射频等离子体改性制备S_(2)O_(2)-8/SnO_(2)-Al_(2)O_(3)固体超强酸催化剂的研究

采用低温陈化法制备S_(2)O_(2)-8/SnO_(2)-Al_(2)O_(3)固体超强酸催化剂,利用射频等离子体技术对其进行改性后催化L-酪氨酸与甲醇的酯化反应。利用Hammett指示剂法、XRD、HRTEM、BET、FT-IR、Py-IR和NH_(3)-TPD等对改性前后的催化剂进行表征。结果表明,经射频等离子体改性后的催化剂颗粒分散性更好、粒径更小(4.32 nm)、比表面积更大(104.4 m^(2)/g)、总酸量更高(142.9μmol/g)。在温度为180℃、压力为1 MPa的条件下,射频等离子体改性后的催化剂催化L-酪氨酸甲酯化反应6 h后L-酪氨酸甲酯产率可达92%。

内电场增强管状Z型In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)异质结的可控合成及光催化性能

构建具有特殊形貌和增强内电场的异质结材料可以有效提高光催化剂的光生电子-空穴对的分离效率,从而提升光催化活性。采用两步溶剂热+热解可控合成了金属有机骨架(MOFs)衍生的Z型In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)异质结,利用表征分析、光催化降解实验对构建的异质结物相、形貌、光学特性和活性进行了系统研究。结果表明,管状形貌的In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)具有强的光吸收响应,在In_(2)O_(3)和In_(2)S_(3)界面处形成的强内电场抑制了光生电子-空穴对的复合。在可见光照射下,质量比1∶1的In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)表现出最优异的光催化活性,在60 min内对盐酸四环素(TCH)的降解率达到68.44%,反应动力学常数分别比In_(2)O_(3)和In_(2)S_(3)提高了29.8和3.2倍,经3次循环表现出良好的稳定性。电化学测试和自由基捕获试验表明,In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)异质结内电场强度相比In_(2)O_(3)和In_(2)S_(3)分别提高了3.89和2.42倍,超氧自由基(·O_(2)^(-))和空穴(h^(+))是光催化过程中主要活性物质。该研究为强内电场异质结的高效光催化剂可控合成提供了一种有效策略。

坡缕石-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)复合材料光催化降解甲基橙

以In_(2)O_(3)、硫代乙酰胺、坡缕石(PGS)为原料,采用水热法制备了PGS负载In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)的复合材料(PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)),通过XRD、SEM、TEM、BET、紫外-可见漫反射光谱对PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)进行了表征,测试了其电化学交流阻抗谱(EIS),考察了不同酸化PGS质量分数(以酸化PGS和In_(2)O_(3)总质量计,下同)的PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)光催化降解甲基橙(MO)的性能、抗离子干扰和循环使用性能。结果表明,PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)的In_(2)O_(3)颗粒表面附着木耳状In_(2)S_(3)纳米片及针状PGS,其在200~580 nm区域有较强的光吸收。PGS质量分数为50%的50%PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)具有最佳的光催化降解MO活性,在可见光下照射30 min,20 mg50%PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)对30 m L质量浓度为20 mg/L的MO水溶液的光催化降解率为98.8%。超氧基自由基(·O_(2)^(-))、空穴(h^(+))是50%PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)光催化降解MO的主要活性物种,除H_(2)PO_(4)^(-)外,溶液中Cl^(-)、Na^(+)等常见离子对其光催化降解MO没有影响;50%PGS-In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)对孔雀石绿、罗丹明B、结晶紫、亚甲基蓝等染料均表现出较好的物理吸附和光催化降解效果。PGS与In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)间的内置电场降低了In_(2)O_(3)/In_(2)S_(3)光生载流子的复合率。

大概念统领的“硫及其化合物”单元整体教学设计与实施——以“Na_(2)S_(2)O_(3)的制备与性质探究”为例

本文以大概念“基于‘价―类’二维视角认识元素及其化合物的性质”为统领,以“Na_(2)S_(2)O_(3)的制备与性质探究”为例,以“价―类”二维视角作为学生进行“硫及其化合物”单元学习的重要工具,设计与实施高中化学单元整体教学;同时,设计并实施单元整体评价,全面且客观地诊断学生的学习情况并提升教学效果。

