碳基复合材料去除水中PPCPs研究进展

近几年来,药品和个人护理产品(PPCPs)的广泛和不当使用导致了严重的水体污染,对生态系统造成了严重影响。碳基复合材料吸附技术是解决水体PPCPs污染问题的重要技术之一,多孔碳材料孔隙结构发达、比表面积大、表面官能团丰富,同时高度芳香族结构使其具有优异的吸附性能。本文总结了用于去除水中PPCPs的碳基吸附剂种类、制备方法和相关的吸附机制。

表面活性剂辅助水热合成钼酸镧钠负极材料及性能研究

通过表面活性剂辅助水热合成了钼酸镧钠负极材料,利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、循环伏安(CV)测试等对样品结构和电化学性能进行了研究.结果表明,与pH=10相比,pH=6时制备的钼酸镧钠负极材料具有更好的电化学性能,其在电流密度为0.1 A/g时,容量可达356.7 mAh/g,循环后库伦效率接近100%.

化学实验竞赛促进实验室教学和管理的改革与探索

基于举办全国高等师范大学化学实验竞赛的启发,分析了竞赛对实验教学改革的促进效果,通过竞赛发现的实验教学中的问题,探索增强基础化学实验技能训练、强化综合性创新性能力的培养以及实验室教学与管理的改革措施。

高效医学传感钙钛矿材料研究进展

卤化物钙钛矿材料作为一种新型半导体材料,具有优异的光电转换特性、能级结构可调、易于加工、结构和尺寸以及形貌可调、改性后优异的生物相容性等优点,在医学检测传感器中具有广阔的应用前景。本综述讨论了钙钛矿材料在生物医学传感领域的研究进展,钙钛矿医学传感器能通过光电转换、全光转换、电催化等多种物理或化学机制实现传感,具有可灵活选择的器件结构、性能指标和信号传递方式,用于人体代谢物质、神经递质、癌症相关物质和药物等医学物质的检测。钙钛矿医学传感器将为未来的医工多学科融合提供新希望,加快医工融合发展。

BiOX制备及其光催化降解甲硝唑的综合化学实验设计

采用溶剂热法制备了卤氧铋BiOX(X=F,Cl,Br,I),利用XRD、SEM、紫外-可见吸收光谱UV-vis DRS对催化剂BiOX进行表征和光催化降解测试。实验包括了无机合成、仪器分析和测试等基本操作,并运用基础理论分析催化降解的动力学特征,可以加深学生对理论知识点的认识和应用,提高学生的综合操作技能,增强创新能力和创新意识。

水热合成高容量钨酸锑负极材料及性能研究

利用水热法合成了纳米片状Sb_(2)WO_(6)(SWO-24,SWO-48),并对其作为锂离子电池负极进行了系统地研究.结果表明,SWO-48电极组装的电池具有较高的可逆容量和良好的循环性能,在电流密度为1.0 A/g时,可逆容量为572.9 mAh/g,循环后库伦效率高达98%.

微/纳米ZnO的控制合成及其光催化性能

以锌盐和碱为主要原料,采用低温液相法,通过控制反应前驱液的组成,制得针状、花状、棒状和枣核状4种不同形貌的微/纳米ZnO。利用扫描电子显微镜(SEM)、X线能谱仪(EDS)、X线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和热重-差热分析(TG-DTA)等多种手段对产物进行表征,并探讨不同形貌ZnO微/纳米晶的形成机制。以甲基橙模拟有机污染物,考察紫外光照下所得ZnO样品的降解效果。研究结果表明:ZnO晶体的粒度和形貌由其生长习性及成核、生长速率共同控制。ZnO的光催化性能与其颗粒粒度及形貌密切相关,棒状和枣核状ZnO表现出很高的光催化活性,120 min内即可将甲基橙完全降解。

磁性Fe_3O_4/α-Fe_2O_3核壳材料的制备及处理含铬(Ⅲ)废水的应用

以Fe3O4为核、α-Fe2O3为壳层,制备出1种核壳结构的Fe3O4/α-Fe2O3负载型纳米复合材料,采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）等表征手段对核壳材料的形貌、组成及结构等进行了表征,并考察了该材料对Cr（Ⅲ）的去除性能以及Fe3O4/α-Fe2O3粒子的再生和重复利用性能。结果表明,制备得到的Fe3O4/α-Fe2O3纳米粒子具有典型的核壳结构,粒径约为40~100 nm。在p H为4.5时,Fe3O4/α-Fe2O3对Cr（Ⅲ）的饱和吸附量达到33.34 mg/g。Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述了Fe3O4/α-Fe2O3吸附Cr（Ⅲ）的行为,表明此吸附是多层物理吸附。以0.1 mol/L的H2SO4为解吸剂将吸附在核壳Fe3O4/α-Fe2O3上的Cr（Ⅲ）解吸,可以实现很好的再生,再生的Fe3O4/α-Fe2O3经过3次循环使用后,对Cr（Ⅲ）仍具有较好的去除能力。

