用于可见光降解甲基橙的ZnIn_(2)S_(4)/CaIn_(2)S_(4)光催化剂性能

采用一步水热法构建了ZnIn_(2)S_(4)/CaIn_(2)S_(4)(ZIS/CIS)异质结光催化剂。通过XRD、SEM、DRS、电化学测试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,在模拟可见光下考察其对甲基橙的降解效率。实验结果表明,ZIS/CIS异质结材料对甲基橙的降解效果明显优于CIS和ZIS。ZIS摩尔分数为30%的复合样品具有最佳的甲基橙降解效率,60 min内达到95.54%,并且具有良好的稳定性。

In_(2)O_(3)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4)复合催化剂的制备及其可见光催化性能的研究

制备了氮掺杂石墨氮化碳(N-g-C_(3)N_(4))负载Cd_(0.5)Zn_(0.5)S固溶体复合材料,并以此为基础复合另一种优秀的半导体催化剂In_(2)O_(3)制得In_(2)O_(3)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4)催化剂,通过三者的复合界面加速电子的传输和阻碍电子-空穴对的复合以提升光催化性能。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和X射线衍射对所制备的催化剂微观形貌和结构进行表征,利用电化学工作站进行瞬态光电流测试和气相色谱仪对产氢性能进行测试。结果表明,采用两步水热法制备得到较好分散的In_(2)O_(3)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4)复合催化剂;在In_(2)O_(3)和Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4)质量比为4∶10时具有最好的催化效果,产氢量为100.22μmol,产氢速率为21.760μmol/h,说明In_(2)O_(3)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4)复合光催化剂有较好电荷载体的快速迁移能力及稳定性。

WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结复合光催化剂的构筑及其光催化还原六价铬的性能研究

通过两步水热法合成了一系列不同WO_(3)掺杂含量的新型WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结复合光催化剂,并且应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气物理吸附-脱附(BET)等表征仪器对光催化剂样品进行表征。在金卤灯光源的照射下,以20 mg/L的Cr(VI)溶液为目标污染物进行评价其光催化性能。实验结果表明,WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结复合光催化剂的光催化性能明显高于单纯的WO_(3)和ZnIn_(2)S_(4)。当WO_(3)与ZnIn_(2)S_(4)物质的量之比为0.20即0.20-WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结复合光催化剂表现出最高的光催化还原Cr(VI)性能。光催化性能增加的主要原因可能是由于WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结的形成可以有效地抑制光生电子和空穴对的复合,并有效促进光生电子和空穴对之间的分离。

用硫酸从高炉瓦斯灰(泥)中浸出锌、铟试验研究

研究了用硫酸从高炉瓦斯泥中浸出铟、锌。试验结果表明:用硫酸从高炉瓦斯泥中浸出锌、铟是可行的;在浸出时间90min、温度90℃、液固体积质量比5∶1、硫酸浓度4.5mol/L条件下,锌浸出率最高达87.03%,铟浸出率为66.52%。

SO2-H2SO4体系中锌浸渣还原浸出锌和铟

以锌浸出渣为对象,研究了在硫酸—二氧化硫体系还原浸出锌浸渣过程中反应温度、转速、液固比、初始硫酸浓度、SO2分压对锌和铟浸出行为及浸出率的影响。结果表明:采用SO2对锌浸渣进行还原浸出能够大幅提高锌和铟的浸出率,在SO2-H2SO4体系下锌浸渣还原过程中的锌和铟的浸出行为及动力学特性符合二级反应方程,浸出过程受到化学反应控制,表观活化能分别为21.72和39.16kJ/mol,提高温度能够显著提高锌和铟的浸出速率,提高液固比和初始硫酸浓度对锌和铟浸出速率影响较小,在一定范围内提高二氧化硫分压对锌和铟浸出速率影响较为显著。在反应温度105℃、转速500r/min、液固比8、初始硫酸浓度120g/L、SO2分压200kPa的条件下反应150min,锌浸出率达到96%以上、铟浸出率达到95%以上。

硫酸体系浸出含铟锡烟尘试验研究

研究了从云南个旧某工厂的含铟锡烟尘中采用预氧化硫酸浸出法综合回收铟、锌和锡,考察了温度、反应时间、硫酸用量、氧化剂用量、液固体积质量比对铟、锌、锡浸出率的影响。试验结果表明,在温度90~100℃、硫酸用量为理论用量的2.25倍、氧化剂用量为锡烟尘质量的30%、液固体积质量比4∶1条件下浸出3h,铟、锌、锡浸出率分别为75.87%,98.92%和13.36%。

锌渣氧粉两段浸出铟的试验研究

研究了以两段浸出工艺从含铟锌渣氧粉中浸出铟。试验主要考察了两段酸性浸出中,硫酸初始质量浓度、浸出时间、液固体积质量比、温度、机械活化时间、氧化剂用量等对铟浸出率的影响。试验结果表明:中性浸出对铟有明显的富集作用,机械活化可以强化铟的浸出,常压氧化对铟的强化浸出效果不明显;在硫酸初始质量浓度300g/L、浸出时间3h、液固体积质量比3∶1、温度85℃、机械活化60min的最佳条件下,铟浸出率为90.9%。

