纳米四氧化三铁表面酸碱性质研究

制备了纳米Fe3O4,并对其进行了表征和表面酸碱行为研究.实验结果表明,Fe3O4表面在水溶液中有非常明显的酸碱性质.随着纳米Fe3O4加入量的增多,溶液pH缓冲能力增强,二者之间成正比,据此可定量地测定H+在纳米氧化铁表面的吸附量.运用MEDUSA和W INSGW计算软件计算了表面组分在溶液中的分布,并讨论了表面电荷对表面组分分布的影响.

金属离子在二氧化硅-水界面的络合反应及其对石英活化浮选的影响

研究了二氧化硅/水界面的络合反应和石英浮选行为之间的相互关系.通过SOLGASWAT-ER计算机程序进行的辅助计算,建立了二氧化硅-金属离子-氢离子水溶液体系的表面组份分布图.经比较证实,表面络合反应、表面电荷和浮选结果之间有很好的一致性.还以表面反应平衡常数为依据,对钙、镁、铁等常见金属离子活化石英的浮选机理进行了定量的讨论.

α-Fe_2O_3、γ-Al_2O_3、SiO_2混合体系的表面配位反应

运用自动电位滴定技术分别研究了纳米α-Fe2O3、γ-Al2O3、SiO2单一体系及三组分混合体系中氧化物表面的酸碱性质和对重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+的吸附行为.依据表面配位理论恒电容模式(CCM),计算了相应的表面酸碱配位常数.结果表明:α-Fe2O3/γ-Al2O3/SiO2三组分混合体系的表面化学反应并非是单一体系的简单叠加,而是存在着不同矿物表面间复杂的交互作用.三组分表面酸碱反应平衡式和相应的酸碱反应平衡常数分别为:≡XOH2+≡XOH+H+(lgKa1=-4.23),≡XOH≡XO-+H+(lgKa2=-8.41).根据重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+在α-Fe2O3/γ-Al2O3/SiO2混合体系表面的吸附行为,计算得到Cu2+、Pb2+、Zn2+在混合体系表面配位反应及其平衡常数如下:≡XOH+M2+≡XOM++H+;lgK=-2.20,-1.90,-3.20(M=Cu,Pb,Zn).

连续在线原位ATR-FTIR技术测定介孔CuAl_2O_4对黄药的吸附

以丁胺和正十二醇为混合模板剂,采用共沉淀法制备了介孔纳米CuAl_2O_4.用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、N_2吸附-脱附对产物的结构进行了表征.采用连续在线原位衰减全反射傅里叶变换红外(ATR-FTIR)光谱技术研究了水溶液中丁基和辛基黄药在介孔CuA_l2O_4表面的吸附.随着吸附时间的延长,1200和1040 cm^(-1)两处黄药特征峰的高度逐渐增加,根据1200 cm^(-1)处C—O—C伸缩振动峰的变化来评价黄药在CuAl_2O_4表面的吸附动力学过程.结果表明,介孔纳米CuAl_2O_4对黄药有很强的吸附能力,在100 min的时间内,CuAl_2O_4样品对丁基和辛基黄药的吸附量分别达到了236和300 mg·g^(-1),且属于化学吸附.对实验数据进行理论模拟,发现吸附过程更接近于拟二级吸附动力学方程.

铝氧化物-水界面化学及其在水处理中的应用

天然水体中,铝氧化物矿物表面上的吸附等各种反应在很大程度上影响着金属阳离子、无机阴离子和一些天然有机物的迁移转化和归趋.在水处理等工业领域中,铝氧化物由于其水合表面的吸附能力而被用做离子交换剂和催化剂载体.因此,对铝氧化物表面化学过程的研究具有重要意义.铝氧化物-水界面上的反应十分复杂,对各种无机、有机污染物的吸附结合能力取决于氧化物固相表面性质、溶液条件和吸附质的性质.从对铝氧化物表面荷电特性和吸附活性的认识出发,就各种铝氧化物的结构特征和表面反应活性及其在水处理技术中的应用进行了简要综述.

