抗坏血酸对Fe2＋/H2O2体系氧化NO的促进作用

采用实验方法研究了低成本环境友好型添加剂抗坏血酸(AA)对Fe2+/H2O2体系氧化NO气体及其对体系内H2O2分解的影响,分析了AA对体系氧化NO能力及H2O2分解的影响机制。研究结果表明:AA通过加速Fe3+向Fe2+的转化而促进Fe2+/H2O2体系对NO的氧化。[AA]0:[Fe2+]0对体系氧化NO的能力及H2O2的分解具有重要影响。综合考虑NO氧化脱除量及H2O2消耗量,合理的[AA]0:[Fe2+]0为1/3~1/2。AA的分次添加方式可大幅度提升体系氧化NO气体的能力。研究结果可望为发展基于H2O2为氧化剂的烟气NO绿色氧化技术提供理论基础。

Fe2＋在零价铁还原去除NO3-中的作用效应

零价铁(Fe^0)被广泛用于地下水中硝酸盐原位与异位修复,但二价铁(Fe^(2+))的存在对具有氧化膜的Fe^0还原硝酸盐的作用效应仍有待研究。以100目的未经酸化的颗粒状零价铁作为还原剂,采用室内批试验方法,研究了Fe^(2+)在零价铁还原去除NO_3^-系统中的作用效应。实验结果表明,Fe^(2+)可显著提高Fe^0对于NO_3^-的去除速率与去除效率,且Fe^(2+)浓度越高,去除速率与效率越高;由于未经酸化的Fe^0具有氧化膜,反应初期的NO_3^-还原速率较慢。Fe^(2+)将零价铁表面的Fe_2O_3氧化膜转化为Fe_3O_4,加速电子由Fe^0向NO_3^-的转移,促进NO_3^-还原。此外,在反应系统中加入Fe_3O_4,可进一步提高Fe^0对于硝酸盐的去除能力,若Fe^(2+)不存在,仅添加Fe_3O_4,NO_3^-的去除效率没有提高。

野外水质中Fe2＋、Fe3＋的目视比色测定法

通过实验建立了野外水质Fe2+、Fe3+的测定方法，不用电力和携带仪器设备，目视比色。简便快速，具有较好的准确度。

Fe/γ-Al_(2)O_(3)的制备及其在含氟废液吸附处理中的应用

本文以γ-Al_(2)O_(3)为吸附剂主体,采用FeSO_(4)·7H_(2)O溶液结合超声波技术对γ-Al_(2)O_(3)进行改性得到载体活性氧化铝(Fe/γ-Al_(2)O_(3))。首先研究了Fe/γ-Al_(2)O_(3)制备过程中FeSO_(4)·7H_(2)O投加量、FeSO_(4)·7H_(2)O溶液的pH值以及γ-Al_(2)O_(3)投加量对Fe/γ-Al_(2)O_(3)除氟效果的影响;最后经过静态吸附处理,研究了吸附剂Fe/γ-Al_(2)O_(3)的投加量、吸附时间以及含氟废液pH值对F-去除效果的影响。结果表明,当FeSO_(4)·7H_(2)O投加量为0.1mol·L^(-1)、pH值为3~5、γ-Al_(2)O_(3)与FeSO_(4)·7H_(2)O溶液的质量比为5∶1时,得到的Fe/γ-Al_(2)O_(3)除氟效果最好;当Fe/γ-Al_(2)O_(3)的投加量为40g·L^(-1)、吸附时间为15h、含氟废液pH值为3~9时,除氟效果最好,且F-的去除率远高于同条件下的γ-Al_(2)O_(3)吸附剂。

