可见光助Cu-Fe/BiOCl活化过硫酸盐去除罗丹明B

采用一步式水热合成法制备铜铁掺杂BiOCl(Cu-Fe/BiOCl)可见光催化剂,采用XRD和SEM对催化剂进行表征。研究可见光下对Cu-Fe/BiOCl活化过硫酸钾(PS)去除罗丹明B(RhB)的活化作用以及其反应机理。选取溶液初始pH值、Cu-Fe/BiOCl投加量、过硫酸盐投加量和RhB初始浓度等四个参数,研究在可见光/Cu-Fe/BiOCl/PS体系下RhB的脱色效率。结果表明,在催化剂投加量为0.5gL-1、过硫酸盐投加量为1mM时为最佳处理条件,脱色效率达到100%。

高性能Cu-Fe合金薄带材及其短流程制备技术

为了解决Cu-Fe合金常规制备流程中重力分层的问题,利用铸轧工艺的亚快速凝固特点抑制其液相分离,并结合Marangoni效应及热泳力的耦合作用合理调控铸轧参数,获得厚度为2.2~2.4 mm、铁磁相尺寸和分布可控的Cu-20%Fe和Cu-30%Fe带材。通过金相与EBSD分析确定铸带形成了Cu相-富Fe相-Cu相的“三明治”层状复合结构,其中Cu-20%Fe铸带中的Fe相分布更为均匀,且EBSD分析结果表明凝固层中形成了大量的低能晶界,如Σ1和Σ3等。将Cu-20%Fe合金从2.4 mm冷轧至0.4 mm,在不同温度下进行热处理后继续冷轧至0.12 mm。结果表明:450℃热处理对轧板性能更好,导电率超过50%IACS,抗拉强度超过600 MPa,均匀伸长率达到7.5%,饱和磁化强度超过4.24×10^(5)A/m。

Cu-Fe合金凝固过程中结构变化研究

采用分子动力学模拟方法研究了Cu_(100-X)Fe_(X)(X=1%、3%、5%)合金在冷却速率为2×10^(10)K/s条件下合金凝固过程.研究表明,Fe含量为1%时,随着合金温度的降低Fe原子始终保持均匀分布的状态,未出现Fe原子聚集现象,晶体结构是以FCC为主的Cu基体,Fe原子以固溶形式存在于基体中.Fe含量为3%时,随着合金温度的降低Fe原子有聚集趋势,但BCC晶体结构占比较小,晶体结构仍是以FCC为主的Cu基体.Fe含量为5%,随着合金温度的降低Fe原子发生明显聚集,最终形成以FCC、HCP晶体类型为主镶嵌Fe原子的Cu基体.研究了Fe团簇的形成过程,结果表明,Fe团簇的形成、长大是一个连续的过程,该过程受形核生长机制控制,不同阶段形成Fe团簇的大小和数量受Fe-Fe原子相互作用力、Fe原子的扩散能力以及Fe团簇与Cu基体间的界面能三个因素共同影响.

人工时效处理对体育器材焊接用Al-6Si-2Cu-Fe合金组织与性能的影响

Al-Si-Cu铝合金广泛应用于体育器材中取代铁制零件,该合金的力学特性是其应用中重要的参考依据,其中Al-6Si-2Cu-Fe作为代表合金之一,不同的热处理状态会显著影响合金的显微组织与力学性能,为此,文中研究了不同人工时效处理方式对Al-6Si-2Cu-Fe合金的影响。按先后顺序对合金进行了3种不同的时效处理,分别是预时效、单级时效和双级时效。通过硬度测试、拉伸测试、冲击试验、金相观察和扫描电子显微镜能谱分析进行表征。结果表明,由于时效处理的不同,相组成和形态微结构存在差异,每种处理的差异可以在析出相的显微组织形态中观察到,各析出相包括弥散的、圆形和针状等形态,这些相结构显著影响了合金的力学性能。测试结果显示,单级时效处理获得了最高的硬度和抗拉强度,其分别为160.16 HB和201.45 MPa;预时效处理的冲击韧性最高,其吸收能量为18.55 J。

Fe元素含量和形变工艺对Cu-Fe合金组织与性能影响的研究进展

高强高导铜合金在电子、机械、交通通信等领域应用广泛,而Cu‐Fe合金因其较好的强度和导电性,低廉的成本成为了高强高导铜合金的重要研究方向之一。综述了高强高导Cu‐Fe合金的研究进展,针对Cu‐Fe合金强度和导电性倒置问题,总结了Fe元素含量对合金组织、抗拉强度和导电性的影响规律;阐述了拉拔、轧制等形变工艺对合金组织与性能的影响及其机理;展望了高强高导Cu‐Fe合金的未来发展趋势;提出第三元素(如P,Ag,Co,Ni或稀土)的合金化调控是有效改善Cu‐Fe合金综合性能的发展方向之一。

