子团簇,而且这二者的物质组成也与该溶液所形成晶体的分别对应.为了探寻其他溶液中是否存在此类对应关系,并考察溶液的微观结构,本文采用分子动力学方法对氯化钾水溶液进行了研究,表明了该溶液的一些性质.氯化钾水溶液中K+-K+和Cl--Cl-径向分布函数的特征具有一致性,峰的最大值所对应的位置都分别相同,明显不同于氯化钠水溶液的.系列时刻下瞬态图像内O到其最近离子距离中最大值的统计结果表明氯化钾水溶液中存在着一定大小的水分子连续分布的区域,其平均尺寸至少为2.26 nm;瞬态图像中K+与其最近邻Cl-之间的距离主要分布在0.28 nm~0.38 nm之间,占比约为97.4%;溶液中存在着较大和较小两类离子团簇,较大团簇的平均尺寸为1.73nm,平均离子数是25.0,其内部的离子与周围离子之间具有与氯化钾晶体类似的结构;这些结果表明氯化钾水溶液中也具有微观不均匀性和自聚集效应.将离子间径向分布函数上各峰最大值所对应距离之间的关系与氯化钾晶体中各离子之间距离的几何关系进行对比,并结合离子瞬态图像,给出了离子径向分布函数上各峰的来源,但明显不同于氯化钠水溶液中的情况.另外,通过对比与分析解释了氯化钾水溶液中离子对和团簇形成的原因,并表明原子和离子间相互作用对溶液的微观不均匀具有重要影响.结果还表明氯化钾水溶液中水分子连续分布区域以及离子团簇的物质组成分别与其所形成的冰和氯化钾晶体的组成具有一致性,而且离子团簇的结构和氯化钾晶体的也类似.再结合氯化钠水溶液的结果,表明溶液中存在着与其所能够形成晶体组成类似的对应单元,这为理解溶液中晶体的形成提供了启发.

酸性电解水理化性质及其脱色能力研究

初步比较了4种强电解质酸性电解水理化数据,考察了NaCI酸性电解水理化参数受温度、时间和浓度的影响。实验分析了浓度为0.43 mol/L的NaCI酸性电解水脱色性能。结果表明,不同电解质的酸性电解水理化参数与其表观解离度有正相关性。随电解质浓度、温度等变化,NaCI酸性电解水pH值降低、氧化电位值(ORP)、电导率(σ)和余氯含量(ACC)相应发生变化。酸性电解水与染料溶液体积比为1:1时,对红色、黄色、蓝色、印花蓝、藏青、黑色染料,1 min脱色率均高达90%以上。

基于N-P关联式计算溶剂化吉布斯自由能

溶剂化吉布斯自由能(ΔG_(solv))是一个重要的热力学参数,广泛用于化学、生物、药理等领域.尽管计算溶剂化吉布斯能的模型众多,但仍缺乏简易高效的预测模型.本文提出一种基于Arrhenius方程的N-P关联式计算方法,其中参数N、P分别描述溶剂-溶质体系的非极性效应及极性效应对溶剂化吉布斯能的贡献.当溶剂及溶质分子被赋予经验参数N、P值时,基于N-P关联式能对任何溶剂-溶质对的溶剂化吉布斯能进行计算.将6 238个溶剂化吉布斯能数据对N-P关联式进行了测试,均方根误差仅为0.698 kcal/mol,低于测试精度1 kcal/mol,证实了本文提出的N-P关联式能快速计算溶剂化吉布斯自由能.

正渗透离子截留性能的分子动力学模拟

正渗透离子截留性能的分子动力学模拟可为纳米孔材料的优化设计提供理论依据和技术指导。文章采用正渗透膜纳米通道模型,运用分子动力学模拟方法,模拟了不同孔径和亲水性纳米通道对离子的截留行为,分析了通道内离子截留率与离子水化数、离子水化半径及平均力势间的关系。结果表明:离子进入纳米通道需克服的能量势垒是由离子水化物的脱水引起,随纳米通道孔径的增大,离子水化物需脱去的水分子数减少;Na+和Cl-的截留率随孔径的增大而降低,当孔径≥1.356 nm时,二者均可通过膜纳米通道;离子进入纳米通道需克服的能量势垒、膜纳米通道对离子的截留率均随亲水性的增强而降低。

苦参碱-脂肪酸低共熔溶剂的制备及物性

构建了一系列基于苦参碱和脂肪酸的低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvent,DES),探讨了脂肪酸烷基链长、氢键供体(HBD)与氢键受体(HBA)的物质的量之比对DES的理化性质的影响。结果表明:DES的密度、表面张力、电导率、极性随脂肪酸烷基链长度的增加而降低,黏度随脂肪酸链长的增大而增加;密度、表面张力和黏度随苦参碱与脂肪酸物质的量之比的减小而降低,电导率则随苦参碱与脂肪酸物质的量之比的减小而增加,上述不同的变化趋势源于苦参碱和脂肪酸分子之间相互作用的变化。

二元碳酸熔盐在氧化镍表面热物性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,研究了高温下碳酸钠、碳酸钾二元熔盐与氧化镍板的界面体系。研究得到了界面热阻、热导率和黏度等热物性随温度的变化规律,对比了不同温度下均相熔盐材料和界面处熔盐材料的热物性的差异,并且通过密度分布和径向分布函数揭示了热物性发生变化的微观机制。模拟结果显示:温度升高时,熔盐离子间距离增加,范德华力和库仑力相互作用减弱,使得离子间能量传递更加困难,界面热阻、熔盐热导率均下降;同时,熔盐黏度也因为相互作用减弱,熔盐离子自身振动能量增加、运动趋向增强而下降。

