模拟煤炭气化废水中苯酚的微生物降解

苯酚是煤炭气化废水中一种典型的有机污染物,其处理受到广泛关注和研究。本文采用连续驯化和平板划线法从焦化废水和气化废水中筛选出两种苯酚高效降解菌株,分别命名为JHFS-1和QHFS-1;通过苯酚溶液的微生物降解实验研究了温度、pH、摇床转速、细菌接种量、Cu^(2+)和Mn^(2+)等对苯酚降解效果的影响,还考察了模拟煤炭气化产生的煤气洗涤水的微生物净化修复效果。结果发现:经16S rDNA基因测序和微生物学鉴定,两种菌株均为醋酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus);30℃、pH=6.0、摇床转速120r/min、接种量13%是苯酚的最优降解条件,经24h处理,苯酚降解率可达94.31%;Cu^(2+)对JHFS-1降解苯酚有一定的抑制作用,Mn^(2+)一定程度上促进JHFS-1对苯酚的降解;微生物对苯酚的降解遵从羟基化途径和羧基化途径;JHFS-1菌可有效降解煤气洗涤水中的有机污染物,其总有机碳(TOC)降解率达58.43%。

UCG污染物苯酚在PRB中穿透行为及数值反演

煤炭地下气化(UCG)是集煤炭开发、转化为一体的煤炭清洁利用技术,但地下水污染风险已成为限制其推广应用的主要瓶颈之一。以有井式UCG为背景,以苯酚溶液为模拟UCG污染水,分别以砂、砂与有机膨润土和砂与活性炭混合材料构建模拟渗透反应墙(PRB)试验系统,利用有限元法和Python科学计算库NumPy及SciPy构建数值反演程序,研究苯酚在PRB中穿透现象。发现:①对充填砂和有机膨润土的PRB,随砂和有机膨润土质量比增加,扩散系数D和渗流速度q增大,弥散度λ和延迟因子R减小;对充填砂和活性炭的PRB,随砂和活性炭质量比增加,扩散系数D、渗流速度q和延迟因子R减小,弥散度λ增大。②混合材料质量比决定其孔隙率和吸附性能,对阻滞净化苯酚影响大。对砂和有机膨润土配制PRB墙体材料,质量比增大,PRB墙体孔隙率增大,苯酚初检时间缩短;对砂和活性炭配制PRB墙体材料,质量比增大,PRB墙体孔隙率减小,苯酚初检时间先增后减。③PRB对苯酚的吸附净化效果与机理:砂与有机膨润土构成墙体材料,其质量比存在阈值(本试验条件阈值2∶1),质量比小于该阈值时PRB对苯酚净化效果好,大于该阈值时净化效果急剧下降;砂与活性炭构成的墙体材料,其质量比小于2∶1时溶液渗流速度占主导作用,质量比大于2∶1时活性炭吸附性能占主导作用。

催化转移氢化制生物质基2,5-呋喃二甲醇研究进展

生物质基2,5-呋喃二甲醇(BHMF)可从廉价易得的糖类出发,经催化转化-选择性氢化制取,并作为一种用途广泛的化工中间体及燃料前体,尤其在改善传统聚酯性能以及合成绿色可降解的生物基聚酯新材料方面具有独特优势。BHMF制取过程中,传统的氢化方式消耗了大量高品位能源氢气,且高压氢气存在安全隐患并导致基础设施投入多。本工作立足于催化转移氢化的优势,综述了甲酸、醇类及其他类型氢供体通过催化转移氢化的方式选择性加氢制取BHMF的研究进展;并针对催化转移氢化过程中不同类型氢供体、催化剂和反应工艺的特点及存在的问题,分析了反应条件、强化手段等对BHMF选择性和收率的影响以及反应体系的优劣。在此基础上,提出了转移氢化制取BHMF新型催化体系的研究方向,并对清洁高效、本质安全BHMF制取工艺的发展进行了展望,为生物质转化中特定催化体系的研发提供科学参考。