微球状Br掺杂BiOCl复合光催化剂去除单质汞研究

光催化氧化法是治理大气环境汞污染问题的有效手段。目的为开发低成本的可见光脱汞催化剂,方法采用一步共沉淀法合成不同溴(Br)含量的BiOBr_(x)Cl_(1−x)微球复合材料,在湿法光催化脱汞装置上考察它们在荧光灯辐照下的光催化活性,利用N_(2)吸附-脱附、XRD、UV-Vis DRS、SEM、HRTEM、XPS和ESR等技术对其结构进行分析,并采用密度泛函理论研究BiOCl和BiOBr之间的电荷转移规律。结果结果表明,相较于BiOCl和BiOBr,BiOBrxCl_(1−x)复合材料的光催化性能均得到提升,其中BiOBr_(0.2)Cl_(0.8)光催化剂的脱汞效率高达90.3%,较BiOCl提高了50%;与NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2−)相比,Cl^(−)和CO_(2)−3对BiOBr_(0.2)Cl_(0.8)光催化剂脱汞性能的抑制作用更显著;BiOBr_(0.2)Cl_(0.8)复合材料的比表面积均略高于BiOBr的和BiOCl的,较高的比表面积有利于光催化剂提供较多的活性位;随着Br含量逐渐增加,BiOCl的XRD特征峰强度逐渐减弱,复合材料的光吸收能力有规律地红移,表明BiOBr与BiOCl之间存在较强的相互作用,并非简单的机械混合;与BiOCl相比,BiOBr_(0.2)Cl_(0.8)复合材料的Bi 4f和O 1s均向高结合能方向偏移,表明引入Br影响了BiOCl中Bi和O的存在形态;3种活性物参与了Hg^(0)的氧化脱除过程,其作用由大到小依次为·O_(2)^(−),h^(+),·OH。结论光催化活性的提高主要原因为BiOCl与BiOBr形成了Z型异质结,从而增强了光生电荷的分离。研究结果可为低成本、高效卤氧化铋基脱汞光催化剂的开发提供新思路。

高效降解盐酸四环素的CdS/BiOCl复合光催化剂的制备及性能

采用水热法制备了BiOCl超薄纳米片,并将CdS纳米晶体沉积于BiOCl表面制备CdS/BiOCl复合光催化剂。XRD测试结果证明CdS的沉积不会改变BiOCl的晶体结构。XPS测试结果表明CdS/BiOCl复合材料已被成功合成。SEM及HRTEM测试结果证明,CdS纳米晶体均匀沉积在BiOCl的表面。荧光光谱分析数据表明CdS/BiOCl复合材料的电子-空穴分离效果得到有效提高,均优于纯BiOCl材料,且随着Cd(Ac)_(2)·2H_(2)O添加量的增加,复合材料的荧光光谱强度呈现先减弱后增强的现象。根据紫外可见漫反射光谱及XPS价带谱测试结果,计算出复合材料的价带与导带电位。以盐酸四环素作为模拟污染物评价光催化剂的活性,结果表明,CdS/BiOCl复合材料光催化活性更高,仅需经过5 min的可见光照射后,优选的CdS/BiOCl(CB-8)复合材料对盐酸四环素的去除率可达70.6%,为纯BiOCl的16.2倍。最终,根据XPS价带谱和活性物种捕获实验结果推测了CdS/BiOCl复合光催化剂的光催化反应机理。

一种新型二元复合催化剂DiCoPc/BiOCl的合成与表征

通过水热法在BiOCl上负载DiCoPc,合成了一种新型二元复合催化剂DiCoPc/BiOCl,并通过X射线粉末衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),紫外、红外光谱,扫描、透射电子显微镜(SEM,TEM)对其进行了表征,证明了复合物的形成.

