FePO4·4H2O的脱水动力学研究

用热分析(TG-DTG-DTA)、X射线衍射(XRD)技术研究了固态物质FePO4·4H2O在空气中脱水过程。热分析结果表明,FePO4·4H2O在空气中脱水的质量变化率与理论计算相吻合。XRD结果表明,FePO4·4H2O脱水产物为FePO4。由等转换率法得到脱水过程的活化能,依此为初始值,用多元非线性回归得到了失水反应拟合的最可几模型为两步连串反应:D4→Fn,活化能分别为79.62和103.04kJ·mol-1,lgA值分别为8.40和11.02。

Na_(2)CO_(3)·10H_(2)O-Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O/SiO_(2)复合定形相变材料的制备及应用

以Na_(2)CO_(3)·10H_(2)O(SCD)、Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O(DHPD)为相变主体制备了共晶体系,通过绘制凝固点变化图与DSC测试共同确定在m(SCD)∶m(DHPD)=4∶6时形成共晶,FTIR和XRD结果显示,2种水合盐间没有发生化学反应,但其晶型结构发生改变。通过添加质量分数为2%的Na2SiO3·9H_(2)O作为成核剂降低体系的过冷度,且经历50次相变循环体系未出现相分离,相变焓值仅下降0.25%。进一步使用质量分数为25%的气相SiO_(2)作为支撑材料,采用浸渍法制备了相变前后形状稳定的共晶水合盐/SiO_(2)定形相变材料(SSPCM)。所得SSPCM的相变温度为24.08℃,相变焓值为146.6J/g,过冷度为0.55℃,热导率为0.4571W/(m·K)。同保温泡沫相比,其可将模拟房内部中心温度的升温时间延长了1.81倍,降温时间延长了0.39倍。

NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜电化学研究

PCB板(印刷电路板)剪裁铣削渣中含有金属铜和铝,且塑料含量高,采用电化学溶解隔膜电积工艺可以实现铜的剥离并得到高品位阴极铜。该工艺具有流程短、电流效率高、产品纯度高等优点,具有广阔的应用前景,但其电化学机理尚不明确,本文以PCB制造过程中产生的含铜固废作为阳极,采用钛板为阴极,在NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中采用隔膜电解工艺进行了一系列试验,包括不同铵盐体系、氨/硫酸铵体系中不同电极、氨/硫酸铵体系不同电解液组成的电化学行为曲线以及NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系电沉积铜的控制步骤、成核机理等。结果表明,氨/硫酸铵体系中电积铜的起始还原电位最低,电积时电耗较低,且该体系中氢的析出电位均较负,可避免因析出氢气降低阴极电流效率的副反应;NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中Cu^(2+)在钛电极表面的电沉积反应为不可逆过程,且为双电子一步转移过程,控制步骤为扩散控制;Cu^(2+)在钛电极上的成核机理接近于瞬时成核。该研究成果可为NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜工艺提供理论参考。

作物茎秆和叶片排放N_(2)O和CH_(4)的研究

以东北主要作物大豆、玉米和高粱为研究对象,首次同步考察了新鲜离体植物茎秆和叶片的N_(2)O和CH_(4)排放。结果表明:3种植物茎秆均能排放N_(2)O,玉米茎秆排放量最大,为13.587μL/L;3种植物叶片的N_(2)O排放较少,但42 h时大豆叶片的N_(2)O排放出现高峰,浓度达33.913μL/L。3种植物茎秆的CH_(4)排放表现出最初有排放之后吸收,3 h时玉米、大豆和高粱的CH_(4)浓度分别为2.113、2.341和2.355μL/L;植物叶片CH_(4)排放不明显,呈波浪起伏的变化规律。从N_(2)O和CH_(4)排放通量看,大豆叶片N_(2)O通量最高,达210.970 ng/(g·h);玉米叶片CH_(4)通量为0.148 ng/(g·h),其他茎叶均为吸收CH_(4)。研究结果不仅为植物叶片本身既能排放N_(2)O又能排放CH_(4)在植物中可能具有普遍性提供了试验依据,而且找出了植物排放N_(2)O和CH_(4)的新的排放部位——茎秆。