膨胀石墨的制备及其对煤炭地下气化煤气冷凝水的净化

以天然石墨为原料,采用化学氧化-高温膨胀工艺制备膨胀石墨,利用扫描电镜、低温氮气物理吸附仪和红外光谱仪对膨胀石墨的表面形貌、孔结构特征及表面官能团等微观结构进行表征;并系统研究其对内蒙古褐煤地下气化煤气冷凝水中氨氮(NH3-N)和总有机碳(TOC)的吸附净化特性。结果表明,所制膨胀石墨具有片层状三维网络结构,孔隙发达,比表面积可达27.3 m^2·g^(-1),总孔容为0.124 cm^3·g^(-1),孔径主要分布在2~10 nm,且其表面含有丰富的羰基、酚羟基等含氧官能团,是一种性能优良的介孔吸附材料。膨胀石墨对煤炭地下气化煤气冷凝水中NH_3-N和TOC具有良好的净化效果;当膨胀石墨添加量为1.5 g,吸附温度为40℃,振荡吸附时间为60 min的工艺条件下,膨胀石墨对煤气冷凝水中NH_3-N的脱除率和吸附量分别为44.35%和8.76 mg·g^(-1),TOC的脱除率和吸附量则分别为59.80%和4.07 mg·g^(-1)。

一例喹喔啉酰腙荧光探针对锌离子的选择性高灵敏识别及细胞成像应用

通过缩合反应制备了一例席夫碱荧光探针2-喹喔啉甲醛缩2-吡啶酰肼(1),使用核磁共振氢谱和碳谱及质谱等手段表征了探针的结构。荧光光谱分析表明,探针1自身无荧光,而Zn^(2+)能够导致其在500 nm处出现强发射峰。该荧光增强能够在常见阳离子中选择性检测Zn^(2+),检测限低至0.16μmol·L^(-1)。通过核磁、质谱和紫外等手段推测了探针1与Zn^(2+)可能的配位模式。通过单晶X射线衍射解析了1-Zn^(2+)配合物的晶体结构,进一步确认了探针的配位行为。1-Zn^(2+)晶体中探针分别采取ONN和NN配位模式螯合2个Zn^(2+),并由桥联CH3O-和Cl-连接形成一维链状结构。此外,该探针还可用于活细胞中Zn^(2+)的检测。

Ru-Ni/WO_(3)催化剂的制备及其催化纤维素制乙二醇

以商业氧化钨(WO_(3))为载体,通过调控制备工艺和活化方式制备了一系列钨基金属催化剂并探索其催化性能。研究结果表明:通过浸渍负载法制备并采用NaBH_(4)液相活化制备的Ru-Ni/WO_(3)催化剂,Ru和Ni的负载量分别为2%和20%,其表现出较好的纤维素氢解制乙二醇的催化性能,在240℃、4 MPa氢压下,反应4 h可以得到86.1%纤维素转化率和62.8%的乙二醇选择性。采用XRD、SEM、Raman和XPS等表征手段探讨了催化剂组成和结构对其催化性能和产物分布的影响机制,Ni和Ru分步浸渍、然后NaBH_(4)液相还原活化的双金属催化剂会比普通浸渍和氢气热还原活化的催化剂更易被还原,同时具有更大的比表面积和金属分散性,表现出更多的表面缺陷和酸活性位,从而有利于催化纤维素直接氢解转化制备乙二醇。

碳量子点带隙宽度调控的研究进展

碳量子点因其合成简便、生物相容性良好、低成本和优越性能等特点,近年来发展迅速。其中,带隙宽度是影响碳量子点应用的一个关键因素。本文针对近年来碳量子点在带隙宽度调控方面的研究,从“自上而下”和“自下而上”两种制备策略出发,对将碳量子点的光学性质向长波长、窄带隙方向调控的方法进行了综述,包括尺寸调控、表面态调控和前驱体选择等,并对带隙可调碳量子点制备存在的挑战和前景进行了讨论。

变压吸附提纯氢气的研究进展及应用

氢气作为一种清洁无碳、灵活高效的新型能源,其应用市场潜力巨大。变压吸附提纯氢气具有纯度高、能耗低、自动化程度高的特点,是当前制氢的主要分离技术,优化变压吸附工艺和改良吸附剂是变压吸附制氢进一步发展的关键。通过调研相关文献,综述了变压吸附制氢在理论模拟研究、工艺调控优化和吸附剂材料方面的研究进展及应用,并对变压吸附制氢技术的发展进行了展望。

喹啉-8-甲醛乙酰腙锌/镉配合物的晶体结构及荧光性质（英文）

合成并通过单晶X射线衍射、元素分析及红外光谱表征了配合物{[Zn(HL)(H_2O)(SO_4)]·H_2O}n(1),[Cd(HL)Cl_2](2)和[Cd(HL)I2](3)的结构(HL为喹啉-8-甲醛乙酰腙)。单晶衍射结果表明,配合物1中,中心Zn髤离子的配位构型为扭曲的八面体,与来自1个中性三齿配体HL的ONN原子供体,1个水分子和2个μ2桥联的硫酸根配位,从而形成沿b轴方向的一维链。配合物2和3中Cd髤与1个中性三齿配体HL和2个卤素阴离子(2中为氯离子,3中为碘离子)配位,配位构型为扭曲的四方锥。乙腈溶液中,配合物3与配体HL几乎无荧光发射,而配合物1和2分别在428和408 nm处有强荧光。