MOF-1和Tb@MOF-1荧光探针的设计、合成及对痕量Cr_(2)O_(7)^(2-)、S_(2)O_(8)^(2-)离子的识别

采用5-((4-吡啶基)甲氧基)-异烟酸(H2PLIA)、1,3,5-三(1-咪唑基)-苯(TIB)合成了金属有机骨架[Cd(PLIA)(TIB)]n(MOF-1)。MOF-1是具有理想一维孔道的二维结构化合物,其一维孔道由柔性三角形PLIA^(2-)配体和刚性三角形TIB配体间隔形成。利用MOF-1易掺杂的优势,采用后修饰合成策略制备了Tb@MOF-1。对MOF-1和Tb@MOF-1进行了基本表征及荧光探针性能研究。2种探针材料具有相同的结构。MOF-1和Tb@MOF-1分别对水溶液中的Cr_(2)O_(7)^(2-)和S_(2)O_(8)^(2-)离子具有较强荧光识别能力,均有响应时间快,稳定性、选择性、灵敏度高的特点。研究了MOF-1和Tb@MOF-1对Cr_(2)O_(7)^(2-)和S_(2)O_(8)^(2-)的荧光识别机理,其不同可能与Tb^(3+)离子掺杂有关。

K_(2)S_(2)O_(8)-Na_(2)S_(2)O_(3)引发苯乙烯磺酸钠接枝阴离子交换膜改性

通过K_(2)S_(2)O_(8)-Na_(2)S_(2)O_(3)氧化还原体系引发苯乙烯磺酸钠(SSS)接枝阴离子交换膜,用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和接触角测量仪等对阴离子交换膜改性前后进行性质表征,并以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为模型污染物进行污染实验,考察改性膜的抗污染性能及其稳定性.结果表明,SSS接枝后可有效改善阴离子交换膜表面的亲水性和负电荷密度,改性膜接触角由72°变为60°,表面电荷密度由0.92 mV变为-7.85 mV,表明带负电荷的磺酸基团被成功接枝到阴膜表面.通过探究改性条件对改性膜性质的影响发现,当改性温度为35℃、单体质量浓度为1.0 g/L、接枝时间为10 min时改性效果最佳.该改性条件下获得的SSS修饰阴离子交换膜抗污染能力明显提高,稳定性良好且不影响其脱盐性能.

In_(2)O_(3)/ZnIn_(2)S_(4)复合光催化剂的制备及其降解甲基橙性能

采用二次水热法构建了In_(2)O_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结光催化剂,通过XRD、SEM、DRS、电化学等表征研究此异质结光催化剂的晶体结构、形貌、光学性质及光生载流子的分离效率。在模拟可见光下,以甲基橙作为目标污染物,通过考察光催化降解甲基橙的效率来评价其性能。研究表明,In_(2)O_(3)/ZnIn_(2)S_(4)复合光催化剂的光催化性能明显优于In_(2)O_(3)、ZnIn_(2)S_(4),In_(2)O_(3)与ZnIn_(2)S_(4)摩尔比为0.3∶1的复合光催化剂在90 min内降解效率可以达到96.33%,3次循环后降解效果仍能达到78.26%,具有较好的稳定性。

In_(2)O_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结的制备及其降解有机染料性能研究

为了降低光生载流子的复合、提高光催化性能,采用水热晶化法制备了纳米薄片状In_(2)O_(3)与花球状ZnIn_(2)S_(4)异质结催化剂,并应用于光催化降解有机染料罗丹明B。结果表明,相比于纯In_(2)O_(3)和ZnIn_(2)S_(4)催化剂,In_(2)O_(3)/ZnIn_(2)S_(4)催化剂的活性有较大程度的提升;In_(2)O_(3)和ZnIn_(2)S_(4)质量比为1∶1的催化剂具有最好的光催化降解效果,光催化降解135 min时罗丹明B的降解率达到90.0%;其光催化反应的速率常数是纯ZnIn_(2)S_(4)的1.9倍,且符合拟一级动力学。In_(2)O_(3)/ZnIn_(2)S_(4)优异的光催化活性归因于In_(2)O_(3)和ZnIn_(2)S_(4)之间形成了异质结,加速了光生载流子迁移与分离。

