C50混凝土的制备及其对Cs^(+)、Ni^(2+)的吸附性能研究

为研究处置库屏障材料混凝土对放射性核素的阻滞能力,制备了C50混凝土材料并研究其对放射性核素的吸附能力。发现屏障材料C50混凝土主要由含钙和铝的硅酸盐矿物组成,其在微观尺度下呈现不规则多面体与板层结构,比表面积为2.786 m^(2)·g^(-1),且具有较强的非定形特征。通过吸附试验,发现实验条件下C50混凝土对Cs^(+)、Ni^(2+)具有较好的吸附能力,达到平衡后对Cs^(+)的K_(d)值达到19.400 L·mg^(-1),吸附容量达到0.316 mg·g^(-1);吸附Ni^(2+)的K_(d)值达到465.142 L·mg^(-1),吸附容量达到96.375 mg·g^(-1)。随着Cs^(+)、Ni^(2+)初始浓度的增大,C50混凝土对Cs^(+)的K_(d)值逐渐减小后趋于稳定,对Ni^(2+)的K_(d)值逐渐减小后稳定增大,吸附容量均逐渐增大。通过环境因素影响试验,发现实验条件下pH对C50混凝土吸附Cs^(+)的影响相对较小,C50混凝土对Ni^(2+)的能力随着pH上升而增大。不同离子对Cs^(+)抑制作用由大到小的顺序依次为:K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)、NO_(3)^(-),随着温度的升高,C50混凝土对Cs^(+)的吸附能力缓慢减小;对Ni^(2+)抑制作用从大到小的顺序依次为:Mg^(2+)、Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)、CO_(3)^(2-)。Ni^(2+)的吸附能力随着温度上升缓慢增大。研究结果可为处置库的建设提供基础数据支持。

Al/Ga离子替换提升Ni^(2+)掺杂尖晶石结构MgAl_(x)Ga_(2-x)O_(4)近红外二区发光特性

近红外荧光转换发光二极管(pc-LED)在成像和检测领域的快速发展突显了对近红外二区(NIR-Ⅱ区)发光材料的迫切需求。然而,商用紫外LED芯片激发的高效NIR-Ⅱ荧光材料匮乏,制约了近红外光谱技术的应用。本文通过高温固相法成功制备了MgAl_(x)Ga_(2-x)O_(4)∶Ni^(2+)荧光材料,该材料的激发波长为390 nm,发射峰位于1300 nm,覆盖了NIR-Ⅱ区域。半高宽约为220 nm的超宽带NIR发射是由于Ni^(2+)处于一个弱晶体场环境中,这种环境是由于MgAl_(x)Ga_(2-x)O_(4)基体中[(Al/Ga)O_(6)]八面体中心周围的高电荷极化导致的空间不对称畸变造成的。通过改变体系中Al^(3+)与Ga^(3+)的离子比例,将NIR-Ⅱ区的发射强度大大提高,发光强度提升为原来的9倍左右。着重研究了Ni^(2+)掺杂最优比例MgAl_(1.5)Ga_(0.5)O_(4)的光谱特性。探讨了体系的温度特性,使用掺Ni^(2+)的近红外荧光粉和商业高效紫外LED芯片(@395 nm)构建了NIR pc-LED,研究表明该材料体系可能在pc-LED光谱技术中展现出较大潜力。这种阳离子调制策略将给近红外发光材料的性能提升提供有效的方法。

