钠离子电池用O3型层状金属氧化物研究进展

O3型层状金属氧化物具有理论容量高、制备简单等优势,是有前景实现商业化应用的钠离子电池正极材料之一。固有的缺点严重限制了层状金属氧化物正极的商业化进程,迫切需要解决。系统总结不可逆相变、表面侵蚀、产气等问题,分析比较固相法、共沉淀法和溶胶凝胶法等3种常用合成方法的优缺点,对O3型层状金属氧化物相关改性策略进行归纳,包括元素掺杂、表面包覆、混相设计和高熵设计等。

CO_(2)/C_(3)H_(6)O在金属氧化物耦合吡咯氮生物炭表面的共/竞吸附机理研究

本研究采用密度泛函理论,通过比较吸附量、吸附能以及态密度和电荷差分密度的分析,探究了不同金属氧化物耦合吡咯氮生物炭(CN5@MOx,MOx=ZnO、CaO、Na2O)表面CO_(2)与C_(3)H_(6)O(CO_(2)&C_(3)H_(6)O)的吸附机理。首先从CO_(2)/C_(3)H_(6)O单组分方面计算了其在CN5@MOx表面吸附量和吸附能,计算结果表明,在333 K、100 kPa时CN5@Na2O表面对CO_(2)/C_(3)H_(6)O单组分吸附量分别为3.65、15.34 mmol/g,吸附能分别为-145.86、-132.47 kJ/mol,均高于CO_(2)/C_(3)H_(6)O单组分在CN5@CaO及CN5@ZnO表面吸附。得出Na2O掺杂吡咯氮生物炭对CO_(2)/C_(3)H_(6)O单组分吸附效果最优。进一步研究了CO_(2)&C_(3)H_(6)O在CN5@MOx表面共/竞吸附及机理。计算结果表明,CO_(2)&C_(3)H_(6)O在CN5@Na2O、CN5@CaO、CN5@ZnO表面吸附存在临界温度(分别为333、353、393 K),超过临界温度以后CO_(2)&C_(3)H_(6)O共存体系在CN5@MOx表面吸附量较CO_(2)/C_(3)H_(6)O单组分有所提高。CO_(2)&C_(3)H_(6)O在CN5@Na2O、 CN5@CaO、 CN5@ZnO表面吸附能分别比CO_(2)或C_(3)H_(6)O单组分吸附时至少高141.59、112.77、31.75 kJ/mol,CN5@MOx表面对CO_(2)和C_(3)H_(6)O的吸附表现为协同促进作用,且CN5@Na2O对CO_(2)&C_(3)H_(6)O共同吸附效果最佳。采用电荷差分密度和态密度分析CO_(2)&C_(3)H_(6)O在CN5@MOx表面协同吸附作用机理,得出CO_(2)的吸附作用力是通过C_(3)H_(6)O与CO_(2)的间接相互作用产生的,Na2O中Na与C_(3)H_(6)O电子云重叠,发生电荷转移,增强了两者间相互作用力,CN5@Na2O表面C_(3)H_(6)O与CN5在p轨道主要共振峰结合能较CN5@ZnO低了3.43 eV,使得C_(3)H_(6)O在CN5@Na2O表面吸附最稳定。

旋转填充床中O3/Fenton工艺处理酸性黄23印染废水的研究

旋转填充床(RPB)中的O3/Fenton工艺处理酸性黄23印染废水主要是指包含化学氧化及高级氧化技术的复杂过程。实验通过对O3浓度、H2O2浓度、Fe2+浓度、pH值及温度等反应条件等进行分析,发现该工艺在RPB中具有较强的废水处理效率。O3强氧化性及Fenton反应所生成的羟基自由基协同作用,可对废水中酸性黄23染料及其他有机污染物进行降解处理。该工艺中主要结合臭氧(O3)强氧化性及Fenton反应产生的羟基自由基(·OH)的高效氧化性,旨在实现印染废水的深度处理。