“开放型蝶形”[2Fe2S]化合物光催化产氢性能与机理探究

合成并表征了两个新的具有“开放型蝶形”结构的[2Fe2S]化合物A和B;并以A和B为催化剂、藻红B钠盐(EBS2-)为光敏剂、三乙胺(TEA)为电子给体和质子源,构建了一个均相光催化产氢体系.结果表明:体系在pH为12,体积比为1∶1的CH_(3)CN/H_(2)O溶液中,产氢活性最高,经4 h可见光照射,最大产氢量分别为156.1μmol(37.9 TON vs.A)和18.4μmol(TON 4.6 vs.B);催化剂中含有质子捕获位点,有利于形成产氢活性中间体H_(2)-Fe_(2)S_(2)(η^(2)-H^(2)-Fe^(Ⅱ)Fe^(Ⅰ))物种,从而提高催化剂的产氢活性.在当前的体系中,还原态的Fe^(I)Fe^(0)物种通过1^(*)EBS^(2-)转移到Fe^(Ⅰ)Fe^(Ⅰ)中心上,然后再经历一个EECC(化合物A)或ECEC(化合物B),形成产氢活性中间体H2-Fe2S2(η2-H2-Fe^(Ⅱ)Fe^(Ⅰ))物种,最终产生H_(2)分子,并使Fe^(Ⅰ)Fe^(Ⅰ)物种再生.

Nb_(2)O_(5)含量对Fe/FeAl_(2)O_(4)金属陶瓷结构和力学性能的影响

以白云鄂博铁精矿和Al_(2)O_(3)粉末为主要原料,采用铁精矿可控碳热还原原位生成Fe和FeAl_(2)O_(4),常压高温烧结制备Fe/FeAl_(2)O_(4)金属陶瓷,并探讨了Nb_(2)O_(5)含量对材料性能和微观结构的影响。结果表明,制备的金属陶瓷中两相分布均匀;添加Nb_(2)O_(5)可以活化陶瓷颗粒表/界面而利于烧结,并可促进陶瓷相形成柱状微纳米晶;当Nb_(2)O_(5)含量为2%时,可明显改善力学性能,优化条件下金属陶瓷的维氏硬度和抗弯强度分别达到596 MPa和132 MPa,此时金属陶瓷的断裂属于韧性断裂。研究可为低成本制备金属陶瓷提供一条工艺路线,并可以充分利用白云鄂博矿特有的关键战略元素铌资源。

基于部分碳化NH_(2)-MIL-101(Fe)的水中四环素类抗生素比色检测方法研究

四环素类抗生素(Tetracyclines,TCs)在生产中的滥用会导致其在环境中的残留,极大提高了人体感染疾病的风险,并且目前仍缺乏快速、有效的检测手段。基于TCs在水中易与Fe^(2+)、Fe^(3+)产生强烈络合的特性,本文制备了一种部分碳化NH_(2)-MIL-101(Fe)用于水中TCs快速检测的比色检测方法。经惰性气氛煅烧法对NH_(2)-MIL-101(Fe)进行改性,制备了两种改性材料,并对两种改性材料和前体的表面形貌及化学结构进行了表征。对比了NH_(2)-MIL-101(Fe)和350、450℃下煅烧的改性材料与土霉素间的络合效果,实验结果表明,3种材料均可与土霉素络合,350℃煅烧得到的部分碳化材料具有最佳催化效果,并显示出良好的稳定性和分散性。在优化的检测条件下(催化剂投加量12μg·mL^(-1)、H_(2)O_(2)浓度6 mmol·L^(-1)、TMB浓度5 mmol·L^(-1)、pH=5.5、反应时间40 min),oxTMB在652 nm处的吸光度值与土霉素浓度之间呈现线性关系,线性范围为0.08~50μmol·L^(-1)(R^(2)=0.9822)。本文设计的比色方法可实现实际水体中TCs含量的灵敏、特异性检测,为完善水体安全监管体系提供了一定的理论与技术支撑。

