Cu离子分子筛催化材料在去除NO_(x)方面应用的研究进展

控制大气中氮氧化物的排放对环境和人体健康有着至关重要的作用,应用于NO_(x)去除的技术有很多,其中选择性催化还原(NH3-SCR)技术是去除NO_(x)极有效的技术之一,利用CO去除NO_(x)为烟气脱硝(CO-SCR)提供了一种简单且低成本的技术,直接催化分解NO_(x)被认为是去除NO_(x)最理想、最环保的技术。Cu离子分子筛作为去除NO_(x)的高效催化剂,具有宽温度窗口和良好的水热稳定性。本文综述了Cu交换分子筛在去除NO领域的研究进展,讨论了Cu离子分子筛在NH3-SCR、CO-SCR以及直接催化分解NO中的应用,着重总结了Cu离子参与去除NO的反应机理,归纳了分子筛中Cu活性位点对脱硝性能的影响,还讨论了铜离子分子筛的抗H_(2)O和SO_(2)中毒性能,展望了Cu离子分子筛未来可能的发展方向。

养殖水体中Cu(Ⅱ)离子去除新型吸附剂的制备和性质测定

为寻找易分离、环保型吸附剂,以海藻酸钠和聚乙烯醇为包埋剂制备小球型固定化海带粉吸附剂,用于处理含铜污染水体。利用氢氧化钠-乙醇和柠檬酸处理粉碎后海带粉末,选出对Cu(Ⅱ)离子吸附效果较好的改性海带粉;利用改性海带粉末制备小球吸附剂,以对Cu(Ⅱ)离子吸附效果和成球性能为考核指标,探究海带粉用量、聚乙烯醇浓度、海藻酸钠浓度、氯化钙浓度、交联时间、交联温度等条件对小球吸附剂制备的影响;最后对小球吸附剂进行红外测定(IR)和养殖水体中Cu(Ⅱ)离子去除应用。试验结果表明:海带粉被15%柠檬酸改性后对Cu(Ⅱ)离子吸附效果较好;当改性海带粉投加量0.25 g(20 mL包埋剂中)、聚乙烯醇浓度6%、海藻酸钠浓度2%、氯化钙浓度1.5%、时间12 h、温度25℃时,制备的小球吸附剂综合性能较好;羟基、羧基在固定化小球吸附Cu(Ⅱ)离子过程中发挥了作用;将其用于淡水虾养殖水体中,Cu(Ⅱ)离子去除后可达到《渔业水质标准》规定。

一类“关-开”型Cu(Ⅱ)离子HNO荧光探针的设计、合成与表征

作为NO的单电子质子化还原产物,亚硝酰氢(HNO)具有的生物和药理作用特征与NO迥然不同。因此,实时检测生物体内HNO的浓度具有十分重要的生物医学意义。一类基于Cu(Ⅱ)离子荧光探针被广泛应用于HNO检测。为探讨不同荧光基团对HNO检测效率的影响,利用9-AC、BODIPY和香豆素作为荧光基团,我们设计并合成了三种“关-开”型Cu(Ⅱ)离子HNO探针C~uⅡ[AD1]、Cu^(Ⅱ)[BD1]、Cu^(Ⅱ)[CD1]。通过研究表明,在生理条件下,Cu^(Ⅱ)[AD1]、Cu^(Ⅱ)[BD1]、Cu^(Ⅱ)[CD1]在5 min内对HNO响应,荧光增强倍数分别为7.13、14.48和329.04。上述探针检测限较低,分别为24.49、10.79和0.15μmol/L。此外,这些探针对HNO的检测选择性优于其他活性氧和活性氮。因此,这些探针有望为研究亚细胞、细胞、器官乃及活体中HNO的生理病理功能提供重要的实验依据。

2,5-噻吩二甲酸与菲咯啉构筑的稀土配合物:晶体结构,荧光性质和对Cu^(2+)离子的荧光传感

稀土硝酸盐和2,5-噻吩二甲酸与菲咯啉在水热反应条件下合成了3个新的配合物,[Ln(2,5-tdc)1.5(phen)(H2O)]n(Ln=Gd(1),Tb(2),Dy(3);2,5-tdc=2,5-噻吩二甲酸根,phen=菲咯啉)。通过X射线单晶衍射确定了它们的晶体结构。配合物1~3为同构的2D网络结构。配合物1在340 nm激发下出现最大发射中心位于366和387 nm的宽峰,可归属于配体的π*-π跃迁发射。配合物2在365 nm紫外灯照射下发绿光,其荧光发射光谱中出现了4个尖峰,位于491、545、588和620 nm处,对应于Tb3+的5D4→7FJ(J=6~3)跃迁。配合物2的荧光寿命显示为单指数衰减,其值为(0.123±0.005)ms。配合物3的发射光谱中出现了2个尖峰,位于482和575 nm处,分别对应于Dy3+的4F5/2→6H15/2和4F5/2→6H13/2跃迁。另外,研究了配合物2的荧光传感能力,该配合物可作为荧光探针检测水溶液中的Cu2+离子。

