Fe(Ⅵ)氧化降解1-萘酚的实验研究及密度泛函理论计算

以1-萘酚(1-NAP)为目标污染物,采用Fe(Ⅵ)对其进行氧化降解,考察了降解效果的影响因素,进行了自由基分析,利用GC-MS鉴定了中间产物,基于密度泛函理论(DFT)预测了反应位点,并推测了反应路径。实验结果表明:在Fe(Ⅵ)与1-NAP(100 mg/L)的质量比为6∶1、反应液pH为9.0(硼砂缓冲溶液)的优化条件下,于12℃反应360 s,1-NAP降解率可达91.4%;Fe(Ⅴ)/Fe(Ⅳ)和·OH对1-NAP降解的贡献率分别为23.9%和14.5%。DFT计算结果表明,7、9、10号碳原子以及11号氧原子的亲电反应福井函数(f^(-))值较高,说明这些位点更易被Fe(Ⅵ)包围。Fe(Ⅵ)氧化降解1-NAP的机理包括单氧转移、双氧转移、·OH攻击以及单电子转移。

基于FE-SAFEWORKS模块的转接轴疲劳分析

风冷发动机中,风机通过转接轴与发动机连接,由转接轴自身的变形来实现转矩的传输。转接轴如果发生疲劳破坏,将会产生重大灾难性事故。基于此,应用有限元方法分析了转接轴静强度,并用FE-SAFEWORKS模块对转接轴进行疲劳分析,计算其寿命,从而为转接轴的设计提供一种新的思路。

解聚凹凸棒土负载纳米Fe/Ni材料对水中2,4-二氯酚的脱氯降解性能

采用球磨-冷冻工艺对凹凸棒土进行解聚处理,分别以解聚前后的凹凸棒土为载体负载纳米Fe/Ni,对比研究了所制复合材料的微观结构及对水中2,4-二氯酚(2,4-DCP)的脱氯降解性能,并考察了环境温度、溶液初始pH值对材料脱氯降解2,4-DCP性能的影响。结果表明,经解聚处理后,以棒晶束聚集体存在的凹凸棒土分散形成单独的纳米棒晶,纳米Fe/Ni颗粒团聚情况得到改善,复合材料比表面积增大,对水中2,4-DCP的脱氯降解性能显著提升,适当提升环境温度和合理的溶液pH值(3.0~9.0)均有利于复合材料对2,4-DCP的脱氯降解,其主要途径是直接脱除2个氯原子生成苯酚,次要途径为2,4-DCP先脱去1个氯原子生成2-氯酚或4-氯酚,再脱去另一个氯原子生成苯酚。

CO_(2)加氢制高碳α-烯烃Fe基催化剂研究进展

随着“双碳”目标的提出,二氧化碳(CO_(2))减排和资源化利用受到研究者的广泛关注。CO_(2)耦合绿氢技术制高附加值化学品是CO_(2)资源化利用的有效途径之一。高碳α-烯烃是重要的化工原料,围绕非均相催化体系催化CO_(2)加氢制高碳α-烯烃的相关研究,总结分析了CO_(2)加氢制高碳α-烯烃的催化剂设计理念、反应机理、助剂、载体以及制备工艺对催化剂催化性能的影响和构效关系。其中,设计高效催化剂有效调控C—O键活化和C—C链增长仍存在挑战。对CO_(2)加氢制高碳α-烯烃的发展方向进行了展望,可为CO_(2)加氢制高碳α-烯烃新型催化剂的开发提供参考。

普洱茶-硒掺杂碳量子点和单质硒的同时制备及其在Fe3+检测中的应用

目的:为探讨普洱茶-纳米硒制备掺杂型碳量子点的可行性及其相关特性,实现水体系中Fe^(3+)的快速检测。方法:以普洱茶水提取物稳定分散的普洱茶-硒原子为掺杂原子,采用水浴法,通过优化反应温度和时间,同时制备出普洱茶-硒掺杂碳量子点(Pu-erh tea nano-selenium doped carbon quantum dots,PT-Se-CQDs)和单质硒两种物质;采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱等技术表征PT-Se-CQDs的紫外-可见吸收特性和荧光强度,采用透射电子显微镜、X射线光电子能谱及X射线衍射等技术表征其形态形貌、元素组成及结构特性;并以PT-Se-CQDs为荧光探针构建荧光传感器,用于水体系中Fe^(3+)检测。结果:当反应温度100℃、反应时间10 h时,可同时制备得量子产率为3.41%、平均直径约为3.1 nm的类球形PT-Se-CQDs和单质硒。Fe^(3+)对PT-Se-CQDs具有强荧光静态猝灭效应,当Fe^(3+)浓度为0~300μmol/L时,比率荧光强度(F/F_(0))与Fe^(3+)浓度呈良好的线性关系(R^(2)>0.99),Fe^(3+)的检出限低至0.2621μmol/L;纯净水和矿泉水中Fe^(3+)含量测定的加标回收率分别为90.93%~104.56%和84.53%~113.90%,RSD小于8.15%和4.00%。结论:本研究制备的PT-Se-CQDs对Fe^(3+)具有高选择性和灵敏度,以此建立的检测Fe^(3+)方法简单、快速,具有良好的应用前景。