氧化沉淀法制备纳米Fe_3O_4及其类Fenton催化活性

通过化学氧化沉淀法制备出球形和八面体形貌的Fe3O4纳米颗粒,对其进行XRD、Raman和SEM等表征。以合成的纳米Fe3O4催化H2O2氧化降解橙黄Ⅱ,考察了不同形貌Fe3O4的类Fenton催化活性。结果表明:使用化学氧化沉淀法制备Fe3O4,在低pH(8~9)条件下所得到的产物呈类球形,高pH(13)条件得到的产物为八面体形貌,其粒径均在210nm左右,并且结晶良好。Fe3O4/H2O2体系能有效降解橙黄II,并且催化反应主要发生在Fe3O4表面,最佳催化条件为pH 3.0、温度40℃。类球形Fe3O4纳米颗粒的催化活性高于八面体Fe3O4,并且Fe3O4具有良好的化学稳定性,重复使用4次效果稳定。

O_3/Fenton氧化法在钻井废水处理中的应用研究

以四川省大邑4井钻井废水(井深为2000m)为研究对象,研究混凝吸附—O3预氧化—二次混凝—O3/Fen-ton深度氧化工艺对钻井废水的综合处理效果,并着重考察了此工艺流程中O3/Fenton深度氧化工艺的工艺参数:O3氧化初始pH值、O3氧化时间、Fenton试剂加量等。经过合理的实验设计、反复实验及数据统计分析,结果表明:当O3氧化初始pH值为11,O3氧化时间为50min,Fenton试剂反应初始pH值为3,Fenton试剂氧化时间为3h,Fenton试剂加量为600mg/LH2O2和400mg/LFeSO4时,处理后出水CODcr为94.14mg/L,去除率高达98.3%。对于不同的钻井废水,应根据不同水质适量调节工艺参数以达到最好的处理效果。

Fe、La掺杂和氧缺陷对CeO_(2)表面吸附As_(2)O_(3)的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了As_(2)O_(3)(g)在Fe、La掺杂CeO_(2)(110)表面及氧缺陷LaCeO(110)表面的吸附行为,探索了LaCeO表面砷吸附能力显著高于FeCeO表面的主要原因。结果表明,As_(2)O_(3)(g)的吸附效果与吸附位点数量、吸附能、键长和电荷转移密切相关。纯CeO_(2)表面的吸附主要为化学吸附,吸附能绝对值大于−4.22 eV,电荷转移量为(−0.19)−(−0.31)e,As_(2)O_(3)得到电荷带负电,起表面受主作用,因此吸附量较小。FeCeO(110)表面新增Fe顶位和Bridge-2桥位两个吸附位,其中,Fe顶位为化学吸附,Fe掺杂改变了FeCeO表面电子分布和晶格结构,但并未改变As_(2)O_(3)与FeCeO之间的电荷转移方向,因此,As_(2)O_(3)仍呈负离子形式吸附。LaCeO(110)表面新增了三个吸附位:La顶位、Bridge-3桥位和Hollow-2空位,La掺杂改变了As_(2)O_(3)与LaCeO之间的电荷转移方向,使得As_(2)O_(3)失电子呈正离子吸附,起表面施主作用,因此,吸附能力增强。无O_(2)环境下,单一O缺陷LaCeO(110)表面吸附能力低于完整LaCeO表面;有O_(2)环境下,O缺陷有利于As_(2)O_(3)的吸附。

