离子液体热合成法制备钒酸铁及其电化学性能

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑酸溴盐([Bmim]Br)为反应溶剂,采用离子液体热合成法制备了钒酸铁前驱体,通过煅烧和后处理成功地合成了粒径均一、排布密集的FeVO_(4)纳米颗粒。采用SEM、XRD、XPS、TEM、N_(2)吸附-脱附对材料的结构和形貌进行了表征。以FeVO_(4)纳米颗粒为负极材料构建了锂离子电池,采用恒流充电放电测试、循环伏安法(CV)和电化学阻抗对电池进行了电化学性能评价。结果表明,Fe VO_(4)电极作为锂离子电池负极材料在高电流密度下表现出优异的循环性能和电化学性能,其在300 mA/g电流密度下的初始放电比容量为1471.58 mA·h/g,在300 mA/g下循环100次后,仍获得783.00 mA·h/g的高比容量,其优异的电化学性能可能归因于电极材料的纳米级尺寸。

钒酸铁类Fenton催化剂的制备及性能研究

在不同酸碱条件下,采用水热法制备了FeVO4催化剂,利用XRD、TEM、FTIR对产物表征,并将其作为非均相类Fenton催化剂氧化降解有机染料罗丹明B,研究了初始反应溶液p H值、类Fenton试剂中各组分的浓度、钒酸铁催化剂的制备条件等因素对类Fenton反应效率的影响.结果表明,制备的钒酸铁为FeVO4﹒1.25H2O,在优化条件下降解罗丹明B时60min内脱色率可达97%以上.与传统Fenton试剂相比,类Fenton催化剂具有更广泛的pH适用范围,易于与水分离,应用前景广阔.

液相沉淀法制备钒酸铁的实验研究

采用液相沉淀法制备了结晶型FeVO4,借助X射线衍射（XRD）和SEM等分析方法,考察了溶液pH值和反应温度对沉淀产物的影响.结果表明：在pH值为1.5~2,温度25℃,n（V）/n（Fe）为1和静置时间60 min的条件下,获得了粒度比较均匀、形貌比较规则且呈球形的钒酸铁晶体;随着pH值增加,沉淀物中出现了Fe2O3相,FeVO4相消失;温度对钒酸铁的制备影响也较大,升高温度的同时需要及时调整pH值.

石煤钒浸出液直接制备钒酸铁的研究

利用石煤钒矿浸出液中的钒和铁直接制备钒酸铁,考察了氧化剂种类及过量系数、时间、pH、温度对沉淀钒酸铁的影响。确定了石煤钒浸出液沉淀钒酸铁的最佳工艺参数：氧化剂氯酸钠的过量系数1.4、反应时间5h、pH=2.5、反应温度90~95℃,V2O5沉淀率达到93.73%。

水热法制备钒酸铁的实验研究

采用水热合成法制备了结晶型FeVO4,借助XRD和SEM 等分析手段,考察了溶液pH 值和温度对沉淀产物的影响.结果表明,样品中n （V）/n（Fe）比值随着pH 值的升高而减小;水热法制备钒酸铁的最佳条件为pH 值1.5~4,温度为160℃,配比1∶1,静置时间120min,获得的钒酸铁样品中n（V）/n（Fe）比值为1,颗粒呈球形,粒径均匀,形貌比较规则.

