EDTA-LDH/zeolite制备及其对重金属离子的吸附

用水热法和焙烧还原法两步合成了乙二胺四乙酸-水滑石/沸石(EDTA-LDH/zeolite)复合材料,并将其用于去除水溶液中的Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+),系统研究不同条件下EDTA-LDH/zeolite对单一及混合重金属离子溶液中Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+)的吸附效果与吸附机制。结果表明,当EDTA-LDH/zeolite投加量为0.05 g、重金属离子浓度为1500 mg/L、pH值为6.5、吸附时间为24 h时,EDTA-LDH/zeolite吸附性能最佳。重金属离子间存在竞争吸附,EDTA-LDH/zeolite对Cd^(2+)、Pb^(2+)、Cu^(2+)的最大吸附容量分别为65.33、98.35和108.51 mg/g。去除过程中沉淀作用、表面络合、螯合反应等多种机制协同作用,去除行为均符合Langmuir等温模型与拟二阶动力学模型。

快速发展的我国矿物材料研究——十年进展(2011~2020年)

本文将我国矿物材料研究归纳为环境矿物材料、能源矿物材料、医药用矿物材料、农药化肥载体材料及其它电磁功能矿物材料等方向,通过归纳总结代表性成果,综述了各方向近十年的研究进展。在此基础上,结合矿物材料发展趋势和我国中长期发展规划,提出了我国矿物材料的发展方向。本文可为我国矿物材料研究者、有关部门管理者提供参考。

La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2∶Eu^(3+)/Tb^(3+)荧光材料的制备及其光致发光性能

采用优化的高温固相方法制备了稀土离子Eu^(3+)和Tb^(3+)掺杂的La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2系荧光材料,并对其物相行为、晶体结构、光致发光性能和热稳定性进行了详细研究。结果表明,La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2∶Eu^(3+)材料在紫外光激发下能够发射出红光,发射光谱中最强发射峰位于616 nm处,为5D0→7F2特征能级跃迁,Eu^(3+)的最优掺杂浓度为0.08,对应的CIE坐标为(0.610 2,0.382 3);La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2∶Tb^(3+)材料在紫外光激发下能够发射出绿光,发射光谱中最强发射峰位于544 nm处,对应Tb^(3+)的5D4→7F5能级跃迁,Tb^(3+)离子的最优掺杂浓度为0.15,对应的CIE坐标为(0.317 7,0.535 2)。此外,对2种材料的变温光谱分析发现Eu^(3+)和Tb^(3+)掺杂的La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2荧光材料均具有良好的热稳定性。

矿区典型环境污染及其充填胶凝固定化研究进展

在矿山开采和金属冶炼过程中产生的尾矿、冶炼渣等固体废弃物堆积,已成为矿区环境保护、生产生活安全方面的主要问题。矿区典型的污染包括铅锌、铬、镉、锰及砷等污染,对矿区的地下水、土壤及人民健康造成了极大的威胁。充填采矿法不仅能够有效解决尾矿大宗固废的处置问题,而且胶结充填材料对矿区固废的重金属污染起到固定化作用。目前,国内外的研究重点多集中在材料的充填性能和胶凝机理上,针对其重金属溶出、对重金属的固定化机理等基础研究尚不充分。本文提出了矿区典型的污染物种类,综述了其充填胶凝固定化研究进展,通过分析目前存在的问题,对充填胶凝材料发展做出展望。本研究将为我国充填胶凝材料研究人员、有关部门管理者提供参考。

关于《电化学实验》课程教学的思考与改革探索

《电化学实验》是化学专业一门重要的专业基础课程,是电化学理论与实际应用之间的桥梁,它能够促进学生对基础知识的学习,充分锻炼学生观察和动手能力,有助于提高学生的自主创新能力。本文从教学模式、教学内容和考核方式三个方面进行改革,有效解决了目前《电化学实验》课程在传统教学中存在的创新性实验设计较少、学生上课兴趣低和参与度低,实验课程考核方式单一等问题。这些方法的使用大大提高了学生对电化学课程知识的学习和理解能力,进一步改善了教学效果,有助于为国家、社会培养出具有创新能力的高素质专业人才。

