共沉淀法制备AgBr/Ag_(2)CO_(3)复合材料及其光催化活性

采用共沉淀法制备了AgBr/Ag_(2)CO_(3)复合催化剂。研究表明,AgBr/Ag_(2)CO_(3)复合催化剂的光催化性能比单一相的AgBr或Ag_(2)CO_(3)显著提高,0.10 g AgBr/Ag_(2)CO_(3)样品光照降解200 mL 10 mg/L的亚甲基蓝溶液20 min后,降解率高达99.97%,是AgBr的2.5倍,是Ag_(2)CO_(3)的4.77倍,且AgBr/Ag_(2)CO_(3)对亚甲基蓝的降解过程符合一级动力学模型。

非甲烷总烃分析仪专用Co_(3)O_(4)/Al_(2)O_(3)催化剂的制备及性能研究

挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)是引发霾和光化学烟雾等环境问题的重要原因,达到一定浓度会对人类健康造成威胁。非甲烷总烃(non-methane hydrocarbon,NMHC)作为VOCs总量统计的重要指标,在一定程度上可以简单、直观地反映VOCs污染状况,因此,监控NMHC对保护环境与人类健康具有重要意义。本文中制备了层状结构、球形结构和立方体结构3种不同形貌的Co_(3)O_(4)纳米材料,将纳米材料均匀负载于活性Al_(2)O_(3)颗粒表面作为NMHC分析专用催化剂。通过XRD、FESEM、BET和XPS技术对制备的Co_(3)O_(4)催化剂进行表征;并将催化剂用于NMHC的检测,对不同形貌催化剂的催化性能进行评价。结果表明,当煅烧温度为400℃、煅烧时间为3 h,催化剂具有较高的催化活性,其中立方体结构催化剂具有最高的催化活性,能在236℃将NMHC完全降解,层状结构与球形结构催化剂分别在261℃与257℃将NMHC完全降解。升高煅烧温度有助于催化活性的提高,因为煅烧温度的升高增大了催化剂中Co_(3)O_(4)的相对结晶度与O_(ads)/O_(latt)摩尔比,使得气体转移速度加快,因而使催化剂具有更高的催化活性。催化剂经过耐水性、热失重测试与催化循环测试后仍能保持较高的催化活性。

一锅法制备1T/2H-WS_(2)/WO_(3)异质结用于紫外可见光催化的CO_(2)还原

采用一锅水热法制备了1T/2H-WS_(2)/WO_(3)异质结,并利用XRD、SEM、XPS等对所制备的光催化材料进行了系统微结构表征.研究发现该异质结催化剂可用水蒸汽作为电子供体,利用可见光催化还原CO_(2),以3.87μmol∙g^(−1)∙h^(−1)的速率高选择性地生成唯一产物CO.在紫外-可见光辐照下,表现出更优异的催化活性(34.39μmol∙g^(−1)∙h^(−1)).经4次循环实验,仍然表现出稳定的光催化二氧化碳还原效率,证明其具有优异的稳定性.

溶剂热合成法制备Co_(2)Mo_(3)O_(8)催化剂及其氧析出反应性能

采用溶剂热合成法制备具有氧析出反应(OER)性能的花瓣状Co_(2)Mo_(3)O_(8)纳米催化剂。研究制备条件对Co_(2)Mo_(3)O_(8)结构及OER催化性能的影响。通过SEM和XRD技术对催化剂的形貌和结构进行表征,表明在溶剂比例V_(水):V_(乙)=1:2、表面活性剂用量为6 mmol和氧化剂用量为4 mmol的条件下制备Co_(2)Mo_(3)O_(8)纳米催化剂具有外貌完整和大小均一的球状颗粒,颗粒的表面有密集的花瓣状薄片。采用电化学方法研究催化剂的OER催化性能。结果表明,Co_(2)Mo_(3)O_(8)纳米催化剂具有较高的OER催化活性和较好的电化学稳定性。

