基于Fe^(3+)-DA-APS自催化体系的Fe_(3)O_(4)/PAA水凝胶的制备及性能研究

以Fe_(3)O_(4)纳米粒子为磁性组分,基于AA(丙烯酸)与部分Fe3O4反应产生的Fe3+、多巴胺(DA)构建双重自催化过硫酸铵(APS)的自由基聚合体系,在低温下制备了Fe_(3)O_(4)/聚丙烯酸(PAA)水凝胶,并对其进行表征。研究结果表明:Fe_(3)O_(4)/PAA水凝胶具有良好的力学性能,断裂伸长率、拉伸强度分别为900%、251.1 kPa;同时,其可较好粘附不同基材,在钢材上粘附-剥离循环20次后粘附强度仍稳定在30.7 kPa左右;此外,其还可感应极小形变,并在166 ms内快速响应。该Fe_(3)O_(4)/PAA水凝胶综合性能良好,具备应用于柔性传感器等领域的潜力。

Fe^(3+)对细粒菱锌矿和方解石分散行为的影响

方解石矿泥的覆盖和高价金属阳离子的存在是影响粒径−20μm细粒菱锌矿浮选效果的关键因素,两者通过改变菱锌矿的表面性质而恶化其分散性和浮选环境。本文选择菱锌矿浮选中常见的Fe^(3+)为研究对象,通过吸附试验、Zeta电位、XPS分析,DLVO理论计算等考察Fe^(3+)对菱锌矿和方解石的分散行为规律和作用机理。结果表明:两种矿物对Fe^(3+)的吸附行为基本一致,但Fe^(3+)对菱锌矿分散行为的影响程度大于Fe^(3+)对方解石分散行为的影响。当Fe^(3+)浓度为5×10^(−4)mol/L时,菱锌矿分散行为被完全破坏。溶液化学及DLVO理论计算结果表明,Fe^(3+)吸附在矿物表面形成了羟基络合物或Fe(OH)3,导致菱锌矿颗粒间作用力小于方解石的,这是Fe^(3+)破坏菱锌矿分散行为、影响粒径−20μm细粒菱锌矿浮选的主要原因。

一例Eu-MOF材料的构筑及对Fe^(3+)与硝基芳香族爆炸物的荧光检测性能

金属阳离子和硝基芳香族爆炸物的大量排放对环境和人体健康造成了严重威胁,对它们的高效检测具有重要的研究意义和挑战性,金属-有机骨架(MOFs)是一类新型的荧光传感检测材料.本文采用溶剂热法合成了一例具有fcu拓扑结构的Eu-MOF材料,[(CH_(3))_(2)NH_(2)]_(2)[Eu_(6)(μ_(3)-OH)_(8)(EDDC)_(6)]·8DMA·3MeOH·6H_(2)O[JLUMOF128,H_(2)EDDC=(E)-4,4′-(乙烯-1,2-取代基)二苯甲酸],并通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、X射线光电子能谱、红外光谱、元素分析和热重分析对其结构及组成进行了表征.结果表明,由于荧光配体H_(2)EDDC的引入,JLU-MOF128表现出显著的荧光性能,在DMF溶液中对Fe^(3+)、2,4,6-三硝基苯酚(TNP)和2,4-二硝基苯酚(2,4-DNP)具有较好的检测效果,Ksv值分别为2.09×10^(4),8.49×10^(4)和5.75×10^(4)L/mol,检测限分别为5.99,1.51和1.93μmol/L.在金属阳离子和硝基芳香族爆炸物的检测方面,JLU-MOF128是一种理想的多感应荧光传感材料.

Fe^(3+)对浮钨尾矿中受抑萤石的活化作用及其与方解石浮选分离的影响

白钨矿、萤石和方解石的浮选中,抑制剂的加入往往会增加后续萤石、方解石浮选分离的难度。通过浮选实验、吸附量测试、Zeta电位测量及溶液化学计算,研究了Fe^(3+)对浮钨尾矿中受抑萤石的活化作用及其与方解石浮选分离的影响及机理。单矿物浮选实验结果表明,Fe^(3+)单独添加对方解石的抑制作用远大于萤石。水玻璃单独添加时,两种矿物同时被抑制。在pH为8.0、水玻璃用量为300 mg/L、油酸钠用量为1.5×10^(-4)mol/L的条件下,萤石、方解石浮选回收率分别为13.49%和16.83%。水玻璃体系中引入Fe^(3+),在pH为8.0、水玻璃用量为75 mg/L、Fe^(3+)用量为3×10^(-4)mol/L、油酸钠用量为1.5×10^(-4)mol/L的条件下,萤石、方解石浮选回收率分别为82.01%和15.64%,Fe^(3+)的加入提高了水玻璃体系中受抑萤石的可浮性,选择性活化了萤石,机理分析表明,Fe^(3+)更容易在方解石表面发生吸附,阻碍了油酸钠的吸附。水玻璃体系中加入Fe^(3+)后,溶液中Fe^(3+)的水解组分Fe(OH)^(2+)、Fe(OH)_(4)^(-)选择性地与萤石表面水玻璃的水解组分Si(OH)_(4)、SiO(OH)_(3)^(-)发生化学反应,生成Fe^(+)-水玻璃聚合物,使得萤石表面的水玻璃水解组分含量减少,恢复了萤石的可浮性,而Fe^(+)-水玻璃聚合物则较多地在方解石表面发生吸附,更加抑制了方解石的浮选。