激光熔化沉积Cu-Fe合金的液相分离组织及力学性能研究

难混溶合金由于亚稳难混溶间隙的存在,在制备过程中极易产生偏析甚至分层现象,严重影响材料的使用性能。激光熔化沉积小熔池无宏观偏析的特点,为制备均质难混溶合金提供了潜在途径。本文选取典型难混溶Cu-Fe合金作为研究对象,采用激光熔化沉积制备了薄壁状Cu_(35)Fe_(65)难混溶合金,研究了合金的物相组成、微观组织形貌与力学性能。结果表明:合金由体心立方(bcc)结构的α-Fe相与面心立方(fcc)结构的Cu相组成;合金呈现典型的液相分离形貌,由网络状Cu相与块状α-Fe相构成,α-Fe相平均直径为8μm;合金屈服强度为397 MPa,抗拉强度为484 MPa,延伸率为16.5%,断裂方式主要为韧性断裂;合金的导电率为19%IACS,较高的α-Fe相体积分数可能是影响合金电阻率的主要因素。本研究表明,激光熔化沉积技术有望成为高性能难混溶合金的有效制备方式。

超声法制备负载Cu-Fe分子筛催化剂及其催化氧化甲苯性能研究

挥发性有机化合物(VOCs)是大气污染物的重要组成部分,可对生态环境和人体健康造成严重危害,因此设计并制备高效催化剂降解VOCs尤为重要。作为商业应用的催化剂,分子筛具有稳定性好和抗毒能力强等优点,然而单一分子筛催化活性较差,需要负载活性组分进一步提高催化性能。采用超声法,分别以ZSM-5、Beta和SAPO-34分子筛作载体同时负载Cu、Fe过渡金属氧化物制备了Cu-Fe/ZSM-5、Cu-Fe/Beta和Cu-Fe/SAPO-34催化剂并用于甲苯催化氧化。催化活性测试结果表明,Cu-Fe/ZSM-5催化剂表现出最佳催化活性,300℃下甲苯转化率可达90%。X-射线衍射(XRD)分析结果表明,同时负载Cu、Fe金属氧化物未对分子筛结构造成明显破坏,且金属氧化物具有良好的分散性。NH_(3)程序升温(NH_(3)-TPD)分析结果表明,酸性不是影响催化活性的唯一因素。原位漫反射红外(in situ DRIFT)和色谱质谱联用(GC-MS)分析结果表明,催化活性较好的催化剂上生成的中间产物较少,而催化活性较差的催化剂上会生成更多的中间产物。

Cu-Fe合金的制备及性能研究现状

Cu-Fe合金由于其优良的导电性和较高的硬度及强度等物理性能,被广泛应用于高强高导合金领域。本文综述了Cu-Fe合金的制备方法,分析对比了各种Cu基合金制备方法的优劣性,并在此基础上概括了强化手段对不同方法所制得合金相关性能的影响,指出了微观组织与合金电学及力学性能之间的相互作用,最终提出了快速凝固制备Cu-Fe合金将是未来的主要发展方向,并具有较好的发展前景。

BiOCl碱性条件下光催化氧化去除As(Ⅲ)

通过调控水热反应时间制备了一系列BiOCl半导体光催化剂,通过X射线衍射、透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱和X射线光电子能谱等表征手段对催化剂的晶体结构、微观形貌、光谱学特性和化学组成性质等进行系统分析。实验所制备的BiOCl材料在碱性条件下实现了对As(Ⅲ)较好的光催化转化性能,同时研究了BiOCl-8在不同pH值条件下对As(Ⅲ)去除性能。结果表明,在初始pH=10时,0.5 g·L^(-1)的BiOCl-8在光照30 min内可以将溶液中5 mg·L^(-1)的As(Ⅲ)完全去除。

