Fe/g-C_(3)N_(4)表面改性及其对CO加氢产物分布的影响

采用尿素热缩合法制备了氮化碳(g-C_(3)N_(4)),经H_(2)O_(2)、NH_(3)·H_(2)O处理、浸渍法负载Fe制得改性Fe/g-C_(3)N_(4),对比研究了改性前后催化剂的CO加氢性能。结合XRD、SEM、FT-IR、CO_(2)-TPD、CO-TPD、H_(2)-TPR、接触角测试和N_(2)物理吸附-脱附等系列表征,探究了表面预处理对Fe/g-C3N4催化剂织构性质以及CO加氢产物分布的影响。结果表明,不同改性方法对催化剂的织构性质和CO加氢性能影响显著。尿素热缩合法制备的g-C_(3)N_(4)具有典型蜂窝状结构,Fe与g-C_(3)N_(4)相互作用较强,且高度分散;改性前后样品均呈亲水性,且H_(2)O_(2)、 NH_(3)·H_(2)O处理后亲水性增强,H_(2)O_(2)处理增强了表面羟基,NH_(3)·H_(2)O处理增加了表面氨基,促进了CO吸附,促使Fe(NCN)物相生成;预处理后的催化剂表面碱性增强。在CO加氢反应中,两步改性后的Fe/AM-g-C3N4催化剂,CO_(2)选择性降至11.61%;Fe/AM-g-C_(3)N_(4)表面碱性增强,抑制了烯烃二次加氢,烯烃选择性较高,C_(2)^(=)-C_(4)^(=)达32.37%,O/P值3.23。

NaClO和KMnO_(4)对沼蛤毒理效应的代谢组学研究

淡水贻贝沼蛤入侵输水工程形成生物污损影响结构安全,常用的化学防治手段投加浓度仍需深入探究,因此分析NaClO、KMnO_(4)等常用药剂对沼蛤的毒理效应尤为重要。该研究通过沼蛤的死亡率、酶活性和过氧化脂质分别对NaClO和KMnO_(4)的应激响应,采用综合生物标志物响应(IBR)评价沼蛤受到的毒理效应,运用LC-MS非靶向代谢组学分别分析沼蛤鳃组织暴露在NaClO和KMnO_(4)溶液中72 h后的代谢变化,从分子生物学角度揭示沼蛤对NaClO和KMnO_(4)的毒理代谢调节机制,为确定准确的投加浓度提供依据。结果表明:(1)随NaClO浓度的增加,沼蛤鳃组织的抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx))活性下降;当暴露在KMnO_(4)溶液中时,抗氧化酶活性先升后降,最大值出现在2.0 mg/L,然后随着浓度的增加抗氧化酶活性下降;表征组织损伤的过氧化脂质(LPO)水平随药剂浓度的增加而增加;(2)死亡率和IBR结果表明,浓度小于4.0 mg/L时,NaClO灭活效果优于KMnO_(4),而当浓度为8.0 mg/L时,KMnO_(4)则优于NaClO;(3)代谢组学分析显示,所有处理组中均发现了氨基酸代谢通路,仅在KMnO_(4)浓度为8.0 mg/L时,处理组中未发现嘌呤代谢以及醚脂代谢通路;浓度小于4.0 mg/L时,NaClO通路以醚脂代谢主,当大于4.0 mg/L时,通路以嘌呤代谢为主;当浓度为8.0 mg/L时,KMnO_(4)通路以氨基酸代谢为主。研究结果可为NaClO和KMnO_(4)防治长距离输水系统的沼蛤生物污损提供微观基础数据和浓度投加的确定依据。

1,4-丁炔二醇选择性加氢催化剂:Pd/ZrO_(2)及其碱金属改性

以Zr(OH)_(4)焙烧得到的ZrO_(2)为载体,采用等体积浸渍法制备了负载型Pd/ZrO_(2)和碱金属(M)改性的催化剂(Pd/M/ZrO_(2)),通过XRD、BET、TEM及HRTEM、CO_(2)-TPD、XPS对催化剂进行了表征,并评价了其在1,4-丁炔二醇(BYD)选择性加氢制1,4-丁烯二醇(BED)反应中的活性、选择性和稳定性,探究了反应气氛及碱金属改性对其活性和稳定性的影响。结果表明,1.0%Pd/ZrO_(2)(1.0%为Pd的质量分数)在50℃,2.40 MPa H_(2)下,能够催化BYD选择性加氢生成BED,有较高的催化活性[0.048 molBYD/(g Pd·s)],在BYD完全转化的条件下,BED的选择性为91.2%。氨的引入能够显著抑制催化剂加氢活性,提高BED的选择性。在BYD接近完全转化时,BED的选择性可达95.6%。向ZrO_(2)载体中引入少量碱金属(Li、Na、K、Rb、Cs),能够提高BED的选择性,其中,Rb的影响最为显著,BED的选择性可达94.1%。