非均相磁性Fenton催化剂的综合实验设计

设计了一个关于非均相Fenton磁性催化剂的制备及其催化性能研究的综合性实验。制备出一种具有核壳结构的Fe3O4/α-Fe2O3磁性纳米复合材料,采用XRD、SEM、TEM和FTIR等手段对材料的形貌、组成及结构等进行了表征,并将其作为Fenton试剂用于对甲基橙的催化降解。结果表明,实验所得样品具有核壳结构,粒子粒径约为50-80 nm。该催化剂对甲基橙具有较高的催化活性并且具有可利用其磁性回收利用的特点。本实验原料廉价易得,合成操作简单,涵盖多个知识点和实验技能,有利于学生巩固基础理论和实验技能,培养创新精神和综合实验能力,提升科学素质。

一步水溶液法快速合成花状纳米ZnO及其表征

以Zn(NO3)2和NaOH为原料,采用一步水溶液法,不添加任何表面活性剂,在85℃条件下反应30 min制备出形貌规则、结晶良好的三维(3-D)花状ZnO纳米晶体。用X-射线衍射仪(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等,分别对产物的结构和形貌进行了表征。通过对花状ZnO生长过程的研究,得出了其在液相中的生长机理。对样品的光致发光(PL)分析显示,Zn O在紫外光区有一个较强的发射,在可见光区有一个较宽的发射;通过在样品中掺杂少量过渡金属离子Co2+可有效屏蔽可见光区的缺陷发光。

一步化学溶液法合成ZnO纳米管

以Zn(Ac)2和NaOH为原料,采用一步化学溶液法,通过同时添加两种表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十二烷基硫酸钠(SDS),制备出形貌规则、结晶良好的一维ZnO纳米管。用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)和荧光光谱(PL)分别对产品的结构、形貌和发光性质进行了表征。结果表明,ZnO纳米管为沿c轴方向择优生长的六方晶型纤锌矿结构,管外径为720～780nm,管壁厚约120nm,平均长度为1.5μm,在紫外和可见光区有不同程度的荧光发射。本文初步探讨了ZnO纳米管的形成机理,研究了表面活性剂、溶液碱度等对生成产物的影响。

以δ-FeOOH为晶种由铁低温液相制备纳米氧化铁红

引言纳米氧化铁红,具有良好的耐候性、耐光性、催化活性和化学稳定性,在光气敏材料、精细陶瓷、涂料、催化剂和生物医学工程等方面有广泛的应用价值和开发前景[1-3]。目前制备纳米氧化铁有很多种方法。

共沉淀法制备Co掺杂纳米ZnO及其表征

以ZnCl2、CoCl2和NaOH为原料,采用共沉淀法制备了纯ZnO和Co掺杂ZnO(ZnO∶Co)纳米粉体。利用XRD、EDS和FESEM对样品的结构和形貌进行了表征,利用光致发光光谱(PL)研究了样品的发光性质。结果表明,控制退火温度600℃煅烧2h能得到纯度较高的ZnO∶Co纳米粉体,此粉体属于六方纤锌矿结构;部分Co2+取代了Zn2+进入ZnO的晶格,掺入量为2.2at%;Co掺杂对产品的形貌影响不大,掺杂前后均为准球形颗粒,掺杂后颗粒粒径略有减小;Co掺杂使ZnO的禁带宽度变窄,紫外发光峰位产生显著红移。

磷酸锑负极材料离子热制备及其电化学性能

以开发高容量的负极材料为目的,以离子液体([BMIM][PO_(4)])为磷源,借助温和的离子热法制备出具有二维层状结构的球形磷酸锑微花状负极材料.此种材料表现出优越的储锂性能,电流密度为0.1A/g时容量达.303 mAh/g,库仑效率高达98%.

基于{V_(18)O_(42)}多钒氧簇的设计合成及其催化Knoevenagel缩合反应性能

采用水热技术合成一例含钴的有机无机杂化多钒氧簇,其分子式为[Co(C_(8)H_(2)0N_(4))]4[Ⅳ^(V)_(13)Ⅴ^(V)_(5)O_(42)(Cl)]·6H_(2)O(1).研究表明,化合物1中[V_(13)^(Ⅳ)V_(5)^(Ⅴ)O_(42)(Cl)]^(8-)阴离子簇表面的富氧原子使其具有一定的Lewis碱性,其在苯甲醛与丙二腈的Knoevengel缩合反应中表现出优异的催化性能.室温下,30min内反应转化率和选择性可分别达到98%和100%;催化剂回收后至少可以重复使用4次,具有较好的循环稳定性.

