农药氟虫腈与钛白粉副产盐资源化生产电池用磷酸铁工艺

针对农药氟虫腈与钛白粉生产过程中副产盐的处置难题,提出以副产磷酸钠为磷源,以副产硫酸亚铁为铁源,制备电池级磷酸铁的工艺路线。采用连续催化氧化的方法将磷酸钠废盐中的亚硫酸钠氧化为硫酸钠,副产硫酸亚铁经过除杂后,用双氧水将硫酸亚铁氧化为硫酸铁,再与上述的磷酸钠反应得到磷酸铁。结果表明:亚硫酸钠的氧化率接近100%;副产硫酸亚铁经化学除杂和水解除杂后,杂质镁、锰、钛的质量分数分别降低至80 mg·kg^(-1)以下,杂质铝则被完全去除;除杂后的硫酸亚铁溶液经双氧水氧化后,硫酸亚铁的氧化率达到100%;制备得到的二水合磷酸铁的各项指标均满足标准HG/T 4701-2021《电池用磷酸铁》的要求。

离子液体热合成法制备钒酸铁及其电化学性能

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑酸溴盐([Bmim]Br)为反应溶剂,采用离子液体热合成法制备了钒酸铁前驱体,通过煅烧和后处理成功地合成了粒径均一、排布密集的FeVO_(4)纳米颗粒。采用SEM、XRD、XPS、TEM、N_(2)吸附-脱附对材料的结构和形貌进行了表征。以FeVO_(4)纳米颗粒为负极材料构建了锂离子电池,采用恒流充电放电测试、循环伏安法(CV)和电化学阻抗对电池进行了电化学性能评价。结果表明,Fe VO_(4)电极作为锂离子电池负极材料在高电流密度下表现出优异的循环性能和电化学性能,其在300 mA/g电流密度下的初始放电比容量为1471.58 mA·h/g,在300 mA/g下循环100次后,仍获得783.00 mA·h/g的高比容量,其优异的电化学性能可能归因于电极材料的纳米级尺寸。

SAPO-5磷酸铝分子筛异构化α-蒎烯制备柠檬烯

采用经典水热合成法,成功制备了SAPO-5、FeSAPO-5磷酸铝分子筛,对其进行XRD、FTIR、SEM、BET和NH_(3)-TPD结构表征,并用于催化α-蒎烯异构化为柠檬烯。结果表明,Fe改性后分子筛FeSAPO-5晶体具有AFI拓扑结构,大小约4~5μm,偏圆柱状;比表面积约310 m^(3)/g,总酸量802μmol/g,结合表征结果发现,FeSAPO-5分子筛高催化活性归因于Fe的引入增加了分子筛的比表面积和中强酸酸量。SAPO-5与FeSAPO-5对α-蒎烯的转化率和柠檬烯的选择性分别为49.3%,50%与75.7%,54.4%,产率增加了16.2%。FeSAPO-5经过3次循环实验与5次重复性实验,表明FeSAPO-5磷酸铝分子筛在催化α-蒎烯制备柠檬烯中表现出了较好的选择性和稳定性。

失效锂萃取剂中Fe(Ⅲ)的回收及制备电池级磷酸铁的工艺研究

盐湖卤水萃取法提锂的工艺中,磷酸三丁酯-FeCl_(3)-煤油协萃体系在多次循环使用后萃取能力会下降甚至失效。将失效锂萃取剂中的Fe(Ⅲ)回收利用对盐湖提锂行业的持续发展具有重要意义。在高浓度盐酸体系中模拟失效锂萃取剂,以其中的Fe(Ⅲ)为铁源,NH_(4)H_(2)PO_(4)溶液为磷源,在非均相体系中制备电池级磷酸铁。研究了反应时间、氨水加入量、NH_(4)H_(2)PO_(4)溶液浓度、反应温度和搅拌速率对产品产率、粒径(D_(50))和铁磷物质的量比的影响。结果表明,在优化的工艺条件下,可制得高纯度的单斜晶系二水磷酸铁,产率为89.43%、铁磷物质的量比为0.98、D_(50)为1.81μm、比表面积为37.38 m^(2)/g、含水量为19.64%,符合电池级磷酸铁的行业标准。以自制的磷酸铁为前驱体制备的Li Fe PO_(4)/C性能良好,在0.1C倍率下的首次放电比容量为146.58 m A·h/g,首次充放电效率为94.90%,恒流充放电循环80圈后的容量保持率为91.72%。研究表明,采用NH_(4)H_(2)PO_(4)溶液反萃沉淀法可有效回收失效锂萃取剂中的Fe(Ⅲ)并制备出电池级磷酸铁。

