“开放型蝶形”[2Fe2S]化合物光催化产氢性能与机理探究

合成并表征了两个新的具有“开放型蝶形”结构的[2Fe2S]化合物A和B;并以A和B为催化剂、藻红B钠盐(EBS2-)为光敏剂、三乙胺(TEA)为电子给体和质子源,构建了一个均相光催化产氢体系.结果表明:体系在pH为12,体积比为1∶1的CH_(3)CN/H_(2)O溶液中,产氢活性最高,经4 h可见光照射,最大产氢量分别为156.1μmol(37.9 TON vs.A)和18.4μmol(TON 4.6 vs.B);催化剂中含有质子捕获位点,有利于形成产氢活性中间体H_(2)-Fe_(2)S_(2)(η^(2)-H^(2)-Fe^(Ⅱ)Fe^(Ⅰ))物种,从而提高催化剂的产氢活性.在当前的体系中,还原态的Fe^(I)Fe^(0)物种通过1^(*)EBS^(2-)转移到Fe^(Ⅰ)Fe^(Ⅰ)中心上,然后再经历一个EECC(化合物A)或ECEC(化合物B),形成产氢活性中间体H2-Fe2S2(η2-H2-Fe^(Ⅱ)Fe^(Ⅰ))物种,最终产生H_(2)分子,并使Fe^(Ⅰ)Fe^(Ⅰ)物种再生.

基于两个[2Fe2S]化合物的光催化分解水产氢性能及可能的机理

本工作合成了两个新的含有桥联配体6,8-硫辛酸甲酯(pdte)的[2Fe2S]化合物1和2,并通过IR、~1HNMR、^(31)PNMR(化合物2)、元素分析、X射线单晶衍射(化合物1)等手段表征了其结构,构建了以目标化合物1或2为光催化剂、EY^(2-)为光敏剂、TEA为电子给体和质子源的三组分光催化体系。结果表明:在pH=11的CH_(3)CN/H_(2)O(V(CH_(3)CN)/V(H_(2)O)=1/1)溶液中和经过3.5 h的可见光(λ>420 nm)照射的条件下,该体系的最大氢产量分别为106.5μmol (TON 13.3 vs.1)和136.2μmol (TON 17 vs.2),对应的产氢速率分别为7 607μmol·g^(-1)·h^(-1)和6 595.6μmol·g^(-1)·h^(-1)。机理研究表明:体系失活主要归因于光催化过程中光敏剂EY^(2-)和催化剂的光降解。在所构建的体系中,光生电子可经两种途径由^(1*)EY^(2-)或EY^(3-)·转移到Fe^(Ⅰ)Fe^(Ⅰ)中心上,形成产氢的重要中间体Fe^(Ⅰ)Fe~0物种,并通过进一步质子化产生HFe^(Ⅱ)Fe^(Ⅰ)物种和(η~2-H_(2))Fe^(Ⅱ)-Fe^(Ⅰ)物种,最终释放出H_(2)分子并使Fe^(Ⅰ)Fe^(Ⅰ)物种再生。这说明目标催化剂(特别是化合物2)可作为潜在的光催化产氢分子催化剂。

CuAl9Ni3Fe2铝青铜合金CMT增材修复工艺研究

针对核电厂循环水冲洗泵盖板表面结构完整性破坏失效的工程问题,基于冷金属过渡技术(Cold metal transfer,CMT),开展了CuAl9Ni3Fe2铝青铜合金电弧增材修复工艺的研究。通过单层单道成形、单层多道搭接成形以及多层多道试验研究,确定并固化了一套CuAl9Ni3Fe2铝青铜合金CMT增材修复工艺的关键参数;并借鉴已有成熟的核电设备制造工程实践,参考RCC-M规范要求,制定了该修复工艺的验证试验要求,明确了试验项目、试验标准及验收指标,并按要求完成试件的制备及试验。结果表明:采用研发的CMT增材修复工艺制备的熔敷金属外观成形优良,内部致密无缺陷且与母材熔合良好,力学性能与母材相当,各项试验结果均满足验收指标。可用于CuAl9Ni3Fe2铝青铜合金的CMT增材制造及修复。