反应型离子液体辅助合成钒酸铁介孔纳米棒及其增强可见光光催化活性（英文）

近年来,环境污染与能源短缺已经成为人类需解决的问题,因此新型绿色能源的开发显得尤为重要.在众多新型能源当中,太阳能由于其安全无害、无二次污染、应用前景广泛等优点而备受关注.半导体光催化技术作为一项可以直接将太阳能转化为化学能的新兴技术,可以有效地利用太阳光实现环境治理和能源转化的目的,已被应用于光催化分解水、光催化合成氨、光催化二氧化碳还原以及光催化降解有机污染物等不同研究领域.然而传统的光催化剂材料TiO_2对太阳光的利用效率较低,大大限制了光催化技术的广泛应用.因此,研发新型高效光催化半导体材料成为人们的研究热点.相比于普通的体材料,低维和小尺寸纳米材料往往具备更为优良的物化特性.一维尺寸的三元钒酸盐材料作为一类极具前景的多功能纳米材料,在光学设备、光催化降解、电极材料以及电化学传感器等诸多领域都具有广泛应用.其中,钒酸铁材料作为钒酸盐系列中的一员,其有着合适的带隙且能响应可见光,是一种具有研究前景的光催化材料.三斜相的钒酸铁具有层状结构,这有利于光生载流子在层间进行有效的分离和迁移,从而提高光催化降解性能.同时,离子液体作为一种结构高度可调的绿色有机盐,在微纳米材料的可控制备方面起着关键作用.本文选取1-辛基-3-甲基咪唑氯盐作为反应铁源,利用离子液体辅助溶剂热法合成了钒酸铁前驱体材料FeVO_4·1.1H_2O.通过调控煅烧温度,可控制备了尺寸均一的介孔钒酸铁纳米棒材料.同时,选取无机盐氯化铁作反应铁源制备了钒酸铁纳米棒作为对比.根据X射线粉末衍射图谱可知,当煅烧温度升到400°C时,前驱体材料的晶相转变为过渡相;当煅烧温度升到500°C时,出现了清晰的归属于钒酸铁的特征衍射峰,表明钒酸铁结构形成.从扫描电镜图可以清楚地观察到所制备的前驱体材料为结构均一且表面光滑的纳米棒结构,其长度为2–3μm.经过煅烧处理后,在钒酸铁纳米棒表面形成孔径为5–20 nm的介孔结构,这可能是由于煅烧过程中前驱体材料发生脱水重结晶.结合X射线衍射图谱,确定了介孔钒酸铁纳米棒的形成过程.此外,通过氮气吸附-脱附等温线得到了介孔钒酸铁材料的比表面积.在光催化降解过程中,大的催化剂比表面积可以为反应基质提供充分的吸附位点和反应活性位点,从而有利于提高光催化反应活性.选取抗生素四环素作为目标污染物分别考察了在无机盐(FeVO_4-FC)和离子液体(FeVO_4-IL)条件下制备的钒酸铁材料的催化性能.其中,四环素的自降解作用可以忽略.在加入H_2O_2光照120 min后,FeVO_4-IL表现出比Fe VO_4-FC更高的光催化性能.此外,采用染料罗丹明B进一步确定所制备材料的光催化性能.结果表明,在相同的光照时间后,FeVO_4-IL有着更高的催化降解活性.对介孔纳米棒进行了稳定性测试,在四次循环后,未发现其光催化活性有明显降低,其结构也保持不变.电化学阻抗测试结果显示,相比于FeVO_4-FC材料,FeVO_4-IL有着更小的阻值,表明离子液体可控合成的介孔纳米棒材料更有利于光生电荷的传输,从而增强了光催化降解活性.基于一系列表征结果,我们提出了多孔钒酸铁纳米棒可能的光催化降解机制.

四氯化钛精致尾渣制备钒酸铁的研究

对四氯化钛精致尾渣进行酸浸,考察液固比、盐酸用量、浸出温度、浸出时间对钒浸出率的影响,结果表明,在液固比2∶1、38%盐酸与水的体积比1.1∶1、浸出温度40℃、浸出时间30min的条件下,钒浸出率可以达到97.1%。酸浸液调节pH后,在沉钒温度40℃、酸浸液钒初始浓度小于6g/L、终点pH1.4~2.0、氧化剂用量为理论量的5~6倍的条件下,钒沉淀率达到95.4%,沉淀物550℃煅烧3h后可以得到钒酸铁。沉钒渣和废水中和渣满足GB18599—2001中一般工业固体废物永久堆放的要求。

从钒浸出液中沉淀结晶型钒酸铁试验研究

研究了常压下向钒浸出液中加入硫酸铁沉淀结晶型Fe4（VO4）4·5H2O，考察了温度、pH和添加剂C对沉淀产物钒酸铁的影响。对沉淀产物进行X-射线衍射（XRD）分析和电子扫描电镜观察，结果表明：沉淀产物的，n（V）／n（Fe）和钒沉淀率随pH和温度的升高而下降；加入添加剂C有利于钒酸铁的结晶，同时提高产物的n（V）／n（Fe）和钒沉淀率；最佳沉淀条件为：pH为2～3，反应温度90℃，反应时间72h，加入添加剂c，此条件下，沉淀产物为Fe4（VO4）4·5H2O，n（V）／n（Fe）接近于1，粒度尺寸主要分布在5～15μm范围内，钒沉淀率在97％以上。

从工业钼钒渣中选择性浸出钒并以钒酸铁形式回收钒（英文）

开发一种处理钼加工厂产出的钙基钼钒渣的工业化生产工艺。用乙酸选择性浸出钒,采用湿法工艺以钒酸铁形式回收钒。研究选择性浸出钒和沉淀钒酸铁的工艺条件。钒回收率达到90.3%,钒酸铁滤饼中钒含量为26.5%,Fe含量为29%,适合于钒铁工业。全流程钼的总回收率为98.6%。所得的浸出渣含钼14.3%,杂质含量可忽略不计,可用作钼生产或者钼铁工业的原料。这个简单而经济的工艺在单一操作中产生两个产品流,有可能解决长期存在的处理这种混合钼钒残渣的问题。

