基于比色化学传感器定量检测土壤中可交换态Cu2+的研究

基于比色化学传感器的特性,通过溶液颜色视觉变化的定性和紫外-可见分光光度法(UV-Vis spectrophotometry)的定量用于可视化检测土壤中可交换态Cu^(2+)的含量。将2~50 mmol/L的Cu(NO_(3))_(2)溶液掺入到蒙脱土和高岭土中,并且从铜矿区内采集了受污染的土壤样品。基于氯化钙阳离子交换法提取可交换的Cu^(2+),使用化学传感器通过UV-Vis分光光度法测定溶液中的Cu^(2+)浓度,并与传统的电感耦合等离子体质谱(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry,ICP-MS)法进行比较分析。结果表明,在受污染的土壤中最低检出浓度为0.030 mmol/L,溶液颜色变化肉眼可辨,能够达到可视化。首次提出了对于比色化学传感器应用于土壤体系中基于CaCl_(2)提取的可交换态Cu^(2+)的定量分析方法,能够对土壤中有害重金属元素的可视化定量检测提供一定的理论基础。

磁性氧化石墨烯的制备及对Cu2+吸附性能研究

通过超声分散将氧化石墨烯与Fe3O4进行复合,制备出磁性氧化石墨烯。通过XRD、Ft-IR、SEM检测表明Fe3O4成功地嵌入氧化石墨烯层间;采用单因素法研究温度、时间、Cu2+初始浓度以及pH值对吸附性能的影响,结果表明25~50℃对吸附性能影响较小,时间、Cu2+初始浓度以及pH值对磁性氧化石墨烯吸附性能影响较大。

Cu2O催化甲醛乙炔化反应助剂效应

在液相还原法制备的纯Cu2O样品中,采用浸渍法分别引入Mg、Al、Fe助剂制备Cu2O-MgO、Cu2O-Al2O3、Cu2O-Fe2O3催化剂。采用XRD、FT-IR、TEM和H2-TPR等对催化剂进行表征,研究不同助剂的加入对甲醛乙炔化反应的影响。结果表明,不同助剂对催化剂的结晶度和可还原性能有较大影响,进而使甲醛乙炔化表现出不同的催化活性。相比MgO与Al2O3,Fe2O3的引入,使Cu2O结晶度明显下降,主要是由于Fe2O3与Cu2O之间产生强的相互作用,有利于乙炔亚铜活性物种的形成,从而表现出最优的催化性能。

Cu2-xS和Cu2-xSe类液态材料的可控制备与热电性能研究进展

在高速发展的21世纪,随着化石能源的日渐枯竭,人们开始把目光投放到新能源的开发。其中,热电技术的研究和发展受到广泛关注。基于热电材料的热电发电技术能够将热能直接转换为电能,相关器件和系统具有体积小、质量轻、坚固、无传动部件、无噪声运行、安全可靠、易于控制等优点。热电优值(ZT)是评价热电性能的参数,ZT=S 2σT/κ,其中S是泽贝克系数,σ是电导率,T是绝对温度,κ是热导率。当ZT值达到1以上时,说明热电材料达到商业应用的基本要求。近年来,多类性能出色的热电材料被发现并得到深入研究。“声子液体-电子晶体”(PLEC)类材料概念被提出后,就凭借其超低热导率特征而受到了广泛关注。作为典型的PLEC类材料,Cu-S系材料备受关注并得到较为深入的研究,其中以Cu2S和Cu2Se为主,它们都是本征p型半导体材料,具有低的热导率。在结构上,两种半导体随着温度的升高,都会发生结构相变,其中,723 K的α-Cu2S和400 K的β-Cu2Se为立方相,具有很低的热导率。在α-Cu2S中,Cu离子在S原子组成的刚性亚点阵中具有类液体的迁移行为,成为液态亚点阵。液态亚点阵对格波声子的横向传输具有很强的扰动,减少了热传导的横模数目,导致定容比热、声子平均速率和声子平均自由程的减小,使Cu 2S具有很低的热导率。在制备方法上,Cu2-xS和Cu2-xSe均可采用纳米材料常见的合成方法——水热法和前驱体法,这两种合成方法均具有操作简单、成本低、粒径小和可灵活调控的优点。掺杂、复合是改善Cu2-xS和Cu2-xSe性能的常见手段,通过这两种方法改善其电导率或者改变其结构能够得到更低的热导率,从而获得更好的热电性能。如通过在S位上掺杂Te形成Cu 2S 0.52 Te 0.48,此化合物为纳米级马赛克结构,在1000 K时,其ZT值达到2.1。在Se位上掺杂S形成Cu 2Se 0.8 S 0.2,不仅能降低声子的散射速度,还能引入额外的点缺陷散射声子,进一步降低复合块体的热导率,在950 K时,ZT值达到1.65。本文以PLEC类材料中的Cu2S和Cu2Se热电材料为主要对象,简要介绍其结构和性能,概述其常见的制备方法和最近提出的新型合成方法,综述其性能的改善方法及最新研究进展。