蓝光激发的KMgF_(3)∶Cr^(3+)/Ni^(2+)基透明微晶玻璃超宽带近红外发光

近红外光谱技术在食品科学、信息安全、生物医疗等重大国计民生领域的应用对近红外光源提出了越来越高的要求。研发具有高效超宽带发射的近红外光源因此成为一项重要且迫切的研究课题。本文采用熔融淬火法在氟硅酸盐玻璃体系SiO_(2)-K_(2)CO_(3)-KF·2H_(2)O-MgF_(2)中成功析出了钙钛矿型KMgF_(3)纳米晶体。通过改变玻璃组分和热处理温度可以调控氟化物纳米晶相的析出,得到析晶和透明度最佳的微晶玻璃样品。玻璃中KMgF_(3)纳米晶体为Cr^(3+)和Ni^(2+)提供了稳定的八面体配位和低声子能量发光环境,在450 nm蓝光激发下,基于Cr^(3+)到Ni^(2+)的能量传递实现了Cr^(3+)(700~1200 nm)和Ni^(2+)(1400~1700 nm)双宽带近红外发射,并且双宽带近红外发光强度随离子掺杂浓度而可调变化。荧光光谱和荧光衰减曲线表征证明了Cr^(3+)到Ni^(2+)的能量传递过程,对应的能量传递效率为52.2%,能量传递机制为电子偶极-四极相互作用。研究结果不仅可以为系统掌握透明光学材料的超宽带发光规律提供基础数据,同时有助于设计开发低成本、高效率的近红外宽带光源。

水溶液中Ni^(2+)的自由扩散分析与模拟实验

自由扩散一般比较抽象,其实验耗时长,且很难从微观角度进行观测与分析,不宜开展实验教学。为此,以金属离子Ni^(2+)在水溶液中的自由扩散为参考依据,采用随机自由扩散模型模拟刚性球体在有限空间中的自由扩散过程。模拟结果与实时观测Ni^(2+)在水溶液中自由扩散的实验结果基本一致。并且通过模拟可以从微观角度实时观测和分析自由扩散的无序过程,进而探究局部参数的变化规律。它可以作为虚拟仿真教学的一个有用工具。

Fe_(3)O_(4)/CS/EDTA对水溶液中Cu^(2+)和Ni^(2+)的吸附研究

分析了自制的Fe_(3)O_(4)/CS/EDTA纳米粒对水溶液中的重金属离子Cu^(2+)和Ni^(2+)的吸附性能和吸附机理。研究了pH值、溶液初始浓度、反应时间等对吸附性能的影响,结合红外、XPS和比表面分析结果确定了参与吸附配位的功能基团及可能发生的络合反应。结果表明:Fe_(3)O_(4)/CS/EDTA对Cu^(2+)和Ni^(2+)的吸附等温线均符合Langmuir模型,对Cu^(2+)的吸附效果要优于Ni^(2+),这可能与Ni^(2+)的离子半径较Cu^(2+)小以及Ni^(2+)与吸附剂形成的金属螯合物的稳定性较Cu^(2+)低有关;Fe_(3)O_(4)/CS/EDTA对Cu^(2+)和Ni^(2+)的吸附机理类似于N·O型螯合剂,并非一般的物理吸附,而是一种以金属离子为中心的吸附螯合。

活性炭电极的改性及对Co^(2+),Mn^(2+)和Ni^(2+)的电吸附性能

以商用活性炭(AC)为原料,分别采用磷酸和氢氧化钠改性的方法制备了两种不同的改性活性炭电极材料.采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、Brunauer-Emmett-Teller(BET)测试、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段以及电化学分析方法,对改性前后活性炭材料的表面性质和电化学性能进行了探究.结果表明,H_(3)PO_(4)改性使活性炭的孔隙分布更加密集,NaOH改性使活性炭表面的孔隙结构更加清晰均匀;H_(3)PO_(4)和NaOH改性均使活性炭的比表面积增加.循环伏安测试结果表明,改性前后活性炭电极在低扫描速率下均具备良好的双电层特性,并且两种改性处理均能提高活性炭电极的比电容;当扫描速率为5 mV/s时,未改性、H_(3)PO_(4)以及NaOH改性活性炭电极的比电容分别为36.51,77.25和85.19 F/g.电吸附实验结果证明,两种改性活性炭电极对Co^(2+),Mn^(2+)和Ni^(2+)均有较好的去除效果,电吸附过程均更加符合Langmuir模型,在初始浓度、电压和pH相同的条件下,NaOH改性电极对Co^(2+),Mn^(2+)和Ni^(2+)具有更高的去除率和吸附容量,去除率可分别达到96.84%,94.37%和96.90%,吸附容量分别为140.8,111.4和108.5 mg/g.

