生物质复合材料吸附水中重金属离子的研究进展

随着现代工业的发展,重金属水污染已成为最重要的环境问题之一,重金属离子毒性强、难降解,在很大程度上对人类、水生动物和植物有害,破坏生态系统。吸附法低成本、去除效率高、可循环利用等优点使其成为废水处理的重要方法之一。生物质材料资源丰富、成本低、绿色环保,以其为新型吸附剂原料被广泛研究。基于此,该文以金属有机骨架、沸石、生物炭类为例,首先综述了生物质复合材料的制备及改性方法,总结了吸附剂的性能对金属离子吸附的影响,其次阐述其与金属离子之间的吸附机理,最后对生物质复合材料在水污染治理发展方面提出展望。

生物质碳基催化材料的研究进展

生物质是产量丰富、种类繁多、价格低廉、环境友好的优良碳源,以生物质为原料制备碳催化材料无疑是变废为宝,可从根本上解决环境污染和资源浪费等问题。介绍了生物质的种类、组分及结构对生物质碳基催化材料性能的影响,对制备生物质碳基催化材料的两种常见方法热解法和水热碳化法进行了对比,探讨了进一步增强催化剂活性的3种方式:杂原子掺杂、金属离子修饰和官能化,分析总结了生物质碳催化材料面临的挑战。

氧化锌/石墨相氮化碳复合材料的制备及其光催化研究进展

光催化是一种环境友好型技术,能够有效解决环境污染和能源短缺问题,具有广阔的应用前景。其基本原理是半导体催化剂在光照条件下产生具有强氧化还原能力的活性物种,这些活性物种可用来净化污染物、制备氢气、碳还原等。氧化锌/石墨相氮化碳(ZnO/g-C_(3)N_(4))复合材料具有新颖的结构,以及优良的导电、防光腐蚀等性能,一直是光催化领域的关注热点。ZnO/g-C_(3)N_(4)能有效提高光生载流子的分离效率和可见光利用率,从而提高其光催化性能。主要介绍了ZnO/g-C_(3)N_(4)复合材料的发展现状、制备方法,以及该复合材料在光催化降解污染物、抗菌、析氢、CO_(2)还原等领域的应用,并对未来研究方向进行了展望。

基于氧化铁/生物质碳复合材料的高性能超级电容器研究

为改善碳材料比电容低的问题以及氧化铁(Fe_(2)O_(3))导电性和循环稳定性差的问题,采用氧化铁修饰生物质衍生碳(ATC)表面制备氧化铁/生物质碳(Fe_(2)O_(3)/ATC)复合材料,通过氧化铁和生物质衍生碳的协同效应使复合材料获得更高的比电容和更好的稳定性。利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼(Raman)光谱等技术手段对样品进行了表征。结果表明,制备的复合材料存在一定的孔隙结构,氧化铁纳米粒子被锚定在碳表面。当氧化铁和生物质衍生碳的质量比为1∶1时,制备的复合材料具有最优的电化学性能,在3.0 mol/L氢氧化钾溶液中显示出430.8 F/g(电流密度约为1.0 A/g)的高比电容,电流密度增大20倍时电容保持率大于60%。将其作为负极构建的不对称超级电容器具有较高的电压窗口(0~1.6 V),并且实现了39.1 W·h/kg的高能量密度;同时表现出优异的循环稳定性,在电流密度为10 A/g下循环5000次后拥有111%的电容保持率。

MWCNTs/ZIF-67复合材料的制备及其催化性能研究

通过简便、经济的方法合成了MWCNTs/ZIF-67复合材料,并运用SEM、TEM、XRD、XPS等技术手段对该复合材料进行了表征。为了评估MWCNTs/ZIF-67催化剂的催化活性,在NaBH_(4)存在下进行了对硝基苯酚(4-NP)的还原实验。结果表明,MWCNTs/ZIF-67催化剂具有很好的催化性能,在6min内对4-NP的催化效率高达99.82%,表观速率系数达到0.4973min^(-1)。此外,该材料可以通过磁铁从水溶液中收集,便于回收和再利用。且经过5次循环后,复合材料的催化活性仍很高,表明该复合材料有较好的稳定性,可以作为去除环境污染物的新型催化材料。