构筑Bi纳米粒子负载BiOCl纳米片欧姆结用于光催化CO_(2)还原

煤炭、石油和天然气等能源的不断增长消耗,不仅导致不可再生能源逐渐枯竭,还使大气中的CO_(2)浓度显著上升,引发严重的能源危机和气候问题。因此,我们必须开发清洁、可持续的能源转换技术,以应对不断增长的能源需求和日益严重的环境危机。受到自然界光合作用的启发,光催化CO_(2)转化利用太阳能驱动,可以将CO_(2)和水转化为高附加值的化学品。经过多年的发展,人工光合作用已被认为是一种绿色、经济、可持续的方法,有望助力实现国家的碳中和发展目标。然而,现有的光催化剂存在着载流子分离效率低和活性位点不足的问题,从而导致CO_(2)光还原效率较低。为了应对这些科学问题,研究人员发现将金属纳米粒子负载到半导体材料上形成欧姆结,可以产生内建电场,有助于光生电子和空穴的分离。因此,本研究通过溶剂热法在BiOCl纳米片表面负载Bi纳米粒子,构建了Bi/BiOCl欧姆结光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)分析了光催化剂的成分和微观结构。利用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)研究了催化剂的光吸收性能。通过瞬态光电流响应测试、电化学阻抗谱(EIS)和电子自旋共振谱(ESR)研究了光生电子和空穴的分离能力。由于Bi纳米粒子与BiOCl的功函数不同,二者形成的欧姆结具有优异的电荷转移特性,可以显著提高光生载流子的利用效率。此外,Bi纳米粒子还可以作为助催化剂,促进惰性CO_(2)分子的活化。光催化测试结果显示,经过300 W氙灯照射4 h后,具有最佳活性的复合材料(Bi/BiOCl-2)将CO_(2)还原为CO(34.31μmol·g^(-1))和CH_(4)(1.57μmol·g^(-1))的速率分别是BiOCl纳米片的2.55倍和4.76倍。同位素示踪实验证实,产物是CO_(2)和水分子经过光催化反应得到的。此外,根据原位傅里叶变换红外光谱(in situ FTIR)结果,发现在CO_(2)还原过程中形成了^(*)CHO、^(*)CH_(3)O、b-CO_(3)^(2-)、m-CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)、HCOOH、^(*)COOH和HCOO^(-)等中间体,并进一步提出了可能的光催化CO_(2)还原机制。经过25 h的CO_(2)光还,原反应后,CO和CH_(4)产量持续增加,同时结合XRD、XPS和TEM结果表明,制备的Bi/BiOCl-2材料具有良好的结构稳定性。这项研究为高效CO_(2)光还原催化剂的构建提供了有益的参考。

Cd(OH)_(2)/BiOCl复合材料的制备及其光催化性能

BiOCl是一种良好的光催化剂,但光生电子-空穴对易复合限制了其在光催化领域的应用。采用一步水热法制备了Cd(OH)_(2)/BiOCl复合材料,以罗丹明B(RhB)为降解目标,考察了复合材料的光催化性能。利用XRD、FT-IR、SEM、XPS(X射线光电子能谱)、光致发光光谱(PL)、电子自旋共振光谱(ESR)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对复合材料进行了表征,从表征结果发现,Cd(OH)_(2)与BiOCl复合后,复合材料呈片状球形花状结构,且Cd(OH)_(2)的引入使复合材料产生了新的能级,电荷分离和传输能力增强,光生电子-空穴对的复合得到明显抑制,从而提高了复合材料的光催化性能。在300 W氙灯照射下,Cd(OH)_(2)/BiOCl复合材料对RhB的去除率较纯BiOCl提高了15.36%,经5次循环利用后复合材料对RhB的去除率仍可保持在70%。自由基清除实验表明自由基的活性顺序为O_(2)·->h+>·OH,且O_(2)·-是主要活性物质。

BiOCl/UiO-66-NH_(2)复合光催化材料的制备与性能研究

采用溶剂热法成功制备了一种BiOCl/UiO-66-NH_(2)复合光催化剂,通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和N_(2)吸附-脱附比表面积分析(BET)等对其形貌、结构和光催化性能进行表征。结果表明,UiO-66-NH_(2)颗粒均匀地嵌在BiOCl的花状结构上,形成紧密接触的界面。该复合光催化剂在可见光照射下表现出优异的光催化降解罗丹明B(RhB)的性能,经可见光照射40 min可以完全去除溶液中的RhB,降解能力是纯BiOCl材料的3.53倍。光催化活性的增强归因于BiOCl和UiO-66-NH_(2)之间形成的Z型异质结,该异质结促进了光生载流子的有效分离和转移。此外,该复合光催化剂在连续4次循环中表现出良好的稳定性,对RhB的降解率仍保持在90%以上。

电纺BiOCl@UiO-66-NH_(2)@TSPAN纳米纤维可见光催化还原Cr(Ⅵ)

为改善UiO-66-NH_(2)的光催化活性,以热氧化稳定处理的电纺聚丙烯腈(TSPAN)纳米纤维为载体,通过溶剂热法原位负载UiO-66-NH_(2)和Bi OCl晶体,设计构筑了柔性BiOCl@UiO-66-NH_(2)@TSPAN复合纳米纤维,并考察了其可见光催化还原Cr(VI)的性能.结果表明,UiO-66-NH_(2)和BiOCl可先后均匀负载于TSPAN纤维表面,且由于BiOCl的引入,形成了BiOCl/UiO-66-NH_(2)异质结构,提高了材料的可见光响应性,降低了光生电子空穴对的复合率,对Cr(VI)表现出增强的可见光驱动光催化还原活性,在120min内还原率达到100%,5次循环后,保持良好的稳定性,对Cr(VI)的光催化还原效率仍在90%以上.此外,该复合材料具有柔韧性,可以快速方便地从反应溶液中分离.