外尔半金属Co_(3)Sn_(2)S_(2)薄膜的制备和电磁性质研究

外尔半金属Co_(3)Sn_(2)S_(2)是一种新型的拓扑量子材料,具有独特的拓扑能带结构,被认为是一种非常有潜力的自旋电子材料,而制备电子器件的重要一步是该材料的薄膜化.采用磁控溅射方法分别在Si O_(2)(300 nm)/Si(100)和Al_(2)O_(3)(0001)衬底上生长Co_(3)Sn_(2)S_(2)薄膜.X射线衍射(XRD,X-ray Diffraction)显示Co_(3)Sn_(2)S_(2)薄膜的结构随厚度而变化.在不同衬底上,Co_(3)Sn_(2)S_(2)薄膜的生长情况也不同,较薄的Co_(3)Sn_(2)S_(2)(<200 nm)适合生长在Al_(2)O_(3)(0001)衬底上,而较厚的Co_(3)Sn_(2)S_(2)(~5μm)适合生长在Si O_(2)(300 nm)/Si(100)衬底上.Co_(3)Sn_(2)S_(2)纵向电阻率随着厚度的增加而增加,对导电起主要作用的表面层厚度保持在一定尺度内.

制备方法对Al_(2)O_(3)-CeO_(2)物化性质及CO_(2)加氢制甲醇催化性能的影响

复合氧化物界面性质与CO_(2)加氢制甲醇反应的催化性能有着重要的关系。本文对比考察了物理共混法、浸渍法、传统共沉淀法和微流控连续共沉淀法对Al_(2)O_(3)-CeO_(2)复合氧化物界面性质和催化性能的影响。浸渍作用尽管使Al_(2)O_(3)/CeO_(2)界面产生了一定的结构性质调变,但贫瘠的氧空位缺陷导致催化反应效率低。共沉淀样品中固溶结构的存在增强了Al_(2)O_(3)/CeO_(2)界面的相互作用,增大了电子结合能,形成的大量氧空位缺陷有利于CO_(2)活化转化。而微流控连续共沉淀法合成样品因具有更小的晶粒尺寸、均匀的复合相结构和丰富的氧空位缺陷,表现出更为优异的催化性能。在原料气配比为V(H_(2))∶V(CO_(2))∶V(N_(2))=72∶24∶4,反应温度为320℃,反应压力为3 MPa,体积空速为9000 mL·g^(-1)·h^(-1)的条件下,Al2O3-CeO_(2)复合氧化物的CO_(2)转化率、甲醇选择性及甲醇时空产率分别达到15.3%,86.4%和0.076 g·mL^(-1)·h^(-1)。

K_(2)CO_(3)-CuZn/UiO-66材料制备及其烟气碳捕集与转化研究

采用溶剂热法制备UiO-66母体材料,然后采用浸渍法制备耦合材料,用K、Cu和Zn的盐溶液真空浸渍UiO-66后再还原,构筑K_(2)CO_(3)-CuZn/UiO-66耦合材料,实现活性组分和助剂的高分散负载,用于CO_(2)捕集与催化加氢合成甲醇研究。结果表明:K_(10)Cu_(5)Zn_(20)@UiO-66具有较大的比表面积(464 m^(2)/g)、较大的孔径(1.3 nm)和较大的孔体积(0.44 cm^(3)/g)。在一定反应条件下,浸渍法构筑的K_(2)CO_(3)-CuZn/UiO-66耦合材料,CO_(2)转化率为11.5%,甲醇选择性为74.2%的K_(15)Cu_(5)Zn_(20)@UiO-66,具有最高催化活性。

基于La_(0.8)Sr_(0.2)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)/Ag双相复合敏感电极的NO_(2)传感器研究

为了提高NO_(2)传感器的敏感性能,采用自分相法制备La_(0.8)Sr_(0.2)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCF)和LSCF+0.050Ag,LSCF+0.075Ag,LSCF+0.100Ag双相敏感电极,并以YSZ为固体电解质,制备阻抗谱型NO_(2)传感器,研究Ag的掺杂量对传感器性能的影响。结果表明,与Z',Z″,|Z|相比,θ作为响应信号时传感器的响应恢复时间更短、响应信号更稳定;以θ为响应信号,基于LSCF,LSCF+0.050Ag,LSCF+0.075Ag和LSCF+0.100Ag敏感电极的传感器在450℃最佳工作温度下的灵敏度分别为11.12°,11.28°,13.62°和9.56°/10,其中LSCF+0.075Ag表现出更高的灵敏度,表现出优异的重现性和长期稳定性;此外,传感器对CH_(4),CO_(2),H_(2),CO和NH_(3)表现出优异的抗干扰性能。因此,采用自分相法制备第二相分布均匀、催化活性优异的双相敏感电极材料,有效提升了传感器的灵敏度及选择性,可为高性能NO_(2)传感器的制备提供新思路。