绿萝制备蓝色荧光碳量子点及对Fe^(3+)的检测

以绿萝为原料,通过水热法合成了蓝色荧光碳量子点(CQDs),考察了原料质量浓度、水热温度、CQDs浓度对CQDs荧光强度的影响,确定了最佳工艺条件:原料质量浓度3.3g/L、反应温度260℃、反应时间4h,此条件下制备的CQDs荧光强度最高。同时研究了盐离子浓度、紫外灯光照射时间、溶液pH对CQDs荧光强度的影响,结果表明CQDs有较好的盐稳定性和光稳定性,对pH有一定的依赖性,酸性条件下CQDs荧光强度相对较高。傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱分析表明CQDs表面含有羟基、羧基等官能团,在水中有良好的溶解性。Fe^(3+)对CQDs的荧光有明显的猝灭作用,其他金属离子对其干扰性小,基于荧光强度与Fe^(3+)浓度之间的线性关系,CQDs能快速地检测水溶液中Fe^(3+)浓度,最低检测限为0.77μmol/L。

B位Fe^(3+)掺杂Na_(0.5)Bi_(0.49)TiO_(3)陶瓷的电导性能

采用固相合成法制备了x=0,0.02,0.04和0.06的Na_(0.5)Bi_(0.49)Ti_(1-x)Fe_(x)O_(3-δ)(NBT)粉末材料,经压制成型并在1000~1150℃烧结制备了片状陶瓷样品。通过XRD,SEM和EIS测试研究了Fe^(3+)掺杂量x对NBT陶瓷性能的影响。结果表明,NBT材料在掺杂Fe^(3+)后出现了新相NaBiTi_(6)O_(14),且含量随x的增加而变多。材料在掺杂后的烧结温度降低了100~150℃,同时材料的晶粒变得细小。在300~700℃测试温度范围内,x=0.02,0.04和0.06的样品的电导率在相同温度下都处于同一数量级,相对于x=0的样品的电导率提升了约1000倍。x=0.04的样品具有最高的电导率,在600℃和700℃的测试温度下,电导率分别达到9.8 mS/cm和17.0 mS/cm。

四种同构镧系金属有机框架的合成、结构和荧光传感Fe^(3+)和盐酸环丙沙星

采用溶剂热法,以含氮四羧酸3,5-二(3′,5′-二羧苯)-1H-1,2,4-三唑(H4BDT)为配体,成功合成了4种同构镧系金属有机框架(Ln-MOFs):{[La3(BDT)_(2)(HCOO)(H_(2)O)5]·0.5H_(2)O·3DMF}n (1)、{[Ce3(BDT)2(HCOO)(H_(2)O)_(5)]·3DMF}n (2)、{[Pr3(BDT)_(2)(HCOO)(H_(2)O)5]·3DMF}n (3)和{[Nd_(3)(BDT)_(2)(HCOO)(H_(2)O)_(5)]·3DMF}n (4),并采用单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、元素分析、热重、傅里叶换红外光谱、N2吸附实验和荧光光谱对其进行表征。结果表明,这些Ln-MOFs均为单斜C2/m空间群晶体,是双核为无机建筑单元的三维介孔结构。其中2可选择性荧光检测Fe^(3+)离子和盐酸环丙沙星药物分子,检测限分别为4.59和0.77μmol·L^(-1)。