α-Fe_2O_3,γ-Al_2O_3纳米粒子及其混合体系酸碱性质及对重金属离子的吸附行为

运用自动电位滴定技术分别研究了在纳米α-Fe2O3,γ-Al2O3单一体系及其混合体系中矿物表面的酸碱性质。依据表面配位理论恒电容模式,计算了相应的表面酸碱配位常数。实验和计算结果表明,按照等表面积原则混合α-Fe2O3、γ-Al2O3纳米粒子得到混合体系,其表面化学反应并非是单一体系的简单叠加,而是存在着不同矿物表面间复杂的交互作用。其表面酸碱性质和吸附重金属离子的行为可以用单表面模型拟合,混合体系表面反应平衡模式和相应的酸碱反应平衡常数分别为:≡XOH+H+≡XOH2+lgK1=4.04≡XOH≡XO-+H+lgK2=-9.20根据重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+在α-Fe2O3/γ-Al2O3混合体系表面的吸附行为,计算得出Cu2+、Pb2+、Zn2+在混合体系固体表面的配位反应平衡常数如下:≡XOH+M2+≡XOM++H+lgK=-2.50、-2.25、-3.75(M=Cu、Pb、Zn)

γ-Al_2O_3/SiO_2纳米颗粒混合体系表面的酸碱性质及其对重金属离子的吸附行为

运用电位滴定技术研究了γ-Al2O3/SiO2纳米颗粒混合体系的表面酸碱性质;依据滴定数据及表面配位理论恒电容模式,利用WinSGW软件计算得出了γ-Al2O3/SiO2纳米颗粒混合体系表面的酸碱反应平衡常数:≡XOH+H+≡XOH2+(lgK1=5.06±0.05);≡XOH≡XO-+H+(lgK2=-8.45±0.10);在此基础上研究了不同pH条件下重金属离子Cu2+,Pb2+,Zn2+在γ-Al2O3/SiO2纳米颗粒混合体系表面的吸附行为,并用WinSGW软件模拟得出了Cu2+,Pb2+,Zn2+在该混合悬浮液体系中的表面配位常数:≡XOH+M2+≡XOM++H+[lgK=-2.20,-1.72,-2.90(M=Cu,Pb,Zn)].

水化介孔氧化硅表面酸碱平衡常数的测定

采用自动电位酸碱滴定技术研究了水化介孔氧化硅的表面脱质子反应.基于悬浮液的酸碱滴定数据,用Gran图法计算得到了介孔氧化硅表面氢离子键位点浓度.利用FITEQL4.0软件,采用双电层恒电容模型计算得到了相应的表面酸碱平衡常数.结果表明,与无定形氧化硅不同,介孔氧化硅表面存在对应于双齿表面硅羟基≡Si2OH和单齿表面硅羟基≡SiOH的两个脱质子常数,分别为pKa1=6.78±0.15,pKa2=10.25±0.22.根据测定得出的介孔氧化硅表面脱质子常数,构建了不同pH条件下,介孔氧化硅表面优势组分分布图,并讨论了表面电容预赋值对氧化硅表面组分分布的影响.

粒度可调纳米CuO的制备及其表面硫化研究

用Cu(NO3)2.3H2O为原料,25%氨水为配位剂,用NaOH做沉淀剂,在不同醇-氨水体系中用配位沉淀法制备粒径可调的纳米CuO。通过热重差热分析法(TG-DTA)分析前驱体的组成并得到煅烧最佳温度。在制备前驱体过程中,探究了反应体系溶剂分别为乙醇、正丁醇、正辛醇时对产物粒径的影响,实验结果表明:随着醇溶剂中碳链的增长,得到纳米CuO的比表面积依次增大,粒度依次减小。将纳米CuO与硫单质混合,在通入氮气的管式炉中以200℃加热90 min,可以得到表面硫化的CuO(CuO/CuS),利用X-射线粉末衍射(XRD)和红外吸收光谱(FT-IR)对纳米CuO和CuO/CuS进行表征。最后将纳米CuO和CuO/CuS分别对乙基黄原酸钾进行吸附,结果表明CuO/CuS对乙基黄原酸钾吸附能力明显增强,进而证明氧化铜表面发生了硫化。