生物质电厂底渣对水溶液中Cu2＋的吸附特性

本实验选用安徽某生物质发电厂燃烧炉底渣,通过研究吸附等温线、吸附时间以及电厂灰投加量和溶液初始p H对生物质灰吸附Cu2+的影响,以确定其对水溶液中Cu2+的吸附特性.结果表明,Cu2+初始浓度在50—100 mg·L^(-1)范围内,Langmuir模型能很好地描述生物质电厂底渣对Cu2+的等温吸附规律,其理论饱和吸附量为20 mg·g^(-1),非常接近实际饱和吸附量19.45 mg·g^(-1).溶液初始p H值在2—6范围时,Cu2+的去除率随p H值的升高而增加,当p H在6附近时去除率最佳,接近100%.溶液Cu2+初始浓度为100 mg·L^(-1),体积为50 m L时,随生物质电厂底渣投加量增加,其对Cu2+的去除率上升,但去除效率下降,0.2 g左右可能是达到最佳去除效率和去除率的用量.溶液中Cu2+的去除率随吸附时间的增加而升高,用量越大达到吸附平衡的时间越短,但90 min左右时各个用量的去除率均趋于稳定.

制备条件对Cu2S光阴极性能的影响

制备了Cu2S纳米材料,研究了制备条件对Cu2S形貌及催化多硫离子还原性能的影响,并将最优条件下制备的Cu2S作为光阴极应用在量子点敏化太阳能电池上.在Cu2S的制作过程中,盐酸对铜片的预处理及铜片和多硫化钠溶液的反应是影响Cu2S性能的两个重要过程.研究结果表明:得到的Cu2S为纳米片组成的花瓣状结构,且随着盐酸浓度的增大和处理时间的延长,表面逐渐变得粗糙和多孔,这有利于增加其表面积,因此Cu2S和多硫电解质之间的界面电荷转移电阻逐渐减小.另外,铜和多硫化钠溶液反应生成Cu2S是一个非常快的过程,反应时间不宜过长,否则Cu2S膜会断裂.在保证Cu2S具有良好催化性能的前提下优化得到的最经济省时的制备条件是:盐酸的浓度为30%,预处理时间为40min,和多硫化钠反应的时间为10s.用此条件下制备的Cu2S作为光阴极组装成量子点敏化太阳能电池达到了4.01%高的光电转化效率.

醋酸铜热解制备无氯Cu2O／AC催化剂及其催化氧化羰基化

以醋酸铜为前驱物，采用浸渍法负载后进行热处理使醋酸铜热解，获得了负载型无氯Cu2O／AC（活性炭）催化剂，并通过催化甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯（DMC）．在氮气和惰性气体气氛下，一水合醋酸铜Cu（CH3COO）2·H2O在30～450℃范围内产生3个失重过程，其中在150—300℃范围内Cu（CH3·COO）2热解生成Cu2O；而在300～450℃范围内生成单质Cu．在200～350℃范围内，将Cu（CH3COO）2·H2O／AC加热处理4h后，催化剂上逐步形成了Cu2O，到350℃时，水合醋酸铜几乎全部转化为Cu2O，并有极少量单质Cu形成．在300～350℃热处理4h后，催化剂中铜主要以Cu2O形式存在，并表现出良好的氧化羰基化催化活性．在n（CO）：n（MeOH）：n（O2）=4：10：1及SV=5600h^-1条件下，于300℃热处理4h所制备的催化剂的甲醇转化率达到6．21％，DMC的时空收率为128．16mg·g^-1·h^-1，选择性为64．26％．

时效对0Cr15Ni5Cu2Ti钢微观组织与力学性能的影响

研究了960℃和1000℃固溶处理后,时效对马氏体沉淀硬化不锈钢0Cr15Ni5Cu2Ti微观组织与力学性能的影响。钢采用960℃和1000℃固溶处理,在455～460℃时效冲击值出现最低值,断口表现为准解理。强度和硬度在460℃时效出现峰值。主要与组织中细小富铜相共格析出有关。时效温度增加,富铜相长大,强度和硬度降低。

Cu2＋对青蛤的胁迫效应

为研究青蛤(Cyclina sinensis)对重金属Cu^(2+)的蓄积作用及免疫机能的影响,开展了Cu^(2+)对青蛤的急性毒性实验,观察青蛤在96 h Cu^(2+)半致死浓度和安全浓度胁迫下,不同组织的蓄积趋势,及血淋巴液中SOD、CAT和ACP活性的变化。结果显示:Cu^(2+)的半致死浓度为0.807 mg/L,安全浓度为0.00807 mg/L。鳃和内脏团组织中蓄积的Cu^(2+)浓度与处理时间呈正相关;在半致死和安全浓度胁迫下,鳃组织中Cu^(2+)蓄积速度均快于内脏团;在半致死浓度胁迫下血淋巴液中SOD、CAT和ACP活性呈现先诱导再抑制的趋势,安全浓度下无明显变化,但均高于对照组水平。