2-乙酰吡嗪苯甲酰腙钴、锌和铜配合物的晶体结构及荧光性质（英文）

合成了配合物[Co(L)_2](1),[Zn(L)_2](2)和[Cu_2(L)_2Cl_2](3)(HL为2-乙酰吡嗪苯甲酰腙),并通过单晶衍射、元素分析及红外光谱表征了它们的结构。单晶衍射结果表明,配合物1和2同构,配体和金属的比例为2∶1。每个配合物中,中心金属离子与来自2个阴离子配体L-的N_2O电子供体配位,形成扭曲的八面体配位构型。在双核配合物3中,Cu(Ⅱ)离子与1个阴离子三齿酰腙配体、2个μ2桥联的氯离子配位,拥有扭曲的四方锥配位构型。此外还研究了配合物的荧光性质。

锂离子电池用石墨类负极材料结构调控与表面改性的研究进展

锂离子电池作为新一代绿色能量储存和转换装置,具有广阔的应用前景和巨大的经济价值。负极材料是锂离子电池的核心部件之一,其结构和性质对电池的性能起着关键性作用。在众多碳基负极材料中,石墨类材料是目前商业化锂离子电池中应用最广的负极材料。但石墨类负极材料存在可逆容量较低、离子扩散动力学和电解液兼容性较差、体积膨胀率较高等问题,导致锂离子电池的能量密度、大电流倍率性能及循环稳定性等受到严重限制。尤其是近年来新能源汽车对续航里程和快速充放电能力的需求不断提高,使得石墨类负极材料在能量密度与功率密度方面的缺陷日渐凸显。为改善现有石墨类负极材料某些方面的缺陷,提高其综合性能,研究者们主要从石墨类负极材料的表面包覆、化学修饰、元素掺杂和微晶结构优化等角度进行了广泛探究,并取得了丰硕的成果。主要体现在:(1)表面包覆,构筑核壳结构,改善负极材料与电解液的兼容性;(2)化学修饰,调控界面化学性质,增强负极材料表面SEI膜(电极/电解液界面膜)的稳定性;(3)元素掺杂,调节石墨微晶表面的电子状态和导电性,强化负极材料的嵌-脱锂行为;(4)微晶结构优化,修筑三维(3D)梯级纳米孔道,改善锂离子的传输路径,提高负极材料的储能容量和倍率性能。本文简要介绍了锂离子电池的工作原理和其对石墨类负极材料的要求,重点综述了石墨类负极材料在结构调控与表面改性等方面的最新研究进展,并对石墨类负极材料的未来发展趋势进行了展望,以期为高性能锂离子电池用新型碳基负极材料的研发与推广应用提供参考。

梯级孔生物质活性炭的制备及其电容特性研究

以柚子皮为原料,采用预先炭化-KOH活化工艺制备生物质活性炭,并将其用作超级电容器电极材料。采用低温氮气吸附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及X射线光电子能谱(XPS)等方法表征生物质活性炭的孔结构、表面形貌等微观结构和表面化学性质,利用恒流充放电、循环伏安、漏电流等手段探究生物质活性炭用作电极材料的电化学特性。研究表明:柚子皮经预先炭化-KOH活化处理可以制备出比表面积为1 347~2 269m^2/g,总孔容达0.642~1.283cm^3/g,中孔比例为23.83%~48.90%的高品质生物质活性炭。该生物质活性炭具有发达的比表面积、"大孔-中孔-微孔"三维贯通梯级孔结构,且表面富含羰基、酚羟基及羧基等含氧官能团,是一种比较理想的超级电容器电极材料。生物质活性炭电极材料在KOH电解液中具有优异的电容特性,在50mA/g电流密度下的比电容最高可达243F/g,5 000mA/g电流密度下的比电容仍可保持为175F/g,且具有优异的循环稳定性,循环1 000次后比电容保持率高达93.34%,漏电流仅为0.006 3mA。生物质活性炭优异的电化学特性与其发达的比表面积、"大孔-中孔-微孔"三维贯通梯级孔结构、合理的孔径分布及独特的富氧表面化学性质密切相关。