载体形貌对Ni_(3)Fe/CeO_(2)催化剂甲烷干重整反应性能的影响

通过改变水热法条件合成了不同形貌CeO_(2)载体(棒状CeO_(2)-R、立方体CeO_(2)-C和多面体CeO_(2)-P),并用浸渍法制备了Ni_(3)Fe/CeO_(2)催化剂,继而研究了不同载体形貌Ni_(3)Fe/CeO_(2)催化剂对其甲烷干重整反应性能的影响。采用X射线衍射、N_(2)吸附-脱附、透射电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、热重等对反应前后催化剂结构进行表征。结果表明,Ni_(3)Fe/CeO_(2)-R具有较大比表面积和较高的氧空位浓度,在甲烷干重整反应中表现出了优异的催化反应活性。800℃时,CH4和CO_(2)的转化率分别为82%和91%,且反应10 h性能稳定并且其积炭石墨化程度较低。同时,通过CeO_(2)-R载体氧空位对CO_(2)活化,有效抑制了对亲氧性Fe物种的过度氧化行为,反应前后催化剂Ni_(3)Fe合金结构保持稳定,具有良好的抗脱合金能力。

基于两个[2Fe2S]化合物的光催化分解水产氢性能及可能的机理

本工作合成了两个新的含有桥联配体6,8-硫辛酸甲酯(pdte)的[2Fe2S]化合物1和2,并通过IR、~1HNMR、^(31)PNMR(化合物2)、元素分析、X射线单晶衍射(化合物1)等手段表征了其结构,构建了以目标化合物1或2为光催化剂、EY^(2-)为光敏剂、TEA为电子给体和质子源的三组分光催化体系。结果表明:在pH=11的CH_(3)CN/H_(2)O(V(CH_(3)CN)/V(H_(2)O)=1/1)溶液中和经过3.5 h的可见光(λ>420 nm)照射的条件下,该体系的最大氢产量分别为106.5μmol (TON 13.3 vs.1)和136.2μmol (TON 17 vs.2),对应的产氢速率分别为7 607μmol·g^(-1)·h^(-1)和6 595.6μmol·g^(-1)·h^(-1)。机理研究表明:体系失活主要归因于光催化过程中光敏剂EY^(2-)和催化剂的光降解。在所构建的体系中,光生电子可经两种途径由^(1*)EY^(2-)或EY^(3-)·转移到Fe^(Ⅰ)Fe^(Ⅰ)中心上,形成产氢的重要中间体Fe^(Ⅰ)Fe~0物种,并通过进一步质子化产生HFe^(Ⅱ)Fe^(Ⅰ)物种和(η~2-H_(2))Fe^(Ⅱ)-Fe^(Ⅰ)物种,最终释放出H_(2)分子并使Fe^(Ⅰ)Fe^(Ⅰ)物种再生。这说明目标催化剂(特别是化合物2)可作为潜在的光催化产氢分子催化剂。