超级铝热剂Al／Fe2O3的制备、表征及对环三亚甲基三硝胺热分解的影响

采用水热法制备了中空短棒状纳米Fe2O3,并用超声分散法将其与纳米Al颗粒复合为单金属氧化基超级铝热剂.利用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电镜及能量散射光谱仪(SEM-EDS)对样品进行表征.并运用差示扫描量热法(DSC)对比研究了超级铝热剂Al/Fe2O3、Al粉和纳米Fe2O3对环三亚甲基三硝胺(RDX)热分解特性的影响.结果表明:超级铝热剂的加入改变了RDX的热分解过程,并加剧了RDX的二次气相反应;随着超级铝热剂含量的增加,RDX的分解峰峰形发生了明显的改变;Al/Fe2O3、Al粉和Fe2O3对RDX热分解的作用主要表现为二次分解峰逐渐明显且峰温降低.

SO2在Fe2O3颗粒表面不同温度下非均相反应的实验模拟

使用漫反射Fourier变换红外光谱(DFTIRS)、离子色谱(IC)及透射电子显微镜(TEM)对不同温度条件下SO2在α-Fe2O3颗粒表面的非均相反应过程进行实验模拟和监测,并分析了反应剧烈波段(8.7μm)的产物硫酸盐以及颗粒吸收和后向散射光学系数的变化.结果表明,在15-45℃内,硫酸盐生成量、生成速率以及吸收系数、后向散射系数都随反应温度的升高而呈现先增加后减少的趋势;同一反应温度下,硫酸盐生成速率随时间呈现先增大后减小,最后逐渐趋于稳定的演变;光学系数变化与硫酸盐生成量之间存在较好的指数关系.在当前全球气候变暖背景下,研究结果将对深入了解真实大气中SO2与矿尘非均相反应造成的气溶胶光学特性演变,以及定量评估其辐射强迫影响具有一定意义.

金属氧化物(Fe2O3,CuO,NiO)改性对TiO2纳米管阵列光电催化活性的增强效应(英文)

采用阳极氧化法和阴极电沉积法制备了Fe2O3,CuO和NiO纳米粒子改性的高度有序的TiO2纳米管(TiO2-NT)阵列.运用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱等手段对Fe2O3/TiO2-NT、CuO/TiO2-NT和NiO/TiO2-NT复合电极进行表征.以苯酚为模拟污染物,考察复合电极的光电性能.结果表明,金属氧化物(Fe2O3,CuO,NiO)纳米粒子成功沉积在TiO2-NTs的管口、内壁和管底.金属氧化物改性复合电极的光电催化活性比未改性的TiO2-NTs提高了2倍以上.Fe2O3/TiO2-NTs在可见光区显示出最高的吸收强度.以Fe2O3/TiO2-NTs为阳极处理苯酚废水,光照120min后苯酚去除率达到96%,而未改性的TiO2-NTs的苯酚去除率只有41%.此外,Fe2O3/TiO2-NTs在生成低毒中间产物方面表现出良好的性能.较高的复合电极光电催化活性主要是由于TiO2纳米管和过渡金属氧化物纳米粒子间构筑的高界面面积异质纳米结构,有效地促进了电子转移,抑制了光生电子-空穴对的复合.

抗坏血酸对Fe2＋/H2O2体系氧化NO的促进作用

采用实验方法研究了低成本环境友好型添加剂抗坏血酸(AA)对Fe2+/H2O2体系氧化NO气体及其对体系内H2O2分解的影响,分析了AA对体系氧化NO能力及H2O2分解的影响机制。研究结果表明:AA通过加速Fe3+向Fe2+的转化而促进Fe2+/H2O2体系对NO的氧化。[AA]0:[Fe2+]0对体系氧化NO的能力及H2O2的分解具有重要影响。综合考虑NO氧化脱除量及H2O2消耗量,合理的[AA]0:[Fe2+]0为1/3~1/2。AA的分次添加方式可大幅度提升体系氧化NO气体的能力。研究结果可望为发展基于H2O2为氧化剂的烟气NO绿色氧化技术提供理论基础。