ZnIn_(2)S_(4)基光催化剂的制备及改性研究进展

近年来,硫锌铟(ZnIn_(2)S_(4))作为层状结构的三元金属硫化物,是一种典型的可见光响应光催化剂,由于其无毒,易于合成,具有可调的带隙、较好的物理化学稳定性以及优异的光催化活性等一系列优势,一度被应用于光催化的不同领域。本文着眼于ZnIn_(2)S_(4)的晶体结构和生长机理,综述了ZnIn_(2)S_(4)常用的制备工艺。此外,基于ZnIn_(2)S_(4)存在的弊端,总结了提高ZnIn_(2)S_(4)光催化性能的各种调控策略,包括形貌和结构工程、空位工程、掺杂工程以及半导体异质结的构建,并深入分析了不同调控方式对ZnIn_(2)S_(4)光催化性能增强的内在原因。最后,提出ZnIn_(2)S_(4)基光催化剂目前面临的挑战和未来的应用前景。

改性天然沸石对煤化工废水中高浓度NH_(4)^(+)的吸附和再生研究

针对目前常用的蒸氨法和吹脱法去除煤化工废水中高浓度氨氮带来的能耗高、处理成本高、操作复杂等实际问题,对天然沸石进行改性,探究改性沸石对煤化工废水中高浓度氨氮的吸附性能和化学再生性能。结果表明,相较于未改性天然沸石,经300℃热处理与1.5 mol/L NaCl溶液协同改性后,沸石的比表面积由18.541 m^(2)/g增加至32.198 m^(2)/g,吸附容量提升了74%,NH_(4)^(+)去除率达88.94%。吸附动力学和等温线分析表明,改性沸石对煤化工废水中高浓度NH_(4)^(+)的吸附过程符合化学多层吸附过程。0.100 mol/L NaClO溶液对改性沸石再生效果最好,再生率高达94.5%,且可将再生NH_(4)^(+)转化为无毒、无害的N_(2),实现了沸石的高效、可持续再生,且无二次污染。

TC4合金表面Zr-Y改性渗硅涂层的组织结构及高温摩擦磨损性能

采用固体粉末扩散渗方法在TC4合金表面制备了Zr-Y改性的渗硅涂层,研究了渗层的组织结构、高温摩擦磨损性能及磨损机制。结果表明:Zr-Y改性渗硅涂层具有多层梯度结构,外层由TiSi_(2)和少量ZrSi_(2)组成,较薄的中间层为TiSi相,内层为Ti_(5)Si_(4)和Ti_(5)Si_(3)的混合物。涂层的显微硬度明显高于TC4合金基体,且由表及内呈梯度降低趋势。高温摩擦磨损实验(600℃)结果表明,Zr-Y改性渗硅涂层具有优良的摩擦磨损防护性能。与GCr15对磨时的磨损率约为3.59×10^(-5)mm^(3)/(N·m),是相同条件下TC4合金磨损率的36.6%,磨损机制主要为GCr15在涂层表面的擦涂和氧化磨损。与Al2O3球对磨时的磨损率为9.75×10^(-5)mm^(3)/(N·m),是相同条件下TC4合金磨损率的18.9%,磨损机制为疲劳磨损、氧化磨损和黏着磨损。

ZnFe_(2)O_(4) 改性清淤污泥透水砖对初期雨水典型污染物净化效果及其吸附特性

为将水体清淤污泥有效资源化利用,并同步解决初期雨水径流污染问题,合成ZnFe_(2)O_(4)用于改性清淤污泥透水砖。运用场发射扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪等手段对改性前后清淤污泥透水砖进行材料表征,分析表面形貌、元素组成及晶体结构;通过ZnFe_(2)O_(4)掺混比试验筛选最优配比,并开展初期雨水径流净化试验及吸附试验。结果表明:1)ZnFe_(2)O_(4)改性大幅提升了清淤污泥透水砖对悬浮物和磷酸盐的理论最大吸附量;2)改性前后清淤污泥透水砖对磷酸盐的吸附趋于单分子层吸附,且为自发吸热过程;3)未改性清淤污泥透水砖对悬浮物的吸附过程符合多分子层吸附,而ZnFe_(2)O_(4)改性清淤污泥透水砖更符合单分子层吸附;4)ZnFe_(2)O_(4)改性清淤污泥透水砖对悬浮物和磷酸盐的吸附性能及净化效果均明显优于未改性清淤污泥透水砖,可作为功能性透水铺装材料应用于海绵城市。