Cu_(2)O/Ag/g-C_(3)N_(4)复合材料制备及其光催化降解抗生素性能

采用水热法和原位光还原法制备一系列Cu_(2)O/Ag/g-C_(3)N_(4)复合材料,采用XRD、IR、PL等对复合材料进行表征,并测试其光催化性能。结果表明,Ag和Cu_(2)O成功负载到g-C_(3)N_(4)表面,且没有破坏g-C_(3)N_(4)的结构;当溶液pH=6时,20 mg 15%-Cu_(2)O/Ag/g-C_(3)N_(4)对四环素降解率为94.3%。·OH、·O_(2)^(-)、h^(+)对Cu_(2)O/Ag/g-C_(3)N_(4)降解四环素起主要作用。光催化性能提升的原因可能是由于Ag和Cu_(2)O的加入形成异质结,增大g-C_(3)N_(4)的比表面积,降低其带隙能,使其在可见光区的吸收增强,抑制光生电子-空穴对的复合,提高了g-C_(3)N_(4)光催化性能。

Bi掺杂O3型NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)钠离子电池层状正极材料的制备与储钠性能

O3型NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)拥有高理论比容量且易于制备,是商业钠离子(Na+)电池的首选正极材料之一,但其循环稳定性仍面临挑战。利用Bi对NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)进行改性。研究发现,Bi的引入可以在晶粒生长过程中通过调节表面能实现晶粒细化,并且Bi的掺杂增加了层状正极材料的晶胞参数,为Na+提供了宽的扩散通道,提高了Na+的扩散能力,优化了Na^(+)在脱嵌过程中的可逆性。改性后的NaNi_(0.495)Mn_(0.5)Bi_(0.005)O_(2)实现了在2.0~4.0 V的电势区间内0.2 C倍率下的可逆容量为138.1 mAh/g,在5 C倍率下循环100圈后容量保持率可以达到97%。

Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O的制备及其类芬顿性能研究

为提高Fe_(3)O_(4)在类芬顿反应体系中对污染物的去除效果,基于类芬顿催化氧化技术,制备了Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O复合材料作为非均相类芬顿催化剂,与H_(2)O_(2)共同构成以亚甲基蓝模拟废水为目标物的类芬顿催化氧化体系。对比分析不同实验条件下Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O复合材料的类芬顿活性,并通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对材料进行表征。实验结果表明:当Fe_(3)O_(4)与CuCl_(2)·2H_(2)O的复合配比(质量比)为2∶1时制备Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O,且其投加量为40 mg、H_(2)O_(2)用量为0.5 mL时,对浓度为6 mg/L的废水溶液中亚甲基蓝的去除率达到84.27%,类芬顿活性较好;类芬顿反应中起主要活性作用的是·OH。

Fe^(3+)/MgO催化Fenton氧化硝基苯废水

文章是关于利用Fenton氧化法氧化硝基苯废水的研究。其中以Fe^(3+)/MgO作催化剂,探求烧结温度、Fe^(3+)/MgO等因素对催化剂活性及氧化效果的影响。通过单因子水平实验确定了最佳处理条件。在最佳处理条件下,硝基苯的去除率达到99.42%。实验证明,在反应温度较低时,均相催化剂与非均相催化剂的催化活性相差比较大。

钾掺杂O3型层状氧化物正极材料及其性能

采用简单固相法制备K掺杂O3型Na_(0.9-x)K_(x)Cu_(0.22)Fe_(0.30)Mn_(0.48)O_(2)(x=0、0.05、0.1)正极材料,通过X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜及电化学实验,分析和研究材料的结构稳定性和电化学性能。结果表明:K掺杂可增强材料的结构稳定性,同时Na^(+)的扩散速率和材料的电化学可逆性显著提升。K掺杂使O3→P3相变发生得更早更快,有利于提升O3型正极材料的能量效率。O3型Na_(0.85)K_(0.05)Cu_(0.22)Fe_(0.30)Mn_(0.48)O_(2)正极材料具有优异的循环稳定性,在0.5 C倍率下循环150次后容量保持率为88.6%。K掺杂成本低廉、操作简单,有助于推动稳定的高性能钠离子电池的产业化发展。