基于Fe2O3载氧体的生物质化学链气化热力学模拟研究

建立以Fe_2O_3为载氧体的生物质化学链气化模型。基于吉布斯自由能最小化原理,利用HSC Chemistry软件对气化系统进行热力学分析与过程模拟。研究燃料反应器内载氧体/生物质比(O/B,mol/mol)、反应温度、水蒸气/生物质比(S/B,mol/mol)、CO_2/生物质比(C/B,mol/mol)等因素对化学链气化系统性能的影响,并评价气化过程中不同氧源的反应活性;考察空气反应器内氧气/铁比(O_2/Fe,mol/mol)对载氧体恢复晶格氧性能的影响。系统的优化参数为:O/B为0.15、燃料反应器温度为1100℃、S/B为0.40、C/B为0.30、O_2/Fe为1.00。

一维Fe2O3/α-MoO3异质结的制备及其可见光光催化性能

利用沉积法获得了一维Fe_2O_3/α-MoO_3异质结光催化剂,通过XRD、SEM-EDS、STEM、XPS、UV-Vis-DRS等测试手段对其组成、形貌、光吸收性质进行了表征,同时在可见光区测试了光催化氧化降解罗丹明B溶液的性能。测试结果表明,Fe_2O_3修饰一维α-MoO_3纳米带可将其光响应扩展至可见光区域,提高光催化性能。1wt%Fe_2O_3/α-MoO_3异质结作为光催化剂时,光照40 min后罗丹明B降解率可达到99%,分别是纯α-MoO_3纳米带和纯Fe_2O_3的光催化活性的3.8倍和26倍。

SiO2包覆Fe2O3纳米粒子的制备和性能

在近球形α-Fe_2O_3颗粒的悬浮液中,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,氨水和尿素为催化剂,合成了Fe_2O_3-SiO_2核一壳粒子.应用TEM、XRD对Fe_2O_3-SiO_2核-壳粒子结构进行了测定.研究了TEOS、氨水的浓度对核-壳粒子结构的影响.UV-Vis吸收光谱表明,SiO_2壳层消除了Fe_2O_3纳米粒子的表面悬挂键,产生增强的激子发射,使得核-壳粒子的吸收峰发生蓝移.根据带边吸收峰的波长计算出核-壳粒子中Fe_2O_3的禁带宽度为2.25 eV.

Fe2O3对SiC基泡沫陶瓷过滤器性能的影响

采用有机前驱体浸渍法制备SiC基泡沫陶瓷过滤器,通过对SiC基泡沫陶瓷过滤器热震性、抗压强度的测试以及显微结构的分析,研究了Fe2O3对泡沫陶瓷过滤器强度和烧结等性能的影响。实验表明:随着Fe2O3含量的增加,泡沫陶瓷过滤器的抗压强度随之增加,而抗热震次数显著减少;Fe2O3的加入能够起到助烧作用,但是过量的Fe2O3会导致烧结体产生过量的玻璃相,Fe2O3的含量应控制在1.5wt%以内。

焙烧温度对低温水煤气变换Au/Fe2O3催化剂性能的影响(英文)

采用改性沉积-沉淀法制备了系列低温水煤气变换 Au/Fe2O3 催化剂, 发现经 300 ℃焙烧的样品具有较好的催化活性和稳定性. 并运用 N2 物理吸附、原位 X 射线粉末衍射(in situ XRD)、程序升温还原(H2-TPR)和 X 射线光电子能谱(XPS)等技术, 探讨焙烧温度对催化剂性能的影响机制, 同时对样品的失活原因进行了分析. 结果表明, 催化剂性能与焙烧温度引起的金和载体氧化铁的相互作用以及载体还原性质的变化密切相关. XPS 表征结果说明, 尽管反应后在催化剂表面有碳酸盐或类碳酸盐物种生成, 但半定量分析表明这些物种的形成不是催化剂失活的主要原因; 根据在低温水煤气变换反应过程中 Au/Fe2O3 催化剂的比表面积明显下降, 载体的结晶度也明显提高, 推断 Au/Fe2O3 催化剂载体的结构性质的变化才是其失活的主要原因.

