酰胺基两性分子对二硫化钨吸附铀容量的影响机制

含铀废水中铀的回收主要是基于材料与[UO_(2)(H_(2)O)_(5)]^(2+)中UO_(2)(^(2+))之间的络合,但H_(2)O的电偶极矩对络合有显著弱化作用。采用酰胺基两性分子N,N-二甲基-9-癸烯酰胺(NADA)氢键作用与[UO_(2)(H_(2)O)_(5)]^(2+)形成UO_(2)[(H_(2)O)_(x)C_(12)H_(2)3NO]_(n)^(*)(x<5,UO_(2)-Coordination Compound,简称UO_(2)-CC),选取惰性物质WS_(2)为吸附材料,通过静态吸附试验(不同pH、接触时间、浓度和温度)分别研究其对UO_(2)^(2+)和UO_(2)-CC的吸附量。动力学拟合结果表明,二者的吸附反应是化学吸附过程,UO_(2)+经NADA重构后,吸附时间从240 min缩短至180 min,准二级动力学吸附常数提高1.35倍。等温吸附研究结果表明,WS_(2)与UO_(2)-CC络合过程符合Langmuir吸附等温模型,且NADA的加入使吸附由自发吸热过程转变为自发放热过程,吸附反应过程有序度增加。NADA原位重构[UO_(2)(H_(2)O)_(5)]^(2+)后,WS_(2)对UO_(2)^(2+)的平衡吸附量由45.03 mg/g(WS_(2)/UO_(2)^(2+)体系)提高到122.14 mg/g(WS_(2)/UO_(2)-CC体系)。采用光谱分析(X射线光电子能谱法)从分子水平深入研究NADA原位重构[UO_(2)(H_(2)O)_(5)]^(2+)后在WS_(2)上的吸附机制,揭示静电、氢键和U—S共价键等作用力对吸附的贡献,特别是NADA的氢键作用。

Cu/MoS_(2)的熔盐电解法制备及其在碱性条件下析氢反应性能的提高

通过熔盐电解法并掺杂过渡金属Cu制备2种不同纳米结构的Cu/MoS_(2)。采用涂敷法制备工作电极,通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、能量散射X射线谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、选区电子衍射(SAED)以及各种电化学手段验证了其结构和性能。结果表明,纳米片状Cu/MoS_(2)在碱性溶液(1 mol·L^(-1)KOH)中表现出优异的析氢催化性能:在电流密度为10 mA·cm^(-2)时过电位为199.6 mV,Tafel斜率为59 mV·dec^(-1),双电层电容为26.1 mF·cm^(-2),等效电荷转移电阻为12.4Ω,具有较为良好的电化学耐久性和稳定性。

高温结晶合成Mn_(2)O_(3)@MoS_(2)复合材料及其对铀的吸附性能

采用高温熔盐电解法合成了MoS_(2),为了提高MoS_(2)对铀的吸附性能,以MoS_(2)为基底复合Mn_(2)O_(3)。MoS_(2)的片层结构有效地分散了Mn_(2)O_(3)的团聚,同时引进了亲铀氧基团。采用电子扫描显微镜及能谱(SEM&EDS)、X射线衍射仪(XRD)、Zeta电位仪等对Mn_(2)O_(3)@MoS_(2)复合材料进行了表征,表征结果表明,高温结晶合成的Mn_(2)O_(3)@MoS_(2)复合材料具有完整的微观形貌和稳定的晶体结构。通过静态吸附批实验探究了在不同变量下Mn_(2)O_(3)、MoS_(2)和Mn_(2)O_(3)@MoS_(2)三个材料对溶液中铀的吸附效果,结果表明,Mn_(2)O_(3)@MoS_(2)的吸附性能优于Mn_(2)O_(3)和MoS_(2),在pH=5.5时,吸附平衡时间为90 min,吸附动力学遵循准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。Mn_(2)O_(3)@MoS_(2)的单层饱和吸附容量为117.5 mg/g,在293.15~318.15 K的温度梯度中,升温有利于吸附进行。

熔盐电解法制备NbS_(2)@MoS_(2)复合材料及其电催化析氢性能

电解水制氢(HER)相比于传统的制氢方式具有更广阔的研究前景,但由于其动力学过程缓慢,因此价格低廉且高效的电催化剂在HER中尤为重要。通过一步熔盐电解法制备了具有纳米花和纳米片形貌的NbS_(2)@MoS_(2)。采用XRD、SEM、HRTEM、XPS、SAED等手段表征催化剂的物理化学特性。结果表明,NbS_(2)@MoS_(2)纳米花催化剂表现出薄膜花状结构的多晶态,Nb元素均匀分布在MoS_(2)表面。通过电化学测试来验证其HER性能,测试结果表明纳米花结构在HER中表现出优异的电催化性能,在1 mol/L KOH溶液中,电流密度10.0 mA·cm^(−2)下其过电位为292.9 mV,塔菲尔斜率为107.0 mV·dec^(−1),电荷传递阻抗为31.0Ω,电化学活性表面积为13.7 mF·cm^(−2)。并且经过20 h催化后仍能保持较好的电催化活性。Nb沉积在MoS_(2)表面形成缺陷,同时在表面形成NbS_(2),提供了更多的活性位点,从而进一步增强了水分解性能。高温熔盐电结晶为催化材料的合成提供了一种新方法。