阿托伐他汀抑制PI3K/AKT/FoxO1通路及高糖诱导的足细胞增殖、凋亡及氧化应激损伤

目的 基于磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B/转录因子叉头框转录因子O亚族1(PI3K/AKT/FoxO1)通路研究阿托伐他汀对高糖诱导的足细胞增殖、凋亡、迁移、炎症因子[肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素(IL)-6]及氧化因子超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)水平的影响。方法 体外培养人肾小球足细胞HGPC,分为对照组、高糖组、阿托伐他汀组、PI3K/AKT/FoxO1信号通路抑制剂组、阿托伐他汀+抑制剂组及阿托伐他汀+PI3K/AKT/FoxO1信号通路激活剂组。分别测定细胞增殖、凋亡、迁移能力、炎症因子(TNF-α、IL-6)水平、氧化因子(SOD、MDA)水平及PI3K/AKT/FoxO1信号通路相关蛋白表达水平。结果 10μmol/L阿托伐他汀为干预细胞活力的最佳浓度。高糖组细胞增殖率、SOD水平降低,凋亡率、迁移率、TNF-α、IL-6、MDA水平、p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT和p-FoxO1/FoxO1比值升高;阿托伐他汀组和抑制剂组细胞增殖率、SOD水平升高,凋亡率、迁移率、TNF-α、IL-6、MDA水平、p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT和p-FoxO1/FoxO1比值降低;阿托伐他汀+抑制剂组细胞上述指标趋势进一步加大,而阿托伐他汀+激活剂组趋势与之相反。结论 阿托伐他汀可通过抑制PI3K/AKT/FoxO1通路促进高糖诱导的足细胞增殖,抑制细胞凋亡、迁移、炎症及氧化应激损伤。

miR-125a-3p对骨关节炎大鼠软骨细胞活性、氧化应激反应及SIRT1/Foxo1蛋白表达的影响

目的 探讨miR-125a-3p对骨关节炎大鼠软骨细胞活性、氧化应激反应及细胞沉默信息调节因子1/叉头框转录因子o1(SIRT1/Foxo1)蛋白表达的影响。方法 将40只大鼠随机分为对照组(健康大鼠)、模型组(骨关节炎大鼠,造模后不做其他处理及干预)、miR-125a-3p组(骨关节炎大鼠,造模成功7 d后于大鼠左膝关节关节腔内注射miR-125a-3p抑制剂)、阿利吉仑组(骨关节炎大鼠,造模成功7 d后给予大鼠50 mg/kg阿利吉仑灌胃),每组10只。通过氧化应激反应检测超氧物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、乳酸脱氢酶(LDH),HE、番红O、Masson染色检查大鼠软骨损伤情况,TUNEL检测软骨细胞凋亡,RT-PCR与免疫印迹检测SIRT1、Foxo1基因及蛋白水平。结果 软骨细胞凋亡率模型组高于miR-125a-3p组与阿利吉仑组(P<0.05),miR-125a-3p组与阿利吉仑组比较差异无统计学意义(P>0.05)。HE、番红O、Masson染色显示,模型组大鼠关节软骨面骨裂隙形成;miR-125a-3p组与阿利吉仑组大鼠关节软骨表面变得光滑,无明显裂隙。RT-PCR与免疫印迹检测显示,与模型组相比,miR-125a-3p组与阿利吉仑组SOD、GSH、SIRT1水平均升高(P<0.05), MDA、LDH、Foxo1水平均降低(P<0.05)。结论 miR-125a-3p通过调控SIRT1/Foxo1信号通路,可降低氧化应激反应,抑制软骨细胞凋亡,改善骨关节炎病情。

混凝法联合Fenton或O3氧化法深度处理焦化废水生化尾水

采用混凝法分别联合芬顿(Fenton)和O 3氧化法深度处理焦化废水的生化尾水。通过单因素实验分析,分别研究聚合硫酸铝铁(PAFC)、H 2 O 2以及O 3的投加量对化学耗氧量(COD)、总氮(TN)以及苯酚处理效果的影响,并通过紫外可见光吸收光谱(UV Vis)分析废水中有机污染物的降解机制。结果表明:当PAFC投加量为2000 mg/L时,混凝法对COD、TN以及苯酚的去除率分别为10.19%、2.36%以及2.13%;当H 2 O 2投加量为0.07%时,Fenton强化混凝法对COD、TN以及苯酚的去除率分别为81.08%、22.49%以及95.84%;当O 3投加量为1000 mg/L时,O 3强化混凝法对COD、TN以及苯酚的去除率分别达到82.63%、30.29%以及100%,对废水起到了良好的净化效果。