石灰岩对褐煤模拟地下气化残焦物化性质的影响

基于煤炭地下气化过程中石灰岩可能影响煤焦的组成和结构,借助煤炭地下气化模拟实验系统对不同石灰岩掺量(质量分数为0-30%)的褐煤进行水蒸气气化,并采用低温N2吸附-脱附、XRD和FT-IR等分析手段研究石灰岩对褐煤模拟地下气化残焦的组成、比表面积及孔结构特征、微晶结构和表面官能团等物理化学性质的影响。结果表明,石灰岩对煤焦的元素组成有较大影响。石灰岩可促使煤焦中的微孔向中孔发育,增大煤焦的比表面积和孔容积;当石灰岩掺量从0增加到30%时,煤焦的比表面积增大21.91%,介孔率增加21.49个百分点。XRD分析表明,钙的存在破坏煤焦的芳香结构,使煤焦无序化程度增加,晶面间距(d002)增大,抑制煤焦的石墨化发展倾向。FT-IR分析表明,石灰岩存在下,煤焦的羟基官能团减少。

天然矿物为模板制备功能炭材料的研究进展

炭材料因具有特定的微观结构、可调控的孔隙特征及优良的物理化学稳定性等特点,已被广泛应用于环境治理、能量存储、生物医药、电子信息和国防科技等多个领域。炭材料的微观结构是决定其功能化应用性能的关键因素,因此,针对不同用途定向设计和可控制备具有特定功能的炭材料,并实现其微观结构的精准调控具有重要意义。在众多炭材料制备方法中,天然矿物模板法因在炭材料的微观结构精准调控、模板资源丰富、制备工艺高效等方面具有明显优势而备受关注。自然界中存在大量具有一维、二维、三维结构的天然矿物,且拥有特殊的微观形貌特征和发达的孔隙结构,为定向制备特定结构的炭材料提供了优质的天然模板。本文简要介绍了天然矿物为模板制备功能炭材料的原理,并在此基础上重点综述了天然矿物模板法在功能炭材料制备及其微观结构调控等方面的研究现状与发展动态。主要体现在:(1)利用埃洛石、凹凸棒石和海泡石等一维纳米结构特征,通过碳质前驱体对天然模板形貌或孔道的选择性复制来制备碳纳米管、碳纳米棒和碳纳米纤维,并借助热处理和酸活化等手段对矿物模板进行预先改性以实现一维纳米炭材料形貌特征和孔隙结构的双重调控;(2)利用蛭石、蒙脱石和水滑石等二维层状结构特征,通过碳质分子在矿物层间限域空间内的定向排列来制备石墨烯和碳纳米片,并借助热处理和离子交换等手段对矿物模板进行适度扩层改性以实现二维纳米炭材料微观结构的有效调控;(3)利用沸石和硅藻土等三维立体架构多孔特征,通过多孔矿物的结构导向作用制备具有“微孔⁃中孔⁃大孔”层次孔结构的三维多孔炭,并借助CO_(2)、H_(2) O和KOH等协同活化造孔以实现多孔炭材料三维多孔结构的精准调控。最后,本文指出了利用天然矿物为模板制备功能炭材料所存在的主要问题,并对天然矿物模板法制备功能炭材料的未来发展趋势进行了展望,以期为高性能功能炭材料的研发与应用提供参考。

3-乙基-2-乙酰吡嗪缩4-甲基氨基硫脲Cu(Ⅱ)配合物的合成、结构和DNA结合性质（英文）

合成并通过单晶衍射、元素分析、红外光谱表征了配合物[Cu(L)Br]·DMF (1),[Cu(L)Cl]·2H2O (2)和[Cu2(L)2(SO4)]·H2O·CH3OH (3)的结构(HL为3-乙基-2-乙酰吡嗪缩4-甲基氨基硫脲)。单晶衍射结果表明,配合物1和2中的Cu(Ⅱ)离子与来自1个缩氨基硫脲阴离子配体的N2S给体及1个卤素阴离子配位(1和2中分别为溴离子和氯离子),采取扭曲的平面正方形配位构型。而双核配合物3中,2个Cu(Ⅱ)中心由2个缩氨基硫脲配体的2个硫原子桥联形成Cu2S2簇,Cu…Cu距离为0.318 0 nm。每个Cu(Ⅱ)离子还与来自同一缩氨基硫脲配体的2个氮原子和处于外轴向位置η2-SO4^2-的1个氧原子配位,配位构型为扭曲的四方锥。此外,荧光光谱结果表明,配合物与DNA的相互作用强于配体。