基于氧空位构筑路易斯酸碱位点及其在环境光催化中的应用

近年来,越来越多的科研工作者试图将催化活性与催化剂中氧空位的酸碱性联系起来,通过结合路易斯酸碱活性位点对氧空位缺陷在确定催化特性和电荷载流子动力学中所起作用的深入理解,可以为合理开发更有效的催化剂提供有价值的见解.氧空位是过渡金属氧化物中最常见的缺陷,含氧空位的催化剂与表面酸碱性如何影响反应物、中间体和固体表面产物的吸附、反应和解吸过程密切相关.氧空位位置和氧空位的酸碱性在多相催化的过程中一直起着核心作用,研究基于氧空位缺陷构建路易斯酸碱位点的催化剂,对于各类分子活化、催化转化反应的性能提升具有重要意义.多相催化剂的表面性质将在很大程度上决定表面活性位点的电子结构,因此本文以含氧空位的固体催化剂为研究对象,对关于氧空位构筑路易斯酸碱位点的研究进行综述,探究相应活性位点对于催化剂的催化效率、稳定性和化学选择性的影响,并总结了其在光催化领域中的相关应用.

机械活化对钾长石颗粒表面特征的影响

采用机械活化并添加碱性助剂的方法,将钾长石进行粉碎加工,综合研究钾长石粒度分布、比表面积、表面粗糙度、颗粒形貌及相互关系;分别以激光粒度分析仪、比表面积仪测定颗粒大小、表面积,计算表面粗糙度,定量化表征颗粒特性变化;分析机械活化过程中表面积与粒度关系,以及不同碱性助剂对钾长石粉体特性的影响;研究提升钾长石颗粒活性的工艺方法、控制因素及影响机理。结果表明:无论是干法还是湿法研磨加工均能提高钾长石的比表面积和粗糙度,但湿法加工对提高比表面积和粗糙度效率更高,加入碱性添加剂及其盐类则降低比表面积与粗糙度。

矿物复合材料及其能量存储与能源催化应用

矿物复合材料是近些年来发展起来的材料科学分支学科,是与地质学领域的矿物岩石学融合创新的交叉领域.它既具有矿物所具备的特定功能和属性,又包含复合材料的鲜明特征,在生态环境、新能源、大健康等领域具有广阔应用前景,并符合“碳达峰、碳中和”的战略需求.随着人类对能源可持续性的探索,与能源相关的材料已然成为材料研究领域的热点,其中,具有来源丰富、低成本的矿物复合材料在能源和催化领域日益受到重视.欲实现矿物复合材料在能量存储和能源催化等领域的应用,仍待取得更多突破并亟待进一步研究与探讨.本文从矿物复合材料的概念和学科分支的形成出发,首先梳理了矿物复合材料的发展历程,初步定义了矿物复合材料的分类,归纳了常见矿物复合材料中矿物组分在能量存储和能源催化应用中的作用;介绍了矿物复合材料在能量存储领域的应用,包括压电自发电、超级电容器、二次电池等;总结了矿物复合材料在能源催化领域的应用,涵盖了以光催化/电催化析氢反应、热释电催化和压电催化为主的应用.最后,对矿物复合材料未来可能面临的科学问题和发展方向作出了展望.

赤泥脱碱及功能新材料研究进展

氧化铝生产过程中产生的赤泥已成为制约铝行业可持续发展的瓶颈。随着铝工业的发展,赤泥的堆存量越来越大,赤泥的综合利用显得尤为迫切。为了解决国内外赤泥的堆存现状及产生的危害,国内外对赤泥资源化利用作了研究,赤泥可以用于生产建筑材料、陶瓷制品、微晶玻璃、路基及防渗材料、硅钙肥、吸附材料和提取有价金属。重点介绍了近年来赤泥脱碱实验研究、赤泥填充塑料、赤泥多元絮凝剂联产复合白炭黑、赤泥免烧和烧结蜂窝多孔材料、抗菌材料载体、赤泥脱硫与固硫材料、赤泥用于炼铁氧化球团黏结剂等研究新进展。对赤泥进行减量化、资源化利用不仅能减少其对环境污染,还可缓解我国铝土矿资源短缺等问题。

凹凸棒石的资源及应用研究进展

凹凸棒石为链层状结构矿物,具有纳米棒状晶体形貌以及规整的一维纳米孔道,由于其特殊的结构和性质而被广泛应用。简介了凹凸棒石的成分、结构、性能特点和资源分布情况,综述了近十年凹凸棒石在吸附、储能、胶体材料、载体材料、充填材料、生物医药、农业生产方面的应用研究进展。对凹凸棒石未来应用研究方向作出了展望。

