调控五配位Al^(3+)含量制备高性能低温Sabatier反应催化剂

为了制备出高性能低温Sabatier反应Ru基催化剂,通过调控Al_(2)O_(3)载体中五配位Al^(3+)的含量(五配位Al^(3+)占Al物种的比例),实现对Ru基活性位点电子性质的调控。在此过程中,利用~(27)Al固体核磁共振(~(27)Al-NMR)检测Al_(2)O_(3)载体中五配位Al^(3+)的含量,借助X射线光电子能谱仪(XPS)和H_2程序升温还原(H_(2)-TPR)考察Ru基活性位点电子性质的调控效果,利用固定床反应器测试催化剂性能。结果表明,Al_(2)O_(3)载体中的五配位Al^(3+)可有效调控Ru基活性位点的电子性质,进而提升低温Sabatier反应Ru基催化剂性能。其中,以五配位Al^(3+)含量约为28.1%的Al_(2)O_(3)载体制备的Ru基催化剂,在低温区(<300℃)的CO_2转化率和CH_4选择性均可达90%以上。而且,在100 h的稳定性测试中,催化性能没有明显降低。

基于铝离子敏化牡丹提取物(丹皮酚)荧光法定量分析Al^(3+)的研究

饮用水是人体铝元素的主要摄入来源.微量铝离子可对人体健康造成很大危害.WHO(世界卫生组织)规定,饮用水中允许的最高铝离子浓度为200μg/L(7.41μmol/L).因此铝离子的高灵敏检测显得尤为重要.目前常用的铝离子检测方法存在操作麻烦,周期长等缺点,所以构建一种简便、快捷的铝离子检测方法尤为重要.丹皮酚是一种提取自牡丹皮的有机化合物,其与Al^(3+)结合后荧光会数倍增强.基于丹皮酚与铝离子结合产生荧光增强现象,建立了一种检测铝离子的荧光分析方法.此方法只需常温反应5 min,并且检测限为0.5μmol/L(线性范围:0~100μmol/L),构建的检测方法具有快速、低成本、简单、高特异性和高灵敏等优点,有很好的应用前景.

一种新型Al^(3+)荧光探针的合成及与DNA的相互作用

以2-羟基-1-萘甲醛、邻氨基苯甲醛为原料,设计合成了一种新型Schiff碱Al^(3+)荧光探针S,并通过1HNMR、^(13)CNMR、ESI-MS、IR对探针S进行结构表征。光谱实验结果表明,探针S在DMSO∶H_(2)O=4∶1(V/V)体系中,对Al^(3+)有良好的荧光和裸眼识别。Al^(3+)浓度在2.0~50μmol/L范围内,体系荧光强度呈现出良好的线性关系,检出限为0.033μmol/L,探针S与Al^(3+)形成1∶1的配合物。通过荧光光谱研究了荧光探针S-Al^(3+)配合物与DNA的相互作用,实验结果表明,探针S-Al^(3+)配合物对DNA的猝灭过程为动态猝灭,同时对不同温度下相互作用的结合点常数、结合位点数及热力学参数进行了计算,推断二者作用力的类型为疏水作用,作用方式为嵌插作用。

基于新绿原酸的紫外吸收和电化学双信号响应的Al^(3+)分析新方法研究

目的 利用新绿原酸(NCGA)与Al^(3+)的相互作用,建立一种基于NCGA的紫外吸收和电化学双信号响应的Al^(3+)分析新方法。方法 基于NCGA与单壁碳纳米管(CNTs)之间的π-π堆积作用,构建了NCGA/CNTs/GC电极。利用差分脉冲(DPV)技术和修饰电极在+0.23 V的氧化电流的下降对Al^(3+)进行定量分析。基于NCGA对Al^(3+)在325 nm处的吸收降低同时伴随365 nm新峰生成的紫外光谱响应,并且在277和340 nm处出现等吸收点,利用365 nm和325nm处的吸光度值之比(A_(365)/A_(325))对Al^(3+)进行定量分析。结果 基于NCGA的分析方法对Al^(3+)的紫外吸收在0.1~100μmol·L^(-1)呈现出良好的线性关系,检测限为0.034μmol·L^(-1);基于NCGA的修饰电极对Al^(3+)的电流响应在0.01~0.1,0.1~10和10~100μmol·L^(-1)呈现良好的线性关系,检测限为0.45 nmol·L^(-1)。生理浓度的其他金属离子和生理活性物质对两种信号测定方法均无明显干扰。在NCGA的紫外分析方法和电化学分析方法下,大鼠血清的加标回收率分别为97.4%~101%(n=3)和98.5%~99.4%(n=3)。结论 本方法具有良好的线性、选择性和准确度,并被成功用于大鼠中Al^(3+)的准确定量。该方法有望应用于Al^(3+)相关的生理和病理事件研究。

