POAP－Ni^（2＋）电极在乙醇传感器中的应用

ＰＯＡＰ－Ｎｉ２＋膜电极对乙醇氧化表现出优越的电催化活性．乙醇氧化电流受到膜厚、膜中镍离子浓度、活化时间、电解质ｐＨ值及温度等条件的影响．选择合适的条件，可得到乙醇浓度与响应电流的线性关系．ＰＯＡＰ－Ｎｉ２＋可构成较理想的乙醇传感器，其线性范围、检测下限。

Ni^（2＋）对心肌细胞Na~＋、K~＋活度及膜钠泵活动的影响

本实验应用离子选择性微电极方法，动态监测了Ｎｉ２＋对心肌细胞Ｎａ＋、Ｋ＋活度的影响，并以细胞内Ｎａ＋逐出速率［ｄ（ａｉＮａ）／ｄｔ］作为膜钠泵活动度的指标，观察了Ｎｉ２＋对膜钠泵活动的影响。结果显示：（１）在本实验浓度下Ｎｉ２＋对静息及活动（自律或电刺激）的细胞内Ｎａ＋、Ｋ＋活度无明显影响；（２）可使细胞外Ｋ＋活度升高；（３）便刺激停止即刻细胞内Ｎａ＋逐出速率下降；（４）减小无钠无钙液引起的细胞外Ｋ＋活度下降幅度。结果提示：Ｎｉ２＋对处于高水平活动的心肌细胞膜钠泵具有明显的抑制作用，而对处于一般活动状态的膜钠泵则未见有明显影响；在Ｎｉ２＋存在下心肌细胞膜对Ｋ＋的通透性有不同程度的提高。

比色法测量化学镀镍液中Ni^（2＋）浓度的A－C数学模型

通过数学分析的方法建立起化学镀镍液的Ａ－Ｃ数学模型。本模型基于朗伯－比尔定律，成功地扣除了副产物对测量的干扰，使直接比色法适用于化学镀镍过程中Ｎｉ２＋浓度的测定。

四角晶场中K_2ZnF_4:Ni^（2＋）的零场分裂D

根据杂质离子可能引起晶体中杂质周围局部结构的畸变，本文计算了晶体Ｋ２ＺｎＦ４：Ｎｉ２＋的零场分裂参量Ｄ，并预言了低温下（４．

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。

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。

Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂的制备及其催化甲烷与CO_(2)制乙酸性能

以Zr(NO_(3))4·5H_(2)O和Ni(NO_(3))2·6H_(2)O为原料、(NH4)2CO_(3)为沉淀剂,采用溶胶凝胶-硫酸酸化两步法制备了Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂,采用XRD,FTIR,SEM,N_(2)吸附-脱附,H_(2)-TPR,NH3-TPD等方法对Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂进行表征,考察了Ni的引入方式对催化剂的结构和性能的影响。实验结果表明,与共沉淀方式引入Ni制备的Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂相比,采用溶胶凝胶方式引入Ni制备的催化剂的四方相ZrO_(2)占比更高,表面酸量更多,且具有良好的热稳定性和较强的L酸性;采用溶胶凝胶方式引入Ni制备的Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂的乙酸生成量明显优于共沉淀方式引入Ni制备的Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂。四方相ZrO_(2)、酸性位点和过渡金属Ni之间的协同作用促进了甲烷与CO_(2)直接反应合成乙酸。

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。

超声功率对连杆轴瓦Ni-Al_(2)O_(3)镀层耐磨性能的影响

用超声-喷射电沉积方法研究了超声波功率对连杆轴瓦表面Ni-Al_(2)O_(3)镀层耐磨性的影响。用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、高分辨率电子显微镜(TEM)对Ni-Al_(2)O_(3)镀层的表面形貌、物相组成、组织结构进行分析,用摩擦磨损试验机及纳米显微硬度计对镀层的显微硬度及耐磨性能进行研究。结果表明:超声波功率通过空化效应及微射流作用搅拌镀液,可使Al_(2)O_(3)纳米粒子更好的悬浮在镀液中,从而影响镀层耐磨性。当超声波功率为200 W时,Ni-Al_(2)O_(3)镀层中Ni峰低且宽,镀层晶粒细小,结构致密,显微硬度达到639.2HV,摩擦因数和磨损质量损失分别为0.53和0.27 mg。涂覆Ni-Al_(2)O_(3)镀层的连杆轴瓦磨损量仅为0.31 mg,耐磨性高于未涂覆Ni-Al_(2)O_(3)镀层的连杆轴瓦。

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.

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。

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。

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.

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。

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。

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。

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。

MgCo_(2)O_(4)@Ni(OH)_(2)纳米针的制备及其超电性能研究

采用水热和电沉积方法成功合成出超级电容器MgCo_(2)O_(4)@Ni(OH)_(2)(MCON)电极材料。在导电基底泡沫镍上,絮状的Ni(OH)_(2)包覆着针状的MgCo_(2)O_(4),改善了母体材料的结构,构成了有效的电连接,从而增强导电性能。电化学性能测试表明,该MCON表现出优秀的电化学性能,其在1 mA/cm^(2)的电流密度下,比电容高达2635.4 F/g,容量提高了72.4%,且以14 mA/cm^(2)循环1000周次后比电容保持原有容量的91.2%。将MCON与活性炭分别以正极和负极组装成非对称超级电容器,其在电流密度1 A/g下,比电容达91.8 F/g。另外,该非对称超级电容器在功率密度为2.1 kW/kg下,能量密度为28.7 Wh/kg,同时点亮红色发光二极管时长高达25 min。研究结果表明设计复合材料拥有较强的储能能力,适合作为超级电容器电极材料。