Fe2O3对碳热还原氮化SiO2合成Si2N2O的催化效应及机理

采用碳热还原氮化SiO2的方法在1 500℃制备了Si2N2O,并通过XRD和热失重分析,研究了Fe2O3对合成Si2N2O的催化作用及机理。Fe2O3对Si2N2O的合成具有显著的催化作用,加入少量Fe2O3可以使SiO2的转化率达到100%。Fe2O3的催化机理为:一方面,Fe2O3被C还原为纳米铁单质,并与Si形成Fe-Si液相,该Fe-Si液相可溶解SiO2和C颗粒,促使SiOC中间相在较低温度下形成,从而显著降低碳热还原反应的开始温度。另一方面,Fe-Si液相中的CO2与FeSi反应,通过形成SiO和CO而加速碳热还原反应的进行。

桉树遗态Fe2O3/Fe3O4/C复合材料吸附Sb(Ⅲ)的动力学和热力学研究

以制备获得的桉树遗态Fe2O3/Fe3O4/C复合材料为吸附剂,研究了Sb(Ⅲ )不同初始质量浓度和不同温度下,其对模拟废水中Sb(Ⅲ)的静态吸附特征。结果表明,初始质量浓度为5、10和50 mg/L Sb(Ⅲ)的吸附动力学曲线有相同的变化趋势,但吸附平衡时间随初始浓度的增大而提高;4种动力学模型的拟合和回归分析显示,遗态材料对Sb(Ⅲ)的吸附动力学特征很好地遵循准2级动力学模型(R2>0.99);在25、35、45℃试验条件下,遗态材料对Sb(Ⅲ)的吸附量均随着溶液平衡浓度的增加而增加,但随温度升高呈下降趋势,遗态材料对Sb(Ⅲ)的等温吸附更适合用Freundlich等温模型拟合(R2>0.97)。

Fe2O3、CoO和NiO对KX催化甲苯甲醇侧链烷基化反应的影响

采用离子交换法和浸渍法制备了x%Fe2O3/KX、y%CoO/KX和z%NiO/KX催化剂,通过ICP-AES、TG、Py-IR和TPD对其进行了表征,并考察了铁族元素氧化物Fe2O3、CoO和NiO改性KX对催化甲苯甲醇侧链烷基化反应性能的影响。结果表明,对于x%Fe2O3/KX催化剂,随着KX上Fe2O3负载量的逐渐增大,甲醇转化率逐渐提高,乙苯收率先升高后降低,苯乙烯收率逐渐降低;对于y%CoO/KX催化剂,随着KX上CoO负载量的逐渐增大,甲醇转化率明显提高,乙苯收率先升高后降低,苯乙烯收率急剧降低;对于z%NiO/KX催化剂,随着KX上NiO负载量的逐渐增大,甲醇转化率有微弱的降低,乙苯和苯乙烯收率均急剧降低,甲苯脱烷基产物苯的收率明显提高。

原位相分离合成V2O5/Fe2V4O13纳米复合材料及其储钠性能

钠具有资源丰富、成本低廉等优势,因此钠离子电池被认为是未来替代锂离子电池的最佳候选者之一。然而,寻找合适的电极材料是当前制备高性能钠离子电池面临的难题之一。在众多候选材料中,钒酸盐材料通过引入阳离子增加钒的配位数,使得材料结构的稳定性得到提高,从而改善了钠离子电池的电化学性能。本文研究了一种原位相分离法合成V2O5/Fe2V4O13纳米复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等对电极材料形貌、组成和结构进行了表征。实验结果显示,V2O5/Fe2V4O13纳米复合材料相对于V2O5纳米线材料,结构更加稳定,在0.1 A·g^−1电流密度下,初始放电容量由295.4 mAh·g^−1提升到342 mAh·g^−1,循环100圈容量保持率由26.6%提高到65.8%,获得了更加优异的倍率性能(在1.0 A·g^−1电流密度下,容量由44 mAh·g^−1提高到160 mAh·g^−1)。因此,V2O5/Fe2V4O13纳米复合材料的研究为开拓新型高性能钠离子电池负极材料拓宽了思路。