NaF-Na_(3)PO_(4)-H_(2)O体系相图与热力学模型

NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系是稀土矿物加工的典型盐水体系,开发氟、磷回收工艺需要该体系的相图和热力学模型支持。利用等温溶解平衡法测定了273.15 K、298.15 K、323.15 K和348.15 K的固液相平衡数据,并基于eNRTL模型框架构建了该体系从最低共熔点到348.15 K的热力学模型。实验结果表明:NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系存在NaF、Na_(3)PO_(4)·12H_(2)O、Na_(3)PO_(4)·8H_(2)O和复盐NaF·2Na_(3)PO_(4)·19H_(2)O 4个固相物种;其中复盐在各温度均占据三元体系的主要相区,磷酸钠水合物的相区极窄,很难单独成盐,NaF相区相对较大并随温度升高而增大。热力学模型研究较好地表达了NaF–H_(2)O、Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系的多温离子活度系数、溶液渗透系数、二元体系相图,获得了盐水作用参数和6个固相的热力学数据;通过对三元体系多温相图数据的有效表达,获得了盐-盐作用参数和复盐的热力学数据,在此基础上推测了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系相图结构,获得了难以实验测定的9个零变量点和9条单变量共饱和线,从而得到了全部固相的平衡相区,并给出了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系完整相图,为更复杂体系的热力学表达以及工业应用提供了参考依据。

NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O脱水过程及其热力学与动力学性能

通过热重-差热分析仪(TG/DTA)测试了NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O的升温脱水过程,并对其脱水过程进行热力学和动力学分析。结果表明,NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O的脱水过程分为2步,第1次脱去9个水分子,形成NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·3H_(2)O;第2次脱去剩余的3个水分子,形成NH_(4)Al(SO_(4))_(2)。热力学分析NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O脱水过程中,脱落的液态水分子随即气化。动力学分析NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O脱水过程,脱去9个水分子的反应活化能为93.53 kJ/mol,脱去3个水分子的反应活化能为118.7 kJ/mol。

用于H_(2)PO_(4)^(-)检测的比率型荧光探针合成及性能研究

设计合成了一种基于吖啶-苯并咪唑鎓的大环受体ABIM,可作为H_(2)PO_(4)^(-)的荧光比率传感器。借助荧光光谱研究了受体ABIM对H_(2)PO_(4)^(-)的选择性识别,在大环受体ABIM的乙腈溶液中加入H_(2)PO_(4)^(-)后,在426 nm处荧光发射明显“关闭”,506 nm处荧光发射明显“打开”,溶液荧光颜色由蓝色变为蓝绿色,新的荧光发射峰可能是由于H_(2)PO_(4)^(-)诱导两个受体中的吖啶环之间形成Excimer产生的。ABIM与H_(2)PO_(4)^(-)以1∶1的化学计量比结合,结合常数为(7.13±0.48)×10^(6)L/mol,检出限为2.38×10-7 mol/L,最佳响应时间为2 min。回收实验表明,ABIM可应用于样品中H_(2)PO_(4)^(-)的检测。

面向凝聚态核磁共振的新型NaKV_(4)O_(9)·2H_(2)O材料与多铁性材料的物性研究

近年来凝聚态物理领域中,学者逐渐利用更加先进的技术,如核磁共振技术对不同材料进行更加详细的研究。因此研究利用凝聚态核磁共振技术对新型NaKV_(4)O_(9)·2H_(2)O材料与多铁性材料CuBr_(2)的物理性质进行测量与分析。结果表明,NaKV_(4)O_(9)·2H_(2)O曲线的峰部位置随着温度的不断增长,且在温度到120K附近的时候偏移量达到最大。CuBr_(2)的相变温度从72K升高到117.5K。综上所述,通过凝聚态核磁共振技术能更准确地察觉不同材料的物性变化规律。

成都地区稻田CH_(4)和N_(2)O排放特征研究

稻田是农业温室气体甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)的重要排放源,研究稻田CH_(4)和N_(2)O的排放特征和排放规律,对探究农业减排固碳具有重要的支撑作用。选取四川省成都地区主要推广种植的水稻品种,利用静态箱法和气相色谱分析法,监测水稻生长期内稻田温室气体排放情况,研究稻田CH_(4)和N_(2)O排放特征及排放规律。研究结果表明,本试验籼稻温室气体排放量较大,产量高,为实现减排固碳效果,需在保持水稻高产的情况下,研究适合当地的田间管理措施,以减少温室气体排放。