高效Li-CO_(2)电池用富缺陷Co-N-C纳米片电极的制备

采用原位生长-模板保护-裂解组装策略,对双金属类沸石咪唑骨架材料(ZIFs)前驱体进行结构调控,成功制备Co-N_(x)、N-C活性位点及缺陷共存的二维钴-氮-碳纳米片(Co-N-C NFs)催化剂。Co-N-C NFs耦合了内在的Co-N-C的电子结构和外在的富缺陷的二维片层结构,为锂-二氧化碳电池(LCB)提供了有利的气-液-固三相反应界面;纳米薄片彼此交互,构建出有利于CO_(2)吸脱附、锂离子和电子迁移输运路径以及便于产物寄宿的空间结构。基于Co-N-C NFs催化剂正极构筑LCB电池,电池表现出优异的电化学性能,放电容量达到2880μAh/cm^(2),在100μA/cm^(2)的大电流密度下,放-充电平台维持在2.60 V和4.40 V,且能稳定工作超1480 h。

银杏叶基锂离子电池炭负极材料制备及电化学性能研究

以银杏叶为基质制备锂离子电池负极材料,采用活化剂FeCl_(3)对银杏叶(GL)浸渍,通过不同温度进行碳化处理,并且对于银杏叶基负极材料的电化学性能进行探究。通过FeCl_(3)活化可以改善银杏叶生物质炭的孔结构,实验考察不同活化温度考察对产物结构和性能的影响,得到最优活化温度为600℃。制备出的产品在电流密度0.1A·g^(-1),电压为0.01~3.0V条件下首次放电比容量和首次库伦效率分别为:941 mAh·g^(-1),61.63%。30圈充放电循环后的放电比容量和库伦效率分别为:453.5 mAh·g^(-1),98.75%。

柔性三嗪含硫多羧酸Cu(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)配合物的合成

三聚硫氰酸与3-氯丙酸反应得到1个具有3个丙酸基的柔性羧酸配体2,2',2″-[1,3,5-三嗪-2,4,6-三(硫代)]三丙酸(H_(3)TTPA),利用该配体分别与硝酸铜和硝酸铁反应,通过一步沉淀法,得到2个配合物(Cu-TTPA和Fe-TTPA)。通过X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FTIR)、热分析(TG)对配体和配合物进行了结构表征,测定了2个配合物在不同pH值缓冲溶液中的稳定性及电导率。为柔性三嗪含硫多羧酸配体合成配合物的进一步研究提供了基础。

微纳米磷酸铁锂的旋风分离及其储能性能

为了应对环境污染和气候变化、达成碳中和的目标,新能源汽车是低碳技术发展的主要方向。磷酸铁锂(LiFePO_(4))具有化学稳定性高、循环寿命长、理论比容量高(170 mAh·g^(-1))、环境友好和成本相对较低等优点,被认为是一种理想的锂离子电池正极材料。然而,纯相的LiFePO_(4)材料具有离子扩散缓慢和电子电导率低的缺点,减小粒径和包覆碳涂层是改善其缺点的有效方式。本研究通过喷雾干燥法和旋风分离方法制备了粒径分布可控且碳包覆均匀的微纳米球形磷酸铁锂材料。研究自行设计和制作了多级旋风分离装置,筛选出磷酸铁锂材料(LFP@C-X3)表现出优秀的电化学性能,在0.1C倍率下初次放电比容量为151.3 mAh·g^(-1),在0.5C倍率下100次循环后的放电比容量为132.6 mAh·g^(-1),容量保持率为97.9%。这归因于微纳米球形磷酸铁锂颗粒缩短了电子/离子的传输路径,增强了材料的导电性,有效提高了材料的电化学性能。研究结果表明,旋风分离方法可以有效控制磷酸铁锂颗粒的粒径大小和粒径分布,以此增强磷酸铁锂材料的电化学性能,具备一定的应用价值。

基于X射线荧光光谱法的地质样品中铂钯含量测定方法研究

为了建立一种准确测定地质样品中铂钯含量的方法,为地质研究、矿产勘探等相关领域提供可靠的元素含量数据,提出基于X射线荧光光谱法的地质样品中铂钯含量测定方法。利用探测器测量各元素的特征X荧光波长和能量,从而实现元素的定性和定量分析。将样品进行细致的研磨并烘干处理,随后使用压片机将其压制成薄片状。对原始光谱进行噪声水平去除,以提升光谱的信噪比,判断信号中噪声相对大小。测量标准溶液获取纯元素的特征峰型,并以此作为工具对重叠峰进行拟合。划定优化区间,实现重叠峰分解完成测定。研究结果表明,SP X能量色散X射线荧光光谱仪其全谱图道址在200.5时,脉冲总数高达5500,符合实验室X射线荧光光谱平台预设道址数;5个小组经过对拟合值与参考值之间进行的精密计算,所得出的曲线处理结果误差均严格控制在0.2%以内,这一数据完全符合标准所规定的误差范围。因此,说明所研究方法有效避免了因数据缩减而导致的局部最优问题,测定结果符合预期,从而提高了整体测试结果的准确性。