混凝强化型好氧颗粒污泥对Ni^(2+)吸附性能及机理研究

为强化好氧颗粒污泥(AGS)对重金属Ni^(2+)的吸附效能,利用聚合氯化铝(PAC)和天然混凝剂(SNC)的特性培养形成混凝强化型AGS,并探究AGS对Ni^(2+)的吸附性能及机理。结果表明:PAC型和SNC型AGS对Ni^(2+)均具有良好的吸附性能且存在特异性,Ni^(2+)质量浓度为0~25 mg/L时,PAC型AGS吸附效能较优;Ni^(2+)质量浓度为100~150 mg/L时,SNC型AGS吸附性能较优。模型拟合结果表明:混凝强化型AGS对Ni^(2+)的吸附以物理-化学吸附为主,对于吸附量及吸附速率,SNC型AGS均大于PAC型AGS。傅里叶红外变换光谱(FT-IR)结果表明,吸附过程中混凝强化型AGS存在大量羟基、羧基和氨基等基团与Ni^(2+)吸附结合,实现了Ni^(2+)的有效去除;同时,SNC能强化AGS中的官能团,提高吸附性能。

pH对δ-MnO_(2)吸附硫酸锰溶液中Co^(2+)、Ni^(2+)的影响

硫酸锰溶液中重金属离子的深度净化,一直是锰行业研究的热点和重点。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)等手段对所制备的δ-MnO_(2)进行表征,利用Visual Minteq软件模拟硫酸锰溶液中Mn、Co和Ni的离子形态随pH的变化关系,研究不同pH条件对δ-MnO_(2)吸附硫酸锰溶液中Co^(2+)、Ni^(2+)的影响。结果表明:δ-MnO_(2)结晶性较差,缺陷和空隙较多,表面羟基丰富。随着硫酸锰溶液pH升高,δ-MnO_(2)对于Co^(2+)和Ni^(2+)吸附率逐渐增加,Co^(2+)比Ni^(2+)更容易被吸附。在低pH下,δ-MnO_(2)吸附效果受结构缺陷和空隙影响,pH高于5时,在表面负电荷和羟基的共同作用下大量吸附Co^(2+)和Ni^(2+),Co^(2+)、Ni^(2+)吸附率最高达到99.98%、89.53%。对吸附后δ-MnO_(2)进行XRD和FT-IR分析进一步验证了吸附机理,为解决锰系电池原材料硫酸锰溶液中重金属杂质离子难去除问题提供一定基础。

基于三氰基铁(Ⅲ)酸盐的Fe^(Ⅲ)_(4)Ni^(Ⅱ)_(2)六核配合物的合成、结构及磁性

利用三氰基铁酸盐(Bu_(4)N)[FeⅢ(Tp)(CN)_(3)](Tp=氢化三(1-吡唑基)硼酸)与配体2,9-二吡唑基-1,10-菲咯啉(dpzpen)以及高氯酸镍反应合成了一例氰根桥联的Fe^(Ⅲ)_(4)Ni^(Ⅱ)_(2)六核配合物[Fe_(4)Ni_(2)(Tp)_(4)(CN)_(12)(dpzpen)_(2)]·12H_(2)O·3CH_(3)OH (1)。结构研究表明配合物1具有近似菱形的Fe^(Ⅲ)_(2)Ni^(Ⅱ)_(2)骨架结构,另外2个Fe则通过氰根延伸在菱形的外侧。磁性研究表明在配合物1中氰根桥联的Fe和Ni表现出铁磁相互作用。更为重要的是,基于配合物1的结构模型,对它的变温磁化率数据进行拟合得到了不同Fe-Ni之间的磁耦合常数,得到的最佳磁耦合常数J3d(15.73 cm^(-1))>J2d(3.53 cm^(-1))≈J1d(3.50 cm^(-1))与Ni-N键的键长以及Ni-N≡C键角的变化趋势有关(J3d:0.206 5 nm,169.8°;J2d:0.206 2 nm,163.1°;J1d:0.198 7 nm,161.6°)。以上结果表明Ni-N键长越短,Ni-N≡C键角越大,Fe与Ni之间的铁磁耦合越强。