不同测试工况对车用柴油机CH_(4)和N_(2)O排放的影响

以某国六车用柴油机为试验对象,通过开展世界统一稳态循环(WHSC)和冷热态世界统一瞬态循环(WHTC)台架试验,分析和研究在不同边界条件下尾气中CH_(4)和N_(2)O的排放特性。结果表明:随排气背压增大,N_(2)O的WHSC比排放量逐渐变大,在冷热WHTC下N_(2)O的比排放量呈现先升高再降低的趋势;而CH_(4)的比排放量在2种循环中均先降后增。WHSC下随着进气阻力的增大,N_(2)O的比排放量增大;而CH_(4)的比排量放降低。冷热WHTC下的比排放量方面,N_(2)O呈现下降的趋势,而CH_(4)先增后减。WHSC和冷热WHTC下,CH_(4)的排放体积分数均处于无序波动状态,而N_(2)O体积分数会在负荷突增时出现峰值,二者浓度变化规律与边界条件无关。

绿色催化剂Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O合成乙酸乙酯

酯化反应是高中非常重要的实验,但是浓硫酸作为催化剂存在危险性高、副产物多、环境污染性强等缺点,将常见、便宜、低毒性、具有高效催化效率的Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O作为催化剂,利用无水乙醇和冰醋酸合成乙酸乙酯,反应结束后,Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O通过简单过滤即可回收利用,适合应用于中学课堂实验中。

鸡蛋壳负载Co_(3)O_(4)催化剂制备及其N_(2)O分解性能研究

采用废弃的鸡蛋壳作载体,沉积沉淀法制备了一系列不同Co_(3)O_(4)含量Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂,并在连续流动微反装置上考察了N_(2)O分解性能。结果表明,当Co_(3)O_(4)质量分数为20%时,催化剂表现出优异的N_(2)O分解性能。在空速10000 h^(−1)和N_(2)O含量0.1%的条件下,400℃可实现N_(2)O完全转化;其比活性约为Co_(3)O_(4)催化剂的4.3倍(反应温度为440℃);同时,该催化剂对原料气中3%O_(2)、3.3%H_(2)O和/或2.0×10^(−4)NO表现出较强的耐受性和较高的稳定性。分析催化剂的多种表征结果发现,CaCO_(3)作为鸡蛋壳的主要成分,与活性组分Co_(3)O_(4)紧密结合,两者的强相互作用导致20%Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂中产生更多的氧空位和Co^(3+);Co_(3)O_(4)氧化还原性能得到提高,Co−O键被有效削弱;此外,该强相互作用可提高20%Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂表面碱性位点的强度,增大碱性位点数量,更易于转移电子而促进N_(2)O分解。

Z型Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)光催化剂的光催化还原CO_(2)性能

利用简单的化学还原沉积法将Cu_(2)O纳米球和Ag纳米颗粒均匀包裹在十面体BiVO_(4)表面,成功构建了一种具有高效电荷载流子分离/转移特性的Z型异质结光催化剂Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)。Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)在可见光下光催化CO_(2)还原为CO的产率可达5.37μmol·g^(-1)·h^(-1),分别是纯BiVO_(4)和Cu_(2)O的35.8倍和6.25倍。通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光(PL)光谱、瞬态光电流响应(TPC)和电化学阻抗谱(EIS)对Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)的晶体结构、形貌、组成、能带结构和吸光能力等进行了系统表征分析,并提出了其光催化体系还原CO_(2)的催化机理。

微生物合成4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮的研究进展

4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮(HDMF)是一种具有焦糖味的安全优良的甜味香料和增香剂,其阈值低、香势好且特征性强,被广泛应用于食品、烟草等产品中,市场需求量大,尤其是天然来源的HDMF受到人们更多的青睐。然而,天然来源的HDMF产量较低,尚不能满足当前市场的需求。该文从其应用、检测、生产方法、合成HDMF微生物的种类、微生物合成HDMF的机制与关键酶及其发酵培养影响因素进行简述,重点侧重于已报道的具有合成HDMF的微生物种类、微生物合成HDMF的内在机制及其影响其发酵的培养因素,旨在为后续筛选、改造获得优良高产HDMF微生物菌株,并优化微生物发酵条件实现生物法高效制备天然HDMF提供参考。