微乳液法制备几种纳米软磁铁氧体粉体及磁性能研究

采用水/Triton X-100/环己烷/正己醇微乳体系制备了尖晶石型NiFe2O4、Ni0.5Zn0.5Fe2O4、MnFe2O4、Mn0.5Zn0.5Fe2O4纳米粉体,利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、Zeta电位仪、振动样品磁强计（VSM）等对纳米粉体的结构和磁性能进行表征。研究结果表明：微乳液法制备的纳米软磁铁氧体晶粒结构完整、粒径细小且分布均匀（粒径范围在30-80 nm）,合适的煅烧温度为500℃;在室温下对制备的几种软磁铁氧体进行磁性能测定发现,与其他制备方法相比,采用微乳液法制备的纳米软磁铁氧体的比饱和磁化强度较高,比剩余磁化强度、矫顽力较低,软磁性性能较佳。

湿法磁选对粉煤灰中铁和重金属元素的分布影响研究

对煤粉锅炉粉煤灰(FA1灰)和循环流化床锅炉粉煤灰(FA2灰)采用湿法磁选的工艺达到降低其重金属含量的目的。利用扫描电子显微镜、激光粒度仪和X射线衍射仪表征两种粉煤灰在不同磁感应强度和不同磁选溶液浓度条件下磁选前后高磁性和弱磁性部分的形貌、粒度分布和物相分析,同时测定其铁元素和5种重金属元素(Hg、Pb、As、Cr、Cd)的含量变化,发现磁选后两种粉煤灰铁回收率随着磁感应强度增强而逐渐增加,高磁性组中重金属元素含量与弱磁性组有明显差异。结果表明:在磁感应强度为8000 Gs和磁选溶液浓度为20%(质量分数)时,FA1的铁回收率为71.2%,FA2的铁回收率为47.0%。此时FA1磁选后Pb含量差值为0.2 mg/kg、Cr含量差值为9.2 mg/kg、As含量差值为1.1 mg/kg;FA2磁选后Pb含量差值为18.1 mg/kg、Cr含量差值为25.0 mg/kg、As含量差值为9.1 mg/kg。

Fe_(3)N磁性纳米粒子的制备及其应用研究进展

Fe_(3)N作为一种磁性纳米粒子,同时具有纳米粒子和磁性物质的特殊性质,由于其优异的机械强度、耐腐蚀抗氧化能力等特点,近年来广泛应用于磁流体、电极材料和催化等领域。本文论述了Fe_(3)N磁性纳米材料的结构,在对Fe_(3)N的制备方法进行综述的基础上,详细介绍了物理和化学两种制备方法,并总结了Fe_(3)N磁性纳米材料在各领域中的应用,同时对Fe_(3)N磁性纳米材料未来研究应用进行了展望。

固相合成纳米氧化镍及其数据挖掘的研究

以NH4HCO3、NiCl2·6H2O及适量表面活性剂(聚乙二醇 400)为原料,先通过室温固相反应制备前驱体,再经热分解合成了纳米氧化镍晶体。应用均匀设计、回归分析及最优计算所获取的优化工艺参数为:反应物摩尔比n(NH4HCO3)∶n(NiCl2·6H2O)=1.6∶1,表面活性剂用量(聚乙二醇 400)=40μL,研磨时间40min,热分解温度350℃及热分解时间120min。在此条件下合成的氧化镍粉末的一次粒子的平均粒径约为7nm,收率为95.5%。基于均匀设计、回归分析及最优计算,探讨了普通科研试验中应用数据挖掘的过程与方法,而纳米氧化镍合成条件的优化是其成功应用的实例。

几种尖晶石铁氧体的制备及磁性研究

用化学共沉淀法制备了NiFe2O4、ZnFe2O4和Ni0.64Zn0.36Fe2O4纳米粉体,在室温下测定了它们的磁性能。结果表明:尖晶石型单一反型铁氧体的磁性起源于未抵消的亚铁磁性,正尖晶石型结构的单一ZnFe2O4离子分布通常呈现反铁磁性,而Zn2+替代反型分布铁氧体XFe2O4中的一部分磁性离子X2+形成复合铁氧体ZnαX1-αFe2O4,复合体系中的ZnFe2O4呈现铁磁性。铁氧体的磁性与二价阳离子磁性和分布有关。