生物质炭材料的制备与应用研究进展

生物质具有可再生、污染小、分布与来源广等优势,利用生物质资源制备生物质炭材料具有显著的经济效益。生物质炭材料比表面积大、结构稳定,具有高的含碳量和高的阳离子交换量,已成为当下生物质资源综合利用的重要途径。详细阐述了生物质炭材料的制备、改性及其应用,主要介绍了制备生物质炭材料的制备方法,生物质炭材料的改性途径等。目前生物质炭材料主要应用于土壤修复与改良、废水处理、制备催化剂和用作电极材料等方面,通过对生物质炭材料的有效利用将从一定程度上缓解石化能源危机。

碳基复合相变材料的研究进展

相变材料(PCMs)在促进新能源开发和提高能源利用率中起着至关重要的作用,然而,单一有机相变材料的易泄漏、热导率低、光吸收弱等缺陷阻碍了其更广泛的应用和发展。为了解决这些瓶颈问题,提高热能的利用效率,具有优异性能的碳材料被用作载体材料封装相变材料构筑形状稳定、热性能增强的复合相变材料。本文结合相关理论对碳材料强化传热机理进行了探讨,重点综述了有机相变材料在不同类型碳基材料中的研究进展和面临的挑战,介绍了近年来碳基复合相变材料在热管理、能量转换与储存、智能可穿戴纺织品及红外响应材料等领域的应用进展。最后,基于理论、数值、模拟和实验方法的结合,展望了碳基复合相变材料在热能存储、传递、转化方面未来的研究方向及其先进的多功能化应用。

抗菌超疏水功能复合型涂料的研究进展

水性涂料是目前占据市场的主要涂料,然而水性涂料以水为溶剂会导致细菌入侵,从而影响涂料的性能。超疏水表面具有较强的自清洁能力,可以降低细菌粘附强度,但不足以杀死细菌,在超疏水涂料中引入抗菌剂,可以利用二者的协同作用更加有效地抑制细菌的生长和繁殖,这种抗菌超疏水涂料在实际应用中具有重要意义。综述了超疏水涂料、抗菌涂料及抗菌剂的分类,进一步阐明了抗菌超疏水涂料的作用机理,重点介绍了金属基型、季铵盐型和N-卤胺型3种抗菌超疏水涂料,及其在医疗卫生、材料防护和海洋防污等方面的应用。最后,对抗菌超疏水功能复合型涂料的发展前景进行了展望。

Fe/Zn改性市政污泥生物质炭对四环素的吸附性能研究

采用了KOH活化和Fe/Zn改性制备了一种全新的KOH-Fe/Zn生物炭(KOH-Fe/Zn-BC),以去除四环素。利用FTIR、SEM-EDS、N_(2)吸附等温线和XPS,对吸附剂的化学、形态和结构特征都进行了表征。通过EDS图像可以看出,对比吸附前后材料表面元素分布,Si、Fe和Zn的元素含量减少了,这与XPS的分析结果一致,元素与TC分子发生了相互作用。BET结果表明,KOH-Fe/Zn-BC的比表面积达191.47m^(2)/g。即使在外部离子和pH的干扰下,吸附剂仍然具有良好的吸附能力,在298K下对TC的吸附量可达230.77mg/g。吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温线。对KOH-Fe/Zn-BC的吸附机理进行了评估,并将其归因于静电吸引作用、氢键相互作用以及物理吸附和化学吸附的协同作用。研究结果为市政污泥生物质炭去除水体中四环素提供了理论依据。

可生物降解泡沫材料的研究进展

大量以石化资源为原料的传统有机泡沫材料的使用加剧了此类资源的枯竭,且其废弃物于自然环境中难以降解,严重污染环境。与此相比,可生物降解泡沫具有生物相容性、生物降解性和可再生性,是一种环境友好材料,受到了世界各国的广泛关注。本文对比了挤出发泡、模压发泡和冷冻干燥发泡3种常见可生物降解泡沫材料的发泡工艺及原理、应用及优缺点,介绍了发泡工艺对材料性能及应用的影响,指出利用天然高分子化合物或其他可再生资源模拟天然泡沫的微观化学网络结构制备高性能可生物降解泡沫的工艺具有巨大的发展潜力;综述了天然泡沫、仿生泡沫和生物质泡沫3种泡沫材料的研究现状,重点探讨了草木类、非异氰酸酯类和木质纤维素泡沫材料的研究进展,分析了典型发泡配方及各组分作用,指出绿色介质、提高塑性及配方的进一步开发是未来可生物降解泡沫材料的发展及研究方向。