胶原蛋白海绵对大鼠股主静脉创伤止血效果及组织相容性观察

目的建立SD大鼠股主静脉创伤出血动物模型,观察胶原蛋白海绵的止血效果及组织相容性和生物降解率。方法 SD大鼠21只用于建立股静脉出血创面模型,分为艾瑞金组9只、阳性对照组9只、空白对照组3只。将止血材料置于大鼠的腿部静脉出血创面,记录各组的止血时间及出血量。大鼠股静脉出血创面7、14、28 d时间点解剖探查,切取创面组织,进行病理组织检查,观察光镜下组织反应。结果对应股主静脉出血创面,艾瑞金组、阳性对照组及空白对照组均可止血。艾瑞金组与阳性对照组比较止血时间及失血量差异均无统计学意义(P>0.05)。艾瑞金胶原蛋白海绵7 d开始降解、14 d部分降解、28 d完全降解。结论艾瑞金胶原蛋白海绵对静脉出血止血效果明显,组织相容性好,能够促进静脉创口愈合。

弱力能源开发及其自供能环境净化效应

地球生态系统存在广泛且低功率无序的分散能量,包括水流弱力、磁力扰动和生物活动等,尚未得到有效开发利用.常规化石能源通过集中发电再分散利用,是低熵能源的高熵利用,而回收转化利用广泛分散的环境弱力,可以将高熵能量直接高熵利用,是能源生产途径和利用方式的重要变革.环境弱力能源按介质可分为固体振动、液体流动和气体扰动,以机械能为表观形式,可以通过材料转化为电能,并应用于地球生态系统的环境净化,具备能源开发和环境净化双重效应.新材料和新技术研发是弱力能源转化利用的基础,涵盖了微弱能量捕捉、高效力电转换、电能原位利用3个过程,其中压电和摩擦催化发展迅速,具有巨大的应用和发展前景.压电催化材料中,钛酸钡、氧化锌、锆钛酸盐和聚偏氟乙烯复合薄膜等在机械搅拌或振动作用下发生压电催化反应,实现污染物降解、杀菌和清洁等功能.摩擦催化材料中,氧化锌、硫化铬、钴酸镍等半导体和聚四氟乙烯等高分子材料可发生摩擦催化反应,实现环境净化等功能.弱力能源未来发展中,需要将压电和摩擦电催化过程中的电压与电荷量进一步提升,厘定电场、电荷交换界面和反应物共同作用下的电荷交换行为,实现反应环境与催化材料匹配度提升.在“双碳”目标下,实现弱力能源的高效转化利用,在环境治理和医疗健康等方面具有重要的应用价值,是绿色能源发展和宜居地球建设的重要方向.

矿物在电化学储能领域的应用研究进展

为了能够较为全面地了解矿物在电化学储能领域的研究进展与发展趋势,对该领域的相关研究进行了全面梳理和分类,重点介绍了矿物在二次电池或超级电容器的电极、电解质、隔膜等关键材料中的应用研究进展,并讨论了目前该领域发展存在的问题、挑战及发展趋势,为相关领域的研究人员提供参考。

银纳米线/二氧化钛核壳结构的制备及可见光光催化性能

以有机染料罗丹明B为目标降解物,采用水热法制备了不同负载比例的银纳米线(AgNW)@TiO2核壳复合结构光催化剂,评价其可见光催化活性。结果表明:核壳结构经煅烧后为AgNWs和锐钛矿型TiO2,TiO2带隙减小可实现可见光范围内的激发。当TiO2与AgNWs的摩尔比为84%时,光催化活性最高,对罗丹明B的降解率可达82.2%,主要活性氧化物为超氧自由基。该结构稳定性强,放置263 d后无氧化和相变发生。

蛭石对水中重金属离子的吸附性能

多金属矿山尾矿库渗滤液造成的地下水重金属污染严重,为有效利用矿物材料对地下水中重金属吸附,在对新疆尉犁蛭石进行定性、定量分析的基础上,通过静、动态吸附实验,研究了其对多金属硫化物尾矿渗滤液中常见的Cu^(2+)、Pb^(2+)、Zn^(2+)、Mn^(2+)的单独或共存状态下的吸附行为及吸附机理。研究表明:蛭石对Cu^(2+)、Pb^(2+)、Zn^(2+)、Mn^(2+)的吸附量分别为49.53、108.00、44.11 mg/g和32.47 mg/g,并且吸附符合Langmuir等温吸附模型,为单分子层吸附,吸附机理为层间离子交换、表面静电和表面络合共同作用。在动态吸附实验的条件下,蛭石填料在528 h达到平衡浓度,作用时间较长。完善了蛭石对多种重金属作用的基础性工作,并且蛭石在PRB技术中的长期运行,可为PRB矿物介质材料设计和优化提供重要指导。