水热-热解法制备具有一维结构的Co_3O_4多晶

采用温和的水热-热解法,在一定温度下,通过调节Na2CO3溶液和可溶性钴盐的摩尔比控制产物的形貌,得到具有一维结构的水热产物.以该产物为前驱体制备了具有一维结构的Co3O4多晶.以六次甲基四胺、尿素等代替Na2CO3溶液作为沉淀剂,均得到了一维纳米结构的Co3O4,表明CO23-在水镁石CoO2层间的嵌入是得到一维结构水热产物的关键.

纳米介孔氧化铁的制备

纳米氧化铁的许多优异性能使其成为广泛的研究热点。本文介绍了纳米氧化铁的制备及其颗粒大小、形貌控制等方面的进展状况。综述了各种不同形态介孔氧化铁及含铁介孔纳米复合材料的研究进展。结合课题组的研究工作,重点评述了介孔氧化铁的制备方法,并对该领域的研究方向和需要解决的问题提出了自己的观点。

三水铝石(γ-Al(OH)_3)和α-Al_2O_3表面酸碱性质与磷酸根吸附研究

采用批量实验法，对2种不同晶体结构铝氧化物（γ-Al（OH），和α-l2O3）表面上磷酸根的吸附进行了比较研究．吸附等温线实验在pH=4和pH=6的KNO3溶液（0．01mol·L^-1）中进行，并使用Langmuir等温方程进行定量描述．由吸附等温线可以发现，α-l2O3表现出更大的吸附容量和吸附密度．且在pH3．5—4．0范围内，表面对磷酸根的吸附达到最大值．为了更好的理解表面性质对磷酸根吸附的影响，使用X射线衍射、N2吸附比表面积分析、电镜观察和表面酸碱滴定技术对表面结构和性质进行了表征．结合表面信息和吸附结果可以发现，单位质量吸附剂上的吸附量大小与比表面积有关．而吸附密度与铝氧化合物表面对磷酸根的吸附反应活性有关．

铁尖晶石的合成及其对丁基黄药的吸附

采用微波辅助加热法制备铁尖晶石MFe2O4(M=Co2+、Zn2+)纳米粒子,通过粉末X射线衍射、红外光谱和氮气吸附/脱附技术对合成样品进行表征。结果表明:铁酸钴比表面积为42.3 m2/g,铁酸锌比表面积为17.4 m2/g;丁基黄药在铁尖晶石表面的吸附行为均为多分子层吸附,符合BET吸附类型,且丁基黄药对铁酸钴表面亲和力大于铁酸锌。

纳米氧化铝制备方法研究进展

纳米氧化铝作为一种重要的纳米材料,在陶瓷材料、催化剂载体等领域有着广泛的应用。首先介绍了纳米氧化铝的主要形态,然后分别对纳米氧化铝的3种主要的制备方法(固相法、气相法、液相法)进行说明,并着重论述了目前应用比较广泛的液相法和介孔纳米氧化铝的制备。最后,提出了一些在纳米氧化铝的制备研究中有待解决的问题。