四羧基苯基卟啉铜敏化BiOCl纳米片的制备及其增强光催化性能研究

以硝酸铋和氯化钾为反应物,采用一步水热法合成了氯化氧铋(BiOCl)纳米片.通过考察不同反应时间和反应温度下所得BiOCl样品的光催化降解罗丹明B(RhB)活性差异,确定最佳合成条件,并在此基础上,采用相同方法原位合成四羧基苯基卟啉铜(CuTCPP)敏化BiOCl复合光催化材料(BP).利用XRD,SEM,UV-Vis DRS,XPS,PL等手段表征了材料的结构、形貌及光学特性,通过RhB光降解实验考察了BP复合材料的光催化性能并讨论了光催化作用机理.结果表明,与纯BiOCl相比,BP的光催化活性明显增强,其中BP-0.2%样品的光催化活性最强,紫外光照射10 min即可将RhB完全降解,即使将光源改为模拟太阳光,在20 min内也可使染料分子完全降解.这种光催化性能的增强得益于CuTCPP作为光敏剂修饰BiOCl增强了该半导体的光吸收能力,并有效地提高了光生电子和空穴的产生和分离效率.

pH值对BiOCl光催化性能的影响

以Bi(NO_(3))_(3)·5H_(2)O和KCl为原料,无水乙醇为溶剂,采用简单水热法在150℃、18 h条件下,通过浓氨水调节不同pH值制备出具有片状结构的光催化剂BiOCl.利用XRD、SEM、DRS等分析手段表征了样品,并以氙灯为光源,甲基橙(MO)为降解物,测试了不同pH条件下样品的光催化活性,结果表明:不同pH值对合成样品的物相、形貌、禁带宽度和光催化性能影响较大,在pH=7时合成的BiOCl光催化效果最佳,在60 min内对甲基橙降解率达到了97.47%,降解反应表现为一级动力学。

Treatment of Phenol Wastewater with Cu-Fe/AC Catalyst by Continuous CWPO

The Cu-Fe/AC catalyst was prepared by microwave-assisted synthesis, and its morphological characteristics were characterized. The degradation effect of phenol wastewater by catalytic wet peroxide oxidation(CWPO) was studied, and the response surface methodology(RSM) was used to analyze the influencing factors of the removal rate of COD. The experimental results showed that under the conditions of reaction temperature 80 ℃, reaction time 90 min, initial pH 3.1 and H_(2)O_(2)addition 2.2 g/L, the removal rate of COD reached 82%. The results of response surface methodology indicated that under the conditions of reaction temperature 100 ℃, reaction time 64 min, initial pH 3.3 and H_(2)O_(2)addition 2.7 g/L, the removal rate of COD was up to 86%. After Cu-Fe/AC catalyst was reused for 4 times, the removal rate of COD was still above 80%, revealing that the catalyst showed good catalytic performance.

富含氧空位S型MIL-101(Fe)/BiOCl异质结增强光催化去除Cr(Ⅵ)

Cr(Ⅵ)污染物有毒有害且不可生物降解,会对环境造成严重破坏。光催化技术可实现Cr(Ⅵ)的有效去除,在解决环境污染问题方面具有良好前景。因此,本文通过在富含氧空位(OV)的BiOCl微球表面原位生长MIL-101(Fe)晶体,构建了一种新型富氧缺陷MOF基S型异质结催化剂-MIL1--101(Fe)/BiOCl。这种催化剂在高浓度Cr(Ⅵ)的光催化还原中表现出优异活性,60 min内对Cr(Ⅵ)溶液(10 mg·L^(-1),100 mL)的光还原效率达到88.5%,其光催化效率分别是BiOCl和MIL-101(Fe)的4.4和9.0倍。而且,MIL-101(Fe)/BiOCl还表现出良好的抗环境干扰性、稳定性和可重复使用性,显示出令人印象深刻的实际应用前景。实验结果表明,富含氧空位的S型MIL-101(Fe)/BiOCl异质结构暴露了大量活性位点,促进了界面电荷分离,提高了光生载流子的氧化还原能力,从而增强了光催化性能。另外,经过活性自由基检测发现,e^(-)和·O_(2)^(-)是光催化反应过程中的主要活性物种。这些研究结果将为开发用于环境治理的缺陷半导体/MOF S型光催化剂开辟新的途径。