Al^(3+)离子掺杂δ-MnO_(2)的制备和电化学性能

采用水热法合成了不同比例Al^(3+)离子掺杂的δ-MnO_(2)纳米粉体.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电(GCD)曲线等手段对材料的结构和电化学性能进行了表征.结果表明, Al^(3+)离子进入δ-MnO_(2)的晶格替代部分Mn^(3+)和Mn^(4+)离子,使得δ-MnO_(2)电极的性能明显提升.当反应物中Al^(3+)/Mn^(2+)摩尔比为0.45时,所得样品(A0.45M)的性能最好;其在1 A/g电流密度下的比电容为207.61 F/g,是纯相δ-MnO_(2)(A0M)的2.4倍;其在10 A/g电流密度下循环10000次后的比电容为100.81 F/g,容量保持率为81.33%.

Al^(3+)掺杂对Ca_(3)(Zr,Ti)Si_(2)O_(9):Bi^(3+)蓝色荧光粉发光性能的影响

文章通过高温固相法成功制备出了Ca_(3)(Zr,Ti)Si_(2)O_(9):Bi^(3+),Al^(3+)系列荧光粉,其发射峰位于420 nm,对应Bi^(3+)离子的6s→6p跃迁。采用Al3+离子替代的实验策略,优化了荧光粉的发光性能。发现Al3+离子的掺入使晶体颗粒分布均匀,荧光粉的发射强度增强,量子效率有效提高、荧光寿命减小。通过高斯拟合分析Bi^(3+)离子在该荧光粉中的格位占据情况发现Bi^(3+)离子占据两种不同Ca^(2+)的格位,而Al^(3+)离子的掺入,减小Bi3+离子发光中心之间的临界距离,以及促进Bi^(3+)离子格位-格位之间的能量转移,导致荧光粉的临界浓度减小。通过色坐标计算表明荧光粉的色纯度也有效提高。研究表明,阳离子替代的实验策略能够成功优化荧光粉的发光性能,在促进植物光合作用的LED照明器件中具有潜在应用价值。

Al/Fe_(2)O_(3)铝热剂粉尘着火敏感性

为明确铝热剂反应的着火特性,利用最低着火温度(minimum ignition temperature,MIT)和最小点火能(minimum ignition energy,MIE)测试装置,结合TG-DSC方法对4种Al粉与Fe_(2)O_(3)质量比为1∶4,1∶3,1∶2,1∶1的层状和云状Al/Fe_(2)O_(3)铝热剂进行了着火敏感性研究.结果表明,4种配比试样的粉尘层、粉尘云MIT均超出相关标准常规测试范围,在空气中质量比为1∶3铝热剂的反应触发温度为888℃,活化能为248.49 kJ/mol,说明铝热反应不容易触发;相同质量比的Al/Fe_(2)O_(3)粉尘云的MIE远高于粉尘层,层状MIE最低值为0.7 J,着火敏感性较强,这是因为Fe_(2)O_(3)在粉尘云状态的反应中充当惰化剂,而在粉尘层状态反应中为反应提供了活性氧自由基.

Al^(3+)对污泥自热高温微氧消化产酸及有机物释放的影响

为开发利用剩余污泥消化液中的有机物,向污泥自热高温微氧消化(ATMAD)体系投加不同量的AlCl_(3)·6H_(2)O,研究Al^(3+)对该体系内有机物、挥发性脂肪酸(VFA)及氨氮、磷酸盐释放的影响.结果表明,消化体系内存在的Al^(3+)抑制了有机物的分解转化,改变了污泥消化液中有机组分的含量与构成.对照组中VFA的最大产量是Al^(3+)浓度为1.0g/L的实验组VFA产量的6.9倍.消化结束后Al^(3+)浓度为1.0g/L的体系内NH_(4)^(+)-N浓度为502.06mg/L,而对照组中NH_(4)^(+)-N浓度仅为334.41mg/L.Al^(3+)也降低了体系内微生物活性.消化体系中存在的Al^(3+)不利于活性污泥ATMAD体系的产酸与稳定化,在污泥ATMAD体系中应避免引入过多的Al^(3+),以保证消化体系能够充分产酸,释放有机物,为污水处理生物脱氮提供优质碳源.

Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-类水滑石@Al薄膜制备及其光催化性能

含过渡金属元素的类水滑石(LDHs)材料在可见光催化领域显示了广泛应用前景.然而LDHs粉末在催化反应中难回收、易流失,不利于材料的循环利用.以铝板为基体,通过原位生长技术在基体表面原位生长Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-LDHs,开辟制备Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-LDHs@Al材料的新方法.研究表明,Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)LDHs薄膜在铝基底纵向生长,具有高取向性.LDHs结晶度较高,片层结构规整,极大暴露了LDHs催化活性较高的层板边缘.该薄膜材料具有较低禁带宽度、较高可见光催化活性.Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-LDHs@Al能够有效降解甲基橙(MO)有机染料废水,多次循环后对染料的降解率可达98%.该材料极大的增强了对光的利用率,促进了光生电子和空穴对的分离和转移,提高了材料光催化活性,推动和强化了LDHs材料的循环利用及综合处理废水的能力,提高了其应用价值和应用范围,为LDHs材料的开发、设计及应用提供了新思路.

缺陷MOF-74的合成以及其对Al^(3+)和Sn^(2+)荧光传感能力的研究

在发光金属有机骨架中引入适度缺陷可以调节材料的荧光性能,增强其对分析物的荧光检测能力。本文以三乙胺作为调节剂,通过配位调制的方法得到了缺陷金属有机骨架MOF-74-TEA,借助XRD、IR和SEM等表征手段对结构和形貌进行了详细表征,用荧光光谱法研究了其对Al^(3+)和Sn^(2+)的识别能力。与无缺陷MOF-74-1相比,MOF-74-TEA提高了对Al^(3+)和Sn^(2+)的检测灵敏度,并且提高了其对Al^(3+)检测的线性范围。其原因可能是缺陷的引入增强了分析物在材料中的扩散和传质,材料活性作用位点的增多使其与金属离子作用力更强,配体-金属电荷转移效率更高。

Al^(3+)改性骨胶的性能及其胶接工艺

用NaOH对骨胶进行降解,然后用Al^(3+)对其进行配位改性,制得室温下呈液态的骨胶,探讨了改性机制。对骨胶改性前后的结构和性能进行表征和测试,并优选出改性骨胶压制胶合板的最佳工艺参数。结果表明:Al^(3+)与N、O以配位键结合,形成稳定的五元环结构;骨胶经改性后,胶膜表面更为规整,没有明显缺陷,断裂面整体呈现海藻状结构,热稳定性无明显变化,耐水性明显提高。当热压的温度为110℃,时间为20 min,压力为4 MPa,存放时间为48 h时,胶合板具有相对最大的胶接强度。

定向凝固条件下Ti_(3)Al合金中梯度纳米结构的形成机制与力学行为——原子尺度研究

通过分子动力学(MD)模拟方法对Ti_(3)Al合金在定向凝固条件下的生长机理进行系统研究,并通过对比纳米晶(NG)、粗晶(CG)和梯度纳米晶(GNG)合金,研究Ti_(3)Al合金的结构力学性能。结果表明,在凝固过程中Ti_(3)Al相优先生长为等轴晶组织,随后逐渐演变为柱状粒,并最终形成梯度纳米晶结构。此时,晶粒在与凝固方向平行的方向优先生长。此外,研究还发现,相较于NG和CG结构,GNG结构定向凝固合金具有更高的抗拉强度和更好的延展性。GNG结构不仅有效抑制了小晶粒区域的应变局域化和晶粒生长,而且促进了较大晶粒区域的位错形成,从而获得更好的力学性能。