TiO_(2)上原子分散的Fe位点促进光催化CO_(2)还原:增强的催化活性、DFT计算和机制洞察

光催化CO_(2)高效、环保地转化为高附加值化工产品(CH_(4),CO,CH_(3)OH等),能够有效降低环境污染并且促进资源利用.商用P25(TiO_(2))因其具有无毒、化学稳定性和强氧化还原电位而被广泛研究.然而,TiO_(2)的带隙高达3.0 e V,只有在紫外光激发下才能产生光生载流子,这极大地限制了其在光催化领域的应用.单原子催化剂(SACs)具有金属原子利用率高、选择性高和活性高等优点,可用于精细化工合成、氧还原和污染物降解等催化领域.由于单个原子具有极高的表面自由能,因此如何稳定地保持原子分散,避免原子团聚成为SACs制备和反应过程中的一大挑战.本文通过简单的负压封装后热解方法实现了Fe在TiO_(2)表面的原子级分散负载,所制备的Fe SA/TiO_(2)催化剂展现出高效的光催化CO_(2)还原性能,并且利用多种表征手段及理论计算研究了TiO_(2)表面Fe位点促进CO_(2)高效转化的反应机制.扫描透射电子显微镜高角环形暗场像(HADDF-STEM)表明Fe以单原子形式分散在TiO_(2)表面.利用X射线吸收光谱研究了10Fe SA/TiO_(2)的配位情况和价态,结果表明,Fe的平均价态在Fe^(2+)和Fe^(3+)之间,10Fe SA/TiO_(2)中存在Fe-O键而不是Fe-Fe键.光电化学性能测试结果表明,Fe单原子的引入有利于光生载流子的分离,提高了可见光的利用率.光催化CO_(2)还原实验结果表明,最优的10Fe SA/TiO_(2)催化剂展示了最好的光催化CO_(2)转化为CO(48.2μmol·g^(-1)·h^(-1))和CH4(113.4μmol·g^(-1)·h^(-1))性能,而TiO_(2)体系仅产生少量CO(2.7μmol·g^(-1)·h^(-1)).13C同位素标记结果表明,产物中的C来自CO_(2)的催化转化.通过密度泛函理论计算对Fe单原子引入增强的CO_(2)还原性能机理进行探究,结果表明,CO_(2)在Fe位点的吸附能显著高于TiO_(2)中的Ti位点,Fe SA/TiO_(2)的d带中心向费米能级的偏移进一步证实了Fe位点的引入促进了催化剂对C1小分子的吸附.CO_(2)吸附在催化剂表面的差分电荷密度分布表明,Fe SA/TiO_(2)上的电子沿Ti-O-Fe-C路径快速转移.吉布斯自由能的计算结果表明,Fe SA/TiO_(2)表面形成*COOH所需能量(0.89 eV)明显低于TiO_(2)(1.51 e V),且CO^(*)在Fe位点转化为CHO*和进一步加氢生成CH_(4)在热力学上都是有利的.采用原位红外对CO_(2)在催化剂表面反应的中间产物进行检测,结果发现*CO,*COOH,CHO*等中间产物的存在,基于上述研究提出了FeSA/TiO_(2)光催化还原CO_(2)可能的反应路径.综上,本文为设计CO_(2)转化为高附加值产物的单原子催化剂提供了有效策略.

稀土Y_(2)O_(3)对激光熔覆Fe60-Y_(2)O_(3)涂层显微组织和摩擦学性能的影响

稀土在激光熔覆中可改善激光熔覆层的组织和性能,研究了添加质量分数为1.0%的稀土氧化物Y_(2)O_(3)对激光熔覆Fe60涂层显微组织和摩擦学性能的影响。使用激光熔覆技术在16Mn基板表面制备了Fe60涂层和Fe60-Y_(2)O_(3)涂层;采用XRD、OM、SEM、EDS对比分析了Fe60涂层和Fe60-Y_(2)O_(3)涂层的显微组织;通过维氏硬度计、摩擦磨损试验机、3D形貌仪和SEM研究了两种涂层的显微硬度、摩擦学性能和磨损机理。结果表明,与Fe60涂层相比,Fe60-Y_(2)O_(3)涂层的二次枝晶臂间距为2.925μm,减小了17.4%;截面显微硬度为701 HV0.3,提高了9.5%;摩擦系数为0.312,降低了40.3%;体积磨损率为2.36×10-5 mm3/(N·m),降低了30.8%。可见,Fe60-Y_(2)O_(3)涂层具有细化的显微组织、更高的显微硬度、更低的摩擦系数和更好的抗磨损性能。

室温下锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)复合材料对甲醛气体传感特性的研究

采用水热法合成了一种锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)的高性能甲醛传感器.通过XRD、SEM、EDS和XPS分析了锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)复合材料的结构、形貌以及组成成分.通过表征结果发现,锰元素掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)使得Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)颗粒分布更加均匀,表面氧空位缺陷增多,有可能提供更多的活性位点来吸附甲醛气体,增强了锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)的气敏性能.气敏测试结果表明:基于锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)复合材料的甲醛传感器相比Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)不仅具有高灵敏度和良好的选择性,而且能够在室温下表现出快速的响应和恢复特性.最后讨论了锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)对甲醛气敏性增强的传感机制,进一步说明基于锰掺杂Y(OH)_(3)/Fe_(2)O_(3)复合材料的甲醛传感器在实际应用中的潜在价值.

