超重力燃烧合成大尺寸织构铁基金属材料

利用超重力结合自蔓延高温合成技术,采用Fe2O3/Al铝热体系,制备出大尺寸织构铁基金属材料,并对其显微组织及相结构进行了分析。结果表明,该金属材料沿离心力方向具有显著择优取向的大尺寸单相晶粒组织,其基体相结构为BCC_B2固溶体型含铝α-Fe;测量了材料的硬度,并对该工艺潜在应用前景进行了探讨。

铸造铁基金属材料与压制烧结粉末冶金材料的组织与性能研究

在组织相同或相近的情况下,对铸造铁基金属材料及压制烧结粉末冶金材料性能和显微组织进行了对比分析,探讨了用粉末冶金材料代替铸造铁基金属材料的可能性。

应用Fe2O3和TiO2金属热还原进行添加TiB2和TiC的FeAl/Al2O3复合材料的燃烧合成

通过Fe2O3和TiO2金属热还原自蔓延高温合成(SHS)制备添加TiB2/Al2O3 and TiC/Al2O3陶瓷相的铁铝基金属(FeAl)复合材料。反应物粉末包括铝热剂0.6Fe2O3+0.6TiO2+2Al以及元素铁、铝、硼与炭黑。复合材料成分为xFeAl−0.6TiB2−Al2O3(x=2.0~3.6)和yFeAl−0.6TiC−Al2O3(y=1.8~2.75)。当复合材料中FeAl含量增加时,燃烧反应的放热量下降,最终两组燃烧反应的可燃极限分别为x=3.6和y=2.75。根据燃烧波的动力学分析,合成两种FeAl复合材料的反应活化能为Ea=97.1 and 101.1 kJ/mol。从产物的XRD分析可确认生成FeAl/TiB2/Al2O3和FeAl/TiC/Al2O3复合材料。SEM显示FeAl为致密多晶结构,而陶瓷成分TiB2、TiC和Al2O3呈微米颗粒状分散于复合材料中。合成的FeAl−TiB2−Al2O3和FeAl−TiC−Al2O3复合材料的硬度为12.8~16.6 GPa,断裂韧性为7.93~9.84 MPa·m1/2。

铁基MOFs材料对高藻水超滤过程中膜污染的影响

超滤技术可以完全除藻,但是膜污染仍是限制超滤技术发展的核心问题.拟采用铁基金属有机骨架材料(MOFs)预处理控制藻类膜污染,考察了MIL-88A吸附以及MIL-88A活化过硫酸盐(PS)对高藻水超滤过程中膜污染的影响.研究结果表明,MIL-88A预处理对超滤过程中膜通量下降具有明显的缓解作用,MIL-88A投加量由0增加至25 mg/L时,末端比通量由0.17增加至0.46;MIL-88A预处理对不可逆膜污染的减缓效力约为50%,而随着MIL-88A质量浓度的增加,缓解不可逆污染的效力并未增强;MIL-88A预处理可以有效提高超滤处理高藻水过程中荧光组分的去除.此外,MIL-88A可以有效活化过硫酸盐,但无法有效控制高藻水超滤过程中的膜污染.

铁基硼掺杂多孔炭催化降解双酚A的研究

采用铁基金属有机骨架材料MIL-100(Fe)作为前驱体,外加硼源制备了铁基硼掺杂多孔炭(Fe@BPC),将其用于催化单过硫酸氢盐(PMS)降解水中双酚A(BPA),同时分析Fe@BPC的形貌结构,研究PMS浓度、催化剂投加量、初始pH等对降解效果的影响。结果表明,在催化剂投加量为0.10 g/L、PMS摩尔浓度为1.00 mmol/L、BPA为10 mg/L、初始pH=7的条件下,Fe@BPC对BPA的降解率为98.3%。在较宽的初始pH(3~11)范围内,Fe@BPC仍保持较好的催化活性,且4次循环后对BPA降解率仍可达95%以上。利用自由基淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)技术对反应过程中产生的活性氧物质(ROS)进行了分析,结果表明,体系中可能同时存在SO_(4)-·、·OH、·O_(2)-和^(1)O_(2),共同对BPA的降解发挥作用。Fe@BPC中存在的Fe^(0)、铁氧化物、—BC_(2)O和—BCO_(2)是其具备良好催化活性的原因。

