一维纳米结构MnO2的微波合成及其电化学性能

以在水热条件下合成的纳米结构γ-MnOOH为前驱物,以K2S2O8为氧化剂,采用单模式微波加热法制备出一维纳米结构MnO2.采用XRD和TEM等手段对样品进行了表征.以在100℃下水热合成的γ-MnOOH纳米纤维为前驱物时,制得α-MnO2纳米纤维;以在150℃下水热合成的γ-MnOOH纳米棒为前驱物时,制得β-MnO2纳米棒.分别用α-MnO2纳米纤维和β-MnO2纳米棒作为Li/MnO2电池的正极材料进行恒电流放电实验,研究结果显示,α-MnO2纳米纤维的放电容量为270.23 mA.h/g,β-MnO2纳米棒的放电容量为186.66 mA.h/g.

羟烷基胺功能化离子液体吸收SO_2的量子化学计算(英文)

采用量子化学中的密度泛函理论(DFT)对羟烷基胺离子液体(HyAAILs)与二氧化硫(SO2)的相互作用进行了研究.通过几何结构优化,电荷分布和热力学参数计算等来确定离子液体中能够有效吸收SO2的官能团.HyAAILs与SO2反应形成平均距离为0.240nm的S—N键,导致电荷从ILs转移到SO2以及S—O键长和O—S—O键角的改变.气态和液态模型的计算结果表明,标准吉布斯函数变(△G苓)主要取决于阳离子的结构和分子质量.阳离子结构影响了吸收反应能垒,对于三种阳离子体系的反应活化能顺序为:Ea(secondary)<Ea(tertiary)<Ea(primary).理论计算结果得到了实验数据的验证,羟乙基伯胺离子液体吸收的SO2理论摩尔分数与文献中的实验数据非常接近.本研究提供了一种预测和验证功能离子液体性质的有效方法.

靛蓝磺化物还原隐色和氧化脱色的薄层光谱电化学研究

自制长光程薄层电化学池,对靛蓝磺化物(IC)的还原隐色和氧化脱色过程及其逆过程进行循环伏安和双电势阶跃UV-Vis光谱电化学测量。结果表明,IC在不至过低的电势下(>-1.0VvsAg/AgCl/饱和KCl),可通过2e-/2H+可逆反应还原为隐色体,其逆向电氧化过程的速率常数大于电还原速率常数1个数量级以上;隐色体也可被溶解氧化学氧化,导致电还原效率降低。在IC的电氧化脱色方面,提出一种复杂的电化学-化学-电化学机理,氧化生成的中间体通过水解发生中心CC双键的断裂而转化为靛红磺酸,后者在1.0V以上的较高电势下进一步被不可逆电氧化降解为一系列小分子。

电化学催化丙烯酰胺的聚合

为考察氧化还原聚合中的电化学催化效应,在双室电解池中采用铂丝为工作电极进行丙烯酰胺的电解聚合,引发剂为硫酸铈-草酸体系。Ce4+氧化草酸产生自由基,而电解可以使Ce4+再生。对电解和非电解聚合的聚丙烯酰胺产率及分子量进行了对比,结果表明,电解既能大幅提高产率,也能明显提高聚合产物的分子量,即对聚合物链的引发和增长两方面都有促进作用。保证电催化效应的关键因素除适宜的电极电势外,还要有足够大的电极面积与溶液体积之比。

MIL-101/P25复合材料的制备及光催化性能

采用水热法,将MIL-101负载到预处理过的P25表面,制得MIL-101/P25复合光催化材料,通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)、低温N2物理吸附-脱附(BET)、热重(TG)、场发射透射电镜(FETEM)和光致发光光谱(PL)等对催化剂进行结构表征,同时考察MIL-101及复合材料的稳定性,并且提出协同因子指标来定量评价复合带来的协同效应。结果表明MIL-101呈片状,与P25部分结合。复合后,MIL-101的稳定性得到提高。在适当的配比下,复合具有协同效应,当Cr(NO3)3·9H2O与P25的物质的量之比为1∶1时,复合材料对罗丹明B的可见光催化活性最高,协同因子达到1.64。复合材料对无色有机污染物水杨酸同样表现出良好的光催化效果。