多面体型Fe基金属有机框架材料(Fe-MOF)的调控制备及其性能

FeCl_(3)与邻苯二甲酸、对苯二甲酸等双齿配体在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂热条件下配位聚合形成Fe基金属有机框架材料(FeMOF),以单齿配体苯甲酸作为调节剂,调节配位过程,通过配位竞争得到粒径较大的晶体,借助X射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)对产物进行表征,以亚甲基蓝为有机污染物,对所得产物的吸附、催化降解性能进行评价。结果表明,随着反应时间的延长,FeMOF晶型由八面体转成二十面体,苯甲酸作调节剂使锥体晶型的尖角变得圆滑;n(单齿配体):n(双齿配体)=5:1、120℃条件下反应36h制得的FeMOF具有较好的吸附和催化性能。

铁同位素分馏机理以及在镁铁-超镁铁质岩浆作用和成矿作用中的应用

镁铁-超镁铁质侵入体包含了大量来自地球深部的信息,与其具有成因联系的岩浆矿床具有重要的经济价值。铁作为直接参与成矿的元素,其同位素组成在示踪成矿物质来源与反演成矿过程方面有着天然的优势。近年来,随着MC-ICP-MS的出现与发展,诸多学者对镁铁-超镁铁质侵入体及相关的岩浆矿床开展了一系列铁同位素研究,并取得了重要的研究进展。本文通过总结镁铁-超镁铁质岩浆作用及成矿作用中铁同位素的组成,探讨了镁铁-超镁铁质侵入体中铁同位素的分馏机制。研究表明不同地质储库的铁同位素组成不同,其中球粒陨石代表地球最初始的铁同位素组成,其他岩体均因遭受不同程度的后期地质作用的改造而产生铁同位素分馏。铁同位素的分馏机制包括热力学平衡分馏和动力学分馏,在自然界矿物中,Fe3+形成的化学键一般强于Fe2+,因此富Fe3+的矿物相(如磁铁矿)相对于富Fe2+的矿物相(如磁黄铁矿、镍黄铁矿)更富集重同位素。多种动力学过程包括部分熔融、分离结晶、氧化还原过程和扩散等均会导致铁同位素产生动力学分馏。由于其独特的地球化学性质,铁同位素在与镁铁-超镁铁质侵入体相关的铜镍铂族元素硫化物矿床、钒钛磁铁矿矿床和铬铁矿矿床等领域有着非常广泛的应用及前景。与其他稳定同位素,如锂、硫、镁、镍同位素等相结合,可以有效地用来示踪沉积物质的同化作用,反演硫化物熔体冷凝结晶过程和揭示矿床成因。

山西塔儿山-二峰山地区新民铁矿床Fe同位素特征及其成矿指示意义

新民铁矿是晋南塔儿山-二峰山地区近年来接触交代型矿床最具代表性的矿产勘查成果之一,查明其成矿铁质来源及矿化过程对其成矿具有指示意义。系统分析了新民铁矿见矿钻孔中蚀变闪长岩体、赋矿灰岩(白云岩)及不同类型磁铁矿样品的铁同位素组成。结果显示δ^(56)Fe分布范围分别为0.23‰,0~0.19‰,-0.56‰~0.07‰。蚀变闪长岩体的铁同位素组成较上地壳δ^(56)Fe平均值(0.07‰)明显更重,可能与矽卡岩/钠长石化过程中流体迁移相关,轻铁同位素优先从岩体中淋滤而出。灰岩、白云岩的δ^(56)Fe变化范围较大,且与磁铁矿的铁同位素组成有明显差异,可能并非成矿铁元素的主要来源。磁铁矿相比于两类围岩明显富集轻铁同位素,在钻孔剖面上呈现明显的从矿体的核部到边部变重趋势,指示成矿流体从岩体淋滤、迁移,并在灰岩地层中沉淀,导致磁铁矿δ^(56)Fe与Fe含量之间呈现出明显的负相关性。本研究与前人针对矽卡岩型铁矿床Fe同位素的系统研究结果相一致,为其接触交代成因的厘定提供了重要证据,同时也预示着塔儿山-二峰山地区,尤其是具有高δ^(56)Fe组成的蚀变闪长岩体,可能具备开展富铁矿找矿工作的广阔前景。