碳包覆热电池正极材料FeS2的制备及其电化学性能研究

用高温烧结法制备FeS2碳包覆粉体,探索不同碳源包覆对其放电性能的影响,并考察了最佳碳源的不同烧结温度和烧结时间对其放电性能的影响。结果表明:包覆柠檬酸,450℃和5 h煅烧下制备的粉体放电效果效果最佳。所制备的正极(vs.LiB)放电起始电压为1.90 V,当电压截至到1.5 V时,比容量可达538 mAh·g^(-1)。

NH_(2)-MIL-53(Fe)金属有机框架材料的制备及其对水中消毒副产物2,6-二氯-1,4-苯醌的吸附研究

采用溶剂热法合成了NH_(2)-MIL-53(Fe)金属有机框架材料,以此绿色环保材料为吸附剂对醌类高毒性消毒副产物2,6-二氯-1,4-苯醌(2,6-DCBQ)进行吸附,通过超高效液相色谱-紫外检测器(UPLC-TUV)检测方法对2,6-DCBQ含量进行测定,并表征其吸附性能。通过XRD、SEM、TEM、FT-IR和N2吸附-脱附实验对合成的NH_(2)-MIL-53(Fe)金属有机框架材料进行表征,结果表明,制备的材料比表面积较高(130.3 m2/g)、晶粒形貌清晰、结晶度高;同时考察了温度、pH和2,6-DCBQ质量浓度对其吸附的影响,结果表明,在20℃、pH 7、2,6-DCBQ质量浓度为20 mg/L时吸附120 min,NH_(2)-MIL-53(Fe)金属有机框架材料对水中2,6-DCBQ吸附率达到95%以上,且吸附过程符合准一级动力学规律。5次循环实验后,NH_(2)-MIL-53(Fe)对水中2,6-DCBQ吸附率仍达到75%以上。

海洋工程及船用ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳性能研究

研究了海洋工程及船用主干材料ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳性能。采用旋转弯曲疲劳试验机、电液伺服材料试验机、扫描电子显微镜(SEM)分析和测试ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳强度、腐蚀疲劳裂纹扩展速率、腐蚀疲劳裂纹扩展路径和腐蚀疲劳断口形貌。得到在1×10^(7)循环周次下,ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的条件疲劳强度为204 MPa;在90%置信度、10%失效概率下,ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳强度为185.91 MPa;在载荷比(R)=0.1条件下,ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的Paris公式为da/dN=1.7670×10^(-12)×ΔK^(5.8899)。腐蚀疲劳裂纹萌生于试样表面腐蚀坑处,以河流状花样扩展,扩展路径上会出现二次裂纹,裂纹扩展会经历第Ⅰ阶段、第Ⅱ阶段、高速扩展直至断裂阶段。疲劳条带一般出现在裂纹的第Ⅱ扩展阶段,这个阶段裂纹扩展速率中等,服从Pairs幂律关系,疲劳裂纹的扩展方向垂直于疲劳条带。该研究可为评估海洋工程及船用ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金构件的使用寿命提供重要参考。

微波促进Fe^(2+)-K_2S_2O_8体系快速降解甲基橙废水的研究

采用微波促进Fe2+-K2S2O8体系处理甲基橙(MO)染料废水,考察了初始pH、微波功率、反应时间、K2S2O8投量及K2S2O8与Fe2+摩尔比对MO脱色率的影响,同时对不同处理方式进行了比较,并进行了降解机理探讨和动力学分析。结果表明,微波促进Fe2+-K2S2O8体系能快速降解废水中的MO,在50 mL初始pH=6、质量浓度为500 mg/L的MO废水中,微波功率280 W,微波辐照9 min,c(K2S2O8)为9.82 mmol/L,K2S2O8与Fe2+摩尔比为50的优化处理条件下,MO脱色率达到了98.6%,微波促进Fe2+-K2S2O82-体系降解MO废水产生了协同效应。动力学研究表明,反应符合1级反应动力学规律,反应速率常数k=0.341 4 min-1,反应半衰期2.03 min。