前沿科研成果融入无机化学实验教学——硫铟锌/三氧化钨复合材料制备及光催化性能测试

设计了一个硫铟锌/三氧化钨复合光催化剂制备及降解四环素活性测试的本科生无机化学实验。首先,采用水热法合成一种高效稳定的硫铟锌/三氧化钨复合光催化剂。然后,对硫铟锌/三氧化钨复合材料的物理化学性质进行一系列表征。最后,利用降解四环素来评价制备催化材料的性能。本实验的实施有助于学生理解和掌握无机化合物制备的技术路线,并能根据物质的性质,选择合适的分离、提纯方案。此外,实验教学可帮助学生正确使用实验仪器,组装实验装置,更深入地理解表征仪器的工作原理,更好地掌握水热法和离心等基本的无机化学合成方法。前沿科研成果融入无机化学实验教学的实施将有助于培养学生关注实验细节,科学表述实验结果,利用无机化学的相关理论正确指导和说明实验现象的能力。

基于TiO2NRs@ZnIn2S4NSs复合材料的谷胱甘肽光电化学传感器的构建与应用

采用简便的两步水热原位生长法,以FTO为基底制备了二氧化钛纳米棒(TiO 2 nanorods,TiO 2 NRs)/硫铟锌纳米片(ZnIn 2S 4 nanosheets,ZnIn 2S 4 NSs)复合材料(TiO 2 NRs@ZnIn 2S 4 NSs/FTO),并基于此构建了一种新型谷胱甘肽(GSH)光电化学传感器。分别采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDX)、X射线粉末衍射仪(XRD)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)对TiO 2 NRs@ZnIn 2S 4 NSs/FTO复合材料的形貌、结构和性能进行了表征,通过电流-时间法(i-t)和电化学阻抗法(EIS)研究了PEC传感器的性能。结果表明,光电流大小与GSH浓度在1~130μmol/L范围内呈良好的线性关系,相关系数R=0.9919,检出限为0.1μmol/L(S/N=3)。此传感器具有较高的稳定性和良好的选择性及重现性,将其应用于市售的谷胱甘肽片和注射用还原型谷胱甘肽的检测,加标回收率为99%~110%。

CuBi_(2)O_(4)/ZnIn_(2)S_(4)光催化剂的制备与光催化性能

以ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)纳米片和CuBi_(2)O_(4)(CBO)纳米棒为原料,采用二次水热法制备了CuBi_(2)O_(4)/ZnIn_(2)S_(4)光催化剂。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱和电化学等表征手段对制备的催化剂的晶体结构、微观形貌及光学和光电化学特性进行了表征。通过在可见光照射下降解甲基橙(MO),进一步研究了CBO/ZIS复合材料的光催化活性,并考察了CBO含量对ZIS光催化性能的影响。当CBO的添加量与ZIS的质量比为1∶50时,CBO/ZIS-2具有最高的光催化活性。在可见光照射60 min后,对MO的降解率达到92.9%,且在进行4次循环使用后,样品仍能保持较高的光催化活性。

氧化锌烟尘中锌、锗、铟的高效浸出试验研究

采用“常压浸出-氧压浸出”工艺从氧化锌烟尘中高效浸出锌、锗、铟。研究了常压浸出、氧压浸出过程中各主要影响因素对锌、锗、铟浸出率的影响。结果表明,在“常压浸出-氧压浸出”最佳工艺条件下,氧压浸出渣中锌、锗、铟的含量为2.26%、99.4 g/t、64.8 g/t,锌、锗、铟累计浸出率可达到96.15%、91.58%、87.90%。

基于硫铟锌纳米花的被动调Q激光

采用溶液法合成了二维硫铟锌纳米花,并测量了其可饱和吸收参数,其中,饱和强度为675 MW/cm^(2),调制深度为7.8%。通过搭建1μm全固态激光器,获得最大输出功率为240 mW、最大重复频率为629.08 kHz、最小脉冲宽度为388 ns、相应的单脉冲能量为0.38μJ、峰值功率为0.98 W的脉冲激光。结果表明,由于硫空位的存在,硫铟锌纳米花能够吸收能量低于其带宽的光子,在近红外区域,表现出良好的可饱和吸收特性,且在激光器中,能够获得高重复频率和短脉冲宽度的激光输出。因此,基于硫铟锌纳米材料的可饱和吸收体在调Q脉冲激光器中具有广阔的应用前景。

α-Fe2O3改性空心玻璃微球/ZnIn2S4复合催化剂的制备及增强型光催化性能

采用改良后的水热法制备空心玻璃微球(HGM)/ZnIn2S4/α-Fe2O3漂浮型复合光催化剂。以HGM为载体,首先制备HGM/ZnIn2S4复合微球,然后利用自制的纳米棒状α-Fe2O3进一步改性,得到HGM/ZnIn2S4/α-Fe2O3漂浮型复合光催化剂。以六价铬(Cr6+)为目标污染物,研究了α-Fe2O3含量、催化剂投加量和原液pH值对复合催化剂光催化活性的影响。结果表明:纳米棒状α-Fe2O3与六方相型ZnIn2S4形成异质结构并均匀负载在HGM表面,形成HGM/ZnIn2S4/α-Fe2O3复合光催化剂,与α-Fe2O3粉体和HGM/ZnIn2S4复合微球相比,HGM/ZnIn2S4/α-Fe2O3漂浮型复合光催化剂的催化性能显著提高,且再循环后仍具有良好的光催化效率,并提出了HGM/ZnIn2S4/α-Fe2O3的增强型光催化机制。