五个吡嗪缩氨基硫脲过渡金属配合物的合成、结构和荧光性质（英文）

合成并通过单晶衍射、元素分析及红外光谱表征了配合物[NiL_2](1),[Zn(HL)_2](NO_3)_2(2),[Cd(HL)_2](NO_3)_2(3),[Cu_2L_2(NO_3)_2](4)和[Cu_2(L)_2(SO_4)]·4CH_3OH (5)的结构(HL为2-乙酰-3-甲基吡嗪-缩N-乙基氨基硫脲)。单晶衍射结果表明,配合物1中,Ni(Ⅱ)离子中心与2个脱氢的缩氨基硫脲配体中的N_2S供体配位,形成扭曲的八面体配位构型。在配合物2和3中,中心Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)离子与配合物1中Ni(Ⅱ)离子配位构型相同,但缩氨基硫脲为三齿中性配体。而配合物4和5中均存在双核的Cu_2S_2中心,每个Cu(Ⅱ)均采取扭曲的四方锥配位构型,所不同的是外轴向配位点分别由单齿配位的硝酸根和μ_2-桥联的硫酸根所占据。此外,荧光光谱表明配合物1～5与DNA的相互作用强于配体。

吡嗪酰腙配体Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构及DNA结合性质（英文）

合成并通过单晶衍射、元素分析及红外光谱表征了配合物[Ni(L)(HL)](SO_4)_(0.5)·3CH_3OH (1)和[Cu_2(L)_2SO_4]·1.5CH_3OH (2)的结构(HL为3-甲基-2-乙酰吡嗪苯甲酰腙)。单晶衍射实验结果表明,在配合物1中,Ni(Ⅱ)中心离子与2个酰肼配体的[ONN]配位原子组配位,形成扭曲的八面体配位构型;2的最小非对称单元中含有1个独立的双核Cu(Ⅱ)配合物分子,它的2个Cu(Ⅱ)中心由2个酰肼配体中的2个O原子桥联。每个Cu(Ⅱ)离子还与L-配体中的2个氮原子和η_2-SO_4^(2-)阴离子中的1个O原子配位,拥有扭曲的四方锥配位构型。此外,荧光光谱表明配合物和DNA的结合能力强于配体。

吡嗪双腙配体铜配合物的合成、结构和DNA结合性质（英文）

合成并通过单晶衍射、元素分析及红外光谱表征了配合物[Cu_4(L)_2(CH_3O)_2(CH_3OH)_4(SO_4)_2]SO_4·6CH_3OH (1)的结构(L为3-乙基-2-乙酰吡嗪双缩水合肼)。单晶衍射结果表明,在配合物1中,每个Cu(Ⅱ)离子与来自半个腙配体的2个N原子和分别来自配位甲醇、桥联甲氧基及2个不同硫酸根的单齿配位和桥联氧原子配位,形成扭曲的八面体配位构型。4个Cu(Ⅱ)离子通过对称操作形成理想的平面四核铜簇。此外,荧光光谱表明配合物1与DNA的相互作用强于配体L。

吡嗪缩氨基硫脲Ni(Ⅱ)/Co(Ⅲ)配合物的合成、结构和DNA结合性质（英文）

合成并通过单晶衍射、元素分析及红外光谱表征了配合物[Ni(L)(OAc)](1)和[Co(L)_2]Cl·4CH_3OH(2)的结构(HL为2-乙酰-3-甲基吡嗪-N-(4-氟苯基)缩氨基硫脲)。单晶衍射结果表明,配合物1中,Ni(Ⅱ)离子中心与缩氨基硫脲配体中的NNS供体和1个单齿醋酸根配位,形成扭曲的平面四边形配位构型;在配合物2中,Co(Ⅲ)离子中心与2个三齿缩氨基硫脲配体配位,拥有扭曲的八面体配位构型。此外,荧光光谱表明配合物1和2与DNA的相互作用强于配体。

3-乙基-2-乙酰吡嗪缩4-甲基氨基硫脲Ni(Ⅱ)/Zn(Ⅱ)配合物的合成、结构和DNA结合性质（英文）

合成并通过单晶衍射、元素分析、红外光谱表征了配合物[Ni L(HL)](OAc)(1)和[Zn L(OAc)]n(2)的结构(HL=3-乙基-2-乙酰吡嗪缩4-甲基氨基硫脲)。单晶衍射结果表明,配合物1中的Ni髤离子与来自2个缩氨基硫脲配体的4个N原子和2个S原子配位,其中一个配体为阴离子。而配合物2中,五配位的Zn髤离子采取扭曲的四方锥配位构型,与2个μ-OCO桥联的醋酸根,一个三齿配位的缩氨基硫脲阴离子配位,形成沿a轴方向的一维链状结构。此外,荧光光谱结果表明,配合物与DNA的相互作用强于配体。