新型MIL-101(Fe)/BiOBr S型异质催化剂用于高效光催化降解抗生素和还原六价铬:光催化性能分析和光催化机理研究

水污染对生态环境和人类健康造成了巨大危害,特别是水体中抗生素和重金属具有毒性且难生物降解,已经引起科研工作者的广泛关注.传统的水处理技术难以有效地消除这些污染物.近年来,人们致力于开发绿色、低碳且高效的光催化技术用于解决环境污染问题,该技术实现大规模应用的核心在于开发出经济、高效的光催化剂.由于单一半导体光催化材料(如BiOBr)存在一些缺陷(如有限的催化活性位点和光生电子-空穴快速复合等),因此,构建具有可见光响应、高暴露活性位点和强氧化还原能力的异质结特别是新兴的梯(S)型异质结是去除这些污染物的有效策略之一.MIL-101(Fe)是一种新型的可见光驱动的金属-有机配体框架材料,具有强还原活性、高比表面积和较好的可见光吸收能力,因此,将氧化型的Bi OBr与还原型的MIL-101(Fe)进行合理设计,构筑S型异质结,有望开发出高效的催化材料.本文采用溶剂热法成功制备了一种新型的MOF基S型异质结MIL-101(Fe)/BiOBr,用于可见光照射下光催化还原六价铬(Cr(Ⅵ))和降解抗生素恩诺沙星.结果表明,在单一污染物体系中,MIL-101(Fe)/BiOBr可有效还原99.4%的Cr(Ⅵ)和氧化分解84.4%的恩诺沙星.值得注意的是,在Cr(Ⅵ)和恩诺沙星共存的条件下,MIL-101(Fe)/BiOBr对(Cr(Ⅵ))和恩诺沙星的去除效率明显提升,这主要是由于S型催化剂、Cr(Ⅵ)和恩诺沙星之间具有协同效应.MIL-101(Fe)/BiOBr催化剂活性增强的主要因素如下:(1)MIL-101(Fe)提供了大量的活性位点,改善了催化材料的光吸收能力.(2)S型载流子分离路径不但促进了电子和空穴的高效分离,而且增强了体系的氧化还原能力.此外,采用自由基捕获实验、电子自旋共振波谱仪、液相色谱-质谱联用技术以及毒性分析软件,系统分析了光催化反应机理、抗生素分解过程和中间产物的生物毒性.综上,本文提供一种简单有效的策略来构筑高活性的MOF/无机半导体S型异质结材料用于高效净化水体环境.

纳米Fe、Si体系对3,3′,4,4′-四氯联苯的脱氯降解

研究了纳米Fe、Si体系降解3,3′,4,4′-四氯联苯(PCB77)的动力学差异.结果表明,纳米Fe0、纳米Fe3O4和纳米Si0对PCB77均有降解作用,该降解为还原脱氯反应.降解过程符合准一级反应动力学,反应速率常数Kobs分别为0.0177,0.0038,0.0045h-1.PCB77初始浓度为5mg/L,纳米材料投加量为5g/L,溶液pH4.5条件下,纳米Fe0体系对PCB77降解效果最为显著,64h时PCB77残留率仅为19.83%,氯离子浓度为50.3μmol/L,反应体系pH值从4.5升至5.26.纳米双元体系Fe0和Si0、Fe3O4和Si0对PCB77降解过程也符合准一级反应动力学,反应速率常数Kobs分别为0.0114,0.004h-1,其中纳米Fe0和Si0体系降解效果优于纳米Fe3O4和Si0体系.PCB77残留率分别为34.91%和66.62%,氯离子浓度分别为40.07,20.47μmol/L,反应体系pH值变化不明显.随着溶液初始pH值增加,纳米Fe0、纳米Fe3O4降解PCB77效果明显降低,但溶液pH值升高有利于纳米Si0对PCB77的降解.两组纳米双元体系对PCB77的降解效果受pH值影响小.