铁钼改性生物炭活化过硫酸降解N-甲基吡咯烷酮的研究

采用水热煅烧法制备了负载Mo_(2)C和Fe^(0)的生物炭材料作为过二硫酸盐(PDS)的活化剂降解N-甲基吡咯烷酮(NMP)。采用SEM、XRD和FTIR等手段对其进行表征。考察了催化剂投加量、过硫酸盐浓度、初始pH等条件对Fe^(0)-Mo_(2)C-BC活化过硫酸盐体系降解NMP的影响。在NMP浓度为100 mg/L、Fe^(0)-Mo_(2)C-BC用量为0.4 g/L,PDS浓度1 g/L,反应温度为25℃时,40 min后NMP的去除率达99%。Fe^(0)-Mo_(2)C-BC/PDS体系在较宽的pH值范围内(3~9)保持高催化活性,其降解能力受共存阴离子(Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-))影响较小。猝灭实验发现羟基自由基(·OH)在反应中起主要作用,硫酸根自由基(·SO_(4)^(-))和单线态氧(^(1)O_(2))发挥次要作用。

用X射线荧光光谱法测定催化剂中铂钯含量

X射线荧光光谱法是一种无损检测的方法,对于粉末样品,可以通过直接压片的方式进行测量,无需对样品进行消解。它具有分析速度快、测定范围广、自动化程度高的特点。采用X射线荧光光谱法,模拟样品制备的工艺条件和组分含量自制了一系列标样,绘制了标准曲线,并利用经验系数方程矫正基体效应,测定了催化剂中钯、铂含量。通过与电感耦合等离子体发射光谱法和分光光度法进行实验方法的比对,得到的测试结果基本一致,表明此方法具有很好可靠性。

Ti/IrO2+MnO2电极在酸性溶液中的电化学活性表面积

采用涂覆热分解法制备不同成分的Ti/IrO2+MnO2电极,利用恒电位循环伏安法研究Ti/IrO2-MnO2电极在硫酸溶液中的电化学表面行为,并用直线外推法定量地评价电极的电化学活性表面积。结果表明,Ti/(0.7)IrO2+(0.3)MnO2的伏安电荷达到最高,为电化学活性表面积最大;随着电位扫描速率增大,伏安电流密度不断增加,而伏安电荷容量逐渐减少,直到维持恒定;所有Ti/IrO2+MnO2电极的"内部"电化学活性表面积远大于"外部"电化学活性表面积,约为"外部"电化学活性表面积的2倍,说明电极内部存在丰富的多孔结构,真实表面积巨大,因此Ir4+/Ir3+转化反应多发生于内电化学活性表面区域。

松香基甜菜碱两亲分子构筑多维Ni(OH)2/NiOOH微纳米复合材料

采用自制脱氢松香基甜菜碱功能性两亲分子构筑得到3种形貌均匀的Ni(OH)_2/NiOOH微纳米复合材料,分别为孔径约2μm的三维珊瑚状、花状空心微球和宽度约100 nm的二维纳米片,对复合材料的物相组成和形貌结构采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等技术手段分析表征。结合自制松香基甜菜碱两亲分子红外光谱(FT-IR)、核磁(NMR)结构表征和优异的表面活性推测得到松香基甜菜碱两亲分子构筑3种不同形貌微纳米复合材料的机理;研究表明,在松香基甜菜碱两亲分子稳定刚性结构的作用下,通过反应温度控制其吸附能力可构筑出3种形貌分散性较好的氢氧化镍复合材料。

轻烧粉-氢氧化钠法制备氢氧化镁的研究

以轻烧粉经酸化、氧化除铁等精制过程得到的氯化镁溶液为原料,以氢氧化钠为沉淀剂制备氢氧化镁。研究了pH值对轻烧粉酸化除铁的影响,考察了原料的物质的量比、反应温度、加料时间、陈化时间等因素对产品质量的影响,得到了轻烧粉精制和反应制备氢氧化镁的最佳工艺条件。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)和激光粒度分布测试仪等对实验产品进行表征。结果表明,该工艺制备的氢氧化镁纯度达到98%以上,CaO质量分数低于0.1%,颗粒呈片状结构,粒度分布均匀,形貌规则。

无水草酸辅助硝酸铁热分解制备高饱和磁化强度γ-Fe_(2)O_(3)纳米粒子

采用硝酸铁和无水草酸为原料,通过简便的一步固相法焙烧制备γ-Fe_(2)O_(3)纳米粒子。采用XRD、SEM-EDS、N_(2)-吸附/脱附和VSM等表征手段分析了样品的结构、形态和磁性能。研究表明,在Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O中添加C_(2)H_(2)O_(4),可以制备出饱和磁化强度为76.3 emu/g的棒状γ-Fe_(2)O_(3)。