橘子皮化学改性及其对Cu（Ⅱ）离子的吸附性能

以橘子皮为基体，经环氧氯丙烷交联后，以Ce^4＋为引发剂将丙烯酸甲酯单体接枝到橘子皮上，再经过皂化制备改性橘子皮生物吸附剂。研究溶液pH、吸附时间和Cu^2＋初始浓度对生物吸附剂吸附性能的影响。结果表明，在pH值为5．5，Cu^2＋初始质量浓度为50mg／L，吸附时间为3h的条件下，该生物吸附剂对Cu^2＋去除率为94．6％，吸附容量为24．41mg／g。Cu^2＋在该生物吸附剂上的吸附过程可以用准二级动力学方程很好地描述。吸附等温线结果表明，该生物吸附剂对Cu^2＋的吸附用Freundlich方程拟合效果优于用Langmuir方程拟合效果。将该生物吸附剂用于含Cu^2＋ 5．8mg／L的电镀废水，Cu^2＋去除率可达97％。通过红外光谱表征该生物吸附剂的结构，说明羧基和羟基与金属离子的结合引起该生物吸附剂对Cu^2＋的吸附。该生物吸附剂可以再生重复使用4次以上。

激光能量对激光诱导Cu等离子体特征辐射强度、电子温度的影响

利用Nd :YAG激光 (波长 10 6 4nm ,脉宽 10ns)烧蚀金属Cu靶获得等离子体。改变激光脉冲能量 ,观测到Cu的原子谱线和离子谱线随激光脉冲能量有不同的变化关系 ,但都在 330mJ/ pulse时 ,谱线强度达到最大 ,随后在 330mJ～ 370mJ/pulse间出现一小平台 ,能量继续增加 ,各谱线强度减小。同时 ,使用烧蚀Cu靶产生的五条原子谱线 (4 6 5 .11nm ,5 10 .5 5nm ,5 15 .32nm ,5 2 1.82nm ,5 2 9.2 5nm)的相对强度 ,在局部热力学平衡近似下 ,利用Boltzmann图的最小二乘法拟合 ,测定了不同激光能量下Cu等离子体的电子温度。随激光能量的增加 ,电子温度近似单调地从 1.0 2× 10 4K上升到 1.4 6× 10 4K后 ,反而有所下降。

激光烧蚀Cu靶产生等离子体紫外段发射光谱的研究

利用波长532nm,脉宽15ns的Nd:YAG激光作用于Cu靶上,研究了产生等离子体的紫外段(180nm～300nm)发射光谱.在局部热力学平衡条件下,采用Boltzmann图表法估算了等离子体的电子温度,得到了电子温度随时间和空间的变化,以及电子温度随激光能量密度的变化.结果显示,随着激光能量的变化,电子温度有一个极大值.随着时间的发展,电子温度先减小,而后增大,接着缓慢减小.随着距靶面距离的增加,电子温度呈下降趋势.

钛酸铅晶体中3种Cu^(2+)离子中心的电子顺磁共振研究

电子顺磁共振谱(EPR)参量对杂质离子局域结构极为敏感,对EPR参量的理论研究可以用来确定材料的离子占位和缺陷结构等。在晶体场理论基础上,采用高阶微扰方法,通过分析电子顺磁共振谱参量,确定了压电铁电材料PbTiO3晶体中3种Cu2+离子中心的局域结构。目前,对PbTiO3:Cu2+的EPR谱研究一般认为Cu2+离子在PbTiO3中只占据Ti4+位置。理论研究表明,除了传统认为的Cu2+离子占据Ti4+位置外,杂质Cu2+离子还可同时占据Pb2+位置,并给出了相应的缺陷结构。

激光诱导Cu等离子体特性研究

实验在大气环境下测定激光诱导Cu等离子体的时间分辨发射光谱,通过对ICCD门宽、ICCD与激光脉冲延迟、增益、激光能量等参数的调节来达到最佳的时间分辨光谱.利用最佳光谱图,通过测定的光谱强度和Stark展宽计算激光诱导Cu等离子体的电子温度和电子密度,得出激光诱导Cu等离子体的电子温度和电子密度时间演化特性.结果表明在本实验条件下延时100-1000 ns范围内变化时,相应的电子温度范围为15000 K-5000 K,在200 ns-500 ns时下降的很快,在500 ns后电子温度下降的越来越平稳;延时在200-900 ns之间变化,等离子体的电子密度一直在下降,延时200-600 ns下降着延时的增加的平缓,600-900 ns下降的很快,随着时间的演化,电子密度也越来越小.