制备条件对Pt-S_2O_8^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3异构化催化性能的影响

为了考察复合载体固体超强酸催化剂的异构化性能,以正戊烷异构化为探针反应,考察了焙烧温度、Al2O3质量分数、浸渍溶液(NH4)2S2O8的浓度、Pt质量分数、活化温度等制备条件对Pt-S_2O_8^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3异构化催化活性的影响,并采用XRD、BET、FT-IR、TG-DTA、NH3-TPD等手段对催化剂进行了表征。结果表明,当Al2O3质量分数2.5%、Pt质量分数0.10%、0.75 mol/L(NH4)2S2O8溶液浸渍、650℃焙烧、300℃活化时,Pt-S_2O_8^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3催化剂的异构化催化活性最高。在240℃、2.0 MPa,氢气/正戊烷的摩尔比为4,质量空速为1.0 h-1的反应条件下,该催化剂上正戊烷异构化反应的异戊烷产率为60.2%。

K_(2)S_(2)O_(8)光降解对硫磷的机理研究

采用 9W汞灯为光源，以 K2S2O8为氧化剂，对对硫磷进行光降解，为了揭示在 K2S2O8光降解对硫磷过程中的 Cu2＋的催化作用，在 Cu2＋存在和不存在的情况下，比较了 Na2SO4的浓度对 K2S2O8光降解对硫磷的影响。根据实验结果，提出了在光照射下，由 S2O82－在 Cu2＋的催化下产生· OH自由基的机理和· SO4－自由基对对硫磷的氧化降解机理。

固体超强酸催化剂S_2O_8^(2-)/Fe_2O_3-Al_2O_3的制备及其酯化性能

以硝酸铁为铁源、硝酸铝为铝源,通过共沉淀法制备固体超强酸催化剂S_2O_8^(2-)/Fe_2O_3-Al_2O_3。通过催化剂样品的FT-IR谱图、不同焙烧温度催化剂样品的XRD谱图、不同陈化温度的N_2吸附-脱附曲线以及催化剂样品的SEM照片,研究了其晶体的形成过程。催化剂样品红外谱图表明,催化剂中的S=O有较强的共价双键特征,诱导催化剂形成超强酸性;在XRD谱图中既无Al_2O_3的晶相峰,也无Fe_2(SO_4)_3晶相峰,说明Al_2O_3与Fe_2O_3在催化剂样品的表面形成了Al_2O_3-Fe_2O_3共价键的复杂结构。采用BET方程和BJH模型计算催化剂样品的比表面积和孔径分布,经冰水陈化的催化剂样品平均孔径为9.1 nm,最可几孔径为7.5 nm,比表面积为78.9 m^2·g^(-1),孔容0.149 cm^3·g^(-1)。研究了催化剂的铁与铝物质的量比、(NH_4)_2S_2O_8浸渍浓度和不同焙烧温度对硬脂酸正丁酯酯化率的影响。在反应温度85℃、催化剂用量0.2 g(为反应物总质量的2%)和回流反应150 min的条件下,酯化率可达84.5%。

Fe^(2+)/K_2S_2O_8氧化法预处理半合成抗生素废水的研究

采用Fe^(2+)/K_2S_2O_8氧化法预处理半合成抗生素废水,通过化学除磷试验,选取最佳除磷药剂并确定其最佳投加量;通过正交试验及单因素优化试验确定Fe^(2+)/K_2S_2O_8氧化的最优反应条件.结果表明,最佳除磷药剂为Ca O,当投加量为1800 mg/L时,出水TP<10 mg/L,出水p H值>11,利于后续实验.除磷后的废水再用Fe^(2+)/K_2S_2O_8体系氧化,当Fe SO_4和K_2S_2O_8投加量分别为1.3 mmol/L和0.7 mmol/L,反应时间为50 min,除磷后的废水初始p H值不调节时废水COD和色度去除率分别能达到63.4%、62.5%,且B/C也从0.2升到0.5,使废水的可生化性提高.