KMnO_(4)改性活性炭负载的CuO-CeO_(2)催化剂脱除烧结烟气CO性能

以KMnO_(4)改性的活性炭(AC)为载体,采用浸渍法制备CuO-CeO_(2)/AC-xKMn催化剂用于脱除烧结烟气CO,并采用X射线衍射(XRD)、N_(2)-吸脱附、扫描电镜(SEM)、X射线电子能谱(XPS)、H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)等手段表征催化剂的结构和性质。结果表明:KMnO_(4)改性可以改善CuO-CeO_(2)/AC催化剂的催化性能,其中0.06 mol/L KMnO_(4)改性催化剂催化性能最好,160℃CO转化率为99.5%,可保持62 h不下降。KMnO_(4)改性可增加AC表面的粗糙度,提高活性粒子的分散度,阻止金属氧化物聚集长大,为CO氧化提供更多活性位点。KMnO_(4)浓度过高会破坏AC的孔隙结构,导致催化剂比表面积减小。KMnO_(4)改性的催化剂表面具有更多Cu^(+)活性位,提高了CO吸附能力;催化剂表面Ce^(3+)数量增加,晶格缺陷和氧空位数量增多,晶格迁移率增加,催化剂氧化还原性能大幅改善。

琼脂包覆和NH_(4)F改性纳米硅用作锂离子电池负极材料的研究

硅负极材料由于具有成本低、比容量高和安全可靠的优势,成为高能量密度锂离子电池的理想材料之一。但是,在锂嵌入过程中会产生严重的体积膨胀,且材料导电性差及循环稳定性差等问题限制了硅负极材料的商业应用。为此,通过一锅水浴法采用琼脂和NH_(4)F对纳米硅实现碳包覆和掺杂改性,制备琼脂衍生碳/NH_(4)F@纳米硅复合材料(Si@FNC),对其结构、形貌和电化学性能进行研究。结果表明:经NH_(4)F掺杂改性处理后,Si@FNC复合材料的循环稳定性和导电性能显著提高。当掺杂的NH_(4)F与纳米硅粉质量比为1∶5时,在500 mA·g^(−1)的电流密度下,Si@FNC复合材料首次放电比容量为2001.0 mAh·g^(−1),循环充放电200次后仍保持在836.7 mAh·g^(−1),展示出优异的电化学性能,对推广高容量硅碳负极材料具有一定的参考价值。

Fe_(3)O_(4)掺杂改性电极电化学去除Pb^(2+)的效能研究

为了实现水体中Pb^(2+)的高效电化学去除,采用涂覆法将Fe_(3)O_(4)、粉末活性炭、乙炔黑和聚乙烯醇混合后负载于石墨纸上,制备得到了Fe_(3)O_(4)掺杂改性电极。采用差分柱批式反应器模式进行电化学去除Pb^(2+)实验,考察了电压、温度、运行时间、Pb^(2+)质量浓度对去除Pb^(2+)的影响并评估了电极的重复利用性和稳定性。结果表明,所制备的电极表面孔隙丰富,孔径均匀。电压为1.4 V时,运行150 min后电化学体系对Pb^(2+)的去除率达到了98.73%,延长运行时间可以显著强化Pb^(2+)的去除率。在10~35℃的温度范围内,温度升高有利于Pb^(2+)的电化学去除,电化学体系在不同的Pb^(2+)浓度下均有较好的适用性和适应性,随着Pb^(2+)初始浓度的升高,处理单位体积含Pb^(2+)废水的能耗逐渐增加,但去除单位质量Pb^(2+)的能耗反而降低,拟合结果表明Pb^(2+)的去除过程符合准一级动力学。经过8次循环后,电化学体系仍保持原有的Pb^(2+)去除效果。