碳、铈共掺杂改性TiO_2负载ACFS复合水净化材料的制备与性能

分别采用偶联法与溶胶-凝胶法制备了碳、铈共掺杂改性TiO2负载活性碳纤维(ACFS)复合水净化材料(Ce,C-TiO2/ACFS)。以亚甲基蓝模拟废水的脱色效果为考察目标,对其负载量进行了优化,得出最佳负载率分别为:5.82%和8.41%。扫描电镜(SEM)表征显示:偶联法制备的复合材料中,改性TiO2光催化剂在ACFS表面多以团聚体的形式负载,分布不均;而溶胶-凝胶法制备的复合材料为膜状负载,且分布均匀。循环脱色实验比较表明,溶胶-凝胶法制备的复合材料的脱色率高,重复使用性能较好,这与材料表面TiO2为均匀的膜状负载有关。

Tb掺杂介孔TiO_2/聚噻吩复合材料的制备及其可见光光催化性能研究

采用原位聚合法制备了一系列不同质量比m(Th)/m(Tb掺杂介孔TiO2)的复合光催化剂(其中Th为噻吩),采用XRD、FTIR、荧光光谱(PL)、场发射透射电镜(FETEM)和X射线光电子能谱(XPS)对复合光催化剂进行了表征。结果表明,复合粒子上的聚噻吩骨架中S原子与TiO2粒子间存在相互作用。以罗丹明B为模型降解物,研究了不同比例复合光催化剂在可见光下的光催化性能,其中m(Th)/m(Tb掺杂介孔TiO2)=1/10复合光催化剂光催化性能最好。在可见光照射下4 h,脱色率达到82.4%。这是由于Tb掺杂介孔TiO2与PTh(聚噻吩)之间的协同作用,拓宽了TiO2纳米粒子的光响应范围,提高了光生电子和空穴的分离效率,从而有效提高了其光催化性能。

聚丙烯/纳米氮化硅复合材料的等温结晶形态

研究了纳米氮化硅材料对于均聚聚丙烯等温结晶形态的影响。结果表明:1)纳米氮化硅作为成核剂效果明显,随着纳米氮化硅的加入,聚丙烯晶体尺寸减小,晶体完善程度下降;2)随着结晶时间延长,晶体尺寸有逐渐变大的趋势,晶体完善程度也在提高;3)随着结晶温度提高,晶体完善程度提高;4)在纳米氮化硅含量为2%(质量分数)时,晶体尺寸相对最小。

PANI/N-K_2Ti_4O_9/UiO-66复合材料的制备及光催化性能研究

用自组装法将金属有机框架UiO-66负载到低带隙半导体N-K2Ti4O9的表面,然后采用原位氧化复合法制备导电聚合物聚苯胺粘结的PANI/N-K2Ti4O9/UiO-66复合光催化剂(复合材料A),制备了N-K2Ti4O9和UiO-66不同比例物理混合后再粘结聚苯胺的复合材料B。采用红外(IR)、场发射透射电镜(FETEM)、荧光光谱(PL)对复合材料的结构、形貌进行表征。结果表明,UiO-66负载到棒状N-K2Ti4O9的表面呈现核壳结构,聚苯胺(PANI)粘结在核壳结构N-K2Ti4O9/UiO-66的表面形成复合材料,PANI粘结可以有效降低电子-空穴复合率,复合材料A具有最好的光催化性能。

基于组态王的炭化过程自动监控系统

设计了基于组态王的炭化过程自动监控系统,针对高温化学反应的特点开展了控制策略。系统通过以单片机(MCU)为核心的下位机实现检测控制功能,安装组态王的微机为上位机实现控制算法并监控系统运行。该系统界面友好、操作简便、功能强大、控温精度高。实验结果表明,通过该系统的应用,实现了炭化过程温度的多段升温和气氛接入的自动监控。