固体超强酸S_2O_8^(2-)/ZrO_2-NiO催化α-蒎烯合成龙脑

介绍了固体超强酸S_2O_8^(2-)/ZrO_2-NiO催化剂制备方法,并将其用于催化α-蒎烯合成龙脑的酯化-皂化工艺。考察了催化剂焙烧温度、焙烧时间、催化剂用量及原料α-蒎烯与无水草酸摩尔比对龙脑产品收率和组成的影响。结果表明,当催化剂焙烧温度为600℃,焙烧时间为3 h,催化剂用量为α-蒎烯质量的6%,原料α-蒎烯与无水草酸的摩尔比为1:0.2时,龙脑产品收率可达55.81%。产品中正龙脑含量可达77.01%,正、异龙脑的含量比高达4.44:1。

S_2O_8^(2-)/V_2O_5-CeO_2型固体超强酸催化剂的制备研究

以NH_4VO_3为原料,(NH_4)_2S_2O_8为浸渍液,添加少量稀土Ce^(4+),用沉淀-浸渍法制备出新型S_2O_8^(2-)/V_2O_5-CeO_2固体超强酸催化剂,以合成乙酸苄酯作为探针反应考察不同条件下制备的超强酸的催化活性。研究发现,当加入CeO_2量为催化剂总量的1.0%,焙烧温度为500℃,浸渍液浓度为1.5mol/L,焙烧时间为3h时,催化剂的活性最好。

Bi_(2)O_(3)/Bi_(2)S_(3)二元异质结光催化剂的合成与制备

半导体光催化技术是解决能源危机和环境污染的有效手段。本文采用水热法制备了Bi_(2)O_(3)、Bi_(2)S_(3)及Bi_(2)O_(3)/Bi_(2)S_(3)复合物。以SEM、XRD等表征方法对样品进行分析,以染料为目标污染物考察了催化剂的光催化性能,并以染料的pH值和催化剂的用量以及催化剂的配比三个因素进行光催化实验,通过实验可知在催化剂对染料MB降解时,染料溶液pH值为3、催化剂为10 mg时为最优的降解效果,最大降解率可以达到96%,并提出了复合催化剂在光催化反应中的可能机理。

响应面法优化H_(2)O_(2)/K_(2)S_(2)O_(8)深度处理印染废水

结合常州市新区某纺织印染厂现有工艺,采用H_(2)O_(2)/K_(2)S_(2)O_(8)深度处理印染废水,探讨了Fe^(2+)浓度、H_(2)O_(2)/K_(2)S_(2)O_(8)摩尔比、pH值和反应时间对COD去除率的影响规律。采用Box-Behnken响应面法优化反应条件并拟合出回归模型,预测COD去除率在最佳反应条件(pH=3.1、Fe^(2+)浓度=0.97 mmol·L^(-1)、H_(2)O_(2)/K_(2)S_(2)O_(8)摩尔比=1:5.62)下可达84.9%,与实验值偏差仅为1.6%,表明该模型对深度处理印染废水工艺优化具有一定的可行性。

固体超强酸S_2 O_8^(2-)/TiO_2催化合成癸二酸二正己酯

以癸二酸和正已醇为原料,固体超强酸S_2O_8^(2-)/TiO_2为催化剂合成了低温增塑剂癸二酸二正已酯。考察影响反应的各种因素,最佳反应条件为:癸二酸用量0.05 mol,醇酸物质的量比为2.4,催化剂用量0.5 g,带水剂环己烷5 mL,反应时间2.0 h,酯化率达89.7%,表明固体超强酸S_2O_8^(2-)/TiO_2是合成癸二酸二正已酯的优良催化剂。