鞍山-本溪地区条带状铁矿的Fe同位素特征及其对成矿机理和地球早期海洋环境的制约

本文报道了鞍山-本溪地区晚太古代条带状铁建造的主量元素、微量元素、稀土元素和Fe同位素的分析结果。结果显示:铁矿主要由Fe2O3T和SiO2组成,具有较低的Al2O3和TiO2含量;微量元素含量和稀土总量均较低;经页岩标准化的稀土元素配分模式呈现轻稀土亏损、重稀土富集;具有明显的La、Eu、Y的正异常;较高的Y/Ho比值。这些特征均表明鞍山-本溪地区条带状铁矿是由极少碎屑物质加入的化学沉积岩,成矿物质主要来源于海底热液的贡献。相对于标准物质IRMM-014,条带状铁矿石的Fe同位素组成最突出的特征是均为正值,这是由于二价铁溶液经部分氧化和沉淀形成富集重铁同位素的三价铁氧化物或氢氧化物的结果,且沉淀程度的不同是控制Fe同位素组成变化的重要因素。条带状铁矿无明显的Ce负异常和Fe同位素组成为正值的特征暗示了铁矿沉淀时的海水为低氧逸度环境。

助剂Fe添加对柱状MnO_x/PG-AC催化剂低温选择性催化还原(SCR)性能影响

采用等体积浸渍法制备Mn Ox/PG-AC、Mn Ox-Fe Oy/PG-AC催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、X射线光电能谱(XPS)及场发射扫描(FESEM)等表征手段分析了Fe的掺杂对催化剂低温脱硝活性的影响.分析表明,助剂Fe的加入促进活性组分锰氧化物具有更好的分散性,为催化剂提供了更多的催化活性位点,同时助剂Fe的掺杂明显调控了活性组分Mn4+/Mn3+的价态比.一定量Fe的掺杂显著提高了催化剂的低温选择性催化还原(SCR)性能.当Fe/Mn的物质的量之比为0.8时,Mn Ox-Fe

纳米Pd/Fe双金属对2,4-二氯酚的脱氯机理及动力学

采用纳米Pd Fe双金属对2,4 二氯酚(2,4 DCP)进行了催化还原脱氯处理.结果表明,纳米Pd Fe双金属具有较高的比表面积和反应活性,对2,4 DCP具有较好的脱氯效率.当纳米Pd Fe用量在6g·L-1时,2,4 DCP脱氯率达到90%以上;脱氯效率与pH值、温度、钯化率、Pd Fe投加量等因素有关.2,4 DCP在脱氯过程中先生成邻氯酚和对氯酚,而后继续脱氯生成苯酚,或由2,4 DCP直接降解成苯酚.2,4 DCP降解符合拟一级反应动力学.2,4 DCP催化还原脱氯反应的活化能为139 7kJ·mol-1.

新显色剂5-氯-4-羟基-3-甲氧基苯基卟啉的合成及其与Fe(Ⅲ)的显色反应研究

合成了 5 -氯 - 4-羟基 - 3-甲氧基苯基卟啉 ( MTCHPMOP) ,并对其与 Fe( )的显色反应进行了初步研究。在 p H6.6的弱酸性介质中 ,在 Triton X- 1 0 0存在下 ,试剂与 Fe( )形成橙黄色配合物 ,其表观摩尔吸光系数ε4 46 =6.6× 1 0 5L· mol- 1·cm- 1,Fe( )浓度在 0 .0 1～ 7.5 μg/2 5 m L范围内符合比耳定律。方法应用于天然水中痕量 Fe( )的测定 。

热解-还原法制备单分散Fe_3O_4亚微空心球

在用模板法水解FeCl3制备单分散聚(苯乙烯-共-丙烯酸)/Fe2O3[P(St-co-AA)/Fe2O3]核壳粒子的基础上,于N2环境下热解内核直接得到了单分散的磁性Fe3O4亚微空心球.用透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)表征并测试了空心微球的结构形貌、成分以及静磁性能.结果表明,P(St-co-AA)/Fe2O3核壳粒子在热处理过程中,由于内核热解生成的有机小分子将Fe2O3壳层同时还原为Fe3O4,从而生成了粒径和壁厚均匀的单分散Fe3O4亚微空心球.该空心微球在室温下的饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力分别为50.91A·m2·kg-1、3.97A·m2·kg-1和2.33kA·m-1.