Ni@SiO_(2)核壳型催化剂上孔调控对甲烷干重整催化性能的影响

采用油包水微乳液法制备了Ni@SiO_(2)核壳型催化剂,并添加梯度物质的量的十六烷基三甲基溴化铵(C_(16)TAB)进行后处理,制备了具有不同多孔结构的Ni@SiO_(2)-xC_(16)系列催化剂。结合N_(2)吸/脱附、XRD、TEM、H_(2)-TPR、XPS和Raman光谱等表征方法对催化剂进行了分析,探究了Ni@SiO_(2)-xC_(16)外壳上孔结构对催化剂活性、稳定性以及抗积炭性能的影响。结果表明,Ni@SiO_(2)-xC_(16)具有更大的比表面积和更丰富的孔结构,有助于提高Ni颗粒的分散度和限制Ni颗粒尺寸小于5 nm,并强化Ni颗粒与载体的相互作用。在50 h的稳定性测试中,Ni@SiO_(2)的初始CH_(4)转化率低(68.5%)且稳定性弱,而经过C_(16)TAB后处理的Ni@SiO_(2)-2C_(16)和Ni@SiO_(2)-3C_(16)则具有高初始CH4转化率(均约84.1%)及高稳定性,产物中n(H_(2))/n(CO)超过0.97,且几乎没有发生失活。经进一步研究发现,Ni@SiO_(2)-xC_(16)中碳物种的类型发生改变,由大量难以消除的石墨碳转化为少量容易清除的无序碳,因此,Ni@SiO_(2)-xC_(16)的抗积炭与抗烧结性能得到了提升。

集成有CNTs和Ni-Ni(OH)_(2)异质结构的电解析氢自支撑薄膜催化剂

氢气是一种重要的能量储存载体.通过电解水析氢的方式,可以将其他可再生能源转化为电能,并以化学能的形式储存于氢气中.为了提高电解析氢过程的能量转化效率、降低能耗,需要高活性的析氢催化剂.这些催化剂不仅应具有巨大的比表面积,还应具备适中的氢吸附能和较强的解离水的能力.铂基催化剂在电解析氢方面展现出了显著的优势,而同族的镍基催化剂因其高性价比而备受关注.然而,在电解析氢过程中,镍基催化剂存在氢吸附强度高和解离水能力弱两个重要缺陷,这导致析氢过程动力学不理想.因此,本文的研究思路是探索如何在镍基催化剂中引入功能性组分,以平衡氢吸附能和催化水解离的能力,从而实现析氢性能的提升.研究表明,碳纳米管(CNTs)可以改善催化剂的电解析氢性能,而Ni(OH)_(2)则可以提升催化剂解离水的能力.因此,本文采用复合电沉积法制得CNTs-Ni薄膜,并通过原位氧化在其表面形成Ni-Ni(OH)_(2)异质结构,构建了包含CNTs和Ni-Ni(OH)_(2)两种功能组分的CNTs-Ni-Ni(OH)_(2)薄膜.该薄膜展现出与Pt/C相当的析氢活性和更出色的稳定性.微观形貌分析显示,CNTs的引入使CNTs-Ni薄膜具有复杂的三维结构,镍以高度褶皱的微球形态均匀负载在CNTs表面,形成巨大的比表面积.电化学测试和模拟计算结果证实,CNTs-Ni薄膜的析氢活性较纯镍有显著提高,这归因于其巨大的电化学活性面积以及CNTs对析氢过程动力学的积极影响.当优化沉积时间和CNTs表面镍的负载量时,CNTs-Ni薄膜的电化学活性面积和析氢活性均得到显著提升.进一步氧化处理后,通过X射线光电子能谱和X射线衍射等测试手段证实了Ni-Ni(OH)_(2)异质结构的形成,并观察到电化学活性面积的增大和析氢活性的改善.此外,深入研究发现,随着氧化时间的延长,单位电化学活性面积上的析氢活性出现下降.结合析氢过程的背景电流分析推测,在析氢过程中CNTs-Ni-Ni(OH)_(2)表面发生氢氧化镍的还原,重新生成的镍活性位点对提升析氢过程动力学起到关键作用.但过长的氧化时间可能会破坏镍活性位点的再生.基于此理论构建的计算模型验证了CNTs和异质结构对析氢活性的协同增强作用,使氢的吸附自由能达到理想值,理论上氢在复合薄膜表面的析出过电位接近于0 V.因此,在碱性溶液中,集成有CNTs和Ni-Ni(OH)_(2)异质结构的CNTs-Ni-Ni(OH)_(2)析氢催化剂表现出优异的性能,其氢气起始析出电位为0 V,当阴极电流密度分别为10和50 mA/cm^(2)时,析氢过电位也仅为65和109 mV.综上所述,本文通过复合电沉积和原位氧化的方式获得了CNTs-Ni-Ni(OH)_(2)自支撑析氢催化剂,不仅体现出明显的几何效应,而且也对析氢过程的动力学产生了积极影响.这种整合多种功能性组分的方式,为未来设计和制备高活性、高性价比的电解析氢材料提供了新的思路.