Cu^(26+)离子1s^23s—1s^2np跃迁的波长和振子强度

用全实加关联方法计算了Cu^(26+)离子1s^23s和1s^2np(n≤9)态的非相对论能量.在计算相对论效应和质量极化效应对体系能量的一级修正的基础上,通过引入价电子的有效核电荷,在类氢近似下,估算了对能量的高阶相对论修正和QED修正,计算了该离子1s^23s-1s^2np的跃迁能,波长和在三种规范下的振子强度.得到与现有实验数据符合得很好的结果.与量子亏损理论结合,将对该离子能量和振子强度的理论预言准确地外推到包括连续态的整个能域.

Cu^(2+)离子对水丝蚓的急性毒性及超氧化物歧化酶活性的影响

采用急性毒性方法,测定了不同质量分数的Cu2+离子溶液处理后的水丝蚓48h半致死浓度(LC50)为8.640μL/L;用测定酶活性方法检测了中毒后的水丝蚓的超氧化物歧化酶(SOD)活性的变化,与对照组比较,Cu2+离子对动物SOD活性影响显著(P<0.05)。低浓度药物(0.500~5.340)μL/L处理动物,SOD活性呈上升趋势;当浓度增加至11.740μL/L时,SOD活性开始表现为不同程度的降低。说明Cu2+离子对水丝蚓造成胁迫,直至动物个体死亡,间接或直接地影响水生生态系统及以水丝蚓为食物的下一级消费者。

Cu离子注入不锈钢的分子动力学模拟研究

采用Lennard-Jones和Morse势函数对Cu离子溅射不锈钢进行了溅射过程与饱和溅射剂量的分子动力学模拟。模拟结果表明:在溅射过程中,Cu将铁从其位置替换,或者在其间隙位置存在;表层Fe发生了晶格损伤,以一种无定型态存在;而扩散模型中,材料的表层发生了Cu的富集现象,X射线检测表明,该富集相为Cu3Fe4和Cu4Fe。

偕胺肟螯合纤维的合成及对Cu(Ⅱ)离子的吸附性能研究

为获得用于吸附果汁中金属离子的螯合纤维,本工作以铜离子为吸附对象,研究了溶液的pH和吸附时间对偕胺肟螯合纤维的吸附性能的影响,并确定了其吸附等温线,对其解吸和再生进行了初步探讨,结果表明,该纤维吸附速度较快,20-30min即达到吸附平衡,其吸附性能受温度、pH等因素的影响,且其吸附过程符合Freundlich模型,此纤维可多次重复利用。

用Gaussian 03研究Cu_2及其离子的结合能

利用相对论有效原子实势(RECP)模型和密度泛函方法(DFT)的基组,用Gaussian 03研究Cu_2及其Cu_2^+,Cu_2^-,Cu_2^(2+),Cu_2^(2-)的结合能.结果表明Cu_2结合能为1.7452 eV,Cu_2^+结合能为1.8025 eV, Cu_2^-结合能为1.3651 eV,Cu_2^(2+)结合能为5.8921 eV,Cu_2^(2-)结合能为2.4573 eV,并对结果进行了分析.

洗滤-萃取法去除原子转移自由基聚合法制备PMMA-b-PLLA-b-PMMA嵌段聚合物中的Cu离子

采用洗滤-萃取法去除原子转移自由基聚合法(ATRP)制备的聚甲基丙烯酸甲酯-聚L-乳酸-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-b-PLLA-b-PMMA)嵌段共聚物中残留金属Cu离子。结果表明,采用二氯甲烷(DCM)溶解共聚物,用水或酸水洗滤-萃取,当重复洗滤-萃取5次后,Cu离子的去除率能达到99%,所得嵌段共聚物的收率高于80%。与过Al2O3层析柱或溶剂溶解-沉淀方法相比,洗滤-萃取法操作简单、可节省大量的有机溶剂,具有工业化前景。