芒硝型卤水“NaOH-Na_(2)CO_(3)”净化工艺的优化研究

针对芒硝型卤水,采用“NaOH–Na_(2)CO_(3)”净化工艺脱除钙镁过程,精卤中残留碳酸根浓度高、碱耗高的问题,通过调整NaOH和Na_(2)CO_(3)的添加量及卤水添加工艺降低了碱耗和精卤中残留成垢离子总浓度,实现了蒸发结晶换热系统的防垢缓垢的目的。开展了“NaOH–Na_(2)CO_(3)”法卤水净化小型实验和扩大实验研究,优化了卤水净化作业制度并实现产业化应用,有效缓解了蒸发系统结垢,实现了真空蒸发制盐装置低能耗、长周期、稳定运行的目标。

微波法一步合成LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料及其性能

以乙酸盐为原料,通过一步微波法烧结制备出了镍钴锰酸锂LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)正极材料,研究了烧结温度、保温时间对材料结构形貌以及电化学性能的影响。结果表明,在900℃保温4 h所制备的正极材料,以0.2C倍率,2.75~4.3 V电压平台下首次放电容量为156 mAh/g,经过50圈充放电循环后,容量为136.91 mAh/g,容量保持率为87.76%;在电流密度0.5C和1C条件下,经过50次循环后容量保持率分别为86.59%、79.71%。

碱种类及含量对Cu/ZnO/Al_(2)O_(3)催化剂结构及性能的影响

采用共沉淀法制备Cu/ZnO/Al_(2)O_(3)催化剂,考察以Na_(2)CO_(3)、NaHCO_(3)、NaOH和KOH为沉淀剂对催化剂结构及性能的影响,并采用XRD和固定床反应器对催化剂结构及性能进行表征。结果发现,催化剂前驱体受沉淀剂种类、反应液pH值、碱量的影响较大,产物的产量、失重率及结构具有明显的变化。随着一元碱强度的增加,反应产物低温发生分解生成CuO,催化剂产量及焙烧失重率受低温分解的影响较大,但催化剂结晶度提高,性能没有明显的变化,CO_(2)转化率在17%~18%之间,甲醇选择性为35%;而采用二元碱Na_(2)CO_(3),随着碱量的增加,焙烧失重率先减小后增大,催化剂性能明显低于一元碱制备的催化剂,CO_(2)转化率和甲醇选择性分别降至7.5%和13%。提高一元碱的含量,催化剂前驱体中的两性化合物将部分溶解,虽然催化剂活性变化不大,但甲醇选择性从35%降至31%。

Fe_(3)Se_(8)/Co_(3)Se_(4)/NiSe_(2)/NC复合材料的制备及性能

由于锂资源的价格逐渐攀升,亟需开发价格低廉的电池系统。通过共沉淀法合成FeCoNiCP片状前驱体,再经过包覆多巴胺、退火和在氮气下硒化,制备钠离子电池负极材料Fe_(3)Se_(8)/Co_(3)Se_(4)/NiSe_(2)/NC。在0.01~3.00 V充放电,以0.1 A/g的电流循环70次,电极仍有468.38 mAh/g的可逆比容量;在0.1 A/g、0.2 A/g、0.5 A/g、1.0 A/g、2.0 A/g和5.0 A/g的电流下,分别具有363.85 mAh/g、345.88 mAh/g、320.73 mAh/g、308.31 mAh/g、290.33 mAh/g和249.29 mAh/g的可逆比容量。Fe_(3)Se_(8)/Co_(3)Se_(4)/NiSe_(2)/NC复合材料较好的电化学性能,可归因于碳导电网络、多金属硒化物和独特的纳米结构的协同作用,缓解了充放电过程中的体积膨胀。

ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)复合材料的制备及其传感器对异丙醇的气敏性能

利用溶剂热法在ZIF-67表面原位生长出In_(2)S_(3)和ZnIn_(2)S_(4)纳米片层结构,并通过高温退火形成相应的Co_(3)O_(4)、In_(2)O_(3)/Co_(3)O_(4)和ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)敏感材料。制备出三种不同的气体传感器,并对异丙醇的气敏性能进行了研究。实验结果表明,与纯Co_(3)O_(4)传感器相比,In_(2)O_(3)/Co_(3)O_(4)和ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)传感器表现出优异的气敏性能。尤其是ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)传感器气敏性能最优,其对体积分数5×10^(-6)异丙醇的响应度为8.26,分别约为In_(2)O_(3)/Co_(3)O_(4)复合材料传感器的1.36倍和纯Co_(3)O_(4)传感器的4.67倍。同时,所制备的ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)传感器也表现出良好的检测限、线性度、重复性和长期稳定性。

Lu_(2)O_(3)∶Er^(3+)/Yb^(3+)荧光材料的上转换发光及其温度传感特性

采用CO_(2)激光区熔法制备了Lu_(2)O_(3)∶0.5%Er^(3+)/x%Yb^(3+)(x=1,3,5)上转换荧光材料。X射线衍射结果表明,所制备的Lu_(2)O_(3)∶Er^(3+)/Yb^(3+)荧光材料具有纯Lu_(2)O_(3)晶相。在980 nm激光激发下,样品发出明亮的上转换荧光。光谱测试结果表明,样品上转换荧光强度和荧光中绿光与红光比例随Yb^(3+)离子浓度改变,当Er^(3+)和Yb^(3+)离子浓度分别为0.5%和3%时,样品上转换荧光强度最强。通过荧光强度比(FIR)技术研究了样品Lu_(2)O_(3)∶0.5%Er^(3+)/3%Yb^(3+)在298~873 K温度范围内上转换荧光温度传感特性,在532.8 K时最大绝对灵敏度为0.0060 K^(-1),在298 K时最大相对灵敏度为0.0090 K^(-1)。结果表明,Lu_(2)O_(3)∶Er^(3+)/Yb^(3+)荧光材料非常适合用于宽温度范围荧光温度传感。

碳模板法改性的NaNO_(3)修饰MgO脱碳性能研究

镁基吸附剂是适用于IGCC电站与燃烧前CO_(2)捕集结合、最具发展前景的固体吸附剂之一。纯MgO吸附剂的理论吸附量很高,其实际CO_(2)吸附效果却并不理想,对其掺杂碱金属盐复合形貌改性是提高其吸附性能的有效手段。该文利用D-葡萄糖酸为碳源,以碳模板法制得了一种NaNO3改性MgO吸附剂,并提出两段吸附法进行循环实验。结果表明:碳模板法能使吸附剂呈现出高比表面积的纳米级薄片状颗粒,吸附温度提前,在小于300℃时诱导期缩短,吸附速率变快;利用其双峰吸附特性的两段吸附法更是能让其首个循环吸附量达到0.82g/g_(sorbent),在经历了8个循环时其CO_(2)吸附量仍能达到0.4g/g_(sorbent)。该文还使用双指数函数对其恒温吸附曲线进行了动力学分析,发现使用碳模板法负载的吸附剂无论是快速反应阶段还是产物层扩散阶段的反应系数都提高了一个数量级以上,两个阶段反应的活化焓均降低。

废旧锂电池综合回收利用技术研究

为解决当前废旧磷酸铁锂电池造成的环境污染以及锂资源供不应求的问题,利用回收的废旧磷酸铁锂电池为原料,创新性地提出了一种双极膜的方法:酸浸所得Li_(2)SO_(4)经双极膜电渗析制备LiOH,进而获得精制Li_(2)CO_(3),最终制成电池级LiFePO_(4)正极材料。主要工艺包括磷酸铁锂电池破碎分选、黑粉浸出、料液除杂、磷酸铁以及磷酸铁锂的合成,从而获得Li_(2)CO_(3)、FePO_(4)主产品及铝粒、铜粒等副产物,并通过合成再生技术,获得了符合GB/T 30835—2014中Ⅰ级品标准的LiFePO_(4)正极材料。所制备LiFePO_(4)产品具有96%以上的首次库仑效率及94.5%以上的倍率性能。该工艺达到了节约LiFePO_(4)生产成本、实现可再生资源回收利用的目的。