金属有机框架纳米功能界面的构筑及用于电化学同时检测嘌呤代谢物

同时检测DNA代谢产物黄嘌呤(XA)、次黄嘌呤(HX)和尿酸(UA)对代谢异常引起的相关疾病的早期诊断及预防具有十分重要的意义。本研究基于羟基功能化金属有机框架材料(OH-MIL-10(1.Fe),记为OH-MOFs)及电化学还原氧化石墨烯(ERGO)的协同催化作用,设计并构筑了OH-MOFs-ERGO纳米功能界面,实现了电化学法同时检测血清中尿酸、黄嘌呤和次黄嘌呤。通过超声混合法制备纳米复合功能材料,应用XRD、FT-IR和UV-vis等方法对材料进行了表征,通过滴涂法及电化学还原法在玻碳电极(GCE)表面构筑了OH-MOFs-ERGO/GCE。此修饰电极检测UA、XA和HX的线性范围分别为0.20~1150μmol/L、0.15~800μmol/L和0.40~600μmol/L,检出限分别为0.12、0.10和0.20μmol/L(S/N=3),实际血清样品中加标回收率在96.1%~106.6%之间。本方法为嘌呤代谢相关的生理病理研究提供了一种简单快速的检测方法。

GO/MIL-100(Fe)复合材料的制备及其对活性黑KN-B染料的脱色

为了提高铁基金属骨架材料MIL-100(Fe)的光催化脱色性能,以均苯三甲酸(H_(3)BTC)、七水合硫酸亚铁(FeSO_(4)·7H_(2)O)、氧化石墨烯(GO)为原料,在室温下制备了GO/MIL-100(Fe)复合材料。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)方法对复合材料的结构和性能进行了表征。研究了该复合材料在不同条件下对活性黑KN-B染液的脱色效果。结果表明,光照条件加入H_(2)O_(2)后,GO/MIL-100(Fe)复合材料对活性黑KN-B染液的脱色效果最好,处理60 min后脱色率可达96.5%。

MIL-88B(Fe)非均相芬顿催化降解磺胺甲恶唑

采用溶剂热法合成了铁基金属有机骨架材料MIL-88B(Fe),将其作为类芬顿催化剂用于催化降解水中磺胺甲恶唑(SMX)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂的结构和性能进行表征,并研究了H2O2浓度、催化剂投加量、溶液初始pH和污染物初始浓度等对SMX降解效果的影响。结果表明,在H2O2摩尔浓度为6.0mmol/L、催化剂投加量为0.2g/L、pH为4、SMX为5mg/L的优化反应条件下,MIL-88B(Fe)对SMX的降解率可达99%。在较宽的pH(4~6)范围内,MIL-88B(Fe)仍保持较好的催化活性,且5次循环使用后对SMX去除率仍可达95%以上。表明合成的MIL-88B(Fe)具有较高的催化活性和重复性能,是一种优良的非均相类芬顿催化剂。

可见光响应型Fe-MOFs复合催化剂及其去除水中毒害污染物的研究进展

总结了铁基金属有机框架材料(Fe-MOFs)的结构与特性,分析了有机配体/金属位点修饰、贵金属沉积、半导体复合及热解衍生4种改性方法的增强特性,阐明了典型可见光响应型Fe-MOFs复合催化剂还原Cr(Ⅵ)及降解典型难降解有机物的关键机制。指出未来研究的重点和难点包括:剖析催化剂微观结构和宏观性能间的构效关系,制备催化活性更优异的复合催化剂;提升Fe-MOFs复合催化剂在广泛pH范围内的适应性与稳定性;加强光电协同催化、多种高级氧化技术耦合等集成技术创新;强化复杂水环境中多种污染物的协同去除,充分发挥Fe-MOFs复合催化剂的氧化还原性能及其吸附、催化耦合特性。

基于MIL-53(Fe)的微生物传感器在抗生素检测中的应用

通过将大肠杆菌(E.coli)、海藻酸钠(SA)和MIL-53(Fe)掺杂到聚乙烯醇(PVA)胶体中形成纳米复合材料,并与硼酸交联得到MIL-53(Fe)/E.coli/SA/PVA颗粒。以E.coli作为受试体,K3[Fe(CN)6]为媒介体负责转运固定化微生物呼吸作用产生的电子至电极表面,通过监测还原产物([Fe(CN)6]4-)的量的变化,从而得到微生物活性变化的信息,进而衡量药物的有效性。通过筛选MIL-53(Fe)/E.coli/SA/PVA颗粒的最佳形成条件,制备了灵敏的生物探针,搭建了基于固定化微生物的传感体系,并应用于不同抗生素类药物的检测。