含Fe^(3+)乳化基质的热行为实验研究

为研究乳化基质中混入Fe^(3+)对其热分解特性的影响,采用差式扫描热量法(DSC)和恒温热解实验研究了含不同质量分数Fe^(3+)的乳化基质的热分解行为。结果表明:在DSC测试中,Fe^(3+)降低了乳化基质热分解反应初期的活化能,促进了热分解反应的发生,在反应的中后期,Fe^(3+)表现出一定的抑制作用,利用atava-esták法的计算表明Fe^(3+)的加入将使乳化基质的三维扩散机理变为随机成核和随后生长机理;在恒温热解实验中,随着环境温度由240℃升高到260℃,含Fe^(3+)的乳化基质的热分解起始时间更早,反应程度更剧烈,促进乳化基质热分解的效果越显著,并与其浓度成正比。因此在实际生产作业中,应定期检修生产、存储设备,避免因金属老化腐蚀、意外损坏等因素导致乳化基质中混入过多Fe^(3+)。

Fe^(0)@Fe_(3)O_(4)/火山岩催化H_(2)O_(2)氧化亚甲基蓝脱色研究

以火山岩为载体,采用化学沉淀法和液相还原法制备Fe~0@Fe_(3)O_(4)/火山岩催化剂,结合X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和比表面积测试(BET)进行表征,并通过亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)模拟废水试验对催化剂活性进行评价。XRD结果显示,两种方法制得的催化剂中有明显的铁氧化物和零价铁衍射峰;TEM结果显示,Fe~0和Fe_(3)O_(4)以核壳结构分布在火山岩表面;BET结果显示,Fe~0@Fe_(3)O_(4)/火山岩的比表面积是火山岩的5倍,且孔容和孔径都有所增加。利用火山岩自身铁元素质量分数高的特性,对火山岩改性并制备Fe~0@Fe_(3)O_(4)/火山岩催化剂,制得的催化剂能够有效地催化废水中的MB脱色,成本低且3 h的脱色率可达98.47%。Fe~0@Fe_(3)O_(4)/火山岩催化剂提高了MB的矿化度并具有较高的可重复利用价值,催化氧化系统主要遵循羟基自由基的反应机理。

基于四苯乙烯-罗丹明B的新型比色Fe^(3+)荧光探针的合成及其性能研究

文章利用2,6-吡啶二甲酰氯“一锅”两步连接四苯基乙烯和罗丹明B两大荧光母体,合成了一种新型比色Fe^(3+)荧光探针L,并对其进行结构表征和性能研究。利用紫外-可见吸收法和分子荧光光谱法研究了L的光学性质,实验结果表明:当Fe^(3+)存在时,探针溶液显示出从无色到橘红色的颜色明显变化和显著的荧光变化。该探针在水溶液中对Fe^(3+)表现出较高选择性和灵敏度,并且具有良好的线性响应范围(30~200μmol/L)和低检测限(5.03×10-6 mol/L),同时还能对Cu^(2+)实现可视化识别。通过ESI-MS研究表明L与Fe^(3+)可1∶1进行络合,导致罗丹明B螺内酰胺诱导开环,引起变色,聚集状态减弱,从而达到选择性识别Fe^(3+).

Fe^(2+)/Mn^(2+)活化亚硫酸盐降解盐酸土霉素的机理研究

盐酸土霉素常被用于治疗畜禽疾病,但是它不能被畜禽完全代谢,残留的盐酸土霉素进入水体危害水环境的健康。铁锰作为常见的过渡金属,通常以二价态活化亚硫酸盐来降解有机污染物,反应条件温和、操作简单,但是单独的二价铁与二价锰氧化还原电势低,活化亚硫酸盐效果较差。本研究采用Fe^(2+)/Mn^(2+)共活化Na_(2)SO_(3)降解水中的盐酸土霉素,考察药剂用量、pH、溶解氧、氯离子、碳酸根及腐殖酸对Fe^(2+)/Mn^(2+)/Na_(2)SO_(3)体系降解盐酸土霉素的影响;通过焦磷酸盐实验、自由基淬灭实验和EPR实验分析Fe^(2+)/Mn^(2+)/Na_(2)SO_(3)体系中的活性物种;利用紫外可见光谱、傅里叶红外光谱、气相色谱-质谱联用仪识别盐酸土霉素的官能团及其降解中间产物的变化,推断盐酸土霉素的降解途径。结果表明:当Fe^(2+)/Mn^(2+)/Na_(2)SO_(3)浓度比为1∶4∶20(浓度分别为0.1、0.4和2 mmol/L)时,在反应45 min、pH为9.0条件下,盐酸土霉素的去除率和矿化率最高,分别达到94%和49%。随着溶解氧从9 mg/L下降至1.89 mg/L,盐酸土霉素去除率从94%下降至17%;氯离子、腐殖酸和碳酸根均对盐酸土霉素的降解产生抑制作用。Mn(Ⅲ)和SO_(4)·^(-)是降解盐酸土霉素的主要活性氧化剂,盐酸土霉素的降解经过电子转移、开环与酰基化等过程。