表面Cu2O纳米颗粒修饰高效促进γ-Bi2MoO6的可见光催化活性

采用水热法在γ-Bi2MoO6光催化剂表面修饰了纳米级Cu2O,得到了具有高效可见光响应的复合光催化材料,并利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)等技术对其相结构、微观形貌和光吸收性能进行了表征.在可见光条件下(λ>400nm)考察了Cu2O表面修饰对γ-Bi2MoO6光催化降解亚甲基蓝(MB)性能的促进作用.结果表明,纳米级Cu2O(～10nm)颗粒均匀地修饰于γ-Bi2MoO6的表面,使γ-Bi2MoO6的可见光吸收带发生明显红移,且吸收强度大幅提高,增强了复合材料光生电子-空穴对的分离效率,从而使复合材料表现出较高的光催化活性.当Cu2O的表面修饰量为1.5%(w)时,复合光催化剂降解MB的活性与纯γ-Bi2MoO6相比提高了6.4倍.

NaOH浓度对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜形成及其特性的影响

在NaOH-Na_2SiO_3电解液体系下对ZA1Si12Cu2Mg1合金进行微弧氧化.通过改变NaOH的浓度研究其对微弧氧化的临界起弧电压、微弧氧化过程中试样表面火花形态、陶瓷膜的生长速率及陶瓷膜厚度的影响。结果表明:随NaOH浓度从0.5 g/L到3.0 g/L逐渐增加,微弧氧化的临界起弧电压从420 V逐渐降低到350 V,陶瓷膜的厚度从138μm逐渐增加到242μm,陶瓷膜的平均生长速率从2.30μm/min提高到4.03μm/min:当NaOH浓度超过2.0 g/L后,陶瓷膜表面变粗糙,甚至烧蚀;NaOH的最佳浓度为2.0 g/L。

溶剂热合成Cu2O微球及其对高氯酸铵热分解的催化作用

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,利用溶剂热法合成了Cu2O微球.考察了PVP用量以及反应温度对产物形貌的影响,并在反应时间为2.5与4.5h时分别合成了直径为100-200nm和1μm的Cu2O微球.同时,利用差热分析(DTA)技术考察了不同直径的Cu2O微球对高氯酸铵(AP)热分解的催化效果,结果表明:添加2%(w)的直径为100-200nm和1μm的Cu2O微球使得AP的高温分解温度分别降低了116和118°C,AP在低温阶段的分解量也明显提高.

Mg22 Y2Ni10 Cu2储氢合金的放氢性能

采用中频感应炉冶炼了添加少量Y和Cu的Mg 2Ni型储氢合金,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、透射电子显微镜对合金不同状态下的物相结构与显微组织进行测试,借助基于Sieverts法的吸放氢设备和差示扫描量热仪测试合金的放氢性能,研究合金在等温与连续加热条件下的放氢过程和放氢活化能,并讨论相应的放氢机制。结果表明:铸态合金呈片层状组织,其主相为Mg 2Ni,YMgNi 4,并含有少量Mg;在前6次放氢中,每次达到90%最大放氢量所用时间分别为446,418,360,354,342 s和336 s;对等温放氢曲线拟合的结果表明:合金脱氢过程是以随机成核和随后生长的机制完成;等温放氢时的活化能E a=67.6 kJ/mol,而连续升温时的放氢活化能E a=69.5 kJ/mol;同时发现,505 K和512 K为Mg 2NiH 4相的晶型转变点,且Mg 2NiH 4比MgH 2先行放氢。

基体组织对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷层组织和性能的影响

研究了不同的基体组织对ZA1Si12Cu2Mg1合金微弧氧化陶瓷层厚度、硬度、截面形貌及相结构的影响规律。结果表明,ZA1Si12Cu2Mg1经过T6工艺热处理后,铸态组织中块状的初晶硅和粗大针状的共晶硅得到细化;在2种基体上均可形成厚度为110μm的均匀、致密的微弧氧化陶瓷层,并与基体结合良好;基体组织对陶瓷层的显微硬度有影响,铸态基体上形成的陶瓷层的维氏显微硬度为5100 MPa,而经过T6工艺热处理的基体上形成的陶瓷层的显微硬度可以达到HV7200MPa;两者相比,后者比前者提高了41%;陶瓷层主要由α-Al_2O_3,γ-Al_2O_3,Al,Al_2SiO_5及非晶相组成。

利用酸性CuCl2蚀刻废液制备微米级Cu2O粉体

以含CuCl2酸性蚀刻废液为原料,葡萄糖为还原剂,采用液相还原法制备分散性好的微米级Cu2O粉.实验确定最佳制备条件为:反应温度80℃,终点pH值8～9,反应时间1h,还原剂和铜离子摩尔比为0.8.所制Cu2O产品纯度为99.34%,Cu回收率可达99.7%.进一步采用XRD,SEM,LZS,TG等手段对产物进行表征,结果表明产品为高纯Cu2O,粒径为1.8～2.2μm,空心多面体结构,且常温下抗氧化性好,有可能用于催化剂、涂料、染料等的制备.

ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜层形成过程研究

通过控制微弧氧化时间,研究了ZA1Si12Cu2Mg1在不同氧化时间下膜层的生长过程,分析了氧化过程中正向电流密度、膜层厚度的变化。结果表明:微弧氧化阶段又分为氧化过渡阶段和氧化烧结阶段。氧化过渡阶段陶瓷层以向外生长为主;生成Al_2O_3非晶氧化物;氧化烧结阶段膜层以向内生长为主,此阶段膜层生长速率最快,生成Al_2O_3晶体和莫来石。氧化烧结阶段对陶瓷膜层的形成起重要作用,对氧化烧结阶段的控制可直接影响膜层的厚度以及膜层中Al_2O_3晶体含量。

电解液成分在ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成中的作用

在电解液组成为Na2SiO3、Na2WO4、NaOH、丙三醇和Na2EDTA下,对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜的形成进行研究,通过改变每种成分的含量,研究了其对微弧氧化的临界起弧电压、稳定氧化时间、陶瓷膜层生长速率和陶瓷膜层硬度的影响,并分析其作用原理。结果表明,Na2SiO3和NaOH可极大地促进膜层生长,Na2WO4提高膜层硬度,NaOH能降低临界起弧电压,丙三醇和Na2EDTA均可延长稳定氧化时间并改善微弧氧化的稳定性,通过观察陶瓷膜表面与截面形貌,发现丙三醇和Na2EDTA同时作用可细化膜层陶瓷颗粒,改善膜层与基体的结合,并显著提高陶瓷层的耐磨性。

射频磁控溅射法制备Cu2ZnSnS4薄膜

利用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备了Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜,薄膜在室温下生长,再在Ar气氛中快速退火。通过X射线衍射、X射线电子能谱、原子力显微镜和吸收谱研究了退火温度对薄膜结构、组分、形貌和禁带宽度的影响。结果表明,所制备样品为Cu2ZnSnS4多晶薄膜,具有较强的沿(112)晶面择优取向生长的特点,薄膜组分均为富S贫Cu,样品表面形貌比较均匀。退火温度为350,400,450和500℃的薄膜样品的禁带宽度分别是1.49,1.53,1.51和1.46 eV。

NaAlO_2含量对ZAlSi12Cu2Mg1铝合金Na_2SiO_3微弧氧化陶瓷膜性能的影响

为了进一步探明添加剂种类及含量对ZAlSi12Cu2Mg1铝合金微弧氧化陶瓷膜性能的影响,在Na2SiO3电解液中,添加不同浓度的NaAlO2进行了微弧氧化,利用能谱仪(EDS)分析了陶瓷膜表面元素含量,用扫描电镜(SEM)观察其表面形貌,以X射线衍射仪(XRD)分析了膜的相组成,并测试了膜的厚度、硬度和极化曲线;研究了NaAlO2添加量对微弧氧化陶瓷膜特性的影响。结果表明,随着NaAlO2添加量的增加,陶瓷膜表面微孔尺寸变小,表面Al,O元素含量下降;起弧电压和最终氧化电压下降;陶瓷膜厚度增加,硬度和耐蚀性先提高后下降;陶瓷膜的相组成改变不明显。NaAlO2添加量为1 g/L时陶瓷膜的综合性能最好。

基于Murty准则的ZnAl10Cu2合金热变形机制及工艺优化

在Gleeble-1500D热模拟机上研究了ZnAl10Cu2合金在变形温度为180～330℃、应变速率为0.01～10 s-1、最大变形量为0.7条件下的热变形行为,采用动态材料模型的Murty失稳准则绘制了ZnAl10Cu2合金的热加工图,结合微观组织观察研究了该合金在实验条件下的微观变形机制及流动失稳现象,并优化了热变形的工艺参数。结果表明:ZnAl10Cu2合金在高应变速率区域容易发生流变失稳现象,45°剪切开裂、绝热剪切带和局部塑性流动是流动失稳区的主要变形机理,在变形安全区片状α1和α2相均发生了不同程度的球化和扭折,且基体β相发生了动态再结晶,在变形温度为240℃、应变速率为0.1 s-1时,能量耗散率达到峰值,约为53%。