聚吡咯-苯胺改性核桃青皮复合材料及其对布洛芬的吸附性能研究

以核桃青皮为原料,采用原位化学氧化法对其进行改性,制备聚苯胺-聚吡咯改性生物质复合材料(PPMBC)。利用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和EDS能谱仪对PPMBC和核桃青皮进行表征分析。研究了PPMBC剂量、接触时间、pH、初始浓度和温度因素对布洛芬(IBU)吸附效果的影响。实验结果显示,在IBU初始浓度为50 mg/L、PPMBC剂量2 g/L、pH=3、温度303 K、反应时间为80 min时,吸附容量达到17 mg/g。吸附动力学拟合结果显示PPMBC对IBU的吸附过程跟伪二级动力学模型相契合,吸附热力学拟合结果显示反应是吸热的,熵增且自发进行的,吸附等温线拟合结果反映出Temkin模型可以更好地拟合反应过程。为含布洛芬废水的处理提供一种绿色高效,经济节约的方式。

化学课程与教学论专业课程思政教学探讨——以化学发展史研究专题课程为例

“大思政”背景下研究生课程思政是落实“立德树人”根本任务的战略举措,是培养高质量创新型人才的重要途径。针对当前化学课程与教学论专业研究生课程思政建设存在的问题,以化学发展史研究专题课程为例,构建化学发展史课程思政元素,基于成果导向教育理念,明确课程思政“三位一体”育人目标体系、设计并实施融入思政的教学过程和教学评价。问卷调查显示,该专业课程思政教育具有启智增慧和价值引领的作用,验证该实施路径和方法的有效性,为研究生专业课程思政教育提供一定的参考。

Fe_(2)O_(3)/氮掺杂生物质碳复合材料制备及其在超级电容器中的应用

开发具有离子/电子传输速度快,表面化学可调的可再生、低成本、环保的电极材料是目前储能器件发展的迫切需要。近年来,生物质碳材料因其低成本、可再生、循环性能好等优点备受关注,但其比电容和能量密度较低影响了其实际应用。在此,将生物质废弃物转化为具有良好化学性质的碳材料,并通过杂原子掺杂生物质碳材料与过渡金属氧化物Fe_(2)O_(3)进行复合,利用Fe_(2)O_(3)与氮掺杂碳的互补优势,以一步碳化法制备出Fe_(2)O_(3)/氮掺杂生物质碳(NBCs)复合材料,表现出优异的电化学性能。结果表明:Fe_(2)O_(3)/NBCs作为负极材料在1 A·g^(-1)电流密度下的比电容为575 F·g^(-1)。同时,将Fe_(2)O_(3)/NBCs-700℃和NiCoFe-P分别为负极和正极材料组装成不对称超级电容器,在功率密度为800 W·kg^(-1)的情况下,能量密度达到33.3 W·h·kg^(-1)。组装的不对称超级电容器还表现出优异循环稳定性,经过3500次循环后仍保持82.4%的电容。因此,Fe_(2)O_(3)/NBCs作为负极电极材料,是极具有前途的超级电容器电极材料。

新型光催化剂磷酸银的研究进展

磷酸银(Ag_(3)PO_(4))光催化剂的量子产率高达90%,在可见光照射下具有极强的光催化活性,但是Ag_(3)PO_(4)存在光腐蚀严重、光生电子和空穴寿命短等缺点,限制了其在生活实际的应用.本文首先介绍了Ag_(3)PO_(4)光催化剂的结构特点、制备方法与反应机理,然后着重评述了通过形貌调控、贵金属沉积、负载、构建半导体异质结等方法改善Ag_(3)PO_(4)的光催化性能以及在降解污染物、光催化制氢、光催化还原CO_(2)中的应用,最后指出目前关于Ag_(3)PO_(4)光催化剂研究中仍存在的不足,对Ag_(3)PO_(4)光催化剂未来的发展趋势进行展望.