高效光电调控钙钛矿量子点阻变存储性能

光电阻变存储器(RRAM)因其微型化、集成化和多功能等优点成为下一代非易失性存储器中最有前途的竞争者。采用低温旋涂法合成具有绿色荧光的无机CsPbBr_(3)量子点(QDs)为阻变功能层,制备了高效光电调控的Ag/CsPbBr_(3) QDs/ITO RRAM器件。该器件具有良好的抗疲劳性能和保持特性。在光照触发下,Ag/CsPbBr_(3) QDs/ITO器件的开关比(ON/OFF比)约为3.2×10^(3),较暗态增大了约24倍;写入电压(VSET)为2.88 V,较暗态降低了约13.3%。电场作用下Br−和Ag+双离子迁移形成混合导电细丝的通断是Ag/CsPbBr_(3) QDs/ITO器件阻变的主要机制。经光照激发作用,CsPbBr_(3) QDs薄膜内缺陷密度的减少促进光电流的增大,促进了Ag/CsPbBr_(3) QDs/ITO器件低阻态(LRS)阻值和VSET减小、进而提高器件ON/OFF比。高效光电调控全无机钙钛矿RRAM技术推动了高密度信息存储器的快速发展。

微波辅助水热合成高容量钼酸铋负极性能研究

通过水热合成法及微波辅助水热法制备出层状钼酸铋锂离子电池负极材料,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安及交流阻抗测试等对样品进行了形貌表征及电化学性能测试,并考察了其在电池中的循环稳定性.相比水热法,微波辅助水热法合成的钼酸铋电荷转移电阻减小且容量提升,在电流密度为15mA/g时容量可达674mAh/g,且循环后库仑效率接近90%.

卤化物钙钛矿光电阻变机理研究进展

阻变器作为一种基于可逆、非易失、阻态突变的信息存储和处理器件,是解决传统存储器的内在物理限制和冯·诺依曼架构瓶颈问题的核心电子元器件之一,受到了广泛关注。卤化物钙钛矿具有快速的载流子迁移特性和优异的光电转换性能,作为阻变功能层赋予光电阻变存储器优异的阻变性能。因此,近年来卤化物钙钛矿基阻变器的存储和计算应用研究发展迅速。然而,目前对于卤化物钙钛矿的光电阻变机理尚未形成统一认识。基于此,本文分析了卤化物钙钛矿阻变存储器的工作机理,对比分析了卤化物钙钛矿基光电阻变器导电细丝和能级匹配调控特性,总结了其各种机理的制约因素,揭示了导电细丝在光场和电场作用下重复形成和断裂,以及阻变器中卤化物钙钛矿功能层和其他功能层之间肖特基势垒改变,主导卤化物钙钛矿光电阻变器的开关比、阈值(Set/Reset)电压和阻变器性能稳定性,并进一步展望卤化物钙钛矿基光电阻变器在新型人工智能仿生突触、存内运算、机器视觉的应用。

不同生物质为原料的热解生物炭对Pb^(2+)的吸附作用

为了探讨生物质种类对制备热解生物炭吸附去除污染物性能的影响,以水曲柳、花生壳及牛粪为生物质原料,在400℃下热解4 h制备生物炭(FM-BC、PS-BC和CM-BC).对生物炭的产率、灰分、元素组成和表面官能团的变化进行了分析.结果表明,牛粪生物炭的产率最高(57.9%)、灰分最高(66.9%),同时碱性基团和酸性基团数量之比最大.用X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)及场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行了表征,结果表明,除牛粪生物炭外,其他两种生物炭生成了完全无定形的碳;观察生物炭的形貌,都呈现出多孔炭架结构,孔隙结构非常丰富,并且PS-BC的孔道轮廓更清晰完整.以Pb^(2+)为模型污染物,通过序批式吸附实验比较了不同生物炭的吸附性能,研究了其吸附热力学和动力学行为.在25℃及p H=5.5条件下,FM-BC、PS-BC和CM-BC对Pb^(2+)的饱和吸附量分别为11.99、31.9和197.99 mg·g^(-1),吸附能力由大到小的顺序为CMBC>PS-BC>FM-BC.吸附速率常数分别为0.001 37 g·mg-1·min^(-1),0.000 78 g·mg^(-1)·min^(-1)和0.068 g·mg^(-1)·min^(-1),吸附速率由大到小的顺序为CM-BC>FM-BC>PS-BC.研究证明,生物质的种类影响着生物炭对Pb^(2+)的吸附性能.

添加剂后改性生物炭的制备及其对Pb2+的吸附作用

为了探讨添加剂种类对后改性生物炭吸附性能的影响,制备水曲柳生物炭,后用添加剂对其进行改性,添加剂分别为盐酸、氢氧化钠、高锰酸钾、丙酮、过氧化氢、水,以Pb^2+为模型污染物,测试其吸附性能。研究发现,碱和高锰酸钾溶液后改性生物炭对Pb^2+的吸附性能提升作用较大,吸附去除率分别为99%和80%。对生物炭材料进行了特性表征,包括灰分的测定、元素的分析、比表面和孔径分析、晶型和形貌分析。结果表明:BC-Mn生成生物炭和含锰化合物的复合物,增加了无机化合物灰分的含量,BC-OH和BC-Mn含氧官能团增多,具有很强的离子交换能力和金属络合作用,同时碱性官能团的增加有利于吸附污染物生成沉淀,碱性官能团和含氧官能团增多是引起吸附性能提高的主要原因。研究了其吸附动力学行为,在25℃、pH=5.5条件下,吸附速率由大到小的顺序为BC-Mn>BC-OH>BC。研究证明,后改性过程中添加剂种类影响着后改性生物炭的吸附性能。