柔性三维网络钒酸铁纳米片阵列/碳布作为镁离子电池高性能正极材料

镁离子电池由于具有高安全性、低成本等优点,近年来受到了广泛的关注.然而,镁离子缓慢的扩散动力学使其难以找到合适的具有良好电化学性能的正极材料.在此,我们设计并合成了一种新颖的柔性三维网络钒酸铁纳米片阵列/碳布(3D FeVO/CC)作为镁离子电池的无粘结剂正极材料.与原始钒酸铁纳米片(FeVO)相比,结构改善的3D无粘结剂电极能够实现全面的电化学性能优化,包括高比容量(270 mA h g^(-1))和更长的循环寿命(超过5000次循环).这种可实现的高能量密度来源于电子和离子动力学的协同优化,而循环稳定性得益于稳固的分级结构.本文采用原位X射线衍射和拉曼技术对镁离子储存过程中FeVO单相反应机理进行了研究.此外,还组装了柔性镁离子全电池(3D FeVO/CC|MgNaTi(3)O_(7)),并展示出一定的应用潜力.本工作证明了3D FeVO/CC是一种有潜力的正极材料,可以满足高性能镁离子电池的要求,也为提高镁离子电池正极材料的电化学性能开辟了一条新的途径.

钢渣与废酸制取五氧化二钒等的试验研究

在钢铁生产中有很多废渣,而化工生产和钢铁的酸洗过程则又产生大量的废硫酸。以上两种工业废物绝大部分排入大海和江河,造成水源的污染。本着综合利用变废为宝和消除污染的目的,我们进行了利用钢渣和废酸反应制取五氧化二钒、工业石膏、硅胶、氧化铁红和硫酸铵等产品的试验。

含钒固废资源化利用的试验研究

钒酸铁泥是钒渣钠化焙烧后湿法提钒过程中产生的含钒废料,含有大量的水分和钒,处理不当会严重污染环境,但它同时又是宝贵的钒资源。研究了将湿基钒酸铁烘干脱水后,利用钒铁合金冶炼工艺和设备对其进行有效处理的关键技术。结果表明:闪蒸干燥可以将湿基钒酸铁泥水分含量由54.79%降至3.51%。脱水后的钒酸铁泥粉末作为含钒原料进行冶炼,可以获得钒平均含量30.73%的高硅钒铁合金,为中钒合金冶炼提供原料。该工艺实现了含钒固废的资源化利用,有效提高了钒的回收率。

从钒浸出液除磷泥中回收钒的研究

采用硫酸浸出-铁盐沉淀的方法从钒浸出液除磷泥中回收钒,考察了浸出及沉淀参数对钒收率的影响。试验结果表明:在硫酸浓度2.7mol/L、液固比5∶1、浸出温度70℃和浸出时间30min的优化条件下,钒浸出率超过97.1%。酸浸液经硫酸铁沉淀后,钒收率为92.13%且所得钒酸铁中钒含量为33.92%。该工艺获得的钒酸铁可用于冶炼低钒铁。

复合光催化剂CoFe_(2)O_(4)/BiVO_(4)/电气石的超声-光催化研究

以电气石为载体,采用水热法原位生长BiVO_(4)、CoFe_(2)O_(4),得到CoFe_(2)O_(4)/BiVO_(4)/电气石复合光催化剂,利用XRD、SEM、EDS、UV-Vis DRS等方法对材料进行了表征,通过降解灿烂绿对样品的声光催化性能进行评价。结果表明,在60 min可见光下,BiVO_(4)对灿烂绿的降解率为33.5%,CoFe_(2)O_(4)(10%)/BiVO_(4)(45%)/电气石对灿烂绿的降解率为74%;在60 min可见光+超声下,BiVO_(4)对灿烂绿的降解率为61.5%,CoFe_(2)O_(4)(10%)/BiVO_(4)(45%)/电气石在声光作用下(12 min内)对灿烂绿的降解率高达99.2%。高效的降解率可能与复合结构的异质结有关,CoFe_(2)O_(4)/BiVO_(4)/电气石对可见光的吸收能力得到提高,促进了光生电子-空穴的分离,从而有效增强光降解性能。另外,从超声+光催化的效果可看出超声协同光催化降解效果显著。声光催化在有机污染物降解领域内的应用成为一个重要研究方向,如能结合彼此优点,可望开发出高效实用的催化材料。

ZnFe_(2)O_(4)/BiVO_(4)/C的水热制备及白光LED下的光催化研究

本文采用水热法制得碳球(C),再原位生长BiVO_(4)和ZnFe_(2)O_(4),得到BiVO_(4)/C、ZnFe_(2)O_(4)/BiVO_(4)/C复合光催化剂,利用XRD、SEM、EDS、UV-Vis DRS等方法对材料进行了表征。在白光LED光源下,通过降解罗丹明B对样品的光催化性能进行评价。结果表明,在60分钟可见光下,BiVO_(4)对罗丹明B的降解率为31.7%,BiVO_(4)(50 wt%)/C对罗丹明B的降解率为55.6%,ZnFe_(2)O_(4)(15 wt%)/BiVO_(4)(50 wt%)/C对罗丹明B的降解率高达94.1%。高效的降解率可能与复合结构的异质结有关,碳球提高了BiVO_(4)对可见光的吸收,ZnFe_(2)O_(4)/BiVO_(4)促进了光生电子-空穴的分离,从而有效增强光降解性能。