市政污泥生物炭在废水吸附处理中的应用

随着经济全球化的飞速发展,城市污水处理中排放的污泥量日益增加,预计到2025年中国市政污泥年产量将>9.0×107 t。市政污泥中含有的病原微生物、有机物及重金属,会对环境和人体健康造成严重危害。污泥衍生的生物炭材料因其较大的比表面积、优良的孔结构以及丰富的含氧基团,被广泛应用于废水吸附处理领域,实现了固体废物再利用和去除污染的双重目的,做到以废治废,达到生态与发展的双赢。该文总结了市政污泥生物炭的制备及改性方法,介绍了吸附的影响因素,综述了市政污泥生物炭在吸附重金属、染料、无机盐、抗生素、酚类中的应用及其吸附机理;最后,指出了未来污泥生物炭的发展方向和需攻克的难题,应努力形成绿色低碳的资源化处理体系。

制药工程专业课程思政育人研究进展

“三全育人”背景下,课程思政是学生职业道德和思想品德教育的重要内容.文章在总结制药工程专业课程思政研究进展的基础上,就当前“协同育人”机制、教师队伍建设、评价体系三个维度存在的问题和不足,提出了相应建议,为进一步促进制药工程专业课程思政工作发展提供参考.

TG和Py-GC/MS研究不同烟草的热解特性

利用TG和Py-GC/MS对兰州、猴王和中华三种香烟的烟丝进行了热解特性分析,并用商业烟嘴过滤器和GC/MS对香烟中的烟焦油进行了收集与组成分析.结果表明,三种品牌的香烟烟丝在相同的气氛下热失重曲线的变化基本类似.热失重主要发生在第Ⅱ(120℃~360℃)和第Ⅲ(360℃~600℃)阶段,与N_(2)气氛相比,O_(2)气氛下烟丝的热解速率和总失重明显增加,尤其对第Ⅲ阶段的热解有明显促进作用.三种香烟的烟丝热解挥发分中组分含量不同,兰州、猴王和中华烟的烟丝热解挥发分中烟碱含量最高,分别达到8.35%、6.53%和6.24%;三种品牌香烟的烟焦油含量大小顺序为中华>兰州>猴王.三种香烟的烟焦油组成差异明显,兰州烟和中华烟的烟焦油中含量最高的是烟碱,而猴王烟的烟焦油中含量最高的是醇类化合物.

Ag-ZnO纳米材料的制备及其催化还原4-NP性能研究

通过简易水热法合成了Ag-ZnO纳米材料,采用SEM、EDS、XRD和XPS等表征手段对所制备的纳米材料进行了表征,并将其作为催化剂用于对硝基苯酚(4-NP)的还原反应。结果表明,Ag-ZnO纳米材料可在8 min内催化4-NP还原生成对氨基苯酚(4-AP),催化效率高达99.5%,且在第5次循环反应时催化效率仍保持在90%左右,具有较高的催化活性,循环使用寿命长。

β-环糊精主客体识别抗菌剂及抗菌性能研究进展

细菌污染与人类的生存息息相关,随着多重耐药细菌的增加,提高抗菌剂抗菌性能、抑制细菌传播和感染成为抗菌剂研究领域的热点问题。利用β-环糊精的包结作用与抗菌剂主客体识别改善抗菌剂的理化性质,增强抗菌剂的抗菌性能引起了广泛关注。环糊精具有内疏水外亲水的特殊结构,疏水内腔可选择性地与空腔大小相匹配的疏水客体分子进行主客体识别,将抗菌剂包合,从而改善抗菌剂理化性质,提高抗菌剂抗菌性能。本文综述了β-环糊精及其衍生物与有机抗菌剂、天然抗菌剂主客体识别对抗菌剂理化性质及抗菌性能的影响,分析了主客体识别的包合机理及主客体之间的作用,系统地归纳总结了环糊精主客体识别抗菌剂对不同细菌的抗菌作用及在医药、纺织、食品等领域的应用研究现状,以期为环糊精主客体识别抗菌剂的深入研究及应用提供参考。

壳聚糖/磁性铁凹凸棒石对四环素的吸附研究

将纳米磁性氧化铁负载于改性凹凸棒石,之后利用壳聚糖对其进行包覆,并以戊二醛为交联剂使其充分交联,制备得到壳聚糖/磁性铁改性凹凸棒石复合材料,并利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X光电子能谱(XPS)对复合材料的结构进行系统表征。将该复合材料应用于对四环素废水的吸附处理,结果发现该材料对水中的四环素具有较高的吸附量,在298 K下可达184.96 mg/g,远高于凹凸棒石和壳聚糖的吸附量,且吸附材料易于与废水分离。对其吸附特性进行研究,发现其在酸性条件下对四环素的吸附量明显高于碱性条件下,当pH=5时达到最高;吸附过程符合准二级动力学方程和Sips模型,说明四环素主要通过化学作用被复合材料吸附,且材料表面均匀;材料对四环素的吸附机理包括螯合、静电吸附、硅酸盐键合、氢键连接及π-π堆积等。