Fe^(3+)浓度对全钒液流储能装置电解液电化学性能的影响研究

电解液中的金属离子能够显著影响全钒液流储能装置的电化学性能。利用循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对Fe^(3+)浓度影响VO^(2+)/VO_(2)^(+)电极过程的规律进行了研究,实验结果表明,Fe^(3+)在一定浓度范围内能够减小界面和电荷转移电阻,阻碍钒离子的扩散;随后界面和电荷转移电阻随Fe^(3+)浓度的增大而增大,而钒离子扩散阻抗逐渐减小。Fe^(3+)在电解液中存在临界浓度范围,即Fe^(3+)浓度需要控制在100 mg·L^(-1)以下。

新型宽带近红外BaSnO_(3):Fe^(3+)荧光粉的特性研究

宽带近红外荧光粉转换的近红外LED光源广泛应用于生物医学、物性分析及夜视等领域中,而Fe^(3+)由于具有生物环境友好型特点,被视为一种有巨大潜力用于开发新型宽带近红外荧光粉的激活离子。采用高温固相法合成了一款Fe^(3+)掺杂的新型近红外荧光粉BaSnO_(3):Fe^(3+),并对Fe^(3+)宽带近红外发光机理进行了研究。结果表明:荧光粉BaSnO_(3):Fe^(3+)在波长380 nm的近紫外光激发下,发射出750—1 150 nm的宽带近红外光,其峰值位于896 nm处、半高宽为105 nm;BaSnO_(3):Fe^(3+)在380 nm处的电子跃迁对应于^(6)A_(1)(6S)→4E(4D)的跃迁,而在896 nm处的电子跃迁对应于^(4)T_(1)(4G)→^(6)A_(1)(6S)的跃迁;当Fe^(3+)掺杂浓度(摩尔分数)达到0.03%时,其发射强度达到最大、激活能约为0.657 eV。说明,将所合成的材料封装成宽带近红外LED器件,可实现夜视照明。

Fe^(3+)对水玻璃体系下萤石、方解石浮选分离的影响

这是一篇矿物加工工程领域的论文。萤石和方解石都属于含钙矿物,具有相似的物理和化学性质,这两种矿物的浮选分离一直是选矿界的难题之一。通过浮选实验、吸附量测试、Zeta电位测量以及浮选溶液化学计算,引入Fe^(3+),研究了Fe^(3+)对水玻璃体系下萤石、方解石浮选分离的影响及其机理。浮选实验结果表明,相较于水玻璃,Fe^(3+)的加入对方解石浮选产生较强的抑制作用,而对萤石浮选影响较小,达到两种矿物的选择性分离。吸附量测试、Zeta电位测量和浮选溶液化学计算结果表明,水玻璃体系中引入Fe^(3+)后,溶液中生成的Fe-(OH)_(x)、Fe^(3+)-水玻璃聚合物以及Si(OH)_(4)选择性吸附在方解石表面,阻碍了捕收剂油酸钠的进一步吸附,从而达到萤石和方解石的浮选分离。

Zn^(2+)/Zn和Fe^(3+)/Fe^(2+)的电化学行为及其在液流电池中的应用

锌铁液流电池采用成本低廉的锌、铁元素作为活性物质,有望成为下一代高性价比储能电池。本文利用循环伏安法测试锌、铁离子在碳毡电极表面的电化学活性,计算Zn^(2+)/Zn与Fe^(3+)/Fe^(2+)的扩散系数与反应速率常数。结果表明,锌离子与铁离子在多孔碳毡上具有良好的电化学性能,可以作为锌铁液流电池的活性物质。充放电测试结果表明,锌铁液流电池的充放电性能良好,它具有较高的电流效率、电压效率和能量效率。

Fe^(2+)与Fe^(3+)对anammox体系中N_(2)O排放的影响

有研究表明,适量Fe^(2+)与Fe^(3+)能够促进anammox菌体代谢,但对于菌体N_(2)O产量的影响仍未可知。该文以批次实验的形式探究anammox在不同浓度Fe^(2+)与Fe^(3+)浓度下的N_(2)O产量,并分析其微生物组学和功能基因变化。结果表明,加入Fe^(2+)的组别中N_(2)O排放量在20 mg/L Fe^(2+)时最高(0.29 mg/L),30 mg/L Fe^(2+)时下降47.01%;加入Fe^(3+)的组别中N_(2)O排放量随Fe^(3+)浓度递增,30 mg/L Fe^(3+)时N_(2)O最高排放量为0.17 mg/L。微生物群落多样性分析表明,5 mg/L Fe^(2+)和Fe^(3+)能刺激Candidatus Kuenenia的生长,然而反硝化菌Denitratisoma和Limnobacter随Fe^(2+)和Fe^(3+)浓度的提高而增加。功能基因分析表明,N_(2)O的释放与硝化途径、DNRA途径、反硝化途径以及anammox途径中的功能基因有关,并与基因norB、nirD、hcp呈显著正相关(P<0.05)。该文阐述了Fe^(2+)与Fe^(3+)对anammox体系N_(2)O排放的影响,可为anammox工艺中的N_(2)O控制提供参考。