改性多孔硅酸镁纳米材料对废水中Ni^(2+)的吸附性能

将十二烷基磺酸钠(SDS)改性的系列多级孔硅酸镁纳米材料(FMS)用于吸附工业废水中重金属离子Ni^(2+),采用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP AES)测定吸附前后溶液中Ni^(2+)的浓度,对所测定的实验数据用动力学和Langmuir吸附模型进行拟合。根据系列改性材料表征数据和实验数据拟合结果,研究系列改性材料的吸附行为及其对Ni^(2+)的吸附效能与吸附材料比表面积、孔结构等性质之间的构效关系。结果表明:孔径和比表面积更大的5 FMS(FMS中添加5%(质量分数)SDS)对Ni^(2+)的平衡吸附量最大,可达231.62 mg/g;所有材料对Ni^(2+)的吸附行为均符合拟二级动力学模型,表明化学吸附在吸附过程中占主导地位;同时所有材料对Ni^(2+)的吸附较好地符合Langmuir吸附模型,即为单分子层均匀吸附,其中5 FMS理论吸附量最大,为280.40 mg/g;该系列材料主要是通过静电吸附、表面金属离子(Mg^(2+))和酸性基团与溶液中Ni^(2+)交换达到去除Ni^(2+)的目的。

Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-类水滑石@Al薄膜制备及其光催化性能

含过渡金属元素的类水滑石(LDHs)材料在可见光催化领域显示了广泛应用前景.然而LDHs粉末在催化反应中难回收、易流失,不利于材料的循环利用.以铝板为基体,通过原位生长技术在基体表面原位生长Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-LDHs,开辟制备Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-LDHs@Al材料的新方法.研究表明,Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)LDHs薄膜在铝基底纵向生长,具有高取向性.LDHs结晶度较高,片层结构规整,极大暴露了LDHs催化活性较高的层板边缘.该薄膜材料具有较低禁带宽度、较高可见光催化活性.Zn^(2+)-Ni^(2+)-Al^(3+)-LDHs@Al能够有效降解甲基橙(MO)有机染料废水,多次循环后对染料的降解率可达98%.该材料极大的增强了对光的利用率,促进了光生电子和空穴对的分离和转移,提高了材料光催化活性,推动和强化了LDHs材料的循环利用及综合处理废水的能力,提高了其应用价值和应用范围,为LDHs材料的开发、设计及应用提供了新思路.

改性纤维素对水中Ni^(2+)的吸附研究

从花生壳中提取纤维素,并对其进行柠檬酸改性,考查改性后纤维素对水中Ni^(2+)的吸附特性。实验考查了柠檬酸用量、酯化反应时间等因素对吸附的影响。结果表明:柠檬酸用量为0.16 g·g^(-1)、酯化时间为120 min时,改性后纤维素对镍离子有较高的吸附率。红外光谱分析发现,柠檬酸改性后纤维素的羟基吸收峰显著减弱且出现新的羧基峰。当溶液pH为7、吸附150 min时,对镍去除率为61.08%。等温吸附实验表明,柠檬酸改性纤维素对镍离子吸附可以用Langmuir等温模型表述。

