纳米Fe^0/FeS复合材料制备及降解偶氮染料废水

以Na_2S为硫源成功制备了比表面积为29.61 m^2/g、含有纳米Fe^0、少量FeS及铁氧化物的纳米S-nZVI新型复合材料,用于典型偶氮染料甲基橙的降解。优化了材料的硫化率、投加量和初始甲基橙含量等降解工艺参数,并研究了不同硫化率下S-nZVI降解甲基橙的动力学。结果表明,S-nZVI材料的硫化率和投加量等因素对甲基橙降解效率具有较大的影响,而甲基橙初始含量对其影响并不大。当甲基橙初始质量浓度为20 mg/L,控制优化降解条件S-nZVI硫化率(Fe^0、FeS的摩尔比)为3:1,投加量为70 mg,反应10 min左右,降解率接近100%。反应40 min时,S-nZVI降解甲基橙符合准1级反应动力学。合成的纳米S-nZVI新型复合材料具有很大的工业应用潜力。

LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4/C纳米复合材料的制备与电化学性能研究

结合溶胶-凝胶和高温固相合成方法成功制备了橄榄石结构的LiMn0.8Fe0.2PO4/C固溶体材料, X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）表征结果表明纳米尺度的LiMn0.8Fe0.2PO4颗粒均匀分散于原位形成的碳导电网络中。将该纳米复合材料用作锂离子电池正极材料时, 充放电曲线中除了对应于Fe3＋/Fe2＋电对的较短平台（-3.5 V vs Li＋/Li）外, 更高电压的长平台（-4.1 V vs Li＋/Li）对应于LiMn0.8Fe0.2PO4晶格中Mn随Li＋脱出嵌入的氧化还原反应, 该高的电压平台可明显提高相应锂离子电池的能量密度。此外, 使用恒电流间歇滴定技术（GITT）和电化学阻抗谱（EIS）详细研究了LiMn0.8Fe0.2PO4/C电极中锂的化学扩散行为, GITT和EIS所得的锂化学扩散系数DLi分别为5×10-15 - 1×10-14 cm2/s和1.27×10-13 - 2.11×10-13 cm2/s。研究结果表明, DLi值随测试温度的升高而增加, 因此可以通过提高工作温度来改善该类材料的电化学性能。

纳米铁系双金属复合材料还原水中硝酸盐氮

利用液相还原法分别制备了纳米Fe0、纳米Fe/Ni及Fe/Cu粒子,并在无氧条件下将其应用于水中硝酸盐污染物的去除研究,分别考察了负载量、硝酸盐初始浓度等条件对硝酸盐去除速率的影响,并对三种纳米材料还原硝酸盐的产物及反应机理进行了分析和讨论。实验结果表明,铜负载量为5.0%的纳米Fe/Cu粒子(投加量为1.5 g/L)在20 min内对硝酸盐的去除率接近100%,反应过程中有大量亚硝酸盐产生,但随着反应的进行又逐渐消失,反应的最终产物主要为氨氮,占体系总氮的75%,另有25%的氮损失;在纳米Fe0与Fe/Ni粒子还原硝酸盐产物中,氨氮的转化率均为95%以上。纳米Fe/Cu粒子对产物的选择性优于Fe0和Fe/Ni粒子。

Fe^0/FeS去除水体中Cr(Ⅵ)的研究

利用表面腐蚀的方法,在纳米零价铁表面生成FeS,制备Fe^0/FeS磁性杂化材料,研究了硫铁比、超声时间、溶解氧、投加量对Cr(Ⅵ)去除效果的影响。研究表明:Fe^0/FeS对Cr(Ⅵ)的去除效率随着硫铁比的增大先增加后降低;超声有助于纳米零价铁的分散及表面FeS的生成,但超声时间过长会导致去除效率下降;氧气对还原反应的影响是不利的。Fe^0/FeS杂化材料投加量为0.8 g/L时,对Cr(Ⅵ)的去除效率达到100%,此时去除能力约为25 mg/g。