Mg(OH)_(2)及与Al^(3+)离子共存时去除植酸的性能与机理研究

通过低浓度镁离子和氢氧根离子自然沉淀,低温4 oC减慢合成速度来合成Mg(OH)_(2),并研究其对于IHP的吸附去除作用和机理。研究结果表明:IHP在Mg(OH)_(2)表面的吸附热力学符合Freundlich模型,且吸附速率较快,在反应3 min时已达到平衡吸附量的75%。而且Mg(OH)_(2)对于IHP的吸附具有pH依赖性。对于其机理研究发现,IHP的吸附去除会促进Mg(OH)_(2)的溶解,Mg^(2+)离子先释放进入环境中再被Mg(OH)_(2)重新吸附,从而促进IHP的进一步吸附。另外Mg(OH)_(2)与Al3+共存时对于IHP的去除具有协同作用,其作用效果大于两者单独作用效果的简单叠加。

Al掺杂Fe_(2)(MoO_(4))_(3)的热致变色性能研究

通过溶胶凝胶法制备了单斜Fe_(2)(MoO_(4))_(3)到单斜Al_(2)(MoO_(4))_(3)固溶体系列的Fe_(2-x)Al_(x)(MoO_(4))_(3)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0)粉末样品。通过X射线衍射发现所有样品都具有相同的单斜相结构,没有发生相分离,成功做到不同比例下的Fe_(2-x)Al_(x)(MoO_(4))_(3)共存。单斜Fe_(2)(MoO_(4))_(3)的晶胞体积随铝含量增加而减小,这与Al^(3+)取代Fe^(3+)的进入有关。在600℃下烧制的x=1.6的组合物表现出最好的可逆热致变色性能。基于电荷转移机理的无机可逆热致变色材料具有随温度连续变色的特性,本研究将对钼酸盐基质中的发色团离子之间相互作用的理论机理进行解释,进一步提升新型热致变色材料的可控调节制备及应用。

MgGa_(2)O_(4)∶Cr^(3+),Al^(3+)近红外发光长余辉纳米粒子的制备及发光性能研究

利用乙二醇辅助共沉淀法,制备了小尺寸近红外发光Al^(3+)共掺杂镓酸镁(MgGa_(2)O_(4))∶0.3%Cr^(3+)(MGO∶0.3%Cr^(3+),Al^(3+))长余辉发光纳米粒子(PLNP),考察了Al^(3+)掺杂对MGO∶0.3%Cr^(3+)晶体结构和光学性质的影响。研究结果表明,Al^(3+)掺杂对MGO∶0.3%Cr^(3+)的晶体结构无影响,但能提高MGO∶0.3%Cr^(3+)的发光强度。当Al^(3+)掺杂量为0.4%(摩尔分数)时,MGO∶0.3%Cr^(3+),0.4%Al^(3+)(Al^(3+)、Cr^(3+)相对于Ga^(3+)的物质的量比,摩尔分数)PLNP发光强度最强,余辉平均发光寿命从46.98s(MGO∶0.3%Cr^(3+))增大至78.75s(MGO∶0.3%Cr^(3+),0.4%Al^(3+)),平均粒径为(6.53±1.79)nm。本研究为制备小尺寸和高发光强度的PLNP提供了一种有效的方法。此外,高发光强度和长余辉寿命的MGO∶0.3%Cr^(3+),0.4%Al^(3+) PLNP为光学传感、成像和治疗等提供了材料支撑。

Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合纳米气凝胶材料耐高温性能研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)和六水合氯化铝(AlCl_(3)·6H_(2)O)作为混合前驱体,环氧丙烷作为网络诱捕剂,在不添加螯合剂情况下,采用溶胶-凝胶工艺与CO_(2)超临界干燥法制备出了不同摩尔比的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合气凝胶。对样品分别进行600℃、800℃、1000℃和1200℃热处理,并利用傅里叶红外光谱分析仪、扫描电镜、X射线衍射仪、比表面积分析仪、热重差热分析仪等仪器对Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合气凝胶的微观形貌、结构及热稳定性能进行表征。结果表明:当AlCl_(3)·6H_(2)O∶TEOS=8∶1时,Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶样品在1000℃和1200℃热处理后的导热系数分别为0.0621 W/m·K和0.0803 W/m·K,在1000℃以上热处理后,孔径更加均匀,保留了较好的介孔结构;并且不同的热处理温度延缓了晶型转变,在常温和1200℃条件下,样品比表面积分别为617.14 m^(2)/g和102.9 m^(2)/g,为均匀的介孔结构(孔直径为8~32 nm),孔径低于常温下空气的平均自由程,在1200℃热处理后,样品总失重率为16.3%,具有较好的高温热稳定性。