废旧锂离子电池正极材料LiFePO4/C的电化学修复再生

将经过1500次循环的废旧LiFePO4电池正极材料进行回收处理后,与导电碳黑、聚偏氟乙烯(PVDF)黏结剂按质量比80:15:5混合均匀重新制成正极片。以金属锂片为负极与其组装成半电池,通过充放电过程让负极的锂补充到待修复正极材料LixFePO4/C(0<x<1)中,达到修复再生的目的。结果表明:修复再生后的LiFePO4/C组装成半电池在0.1、0.5、1、5、10和15 C倍率下放电比容量分别为150、141、131、111、79和50 mA.h/g。而且经过不同倍率循环后,返回0.1C放电比容量相对于初始0.1C平均放电比容量无衰减。将修复再生后的电极片和待修复电极片分别与人工石墨负极组装成全电池,测得0.1C下首次的放电比容量分别为133和114mA.h/g,说明修复再生效果明显。

ZnMn_2O_4纳米催化剂制备及催化合成乙酸正丁酯

利用共沉淀法制备了四方晶系锌锰复合氧化物ZnMn2O4纳米催化剂,X射线粉末衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）结果表明,所合成的催化剂为粒径均匀的纳米粒子,平均粒径在20-50 nm,具有较好的分散性,对乙酸正丁酯的合成有较高的催化活性。确定了适宜的酯化反应条件,以焙烧温度为300℃制备的ZnMn2O4为催化剂,在催化剂用量为0.3%（以反应物总质量计）、n（酸）∶n（醇）=1.8∶1、反应时间为4 h、酯化反应温度120℃的条件下,酯化率可达92.53%。

热处理对高硫化氢合成气一步法制甲硫醇K2MoO4-NiO/SiO2催化剂结构及性能的影响

在不同焙烧温度和焙烧气氛下对共浸渍法制备的K2MoO4-NiO/SiO2催化剂进行热处理,并采用X射线衍射、热重-差示扫描量热、氢气程序升温还原、拉曼光谱和电子自旋共振波谱等手段对催化剂进行了表征,同时考察了催化剂催化高硫化氢合成气一步法制甲硫醇的性能.结果表明,由于催化剂中所含柠檬酸氧化放热,空气中焙烧的催化剂发生严重烧结.随着焙烧温度的升高,八面体配位的Mo(Oh)逐渐向四面体配位的Mo(Td)转变,导致催化剂的还原能力降低,配位不饱和Mo(CO吸附位)减少,因而CO转化率降低.甲硫醇的生成与Mo–S–K相密切相关,而MoS2晶相表面主要生成烃类.与氮气中焙烧的催化剂相比,空气中焙烧的催化剂表面的MoS2相较多,而Mo–S–K相较少,因此具有更高的烃类选择性和更低的甲硫醇选择性.

超声场强化膜分离过程研究与应用进展

膜分离过程中的膜污染和浓差极化现象,可通过超声场产生的机械振动、声冲流及声空化等实现有效控制。本文对超声场强化膜分离过程的机理与研究现状进行了分析,从超声场强化膜分离集成系统、膜材料、结构及其稳定性,超声场与其它方法协同强化膜分离过程等方面的研究工作进行了综述,并对超声场强化膜分离技术在含颗粒体系、生物食品领域、水处理领域中的应用特点进行了分析和总结。在此基础上,对超声场强化膜分离过程的发展方向和研究前景进行了展望。

7-羟基香豆素与三种芳香族氨基酸作用的荧光光谱研究

运用荧光光谱和紫外光谱研究7-羟基香豆素UBM分别与色氨酸Trp,酪氨酸Tyr和苯丙氨酸Phe三种芳香族氨基酸的相互作用。结果表明在模拟人体生理条件下,UMB能引起上述氨基酸发生荧光猝灭,最大猝灭波长依次为347,303和282nm,猝灭机制均为静态猝灭,相互之间均以摩尔比1:1形成了复合物,且得到两种温度下UMB与Trp,Tyr和Phe反应的表观平衡常数Kc分别为298.15K时2.993×106,7.858×104和1.186×103 L.mol-1,310.15K时2.702×104,1.063×105和8.352×103 L.mol-1。热力学函数变化表明UMB与以上三种氨基酸结合作用较强,其中UMB-Trp相互作用力是氢键或范德华力,UMB-Tyr和UMB-Phe相互作用主要以疏水作用为主,同时都可能存在偶极-偶极之间的相互作用。