CoFe_(2)O_(4)改性活性炭活化PMS控制超滤膜有机污染

采用溶胶-凝胶法制备了负载CoFe_(2)O_(4)的改性活性炭(CoFe_(2)O_(4)/PAC),考察了其活化过一硫酸盐(PMS)用于超滤膜前预处理控制有机污染的效能与机制.结果表明,CoFe_(2)O_(4)/PAC+PMS预处理使腐殖酸(HA)造成的膜通量下降大幅减缓,与PAC+PMS预处理后相比,比通量提高了55%,可逆和不可逆污染阻力分别下降了62%和51%;CoFe_(2)O_(4)/PAC+PMS预处理对污水厂二级出水中有机物(Ef OM)矿化效率高,对DOC的去除率达到76.4%,对主要荧光组分的去除率达到53.1%~67.7%,且优先去除分子量较高的有机物,因此使可逆和不可逆污染阻力分别减少了69%和67%;此外,Co Fe_(2)O_(4)/PAC具有较好的磁分离性能和可重复利用性.

KMnO_4改性活性炭对Zn^(2+)和Cd^(2+)的吸附研究

研究了KMnO4改性的颗粒活性炭对Zn2+和Cd2+的吸附去除性能.考察了pH、吸附时间、投加量对Zn2+和Cd2+吸附率的影响,并研究了吸附等温线.结果表明:KMnO4改性活性炭对Zn2+和Cd2+且有强的吸附去除能力,随着pH的增大吸附率增大,对Zn2+的吸附能力高于Cd2+;在25℃及pH=7.0的条件下,Cd2+的吸附比Zn2+进行得快,吸附平衡时间分别为60和120min,吸附行为符合Langmuir吸附模型;在25℃及pH=7.0时,对Zn2+和Cd2+饱和吸附量分别为10.80和4.56mg/g,分别是未改性颗粒活性炭的1.2和1.4倍,升高温度可显著提高Zn2+和Cd2+的吸附量.

KMnO_(4)改性汉麻废弃物对水体中Pb^(2+)吸附工艺优化研究

建立了汉麻废弃物KMnO_(4)改性方法及其对水体中Pb^(2+)吸附工艺优化方案,以汉麻废弃物为切入点,通过KMnO_(4)预处理,制备成表面富含Mn—O基团吸附剂,达到吸附Pb^(2+)净化水体的目的。通过单因素分析确立3因素3水平正交试验方案,确定了改性汉麻废弃物对水体中Pb^(2+)吸附最佳工艺:溶液pH 4.5、吸附时间20 min、改性汉麻废弃物吸附剂投放量与Pb^(2+)离子浓度比值(A/C)25条件下,改性汉麻废弃物吸附容量最大为40.25 mg/g。KMnO_(4)改性汉麻废弃物Pb^(2+)吸附剂具有易制备、环保、高效等优点。

1,4-环己烷二甲酸对PBAT的共聚改性

以对苯二甲酸(PTA)、己二酸(AA)、1,4-环己烷二甲酸(CHDA)及1,4-丁二醇(BDO)4种单体为原料,采用熔融缩聚法,合成得到一系列聚对苯二甲酸-co-己二酸-co-环己烷二甲酸丁二醇酯(PBCAT)。利用核磁共振仪(NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、凝胶渗透色谱分析(GPC)、傅里叶变换红外光谱仪、万能力学测试仪等方法表征了共聚酯的结构和性能。实验结果表明,PBCAT共聚酯的相对数均分子量随CHDA投料比的增大先升高后降低,当投料比PTA:AA:CHDA为1:1:1.1时PBCAT的数均相对分子量为33 450,断裂伸长率为1 314.66%,与PBAT相比,提升了1.7倍。PBCAT共聚酯的熔点和结晶温度随着CHDA投料比的增大先升高后降低,熔点先由103.9℃升高至119.5℃,后下降至108.6℃。结晶温度先由64.8℃升高至91.7℃,后下降至74.82℃。

KMnO_4溶液改性半焦对烟气中气态Hg^0的吸附性能研究

在小型固定床实验台上利用半焦及其KMnO4溶液改性样品进行气态Hg0吸附实验。结果表明,在低温时原料半焦对气态Hg0具有良好的吸附性能,升温则使其吸附性能迅速降低;经高锰酸钾溶液浸渍处理后,改性半焦在高温140℃时吸附性能明显提高,对浸渍样品在250℃进行热处理可使其吸附性能进一步提高。BET结果表明,原料半焦具有较发达的微孔结构,改性处理使微孔比例下降,孔隙结构发达程度降低;XPS测试表明,改性半焦表面的汞主要以氧化态(Hg2+)形式存在,高价锰化合物(KMnO4、K2MnO4、MnO2)是主要的氧化活性物质。