轻质碳酸镁纤维的制备

以MgSO_(4)·7H_(2)O和K_(2)CO_(3)为原料、PEG为结构导向剂,采用共沉淀法合成出轻质碳酸镁纤维,其废液为K_(2)SO_(4)/K_(2)Mg(SO_(4))_(2)溶液。通过XRD、SEM和TG-DTA对样品进行表征,探究了影响轻质碳酸镁组成和形貌的因素及活性碳酸镁纤维形成机理。结果表明:在室温,搅拌速率为300 rad·min^(-1)、Mg SO_(4)浓度为1.0 mol·L^(-1)、Mg SO_(4)与K_(2)CO_(3)摩尔比为1∶1.1、PEG添加量为MgSO_(4)·7H_(2)O质量的30%的条件下,可制备分散性良好、晶须平均长度约为15.89μm、直径0.97μm、长径比为16.38的轻质碳酸镁纤维。

沉淀剂对CuZnAl催化剂催化CO加氢合成C_(2+)醇性能的影响

分别以碳酸钠、碳酸氢钠、柠檬酸和草酸作为沉淀剂,采用共沉淀法制备CuZnAl催化剂;通过XRD、H 2-TPR、N 2吸附-脱附和NH 3/CO 2-TPD-MS等手段对CuZnAl催化剂进行表征;并探究了其催化CO加氢合成C 2+醇(C 2+OH)的性能。结果表明,沉淀剂的改变影响催化剂上Cu 0的分散性、CuO的还原性以及催化剂的织构性质和其表面酸、碱性,从而显著影响其催化性能。以碳酸钠为沉淀剂制备的CuZnAl催化剂具有较大的比表面积和孔体积,弱碱量和中强碱量的比例适宜;同时,ZnO微晶的形成促进了CuO的还原,提高了Cu 0的分散性,因而使催化剂表现出最佳的催化性能,CO转化率达21.24%,C 2+OH在醇产物中的占比最高,为18.32%。

厌氧氨氧化污泥胞外多糖的提取方法比较研究

厌氧氨氧化细菌生长缓慢,颗粒化有助于其在反应器中的持留,防止污泥流失,而胞外多糖作为颗粒化的生物胶,是其颗粒化的重要因素,因此研究其胞外多糖的代谢途径及结构对厌氧氨氧化工艺的推广应用至关重要。但是,目前尽管厌氧氨氧化污泥的胞外聚合物的提取方法众多,但尚无针对其胞外多糖提取方法的比较研究。因此,该研究对比了3种胞外聚合物(EPS)的提取方法:甲酰胺-NaOH法、加热-Na_(2)CO_(3)法和甲醛-NaOH法。通过比较其污泥形态、EPS产量、TOC总量、3D-EEM图谱及污泥细胞裂解程度,发现甲醛-NaOH法所得到的EPS提取液胞外多糖含量最高、胞外蛋白含量最低、细胞裂解程度最低,是厌氧氨氧化颗粒污泥中胞外多糖的最佳提取方法。该研究可为厌氧氨氧化污泥胞外多糖的代谢途径和结构研究提供技术支撑。

响应曲面法优化碳分法回收碱浸后液中铝的研究

采用碱法回收失效催化剂会产生高浓度偏铝酸钠溶液,此浸出液因铝含量较高且杂质较少,具有显著的回收价值。本文采用碳分法使偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀,从而实现铝的回收。利用响应曲面法研究CO_(2)的通气速率、通气时间、稀释倍数三个工艺参数对Al(OH)_(3)沉淀转换率的影响显著性,探究Al(OH)_(3)沉淀的最佳工艺参数。结果表明:在CO_(2)通气速率为0.360 L/min、通气时间为116 min、稀释倍数为4倍的条件下,Al(OH)_(3)沉淀转化率平均为98.59%。该沉淀过程属于多因素控制,其中通气时间及稀释倍数对Al(OH)_(3)沉淀转化率的影响较为显著。