Eu/FeVO_4新型光催化剂的制备及其光催化性能

以偏钒酸铵（NH4VO3）、硝酸铁（Fe（NO3）3·9H2O）、硝酸铕（Eu（NO3）3）为原料，采用浸渍法制备了Eu／FeVO4新型光催化剂，并利用XRD，SEM，BET，DRS和XPS等手段对其进行了表征。结果表明：Eu／FeVO4仍为三斜型晶体，其晶粒粒径大小未有显著变化；SEM显示掺杂后晶体表面附着较多细小颗粒，其比表面积得到了提高；并且其光吸收性能在200～500nm之间增强。在12w节能灯照射下，以甲基橙的光催化剂降解为模型反应，研究了该新型光催化剂的光催化活性。结果发现，与纯FeVO4样品相比，Eu／FeVO4样品光催化活性大幅提高，且当掺杂量为0．5％（质量分数）时，对甲基橙溶液的脱色率比纯FeVO4提高24％左右。

Ag^+掺杂FeVO_4光催化剂的制备及光催化性能

采用液相沉淀法制备了银(Ag+)掺杂钒酸铁(FeVO4)光催化剂。采用XRD、SEM、EDS、BET和XPS等手段对样品的性能进行了表征分析,并以甲基橙为目标降解物,考察了催化剂在节能灯照射下的光催化活性。结果表明,Ag的掺杂没有改变FeVO4晶型,但引起了晶格畸变和膨胀。适量Ag的掺杂可提高FeVO4的光催化性能,在所进行实验的条件下,钒酸银最佳掺杂量为1%(质量分数)时,掺杂后的Fe-VO4对甲基橙溶液的脱色率较未掺杂前提高21%左右。

Cu掺杂FeVO_4光催化剂的制备及其光催化性能

为进一步提高钒酸铁(FeVO4)光催化活性,采用液相沉淀法分别制备钒酸铁和钒酸铜前躯体,再将钒酸铁和钒酸铜前驱体混合后进行热处理,制备了铜掺杂钒酸铁光催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、表面积(BET)和X射线光电子能谱分析(XPS)对样品进行表征和分析.在可见光照射下,通过光催化降解甲基橙溶液评价Cu掺杂对FeVO4光催化剂活的影响.结果表明,Cu/FeVO4光催化剂为三斜型,当掺杂质量分数大于5%时,晶体中出现新相Cu3Fe4(VO4)6;掺杂后样品的表面形貌产生了变化,但其比表面积变化较小;Cu/FeVO4样品的光催化活性大幅提高,主要是由于FeVO4和新相间起到类似复合半导体的作用;在所进行实验的条件下,钒酸铜的最佳掺杂质量分数为5%时,掺杂后的FeVO4对甲基橙溶液的脱色率较未掺杂前提高30%左右.

锂二次电池正极材料FeVO_4的水热法制备及电化学性能

以偏钒酸铵和硝酸铁为原料，通过水热法制备前驱体，然后分别在300℃和550。C热处理，成功制备出微米棒状钒酸铁材料．采用热分析（TG—DTA）、X-射线衍射（XRD）、粒度分析和扫描电镜（SEM）对其结构进行了表征，同时对材料进行了恒流充放电循环电化学性能测试．结果显示，钒酸铁材料具有微米棒状结构，长度约为1～2btm，粒径主要集中在0．6～O．8μm．300℃热处理样品在50mA／g放电电流密度下其首次放电比容量为228mAh／g，40周循环后比容量保持在130mAh／g．通过XPS分析了脱／嵌锂过程的机理，结果显示该材料充放电过程中同时发生了Fe和V的氧化还原反应，共同提供嵌锂容量．

FeVO_4负载型棉织物的制备及其光催化降解性

采用浸渍法将钒酸铁通过硅烷偶联剂以共价键形式负载到棉织物上,制备得到Fe VO4负载型棉织物。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对产物进行表征。负载型催化剂的催化活性以其在可见光下对盐酸四环素的催化降解效果进行评价,并讨论了负载工艺对其催化活性的影响。结果表明,在可见光下,于最佳工艺(浴比1∶120,体系中乙醇与水体积比为1∶9,使用0.15 g Fe VO4,0.5%硅烷偶联剂,80℃负载9 h)制备得到的Fe VO4负载型棉织物,对盐酸四环素反应120 min后的降解率为97.63%。