水热合成黄铁矿型FeS_2微纳粉体及其在热电池中的应用

本文以Na2S,S,FeSO4为反应物,通过调节溶液的pH值和反应温度,采用水热法合成了具有立方体形貌的黄铁矿型FeS2材料。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对合成的FeS2材料进行了表征。在温度为500℃,相对湿度RH<1%的条件下,测试了其单体热电池的放电性能。XRD测试结果表明当1≤pH≤4时,产物为白铁矿和黄铁矿的混合物;当5≤pH≤11时,产物为单相黄铁矿。当反应温度T=95℃时,产物为白铁矿和黄铁矿的混合物;当反应温度110℃≤T≤200℃,产物为单相黄铁矿。SEM测试结果表明随着温度的增加,产物的粒径也随之增加,在140℃温度条件下合成了具有立方体形貌的颗粒。当1≤pH≤5,产物颗粒的形貌不规则,并且粒径的均一性差;当9≤pH≤12,产物颗粒具有立方形貌,粒径的均一性好;放电测试结果表明合成的单相黄铁矿FeS2材料可以降低浓差极化,提高材料的比容量、比能量。

黄铁矿型FeS_(2)纳米微球的制备及其超级电容性能研究

采用简单的溶剂热法,一步合成黄铁矿型FeS_(2)纳米微球,并研究其作为超级电容器电极材料的电化学性能。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和氮气吸脱附法表征材料的结构和形貌,通过循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和电化学交流阻抗(EIS)测试材料在3种常见电解液(6 M KOH,6 M NaOH和1 M Na_(2)SO_(4))中的超级电容性能。结果表明,产物为均匀的黄铁矿型FeS_(2)纳米微球,直径为300~600 nm,均呈现明显的赝电容特征。电解液为KOH时,比电容最高,电流密度为2 A/g时,比电容达到732.9 F/g;电流密度增大到20 A/g时,比电容仍能达到307.1 F/g。容量保持率为41.9%,表明所合成的FeS_(2)纳米微球是一种优异的超级电容器电极材料。

不同结晶度纳米黄铁矿对亚甲基蓝吸附性能分析

采用湿式机械化学合成法结合热处理工艺制备出不同结晶度的黄铁矿纳米颗粒,研究其对亚甲基蓝的吸附性能。利用FESEM、XRD、BET等手段对制备纳米黄铁矿的形貌、晶体结构和比表面积进行表征。考察了结晶度、亚甲基蓝初始浓度、初始pH值、干扰离子、溶解氧等对黄铁矿吸附性能的影响。结果表明,随煅烧温度的提高,黄铁矿纳米颗粒的结晶度和吸附性能分别呈现上升和下降的趋势。随亚甲基蓝初始浓度上升,FeS_(2)吸附量逐步上升并达到稳定。不同结晶度黄铁矿的最佳吸附pH值环境存在差异,随黄铁矿结晶度提升,材料最佳吸附pH值环境由酸性变为碱性。性质稳定干扰离子对吸附过程的影响较小,而碳酸根离子可使溶液保持较强的碱性环境,使材料的吸附性能提升。体系溶解氧含量通过影响黄铁矿表面氧化程度,进而产生负离子位来提高材料吸附性能。合成FeS_(2)的吸附数据与Langmuir吸附模型拟合良好,低结晶度材料符合准二级动力学模型,高结晶度材料符合准一级动力学模型。总体而言,机械化学合成的黄铁矿纳米颗粒能够高效去除水中的亚甲基蓝,具有良好的应用前景。

Fenton反应助催化剂碳基黄铁矿型纳米二硫化钴的合成

以水热与化学气相沉积方法制备了碳基黄铁矿型纳米CoS2薄膜,对其组成、形貌进行了表征,并对其Fenton反应助催化性能进行了研究。实验结果表明:在罗丹明B模拟废水的Fenton处理过程中,添加CoS2助催化剂的Fenton体系具有更高的反应活性,20s内的脱色率达到98%,相比于普通Fenton体系的反应速率提高了近3倍;在类Fenton体系中的反应速率最高增加了约350%。CoS2的加入显著提高了H2O2的利用效率以及催化氧化反应的反应速率。

黄铁矿光降解泰乐菌素及干扰因素影响机制

为探讨不同环境条件对黄铁矿(FeS_(2))光催化降解抗生素的影响,推进FeS_(2)光催化的实际应用,实验研究了pH值、水中NO_(3)^(-)和H_(2)PO_(4)^(-)对FeS_(2)光降解泰乐菌素(Tylosin,TYL)的影响机制,考察了FeS_(2)重复利用的光催化效果并深入分析了FeS_(2)光降解过程中的自由基贡献。结果表明:天然FeS_(2)能够在1 h内快速光降解TYL(降解率为97%)。FeS_(2)光催化过程中产生·OH、·O_(2)^(-)及h^(+),对TYL的光降解起主要作用的是·OH和·O_(2)^(-)。FeS_(2)使水溶液pH维持在酸性条件,导致初始溶液pH对FeS_(2)光降解TYL影响较小。水环境中NO_(3)^(-)可以吸收光能产生·OH,促进TYL的光降解。不同浓度H_(2)PO_(4)^(-)对溶液pH的影响及Fe^(3+)水解胶体的絮凝作用导致不同浓度H_(2)PO_(4)^(-)对FeS_(2)光降解TYL产生不同影响。FeS_(2)重复利用4次后,仍能够保持80%的光降解效率。研究表明,利用FeS_(2)去除抗生素具有实际应用价值,FeS_(2)的光催化效果与污水的pH值、NO_(3)^(-)和H_(2)PO_(4)^(-)浓度密切相关。

黄铁矿型FeS_2纳米晶的溶剂热合成

采用 FeSO4和(NH2)2CS 的混合物为前驱物, 在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作保护剂的醇-水体系中, 经不同温度和时间的溶剂热反应, 在酸性条件和碱性环境下均获得晶粒完整的 pyrite 粉体. 借助 X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及紫外-可见分光光度计对酸性条件下合成样品的晶相组成、粒度、形貌及光学性能进行分析与表征, 并运用 Rietveld 法对 X 射线衍射谱进行了结构精修,研究结果表明: 当温度为 200℃时, 反应 36h, 能制得体相结构完整、缺陷少、高分散的 pyrite 纳米晶.

新疆蒙其古尔矿床铀矿石CO_(2)+O_(2)中性浸出试验

采用新疆某砂岩铀矿石为原料,在实验室开展了分别以矿床地下水和地浸尾液配制浸出剂的CO_(2)+O_(2)中性浸出试验,研究不同铀矿石的铀浸出差异,以及对地浸具有影响的Fe、S的氧化与碳酸盐的溶解沉淀状况。结果表明,地下水和地浸尾液配制的浸出剂对相同矿石的浸出结果没有明显差异,矿石铀含量是最主要影响因素,浸出铀浓度与矿石铀含量显著正相关;静态浸出过程中,铀在体系中的扩散不充分,底部铀浓度显著高于上部,通常静态浸泡比搅拌浸出的铀浸出率低与此有一定关系;Fe的氧化较显著,浸后矿石FeO含量下降37%~62%,S也有所氧化;碳酸盐处于接近饱或超饱和状态,应将体系pH控制在6.5以内,以避免方解石和白云石发生饱和沉淀。