有氧运动通过调节FoxO3a磷酸化及亚细胞定位减轻小肠缺血再灌注损伤

目的探讨有氧运动通过调控叉头框家族蛋白O3a(forkhead box protein O3a,FoxO3a)活性在C57BL/6小鼠小肠缺血/再灌注(II/R)损伤中的保护作用及机制。方法6~8周龄雄性C57BL/6小鼠随机分为静息+假手术(SS)组、静息+II/R(SI)组、游泳训练+II/R(TI)组和游泳训练+II/R+FoxO3a磷酸化激活剂SC79(TSC)组。TI和TSC组进行为期5周的游泳训练,所有小鼠于训练结束后3 d行II/R术,SS组不夹闭血管,TSC组小鼠于再灌注前1 h腹腔注射0.04 mg/g SC79。再灌注2 h后处死小鼠取标本,苏木精-伊红染色观察小肠组织病理改变,DHE染色检测活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平。同时检测小肠组织丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量以及过氧化氢酶(catalase,CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性。Western blot法检测Ser253磷酸化叉头框家族蛋白O3a(P-FoxO3a^(Ser253))、FoxO3a表达。qRT-PCR检测抗氧化基因锰超氧化物歧化酶(Manganese superoxide dismutase,MnSOD)和过氧化物酶体增殖物活化受体γ共激活因子1α(peroxisome proliferator-activated receptorγcoactivator 1α,PGC1α)的表达。结果II/R前行有氧运动干预,通过发挥抗氧化应激作用,减轻II/R损伤。与SI组小鼠相比,TI组小鼠小肠组织细胞质内P-FoxO3a^(Ser253)表达水平下调(P<0.01),细胞核内FoxO3a含量提高(P<0.01),抗氧化基因MnSOD和PGC1α的表达增加(P<0.05和P<0.01),小肠组织ROS生成减少(P<0.01),氧化应激产物MDA含量明显下降(P<0.05),抗氧化酶CAT和SOD含量增加(P<0.05和P<0.01);再灌注前腹腔注射SC79后,上述有氧运动减轻II/R损伤作用被抵消。结论有氧运动通过调节FoxO3a磷酸化及亚细胞定位减轻C57BL/6小鼠II/R损伤。

钛盐光度法测定Fenton氧化中的过氧化氢

采用钛盐光度法测定Fenton高级氧化中的过氧化氢,是基于在酸性介质中过氧化氢与钛离子生成稳定的橙色络合物的原理,通过分光光度法测定过氧化氢的含量。对钛盐用量、显色时间、溶液酸度和干扰离子等因素对测定结果的影响进行了分析,并在蒸馏水、存在有机物和Fenton高级氧化体系中,对高锰酸钾法、碘量法和钛盐光度法测定过氧化氢进行了对比试验。结果表明,钛盐光度法具有简便、准确、选择性好的特点,能有效克服氧化还原方法的缺陷。

O_3/UV协同氧化处理黄连素制药废水

分别采用单独臭氧(O3)、单独紫外光(UV)及O3/UV3种方法处理黄连素制药废水,结果表明,O3/UV方法具有明显的协同作用.进而探讨了初始pH,O3投加量及初始ρ(黄连素)等对O3/UV方法的影响,确定了O3/UV方法处理黄连素废水的最佳操作条件.结果表明:ρ(黄连素)为1000mg/L,pH为5的废水,O3投加量为279.0mg/L,处理时间为45min时,黄连素去除率达80%以上;随着废水中初始ρ(黄连素)的升高,废水中CODCr去除率逐渐下降.采用O3/UV方法处理实际黄连素废水表明,该方法是一种有效的预处理技术,废水的可生化性大大提高,其ρ(BOD5)/ρ(CODCr)增加了16倍.