基于MCM-41模板制备β-MnO_2纳米纤维及其催化降解亚甲基蓝染料

以介孔氧化硅材料MCM-41为模板,硝酸锰为锰源,通过浸渍、450℃焙烧4 h得到Mn-MCM-41,用NaOH溶液溶解除去氧化硅模板得到锰氧化物,采用XRD,HRTEM和N2吸附-脱附等测试技术对产物进行了表征.结果表明,所得产物是纯相的β-MnO2纳米纤维,直径小于3 nm.纳米纤维之间有序排列组成类似MCM-41模板的介孔结构,其比表面积达到136.5 m2/g.将所制备的β-MnO2纳米纤维用于催化过氧化氢氧化分解质量浓度为60 mg/L的亚甲基蓝(MB)模拟染料废水,经100 min反应后,亚甲基蓝水溶液脱色率达到97.59%.所制备的催化剂对降解处理高浓度亚甲基蓝溶液,具有降解脱色率高和反应速度快等优点.

酸性组分对N,N′-二(2-羟丙基)哌嗪吸收/解吸SO_2性能的影响

通过添加硫酸、盐酸和氢氟酸模拟研究了SO3、HCl和HF三种酸性气体对N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪(HPP)吸收解吸SO2性能的影响。研究结果表明,随着吸收液中硫酸、盐酸和氢氟酸的浓度逐渐增大,吸收液的饱和吸收量和脱硫率逐渐降低,解吸率逐渐增大。添加相同浓度H+的硫酸和盐酸对HPP吸收SO2性能的影响效果基本相当,且大于相同浓度H+的氢氟酸。每摩尔吸收液中添加0.5 mol硫酸或1 mol盐酸,吸收液饱和吸收量减少0.47mol mol 1;每摩尔吸收液中添加1 mol氢氟酸,饱和吸收量减少0.44 mol mol 1,饱和吸收量的理论计算值与实验值偏差率小于±1%。

基于Li3PO4水热法制备LiFePO4及其改性

以自制Li3PO4为前驱体,在水热条件下与FeSO4.7H2O反应制备得到纯相LiFePO4,并通过碳包覆和Cu2+掺杂对其进行了有效改性,获得了适合高电流密度放电的LiFePO4正极材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对产物进行了物相和形貌表征。实验研究了水热反应温度对产物的形貌及其电化学性能的影响,同时探讨了掺杂Cu2+对材料常温和低温电化学性能的影响。结果表明:在200℃、24h水热条件下制得的产物,经碳包覆后的复合材料LiFePO4/C(LFP200/C),以1C(150mA.g-1)电流放电,放电比容量达140.7mAh.g-1;对材料进行Cu2+掺杂得到的Cu-LFP200/C材料的放电比容量及倍率性能得到进一步提高,常温下1C倍率的放电比容量为150.3mAh.g-1,10C倍率的放电比容量为108.7mAh.g-1,在-30℃条件下的放电比容量依然达到97mAh.g-1。

复合溶剂热法合成Bi2S3纳米棒的研究

以铜试剂（二乙基二硫代氨基甲酸钠）为硫源、硝酸铋为铋源、丙三醇-水体系为溶剂，采用复合溶剂热法大规模合成了Bi2S3纳米棒。对所制备的样品用X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）等测试手段进行了表征。结果表明，所制备样品为纯相正交晶型，其形貌为分散性良好的单晶纳米棒，径向和轴向尺寸分别为30-50nm和几微米。对Bi2S3纳米棒的形成机理进行了探讨，认为丙三醇-水复合溶剂及表面活性剂PVP对其形貌和尺寸均有重要影响。

系列纳米结构锰氧化物的水热合成(英文)

以KMnO4为锰源、抗坏血酸(AA)为还原剂,采用水热法制备系列纳米结构锰氧化物。通过调节反应物的物质的量的比、水溶液的pH值、反应温度和反应时间,制备出了不同纳米结构的锰氧化物,包括Mn3O4纳米粒子、MnOOH、α-MnO2和β-MnO2纳米棒。采用XRD和TEM测试技术对合成产物进行了表征,同时对其反应机理进行了探讨。