铝酸钠溶液中S_(2)O_(3)^(2-)浓度对12Cr1MoV钢腐蚀行为的影响

目的通过模拟氧化铝生产过程中的母液蒸发条件,研究在含S_(2)O_(3)^(2–)的铝酸钠溶液中12Cr1MoV钢的腐蚀行为,探讨S_(2)O_(3)^(2–)浓度对腐蚀的影响。方法在高压反应釜中对12Cr1MoV钢进行浸泡腐蚀,考察钢的腐蚀速率、腐蚀产物形貌、元素分布及物相组成。结合交流阻抗和极化曲线测试,分析S_(2)O_(3)^(2–)浓度对12Cr1MoV钢的腐蚀影响。结果12Cr1MoV钢的腐蚀速率随着铝酸钠溶液中S_(2)O_(3)^(2–)质量浓度的增加而加快,质量浓度由1 g/L增加至5 g/L时,腐蚀速率由0.78 g/(m^(2)·d)增加至1.67 g/(m^(2)·d)。腐蚀产物主要由Fe、O及少量的Al和S元素组成。当S_(2)O_(3)^(2–)的质量浓度小于4 g/L时,腐蚀产物主要为Fe2O3、FeO和Fe(1‒x)AlxOOH(x≤0.19);当S_(2)O_(3)^(2–)的质量浓度大于4 g/L时,产物主要为Fe3O4及少量的Al2O3。Rf和Rct随S_(2)O_(3)^(2–)浓度的升高而先增大后降低,4 g/L时达到最大值,分别为1284Ω·cm^(2)和816Ω·cm^(2);5 g/L时,Rf和Rct分别降到963Ω·cm^(2)和434Ω·cm^(2)。腐蚀电流密度随S_(2)O_(3)^(2–)浓度的升高而逐渐增大,由1 g/L增加到5 g/L时,腐蚀电流密度由25.25μA/cm^(2)增加至238.28μA/cm^(2)并达到最大。极化曲线测量与高温浸泡获得的腐蚀速率规律一致。结论铝酸钠溶液中S_(2)O_(3)^(2–)浓度对12Cr1MoV钢的腐蚀速率产生重要影响,浓度的增大会加快钢的腐蚀速率。S_(2)O_(3)^(2–)的质量浓度为4 g/L时,钢表面生成的Fe3O4层对钢基体的保护作用最好。S_(2)O_(3)^(2–)浓度越大,12Cr1MoV钢的腐蚀电流密度越大。

燃气锅炉烟气NaClO_(2)/Na_(2)S_(2)O_(8)湿法氧化脱硝研究

该文利用亚氯酸钠/过硫酸钠(NaClO_(2)/Na_(2)S_(2)O_(8))复合氧化液进行模拟燃气锅炉烟气循环喷淋脱硝实验研究,探究了NaClO_(2)/Na_(2)S_(2)O_(8)复合氧化液的组成比例、溶液的温度与pH值、烟气流速及SO_(2)对脱硝效率的影响。结果表明,适当的烟气温度、酸性环境以及较低的烟气流速有利于提高脱硝效率。当NaClO_(2)/Na_(2)S_(2)O_(8)复合氧化液比例为0.6/0.6,溶液初始pH值为5,反应温度50℃及烟气流速2 L/min时,NO转化率达97.6%;随反应时间的增加,SO_(2)与NO存在竞争反应,但影响较小。反应过程中产生的ClO_(2)及SO_(4)·-等中间产物起重要的氧化作用,且脱硝的主要产物是NO_(3)^(-)。

泡沫镍负载Fe_(2)O_(3)@Ni_(3)S_(2)纳米线网状结构电极的制备及其电催化析氧性能

通过两步水热法制备泡沫镍(NF)负载Fe_(2)O_(3)纳米粒子@Ni_(3)S_(2)纳米线网状结构电极(Fe_(2)O_(3)@Ni_(3)S_(2)/NF)。运用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附测试等方法对电极材料的物相和微观结构特征等进行了表征。水热条件下原位表面化学刻蚀生成的Ni_(3)S_(2)纳米线与三维多孔NF基体间拥有强结合力和低界面电阻,Fe_(2)O_(3)粒子均匀分布在纳米线的表面。在1 mol·L^(-1)的KOH溶液中,运用线性扫描伏安测试(LSV)、计时电位法、电化学交流阻抗测试(EIS)等对电极的电催化析氧(OER)性能进行了测试。结果表明:在100 mA·cm^(-2)的超高电流密度下,Fe_(2)O_(3)@Ni_(3)S_(2)/NF电极的OER过电势仅为223 mV,比Ni_(3)S_(2)/NF材料的过电势降低了285 mV;经过10 h计时电位测试,性能保持率高达80%。