ZnFe_(2)O_(4)光催化剂改性研究进展

本文以ZnFe_(2)O_(4)为光催化材料基体,以提升ZnFe_(2)O_(4)基复合光催化剂光降解污染物的性能为目的,综述了材料尺寸、晶体结构、表面沉积纳米贵金属粒子、半导体复合、离子掺杂等方法提升ZnFe_(2)O_(4)光催化剂光降解污染物的性能,并分析各种方法提升光催化性能的机理,助推了ZnFe_(2)O_(4)基光催化剂应用于工业化污水处理。

KMnO_4氧化改性玉米淀粉瓦楞纸板粘合剂的研制

对玉米淀粉进行酸、氧化及交联改性,制得快干瓦楞纸板粘合剂,探讨了影响粘合剂性能的主要因素。

稀土改性WC-10Co-4Cr HVOF热喷涂涂层的制备及力学性能

为提高WC-10Co-4Cr热喷涂涂层性能,制备了添加0.2wt.%纳米Pr_(6)O_(11)的WC-10Co-4Cr热喷涂粉末及其高质量涂层,并研究了纳米Pr_(6)O_(11)对WC-10Co-4Cr涂层的影响。采用团聚烧结法制得纳米Pr_(6)O_(11)弥散分布WC-10Co-4Cr热喷涂粉末,并利用JP8000超音速火焰喷涂设备在304不锈钢基体表面制备了Pr_(6)O_(11)改性WC-10Co-4Cr致密涂层,通过ICP-MS、XRD、XPS、SEM和显微硬度计等对热喷涂粉末及其HVOF涂层进行了微观表征和力学性能测试。与未加稀土的空白对照样相比,添加微量纳米Pr_(6)O_(11)的WC-10Co-4Cr(Pr_(6)O_(11))HVOF热喷涂涂层综合力学性能得到有效改善,其平均努氏硬度达到1267.85 HK,平均弹性模量达到363.8 GPa,平均断裂韧性达到4.51 MPa·m^(1/2),这得益于添加纳米Pr_(6)O_(11)使涂层微观组织更加致密、细小、均匀。

草酸和Ti(OBu)_(4)协同增强α-Fe_(2)O_(3)光阳极光电化学性能研究

α-Fe_(2)O_(3),光阳极材料具有电导率差,表面反应速率慢,空穴扩散长度短等缺点,导致了光生载流子的快速复合,导致其光电化学性能较差。本文创新性地提出通过草酸无表面活性剂自腐蚀技术对电沉积Fe膜进行改性,获得草酸修饰α-Fe_(2)O_(3),光阳极(Fe_(2)O_(3)-H_(2)C_(2)O_(4)),具有纳米结构形貌,使其表面电荷注入效率(nsurface)得到提高。然后联合Ti(OBu)_(4)协同改性获得草酸与Ti(OBu)_(4)共改性α-Fe_(2)O_(3)光阳极(Fe_(2)O_(3)-H_(2)C_(2)O_(4)+TBT),在1.23V时其光电流密度增加一倍达到0.59mA·cm^(2),在1.5V时光电流密度增加两倍至1.5mA·cm^(2)。Fe_(2)O_(3),-H_(2)C_(2)O_(4)+TBT样品性能提升的主要原因是其表面积和表面态的增加提高了表面电荷注入效率。同时,本文通过系统表征研究了草酸和Ti(OBu)_(4)对α-Fe_(2)O_(3)光阳极光电性能、形貌和晶体结构的影响。

原子层沉积Al_(2)O_(3)对尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料的影响机理

为提升尖晶石相LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料在深度荷电状态下的界面稳定性,采用原子层沉积法在单晶LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料表面可控沉积了纳米级Al_(2)O_(3)层。改性后的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料表现出优异的长循环耐腐蚀性能(1C电流密度下循环500次的容量保持率高达94.7%)。进一步的表界面解析结果表明:原子层沉积技术构建的纳米级Al_(2)O_(3)包覆层能够明显抑制材料本体与电解液的腐蚀反应,降低过渡金属离子的不可逆溶解与析出;另外,基于HF表面刻蚀产生的AlF_(3)具有增强的耐刻蚀性能,可显著提升LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料在长循环及高电压下的服役性能。