α-Fe_2O_3/SiO_2纳米颗粒混合体系表面的酸碱性质及其对重金属离子的吸附行为

以Fe(NO3)3·9H2O和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过溶胶-凝胶法和辅助模板法分别制备了纳米α-Fe2O3和SiO2,并对所合成样品进行了粉末X射线衍射(XRD)和BET表征.使用自动电位滴定仪测定了α-Fe2O3/SiO2纳米颗粒混合体系的表面酸碱性质.研究了在不同pH值下α-Fe2O3/SiO2混合体系对Cu2+、Pb2+、Zn2+离子的吸附行为.基于上述实验数据,用WinSGW软件计算了α-Fe2O3/SiO2混合体系表面酸碱配位常数,并得出结论:α-Fe2O3/SiO2混合体系表面反应为单一脱质子反应,≡XOH≡XO-+H+(lgK=-8.20±0.15),明显区别于同时具有加质子和脱质子反应的α-Fe2O3/SiO2/γ-Al2O3,α-Fe2O3/γ-Al2O3和SiO2/γ-Al2O3等纳米颗粒混合体系.在此基础上拟合得到α-Fe2O3/SiO2混合体系吸附重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+的表面络合反应及平衡常数分别为:≡XOH+M2+≡XOM++H+,[lgK=-3.1,-3.6,-3.8(M=Cu,Pb,Zn)];≡XOH+M2++H2O≡XOMOH+2H+,[lgK=-8.8,-8.0,-10.5(M=Cu,Pb,Zn)].

沉淀溶解法制备纳米硫化锌

以烷基黄原酸锌和硫化钠分别为锌源和硫源,采用烷基黄原酸锌沉淀溶解法制备了粒度可调、粒径分布比较窄的面心硫化锌纳米粒子,利用比表面积(BET)测定、透射电镜(TEM)、粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)等方法对合成的硫化锌纳米粒子进行了表征。结果表明随着烷基黄原酸锌链长的增长,通过添加硫化钠而生成的硫化锌纳米粒子的粒径逐渐减小。本文还对沉淀溶解法制备纳米硫化锌的溶液化学反应机理进行了探讨。

纳米介孔氧化铝制备及表征

以氯化铝和氨水为原料,并在反应体系中加入一定量的非离子表面活性剂聚乙二醇(PEG),通过沉淀-共沸蒸馏-煅烧的方法制备出纳米介孔氧化铝粉体(γ-Al2O3)。借助透射电镜、粉末X射线衍射、N2吸附-脱附等先进仪器对所制备的氧化铝进行表征。实验结果表明所得氧化铝在800℃煅烧2h后可以转变成孔径分布比较集中、结构较为稳定的纳米介孔γ-Al2O3,其平均孔径为13.77nm,比表面积为199.37m2/g。该方法原料便宜,实现了纳米介孔氧化铝的低成本制备。

纳米氧化铅的制备及表面酸碱性质

采用均匀沉淀-煅烧法制备纳米PbO,利用氮气吸附等温线(BET)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对其进行表征;MEDUSA软件模拟Pb-O-H2O体系中不同组分的分布情况;用酸碱滴定技术考察纳米PbO表面的酸碱性质。结果表明,所制PbO样品的粒径在80 nm左右,其悬浮液的缓冲能力随着PbO加入量的增多明显增强,样品表面在水溶液中有非常明显的酸碱性质。经Zeta电位测定氧化铅零电点出现时,pH=9.8。

纳米CuO的表面硫化

采用沉淀-煅烧法合成纳米CuO颗粒,通过黄药在CuO表面吸附后热解得到表面硫化的CuO/CuS核壳结构。径X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、酸碱滴定、接触角、Zeta电位等测试,对硫化前后的CuO样品进行表征。结果表明:经黄药硫化样品的表面疏水性、表面电性和酸碱性质等均发生变化,红外谱图在617 cm-1处出现Cu—S的振动吸收峰,XRD峰位和强度均未变化,进一步证明CuO表面发生硫化。

炼钢粉尘-Fenton法对亚甲基蓝降解的研究

利用炼钢粉尘富含氧化铁和少量金属铁,在酸性条件下可溶出不同价态铁离子的特点,将炼钢粉尘作为铁离子来源,直接与H2O2配制成类Fenton试剂,研究其对亚甲基蓝的降解机理.考察pH、炼钢粉尘用量、H2O2浓度、亚甲基蓝初始浓度、反应时间和温度各因素对亚甲基蓝降解效果的影响,得出在实验室条件下降解亚甲基蓝的最佳工艺参数.实验结果表明,炼钢粉尘与H2O2配制成的类Fenton试剂不但能对亚甲基蓝进行快速有效地降解,其降解效果还高于用Fe2+与H2O2配制的传统Fenton试剂.