浅谈磷酸铁锂溶出铁存在形式

随着电动汽车和储能系统的快速崛起,磷酸铁锂电池技术愈发引人瞩目。作为重要的动力和储能电池技术,磷酸铁锂电池以其长循环寿命、卓越安全性和经济实惠等优势,正日益受到市场的青睐与需求持续攀升。未来,随着新材料与新工艺不断推陈出新,磷酸铁锂电池的能量密度、循环寿命以及安全性等关键性能将得到进一步提升,预示着在电动汽车、储能系统等领域将迎来更为广泛的应用与发展前景。

基于微流芯片测量透明液体的浓度

微流芯片测量透明液体浓度综合实验项目是基于第8届全国大学生物理实验竞赛(创新)命题类竞赛获奖项目及学生参赛研究成果开发而来.实验项目中利用微流芯片技术设计制作了双通道微流芯片作为双缝干涉装置,将已知浓度透明液体及待测溶液分别输入该装置内,通过面阵CCD接收采集激光双缝干涉图像.利用浓度变化与光程差变化间的联系,分析测量浓度变化前后的干涉图像中条纹的移动距离,从而实现对透明液体浓度的测量.该项目涉及知识层面广泛,充分结合了基础双缝干涉光学实验内容、图像分析处理以及新兴微流芯片技术,该方法的测量精度高,较好地丰富了基础物理实验教学内容,可用作分类分层研究性实验教学项目.

废水中离子液体高级氧化降解研究进展

离子液体(ionic liquids,ILs)是一类具有特殊性质的新兴材料,但其在水中的溶解度相对较高,容易通过废水排放进入水生系统并在环境中积累,且其结构非常稳定,难以被生物降解,具有潜在的生物毒性,因此被认为是一类持久污染物。高级氧化技术(advanced oxidation processes,AOPs)是一种高效降解难降解有机污染物的新技术,已被用于降解废水中的离子液体。文中综述芬顿和类芬顿氧化、阳极氧化、电芬顿氧化、光氧化、光催化氧化、光芬顿氧化及电光芬顿氧化等高级氧化技术降解处理废水中离子液体的研究进展;着重讨论各种氧化技术的降解动力学、降解机理、降解途径和优缺点,以及操作条件、离子液体的阴阳离子、侧链长度等因素对降解反应的影响规律,总结目前存在的问题,并对高级氧化技术降解处理离子液体的未来的研究方向及其前景进行了展望。

脂肪酸低共熔溶剂对姜黄素的溶解作用

制备了辛酸(C8)分别与癸酸(C10)、月桂酸(C12)及肉豆蔻酸(C14)形成的C8-C10、C8-C12、C8-C143种脂肪酸低共熔溶剂(DES)。C8-C10、C8-C12、C8-C14对姜黄素的溶解度分别为1.11、1.24、1.44 mmol/L,比姜黄素在水中的溶解度分别提高了约29、32、38倍。通过Gaussian模拟计算,得到姜黄素与C8、C10、C12、C14形成的分子缔合物的吉布斯自由能分别为−48.49、−64.27、−91.26、−120.59 kJ/mol。姜黄素与烷基链最长的C14形成“三明治”型分子缔合物,具有最强的氢键和疏水缔合作用,使姜黄素在C8-C14脂肪酸DES中表现出最高的溶解度和最强的紫外吸收及荧光发射强度。姜黄素在C8-C10、C8-C12、C8-C143种脂肪酸DES中均具有显著提高的稳定性和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力。

聚醚功能化离子液体辅助不对称氢化合成D-泛解酸内酯

为了解决手性催化剂在不对称氢化中难以循环利用的问题,本研究基于氨基酸和咪唑鎓盐离子液体修饰的手性吡咯烷基双膦配体,采用聚醚胍盐离子液体辅助铑催化酮基泛解酸内酯均相不对称氢化合成D-泛解酸内酯。研究了铑催化剂前体、双膦配体结构、溶剂效应和聚醚离子液体掺杂对催化活性和对映选择性的影响。基于筛选出的最佳双膦配体,构建出“均相催化-液/固分离”体系用于手性催化剂的分离和循环。结果表明:该催化体系表现出较高的催化活性、对映选择性和长期稳定性,经过5次循环后未见催化性能有明显下降,为不对称氢化合成D-泛解酸内酯的可行性提供了理论和实验依据。

利用衰减全反射测量微量液体的浓度

基于分光计搭建了衰减全反射光学测量平台,入射光以略大于全反射临界角入射,利用棱镜多次衰减全反射光对亮蓝溶液的浓度进行持续测量.在LabVIEW软件开发环境下搭建数据采集处理平台,实现了液体浓度的高灵敏度检测.该平台由光电二极管、信号转换调理设备、数据采集设备和计算机4部分组成,其基本任务是电压信号的产生、测量和记录,LabVIEW程序可拟合已知浓度梯度与电压信号的函数关系,实现液体浓度的灵敏检测.

单分子胶束的制备及应用研究进展

单分子胶束由单个分子构成且有核-壳结构的胶束,这种独特的结构,使其显示出优异的稳定性,在稀释的条件下,不会发生解离。单分子胶束因其在复杂多变的微环境中具有良好的热力学稳定性和尺寸分布均匀性,使得单分子胶束在药物运输、靶向释放、染料去除、荧光标记、无机纳米颗粒模板的制备、能量收集和储存等方面都有重要应用。本文从不同聚合物结构及功能方向,综述了单分子胶束制备及应用的研究进展。