铝脱氧钢中Al_(2)O_(3)夹杂物与Al_(2)O_(3)-C质水口耐材的粘附机理研究

铝脱氧钢连铸过程中的水口堵塞一直是困扰生产的难题,弄清水口堵塞的形成机理对解决该问题非常重要。研究首先在实验室制备了含有单一、量多的Al_(2)O_(3)夹杂物的钢液,然后与Al_(2)O_(3)-C质耐材棒反应不同时间,研究了钢中Al_(2)O_(3)夹杂物与耐材棒的粘附行为,在此基础上探讨了铝脱氧钢连铸过程水口堵塞的形成机理。研究发现,耐材棒与钢液反应一段时间后,在耐材棒表面由内向外逐渐形成两层Al_(2)O_(3),第1层致密平滑,厚度较薄;第2层松散粗糙,厚度较厚。水口堵塞的形成机理为,耐材插入钢液一段时间内,因温度升高,耐材表面区域的SiO_(2)、Al_(2)O_(3)与C反应生成的SiO、Al_(2)O气体向钢液扩散,在耐材表面分别与钢液中的[Al]、耐材中的SiO_(2)反应生成Al_(2)O_(3);耐材棒表面的SiO_(2)也会与钢液中的[Al]反应生成Al_(2)O_(3);三者共同作用形成第1层致密的Al_(2)O_(3)。第1层Al_(2)O_(3)层形成后,钢液中的Al_(2)O_(3)夹杂物易于在其上面附着,形成第2层松散的Al_(2)O_(3)。随着时间的延长,Al_(2)O_(3)层变厚,水口堵塞逐渐形成。第1层Al_(2)O_(3)形成机理以化学反应为主,增长缓慢;第2层以钢中夹杂物粘附为主,增长较快。

1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料热变形模型对比分析

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为25~400℃、应变速率为0.01~10s^(-1)和真应变为0.85的条件下,对1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料进行了热压缩试验,研究其热变形行为,建立了应变补偿的Arrhenius (SCA)、修正的Johnson-Cook (MJC)和修正的Zerilli-Armstrong (MZA) 3种本构模型,并对流变应力的预测值与实验值进行对比。结果表明,层状复合材料流变应力呈加工硬化型,并随温度升高或应变速率降低而降低;在100℃/0.5s^(-1)、200℃/0.1s^(-1)和300℃/0.1s^(-1)条件下,层状复合材料组元层间变形较为协调;3种本构模型中,MZA模型的相关系数最高,R为0.99085、平均绝对相对误差最低,e_(AARE)为0.046966,更适合描述1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料的热变形行为。

W增强Al/Gd_(2)O_(3)双屏蔽复合材料的制备与性能研究

为了屏蔽中子与γ射线的危害,在Al/Gd_(2)O_(3)材料中加入W并采用放电等离子体烧结(SPS)制成Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料。利用扫描电镜和XRD分析了复合材料的形貌和物相结构;利用蒙特卡罗统计试验方法和粒子传输软件MCNP5对Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料屏蔽中子和γ射线的性能进行模拟计算。结果表明,与原铝基复合材料相比,Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料的力学性能优异、抗拉强度提高;拉伸断口形貌表明,复合材料断裂模式为穿晶断裂。

含人工缺陷的2195-T8铝锂合金在30%HNO_(3)中的腐蚀行为

为研究2195-T8铝锂合金在酸性介质中的腐蚀性能,通过扫描电子显微镜(SEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)等微观表征手段,分析2195-T8铝锂合金在30%HNO_(3)中的腐蚀形貌。提出一种块分割和边缘检测相结合的图像处理方法,从统计的角度对2195-T8铝锂合金在30%HNO_(3)中的腐蚀规律进行分析。结果表明:合金在浸泡不同时长后出现了典型的点蚀和晶间腐蚀形貌;人工缺陷深度会加剧腐蚀的程度;在腐蚀的初期阶段,蚀坑的数量快速增长,蚀坑面积主要集中在0~20μm^(2)。而在腐蚀的中后期,蚀坑的数量及面积变化不大,只有少量的蚀坑可以继续扩展形成面积大于50μm^(2)的蚀坑。