CuAl9Ni3Fe2铝青铜合金CMT增材修复工艺研究

针对核电厂循环水冲洗泵盖板表面结构完整性破坏失效的工程问题,基于冷金属过渡技术(Cold metal transfer,CMT),开展了CuAl9Ni3Fe2铝青铜合金电弧增材修复工艺的研究。通过单层单道成形、单层多道搭接成形以及多层多道试验研究,确定并固化了一套CuAl9Ni3Fe2铝青铜合金CMT增材修复工艺的关键参数;并借鉴已有成熟的核电设备制造工程实践,参考RCC-M规范要求,制定了该修复工艺的验证试验要求,明确了试验项目、试验标准及验收指标,并按要求完成试件的制备及试验。结果表明:采用研发的CMT增材修复工艺制备的熔敷金属外观成形优良,内部致密无缺陷且与母材熔合良好,力学性能与母材相当,各项试验结果均满足验收指标。可用于CuAl9Ni3Fe2铝青铜合金的CMT增材制造及修复。

基于Hg_(2)[Fe(CN)_(6)]纳米酶的多功能酶级联传感体系检测葡萄糖和酸性磷酸酶

该文基于Hg^(2+)可与K_( 4)[Fe(CN)_(6)]原位反应形成Hg_(2)[Fe(CN)_(6)]纳米酶的机理,并利用过氧化氢(H_(2)O_(2))可激发Hg_(2)[Fe(CN)_(6)]酶活性,以及焦磷酸盐(PPi)可通过与Hg^(2+)结合阻止Hg_(2)[Fe(CN)_(6)]纳米酶的形成的原理,构建了多功能酶级联传感平台。当葡萄糖存在时,葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖生成H_(2)O_(2),Hg_(2)[Fe(CN)_(6)]催化H_(2)O_(2)分解产生的羟基自由基(·OH)可氧化底物3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)显色,从而实现葡萄糖的检测。该方法对葡萄糖检测的线性范围为0.10~500μmol/L,检出限为30 nmol/L。当酸性磷酸酶(ACP)存在时,ACP可以水解PPi并释放出与PPi结合的Hg^(2+),Hg^(2+)与K_( 4)[Fe(CN)_(6)]原位反应生成Hg_(2)[Fe(CN)_(6)]纳米酶,进而可实现ACP的检测。结果表明,该方法对ACP检测的线性范围为0.03~50 U/L,检出限为0.0070 U/L。该传感平台操作简单、灵敏度高,为多功能传感体系的设计提供了一种新的思路。

(Mn,Fe)_(2)(P,Si)化合物的单晶生长及其磁性

Fe_(2)P型一级相变材料因其巨磁热效应和原材料丰富且低廉等特点,在室温磁制冷和磁热泵等新兴绿色环保技术领域具有良好的应用前景。在高能球磨和固相烧结法制备(Mn,Fe)_(2)(P,Si)多晶样品的基础上,通过助溶剂法生长(Mn,Fe)_(2)(P,Si)单晶,研究Fe_(2)P型(Mn,Fe)_(2)(P,Si)系列化合物的单晶生长工艺。利用扫描电镜(SEM)观察单晶微观形貌,用电子能谱(EDS)对单晶的化学成分进行定量分析,研究其化学成分对经过一级磁相变之后的微观组织结构的影响。结果表明,通过优化初始成分和制备工艺,可生长具有不同Mn∶Fe和P∶Si成分比例的单晶;发现Mn_(0.7)Fe_(1.31)P_(0.72)Si_(0.30)单晶在发生一级相变时的内应力最小,经过三次一级磁相变后仍保留原有形状。磁性测量结果表明,通过改变Si和Fe含量,可将一级相变引起的热滞从60 K降到10K左右,成功调控了(Mn,Fe)_(2)(P,Si)单晶的一级相变和微观组织结构。

Fe/Al_(2)O_(3)金属陶瓷复合材料的研究进展

介绍了Fe/Al_(2)O_(3)金属陶瓷复合材料的制备方法,重点从粉末冶金的角度阐述了Fe/Al_(2)O_(3)金属陶瓷复合材料制备过程中铁基和陶瓷相的结合机理、制备工艺和材料性能的优化措施,最后就Fe/Al_(2)O_(3)金属陶瓷复合材料的未来研究方向进行了展望。