纳米ZrO2和Fe2O3在处理含铬(VI)废水中的应用

采用较简单方法合成了光催化活性较低、吸附性能较好的纳米ZrO2及纳米Fe2O3,分别研究了两种纳米金属氧化物对Cr(VI)的吸附行为并进行了相应比较。结果表明,两种纳米金属氧化物对Cr(VI)的吸附酸度较宽,吸附效率较高,吸附时间短,吸附Cr(VI)后的纳米金属氧化物用2.0mol/LNaOH洗脱处理后均可重复使用,应用于环境水样中Cr(VI)的处理效果很好。同时,综合考虑两种金属氧化物对Cr(VI)吸附行为的差异及制备成本,认为纳米Fe2O3是更佳的Cr(VI)处理剂。

载顺铂超顺磁γ-Fe2O3纳米粒子的制备与表征

背景:将化疗药物联接在磁性纳米载体上,在外加磁场的引导下使所载药物定向集中于靶向治疗部位,在增强疗效同时还可降低毒性不良反应。目的:制备海藻酸钠改性的磁性纳米粒子及其负载顺铂药物,分析产物的磁学性质。方法:通过Fe2+在乙醇胺水溶液中一步合成磁性纳米粒子,用海藻酸钠作偶联剂使磁性纳米粒子与顺铂相连,制备磁性纳米粒子药物。结果与结论:X射线衍射花样证明产物为γ-Fe2O3纯相,透射电子显微镜表明磁性纳米粒子直径平均约10nm,载顺铂后药物包覆于纳米粒子周围,磁化曲线显示纳米粒子为超顺磁性,核磁共振得到纳米粒子的弛豫率为0.11602mmol/ms。表明所制备磁性纳米粒子及其载顺铂超顺磁性纳米粒子药物性质稳定,具有作为磁性纳米粒子药物的特性。

Fe2O3-Cr2O3-NiO-MnO系黑色陶瓷颜料中着色尖晶石的析出行为

基于热力学与矿物学原理,利用热力学数据库软件Factsage7.0探究了Fe2O3-Cr2O3-NiO-MnO体系中各组分含量的变化对该系黑色陶瓷颜料中着色尖晶石析出的影响规律。结果表明,Fe2O3-Cr2O3-NiO-MnO体系在凝固过程中析出的着色尖晶石相主要为FeCr2O4、NiCr2O4和Fe3O4,开始析出温度为2130 K;体系中Fe2O3、Cr2O3、NiO、MnO等组元含量的变化对着色尖晶石的析出行为有明显的影响作用。

针状纳米MnxNi0.5-xZn0．5Fe2O4的共沉淀法制备及表征

通过在碱液中共沉淀Mn2＋、Ni2＋和Fe2＋后制备了棒状的前躯体，前躬体干不同温度煅烧后制得了MnxNi0.5-xZn0．5Fe2O4棒状体．利用X射线衍射仪和透射电镜对棒状体的物相、形貌及粒径进行，表征，并利用振动样品磁强计对磁性能进行研究．结果表明长径比大于15的棒状，随着x值的增加，MnxNi0.5-xZn0．5Fe2O4样品的直径增加，长度下降，长径比变小，当x=0．5时其直径在50nm左右而长径比减小到7—8．随着x值的增加，样品的矫顽力先增加后减少，x值达到0．4时样品的矫硕力再次增加，当煅烧温度为600℃，x=0．5时样品的矫顽力最大为134．3Oe．饱和磁化强度随着x值的增加先增加后减少，当煅烧温度为800℃和x=0．2时达到最大为68．5Oe．