Ni^(2+)浓度变化对厌氧污泥胞外聚合物的影响

文章研究了厌氧污泥胞外聚合物受到Ni^(2+)进水浓度变化的影响,分析厌氧污泥中松散结合型胞外聚合物(LB-EPS)和紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)随Ni^(2+)浓度增加而变化的规律,并对LB-EPS和TB-EPS进行三维荧光光谱(3D-EEM)分析,对厌氧污泥沉降性能与LB-EPS和TB-EPS含量变化相互间的关系进行探究。随着进水Ni^(2+)质量浓度由0增加至25 mg/L的过程中,污泥LB-EPS质量分数由9.34 mg/g(以MLVSS计)增加至62.91 mg/g,蛋白(PN)与多糖(PS)质量比由3.32降至2.54,LB-EPS含量的变化与污泥容积指数(SVI)的变化呈正相关性;TB-EPS质量分数由23.21 mg/g(以MLVSS计)增加至72.15 mg/g,PN/PS由3.70降至3.05,TB-EPS含量的变化与SVI的变化呈正相关性。3D-EEM光谱显示,在进水Ni^(2+)质量浓度为25 mg/L下,厌氧污泥LB-EPS和TB-EPS中芳香类蛋白和色氨酸类蛋白是重要的响应物质。

掺杂晶体材料Al_2O_3∶Ni^(2+)中顺磁离子Ni^(2+)局域结构及其电子顺磁共振参量的研究(英文)

按照叠加模型和微扰理论 ,建立了电子顺磁共振 (EPR)参量 (D ,g∥ ,g⊥)与Al2 O3∶Ni2 +晶体局域结构之间的定量关系 .利用EPR参量决定了Al2 O3∶Ni2 +晶体的局域结构 .通过考虑适当的晶格畸变 ,成功地解释了Al2 O3∶Ni2 +晶体基态很大的零场分裂和各向异性的 g因子 .获得了Ni2 +离子上方最近邻的三个O2 - 离子偏向〔1 1 1〕晶轴 0 .60 3°,而Ni2 +离子下方的三个O2 - 离子偏向〔1 1 1〕晶轴 0 .598°.

Ni^(2+)-Fe^(3+)-CO_3^(2-)-LDHs和Ni^(2+)-Al^(3+)-CO_3^(2-)-LDHs的制备及其光催化性能研究

采用络合剂协助均相沉淀法和传统均相沉淀法分别制备了镍铁类水滑石材料(Ni^(2+)-Fe^(3+)-CO_3^(2-)-LDHs)和镍铝类水滑石材料(Ni^(2+)-Al^(3+)-CO_3^(2-)-LDHs)光催化材料。对光催化剂材料的结构和光催化活性进行了研究。研究结果表明,Ni^(2+)-Fe^(3+)-CO_3^(2-)-LDHs和Ni^(2+)-Al^(3+)-CO_3^(2-)-LDHs均为六边形新貌的层状结构,层间距分别为0.768nm和0.770nm。光催化降解甲基蓝的动力学研究表明二者均为一级反应。光催化性能研究表明,Ni^(2+)-Fe^(3+)-CO_3^(2-)-LDHs光催化活性优于Ni^(2+)-Al^(3+)-CO_3^(2-)-LDHs光催化剂。相比铝基LDHs,铁基LDHs(Ni^(2+)-Fe^(3+)-LDHs)具有较低禁带宽度(2.36eV),是理想的废水染料降解光催化剂。

红辉沸石两步水热制备高品质X型分子筛及其高效吸附Cd^(2+)、Ni^(2+)性能研究

本研究以红辉沸石为原料,经两步水热法制备高品质的X型分子筛,探究了n(H_(2)O/SiO_(2))、n(Na_(2)O/SiO_(2))、n(Al_(2)O_(3)/SiO_(2))、陈化时间、晶化温度、晶化时间等因素对红辉沸石转化为X型分子筛的影响,以及考察了X型分子筛对Cd^(2+)、Ni^(2+)的吸附性能。研究表明,X型分子筛的最优转化条件为:n(H_(2)O/SiO_(2))=55、n(Na_(2)O/SiO_(2))=1.1、n(Al_(2)O_(3)/SiO_(2))=0.33、陈化时间48 h、晶化温度82℃、晶化时间4 h。红辉沸石溶解后解聚为低聚态Si物种且在体系中保留参与分子筛的生长,使得所合成的X型分子筛相对结晶度达100%、n(Si/Al)值为1.14,并缩短了晶化时间和降低了晶化温度,其中所合成的X型分子筛对Cd^(2+)和Ni^(2+)的吸附容量分别达到173.553 mg/g和75.897 mg/g。因此,本研究将为天然矿物快速转化为高品质的X型分子筛设计与制备提供理论基础和技术支持。