Fe_3O_4/P(NaUA-St-BA)核-壳纳米磁性复合粒子的合成与表征

以表面包敷有反应型的表面活性剂NaUA(十一烯酸钠)的Fe3O4磁性胶体粒子为种子,运用无皂乳液聚合方法原位制备出Fe3O4P(NaUAStBA)核壳纳米磁性复合粒子.Fe3O4磁性胶体粒子的粒径为10nm左右.IR和TG结果分析表明,苯乙烯、丙烯酸酯和NaUA在Fe3O4粒子的表面发生了聚合反应,形成P(NaUAStBA);TEM和激光粒度分析仪测试结果显示,Fe3O4P(NaUAStBA)复合粒子具有核壳结构而且粒子分布均匀、平均粒径60nm;TG测试的结果表明,NaUA在Fe3O4粒子的包覆率为13.83%,P(NaUAStBA)共聚物的包覆率71.85%;振动样品磁强仪(VSM)测试的磁滞回线则表明由无皂乳液聚合得到的Fe3O4P(NaUAStBA)复合粒子具有超顺磁性,可避免磁性微球在磁场中的团聚.另外,合成的磁性胶乳可稳定存放数月.

聚乙二醇-4000包覆Fe_3O_4磁流体的制备及稳定性研究

通过共沉淀法成功制备出聚乙二醇-4000（PEG-4000）包覆的Fe3O4磁流体，用XRD表征了磁性粒子的物相和粒径，研究了磁流体中Fe3O4的质量浓度以及溶液pH值对磁流体稳定性的影响。结果表明：未包覆的磁流体粒径为20nm，而包覆后的磁流体粒径为11．5nm；磁流体的稳定性随着质量浓度的增加而下降；在pH-3～8的溶液中，磁流体的稳定性随着pH的增加而降低。

中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ln_(0.6)Sr_(0.4)Fe_(1-χ)Co_χO_(3-δ)的合成和性能表征

采用固相反应法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ln0.6Sr0.4Fe1-χCoχO3-σ（Ln=La,Pr;Nd,Sm和Gd）粉体.对其进行结晶学表征,分析氧含量和失重与温度的关系,并研究了其电导率随温度的变化规律及其与Ce0.8Gd0.2O1.9（CGO）电解质的化学相容性.实验表明,600～800℃;所有样品的电导率均高于100S/cm,其中Nd0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-σ的电导率高达600S/cm,并且与CGO电解质都具有良好的化学相容性.

绿片岩-低角闪岩相变质条件下磁铁矿与黄铁矿间的Fe同位素分馏

对辽宁省鞍山-本溪地区经历了绿片岩-低角闪岩相变质的新太古代条带状铁建造中磁铁矿和黄铁矿矿物对的Fe同位素分析结果显示：相对于标准IRMM-014，所有样品的磁铁矿和黄铁矿均显示Fe的重同位素富集；且黄铁矿的Fe同位素比值均大于磁铁矿的Fe同位素比值（ε^57 Fe黄铁矿〉ε^57 Fe磁铁矿），两种矿物的Fe同位素比值之差为△^57 Fe黄铁矿-磁铁矿=2．23-5．13。黄铁矿富集铁的重同位素表明矿物的Fe同位素组成并不代表其原始沉积的特征，而是在区域变质作用过程中Fe同位素发生了交换的结果。由同位素平衡判别图解可知，在绿片岩-低角闪岩相变质作用中，磁铁矿-黄铁矿间的Fe同位素基本达到了平衡，且在平衡条件下黄铁矿比磁铁矿更富集Fe的重同位素，二者之间的Fe同位素平衡分馏系数口黄铁矿-磁铁矿≈1．0004‰±0．06‰（2σ）。这一研究成果是对变质作用过程中Fe同位素的地球化学行为认识的重要进展。

低有机碳含量表层土中Fe_2O_3对γ-666光解的催化作用

考察 5种低有机碳含量天然土中Fe2 O3 光催化降解γ 666的光解动力学 ,γ 666的光解符合准一级动力学方程 .从所得的γ 666光解动力学常数可知 ,随Fe2 O3 质量分数从 0 4 0 %增加到 5 4 0 % ,γ 666的一级光解动力学常数也增大 ,且两者的线性相关系数为 0 95 2 ,其在 5种天然土中的半衰期随Fe2 O3 含量的增加依次为1 33 3h ,82 5h ,4 4 1h ,2 8 5h ,2 0 4h 由此可见 ,低有机碳含量天然土中Fe2 O3对γ