NiMoO_(4)/ZnIn_(2)S_(4)S-scheme异质结的制备及光催化产氢性能增强机制

首先通过水热法制备得到NiMoO_(4)·x H_(2)O前驱体,再经高温煅烧得到NiMoO_(4)纳米棒,最后通过超声混合及溶剂蒸干处理将NiMoO_(4)与ZnIn_(2)S_(4)复合构建了NiMoO_(4)/ZnIn_(2)S_(4)S-scheme异质结光催化剂。研究结果表明,NiMoO_(4)质量分数为10.7%时,复合材料(10.7-NiMoO_(4)/ZnIn_(2)S_(4))具有较好的载流子分离效率,较低的界面电荷转移阻力和较大的电化学活性面积。在300 W氙灯照射下,其产氢速率可达29.04 mmol·g^(-1)·h^(-1),约为单体ZnIn_(2)S_(4)(5.58 mmol·g^(-1)·h^(-1))的5.20倍。自由基捕获实验及能带结构分析表明,NiMoO_(4)和ZnIn_(2)S_(4)之间形成了S-scheme电荷转移机制,不仅促进了载流子的分离与迁移,而且保留了较强的氧化还原能力。此外,NiMoO_(4)的引入提高了异质结的电化学活性面积,以上因素协同提高了体系的光催化析氢性能。

稻鸭共作对不同栽培环境稻季CH_(4)和N_(2)O排放的影响

稻田是大气温室气体甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)的重要排放源,稻田温室气体减排一直是农业生态研究的热点。本研究采用裂区设计,在露地和网室两种栽培环境条件下,以无鸭子放养的常规稻作和秸秆不还田处理为对照,在等养分条件下分析了秸秆全量还田与稻鸭共作模式对土壤氧化还原电位、CH_(4)排放量、产CH_(4)潜力及CH_(4)氧化潜力、N_(2)O排放量及N_(2)O排放高峰期土壤反硝化酶活性、全球增温潜势、水稻产量的影响。结果表明:麦秆还田增加土壤产CH_(4)潜力,提高CH_(4)排放量,降低土壤反硝化酶活性、土壤氧化还原电位和N_(2)O排放量,整体上导致全球增温潜势上升96.89%~123.02%;稻鸭共作模式由于鸭子的不间断活动提高了土壤氧化还原电位,降低了土壤产CH_(4)潜力,并显著降低了CH_(4)排放量,其全球增温潜势较无鸭常规稻作模式下降8.72%~14.18%;网室栽培较露地栽培显著提高土壤氧化还原电位,降低土壤产CH_(4)潜力和反硝化酶活性,减少稻田CH_(4)和N_(2)O排放量,从而降低全球增温潜势6.35%~13.14%。总体上,稻田CH_(4)氧化潜力是产CH_(4)潜力的9.46倍~12.20倍,稻鸭共作和秸秆还田均能增加水稻产量,网室栽培较露地栽培减少水稻产量1.19%~5.48%。稻鸭共作不仅减缓全球增温潜势,结合秸秆还田能增加水稻产量,具有广泛的推广应用价值。