白云石诱导NiS沉淀除Ni^(2+)机理分析

开展了河北白云石诱导NiS沉淀除Ni2+前后载体的SEM、XRD表征,结合反应活化能,利用ζ电位及双电层理论分析了白云石诱导NiS沉淀除Ni^(2+)机理。结果显示,白云石诱导NiS沉淀过程中,沉淀产物NiS附着在白云石表面,沉淀反应也应发生在白云石表面;与无载体时相比,诱导反应历程发生变化,S2^(-)与反离子吸附层Ni^(2+)发生反应代替了无载体时溶液本体中的两者反应,载体表面NiS沉淀势远大于溶液本体,导致去除率及反应速率提高。

Ni^+Ne_n(n=1-7)和Ni^+Ar_n(n=1-6)团簇的结构与稳定性

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-311+G(d)基组水平上对Ni+Nen(n=1-7),Ni+Arn(n=1-6)团簇的各种可能构型进行了几何优化,得到了团簇的最稳定结构,并对最稳定构型的电子结构、电荷分布进行了理论分析.结果表明:当团簇离子n≤4时为平面构型,n>4时为立体构型.同时,能量分析和自然键轨道(NBO)分析表明Ni+Nen团簇的稳定性不如Ni+Arn.

Cd^2＋和Ni^2＋在粉煤灰上的吸附特性

考察了粉煤灰对Cd2+和Ni2+的单组分吸附和双组分吸附性能。结果表明,粉煤灰可有效吸附水溶液中的Cd2+和Ni2+,去除率随pH升高而增加。吸附约60 min后趋于平衡。粉煤灰对Ni2+的吸附容量高于Cd2+。单组分吸附平衡符合Freundlich模型和Redlich-Peterson(R-P)模型。双组分吸附时,Ni2+和Cd2+之间存在明显的竞争吸附效应;随干扰离子浓度升高,竞争吸附效应增强。不同模型拟合结果表明,双组分吸附平衡符合Freundlich竞争吸附模型。脱附实验表明,Cd2+比Ni2+易于脱附;0.1 mol/L HCl、0.1 mol/L HNO和0.05 mol/L HSO的脱附效果接近,对Cd2+脱附率>60%,对Ni2+脱附率>35%。

多巴胺在dsDNA/Ni^(2+)/聚邻氨基酚修饰碳糊电极上的伏安行为

The Ni 2+/poly（o-aminophenol）electropolymerization was carried out by a continuous cyclic voltammetric scanning at a carbon paste electrode in a mixture of 0.02 mol/L o-aminophenol,0.3 mol/L NiSO 4 and 0.6 mol/L HClO 4.dsDNA was linked to the conducting polymer via three-dimensional structure of polymer film and electrostatic attraction between the negatively charged phosphate backbone of DNA and Ni 2+ ion.The results were testified by the electrochemical methods by using Co（phen）2+3 as an electrochemical indicator.The currents of redox peaks of Co（phen）2+3 increased after immobilizing dsDNA.The conditions for the preparation of Ni 2+/P-OAP/CPE and DNA immobilization were optimized.The voltammetric behavior of dopamine was investigated at the modified electrode.It was found that the modified electrode exhibited a highly electrocatalytic activity toward dopamine oxidation.Differential pulse voltammetry was used for determination of dopamine in pH 5.1 phosphate buffer solution.A linear response of the peak current versus the concentration was found in the range from 5.0×10-6 to 2.0×10-4mol/L with 1.0×10-2 mol/L AA（ascorbic acid）coexisting.The presence of a high concentration of AA did not interfere with the determination.The proposed method exhibits a good recovery and reproducibility.