纳米Fe_3O_4对小鼠肺细胞的氧化损伤

纳米Fe3O4作为一种功能材料,在生物医药、生物靶向材料、微波吸收材料和高梯度磁分离器等方面应用前景广阔,其潜在的生物毒性也备受关注。为研究纳米Fe3O4对生物体可能造成的氧化损伤,以昆明小鼠为受试体,设置5、10、20和40mg·kg-14个染毒组,腹腔注射染毒7d后,测定小鼠肺组织中活性氧(reactive oxygen species,ROS)、还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)的含量。结果显示,随着纳米Fe3O4染毒剂量的升高,肺组织ROS和MDA含量逐渐上升,GSH含量逐渐降低,各指标均呈一定的剂量-效应关系。剂量≥10mg·kg-1,肺组织ROS含量与对照组相比有显著差异(p<0.05);剂量≥20mg·kg-1,肺组织MDA含量与对照组相比有显著差异(p<0.05);剂量≥40mg·kg-1,肺组织GSH含量与对照组相比有显著差异(p<0.05)。研究表明,较高剂量(≥20mg·kg-1)的纳米Fe3O4颗粒材料会引起小鼠肺细胞的氧化损伤。

金属氧化物吸附剂干法脱除气相As_2O_3实验研究

利用自制 As2 O3连续发生装置，在固定床反应器上研究了金属氧化物 CaO、F e2 O3、Al2 O3对煤燃烧高温烟气中气相砷的吸附特性。600～900℃温度的吸附实验结果表明，金属氧化物 CaO、Fe2 O3吸附剂对气相 As2 O3的吸附以化学吸附为主，随着吸附温度的升高，吸附量与吸附效率逐渐减小；3种金属氧化物的气相固砷能力依次为 Fe2 O3＞CaO＞Al2 O3；研究了气相砷浓度对吸附剂固砷量的影响特性，当气相砷体积浓度在4．5×10^－6～13．5×10^－6变化时，不会有吸附饱和的现象发生，当吸附剂种类一定时，吸附效率仅与吸附温度有关，对于不同气相砷浓度保持相同的吸附温度可以获得相同的吸附效率。

Fe_3O_4-H_2O_2类Fenton体系催化降解苯酚

为提出基于新型磁纳米Fe3 O4催化剂的类Fenton体系，采用化学共沉淀法制备磁纳米Fe3 O4，用四甲基氢氧化铵（ TMAH）对所制备的磁纳米Fe3 O4进行表面改性，就Fe3 O4－H2 O2类Fenton体系对苯酚废水的处理效果进行探讨，考察催化剂投量、H2 O2浓度、pH、反应时间等因素对COD和挥发酚去除率的影响．结果表明：磁纳米颗粒平均粒径为30 nm，并在20～100 nm内呈现良好的粒度分布．不同剂量TMAH包覆的3种催化剂经超声预处理后，在室温（13℃）下对50 mg／L苯酚（相当于112 mg／L COD）的降解效果基本一致．当催化剂投量为0．8 mmol／L、H2 O2浓度为2．0 mmol／L、pH为4．5、反应时间180 min时，COD去除率最高可达72％；催化剂投量为0．4 mmol／L、H2 O2浓度为2．0 mmol／L、 pH为4．5、反应时间为90 min时，挥发酚的去除率接近100％．而在重复使用方面，3＃Fe3O4－TMAH（2 mL）催化剂的回用性最好，4次反应COD的去除率分别为73％、29％、28％、26％，挥发酚去除率分别为100％、84％、67％、54％．该类Fenton体系具有不产生多余泥量的优点，且磁纳米催化剂在外磁场作用下可实现快速分离回收．