K_(2)O/MgFe_(2)O_(4)磁性固体碱催化剂的制备、表征及催化酯交换制备碳酸甘油酯

为了解决生物柴油制备过程中副产物甘油过剩、碳酸甘油酯产率低和催化剂回收困难的问题,以聚乙二醇600(PEG-600)为模板和分散剂,采用溶胶凝胶法制备镁铁氧体(MgFe_(2)O_(4)),以其为载体,KNO3为活性组分前驱体,采用浸渍法制备K_(2)O/MgFe_(2)O_(4)磁性固体碱催化剂。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、CO_(2)程序升温脱附(CO_(2)-TPD)和磁性分析对催化剂进行表征,并将催化剂用于甘油与碳酸二甲酯酯交换制备碳酸甘油酯的反应中,考察其催化性能。结果表明:制备的K_(2)O/MgFe_(2)O_(4)形成了K-Fe-Mg键,K_(2)O/MgFe_(2)O_(4)表面呈霉菌状,具有较多的中强碱位点和强碱位点,且具有较好的磁性;在PEG-600加入量10 g(硝酸镁1.5 g、硝酸铁4.71 g)、反应温度105℃、反应时间2 h、催化剂用量3%、甘油与碳酸二甲酯物质的量比1∶2的条件下,甘油转化率可达到99.53%,碳酸甘油酯产率可达到96.36%,且制备的催化剂重复使用性能良好,在重复使用5次后,碳酸甘油酯产率仍可达80.14%。综上,所制备的催化剂具有高甘油转化率、高碳酸甘油酯产率、重复使用性能高(通过外部磁场即可回收)等优点,有望实现工业化。

三维g-C_(3)N_(4)泡沫负载Cu(OH)2纳米片的制备及其光催化还原CO_(2)性能

为了改善g-C_(3)N_(4)光催化还原CO_(2)过程中的气体传质、吸附和光生电荷分离效率,分别从泡沫孔结构构筑和构建异质结两方面进行光催化材料设计。采用表面活性剂发泡法制备g-C_(3)N_(4)泡沫(g-C_(3)N_(4)Foam),以此为基体通过化学镀铜和氢氧化处理制备g-C_(3)N_(4)泡沫负载Cu(OH)2纳米片(Cu(OH)_(2)/CNF)复合材料,对其结构和光催化性能进行分析。结果表明:g-C_(3)N_(4)Foam和Cu(OH)_(2)/CNF均展现出发达的三维微米孔网络结构,这种结构可从动力学层面优化CO_(2)在气-固催化反应中的传质和吸附,使CO_(2)吸附容量分别达到3.97 cm^(3)/g和3.59 cm^(3)/g,为g-C_(3)N_(4)粉末的2.96倍和2.68倍;同时,Cu(OH)_(2)/CNF样品中还形成大量二维Cu(OH)_(2)纳米片结构,不仅可以拓宽复合材料的光利用范围,还可通过g-C_(3)N_(4)/Cu(OH)_(2)异质结的构建促进光生电子向Cu(OH)_(2)表面转移,提升光生电荷分离效率;制备的Cu(OH)_(2)/CNF复合样品CO产率达到11.041μmol·g^(-1)·h^(-1),为g-C_(3)N_(4)Foam和g-C_(3)N_(4)粉末样品的2.76倍和6.83倍。

三元复合物Ag/Cu_(2)O/g-C_(3)N_(4)的制备及其光催化降解和抗菌性能研究

以尿素、硫酸铜、乙酸银为原料,采用溶液法制备了三元复合物Ag/Cu_(2)O/g-C_(3)N_(4),通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-Vis等手段对三元复合物的结构进行了表征;以罗丹明B为模型研究了三元复合物的光催化降解性能,以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为模型研究了三元复合物的抗菌性能,并探究了三元复合物的光催化降解机理。结果表明,Ag和Cu_(2)O粒子沉积在g-C_(3)N_(4)片层结构上,Ag、Cu_(2)O和g-C_(3)N_(4)三者之间的协同作用使得三元复合物的光催化降解性能和抗菌性能大幅提高。为构建用于实际水体污染处理的g-C_(3)N_(4)基复合材料提供了新思路。

Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O复合材料的制备及其性能研究

对磷酸银复合材料制备及光催化性能进行了研究。讨论了水热温度、反应溶液的酸碱度等对Cu_(2)O制备的影响。同时,比较了不同摩尔百分比Ag_(3)PO_(4)含量的Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O复合材料的光催化降解活性。结果显示,球状Cu_(2)O颗粒制备条件为:温度100℃,pH值为10。采用直接沉淀法Ag_(3)PO_(4)纳米颗粒能够均匀附着Cu_(2)O表面,达到最佳复合效果。Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O复合材料光催化活性高于纯Cu_(2)O,随着Ag_(3)PO_(4)的摩尔百分量的增加,复合光催化剂的催化性能先是增强后逐渐减弱。60%Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O时,催化活性最强,90 min内罗丹明B几乎完全降解。