Fe^(3+)选择性吸附碳量子点抑制细菌生长和细菌生物膜生成

为了有效抑制细菌感染,寻找新的抗生素增效作用剂协助抗生素治疗,本试验通过一步水热法,以柠檬酸和聚赖氨酸制备了碳量子点(CDs),使用紫外-可见分光光度计和成像仪对CDs进行表征,采用微量肉汤稀释法、棋盘法和结晶紫染色法检测CDs对细菌生长和细菌生物膜生成的影响,通过细胞毒性和溶血活性试验评估CDs的体外生物相容性。结果显示,CDs在345 nm处可观察到明亮蓝色荧光,可选择性吸附作为生物膜必要元素之一的Fe^(3+),对Fe^(3+)的响应浓度为1 mmol/L,且CDs在日光条件下的10 h内保持荧光稳定;CDs对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、革兰阳性菌(金黄色葡萄球菌,S.aureus)和革兰阴性菌(大肠埃希菌,E.coli)的最小抑菌浓度(MIC)分别是256、128和256μg/mL;CDs联合头孢噻肟可有效抑制革兰阴性菌生长[分级抑菌浓度(FIC)=0.07];CDs(62.5μg/mL)对MRSA和E.coli的生物膜抑制率分别为64.4%和57.4%;且CDs(1000μg/mL)没有细胞毒性(细胞活性>100%)和溶血活性(<1%)。结果表明,CDs具有作为抗生素增效剂的潜力,可与抗生素联合使用治疗革兰阴性菌引起的感染。

基于吖啶酮衍生物构建Fe^(3+)离子检测比率荧光传感器及其在铁剂分析中的应用

目的 基于吖啶酮衍生物10苄基-2氨基-吖啶酮(BAA)构建一种Fe^(3+)检测比率荧光传感器并将其应用于铁剂中Fe^(3+)含量分析。方法 通过铁离子(Fe^(3+))在超纯水中质子化使得BAA荧光在427 nm和447 nm处出现荧光双峰,而在557 nm处荧光强度保持不变,通过427 nm处与557 nm处的荧光强度比实现对Fe^(3+)的检测。结果 成功构建了一种基于吖啶酮衍生物的比率荧光传感器,荧光强度比率差ΔR与Fe^(3+)浓度在0.5~50μmol/L(μM)范围内呈良好的线性关系,检测限(S/N=3)为129 nmol/L(nM),该传感器具有较好的抗干扰能力和稳定性,已成功应用于铁剂中Fe^(3+)的检测。结论 基于吖啶酮衍生物BAA成功构建一种比率荧光传感器,可能用于铁剂中Fe^(3+)的检测。

基于真实情境的深度学习——以“利用覆铜板制作图案——Fe^(2+)和Fe^(3+)的转化与应用”为例

以“利用覆铜板制作图案”为真实情境,创设“情境—问题—活动”线,驱动学生在真实情境所引发的探究活动中落实教学目标,在真实情境下复杂问题的解决中走向深度学习。

Fe/Ni-MOF衍生的Fe^(3+)掺杂NiO丙酮传感器研究

采用水热法制备了球形纳米花状Fe/Ni-MOF,通过煅烧制备其衍生物Fe^(3+)掺杂的NiO(标记为Fe-NiO),对系列Fe-NiO进行表征并制备成传感器研究其气敏性能。通过表征和测试发现,Fe3+是通过原位合成进入NiO晶格中取代Ni^(2+),Fe^(3+)的加入不仅有助于Fe-NiO在高温煅烧后保持更好的形貌,而且能够降低NiO中的载流子浓度增加空气中的电阻,有助于传感器性能的提升。Fe3+掺杂量为15%的样品对5×10^(-6)丙酮具备最佳的传感性能,灵敏度达到327.4%,气敏性能较纯NiO提升了13倍,在150℃的工作温度下具有快的响应速度(7 s),电阻恢复90%需26 s,可在短时间内用于检测丙酮目标气体。Fe-NiO-15%制成的丙酮传感器具有良好的重复性、稳定性,受湿度影响小。