聚4-乙烯基吡啶与Cu(Ⅱ)离子配合过程及配合物的结构

采用粘度法确定了聚4-乙烯基吡啶(P4VP)在乙醇/水混合溶剂中的临界交迭浓度c*,分别在稀溶液与亚浓溶液浓度范围内,采用光谱法与电导滴定法研究了P4VP与Cu(Ⅱ)离子的配合过程及配合物的结构,通过红外光谱(FTIR)对配合物的化学结构进行了表征,并用差示扫描量热法(DSC)测定了配合物的热性能．结果表明,对于相对分子质量为1.06×105的P4VP,其c*为15 mmol·L-1(按P4VP中的链节量计算)．在稀溶液中P4VP与Cu(Ⅱ)离子形成可溶性的分子内配合物,表观配位数为9-10;在亚浓溶液中,P4VP与Cu(Ⅱ)离子发生分子间配合作用,由于配位交联,形成不溶性的配合物P4VP-Cu(Ⅱ),配位数为3．P4VP与Cu(Ⅱ)离子形成配合物后,玻璃化温度明显提高．

改性生物质材料对模拟废水中Cu离子吸附研究

采用改性生物质吸附材料,对去除模拟废水中重金属Cu离子的吸附影响因素展开研究.通过单因素和正交试验,对影响吸附效果的生物质材料花生壳投加量、反应体系pH、反应时间、反应温度等变量进行了考察.结果显示,在Cu离子初始浓度50mg/L、反应体系pH4、反应温度20℃、反应时间120min、花生壳投放量0.8g/100mL时,对Cu离子吸附效果最好,吸附率可达90.63%;各因素对吸附模拟废水中重金属Cu离子的影响顺序为pH>反应温度>反应时间>投加量.研究表明,花生壳对模拟废水中重金属Cu离子具有良好的去除作用,但其实际应用有待于进一步探讨.

TiO_2-α-Fe_2O_3复合材料的制备及对水体中Cu(Ⅱ)离子的净化

以氯化亚铁为铁源,通过水热合成方法制备了FeOOH,再以FeOOH为基底,钛酸丁酯为钛源,通过水热合方法制备TiO_2-α-Fe_2O_3复合材料,并利用XRD和SEM对所制备的TiO_2-α-Fe_2O_3复合材料进行了表征.研究了TiO_2-α-Fe_2O_3复合材料对水体中Cu(Ⅱ)离子的吸附性能,考察了Cu(Ⅱ)离子的初始浓度、Cu(Ⅱ)离子溶液的p H值、反应时间等条件对TiO_2-α-Fe_2O_3复合材料吸附性能的影响,并阐述了TiO_2-α-Fe_2O_3复合材料对Cu Ⅱ离子的吸附机理.结果表明:TiO_2-α-Fe_2O_3复合材料是1种有效的Cu(Ⅱ)离子吸附剂,对Cu(Ⅱ)离子能快速吸附并达到吸附平衡.同时TiO_2-α-Fe_2O_3复合材料中含有具有磁性的-Fe2O3,通过外加磁场,可以达到快速回收的目的,无需高速离心分离粉末,能节约能耗,降低分离成本,因此可作为1种有前景的功能分离材料应用于重金属离子废水的处理.

基于点击化学的铕配合物纳米颗粒对Cu(Ⅰ)离子的检测(英文)

制备了Eu(Ⅲ)配合物纳米颗粒并对其进行表面修饰以用于Cu(I)离子的检测。所采用的探测机制是源于Cu(I)离子催化的末端炔基和叠氮基团之间的1,3极性环加成。通过该反应,在Eu3+配合物纳米颗粒(给体)和一种荧光染料分子(受体)之间建立了共振能量传递关系。因为点击反应的速度正比于Cu(I)离子的浓度,因此通过监测染料分子荧光强度的变化即可检测出Cu(I)离子的浓度。基于共振能量传递机制和点击反应的敏感性,浓度为微摩尔量级的Cu(I)离子可以被探测到。

水解PAN纳米纤维膜对Cu(Ⅱ)离子的吸附性能

静电纺丝法制备的PAN纳米纤维膜(PANNFM)在碱性条件下水解改性,制备水解PAN纳米纤维膜(HPANNFM),将HPANNFM用于重金属Cu(Ⅱ)离子的吸附。运用场发射扫描电镜(FE-SEM)、红外光谱(ATR-FTIR)对改性前后的样品进行表征;考察pH对吸附性能的影响;研究了HPANNFM对Cu(Ⅱ)离子吸附的动力学和等温线。结果表明:其吸附过程的动力学符合二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir吸附模型,对Cu(Ⅱ)离子的饱和吸附量为51.11 mg/g,用1 mol/L的HCl对其进行解吸附,在1 h后解吸附率超过90%。