SO2与Fe2O3生成Fe（Ⅱ）（aq）和硫酸盐的复相反应机理

使用DR IFTS,XPS,HPLC和IC考察了常温、常压和氧气存在下SO2与Fe2O3的复相反应,结果表明,SO2在Fe2O3表面的反应活性与Fe2O3表面含水量密切相关,表面含水量增加有助于Fe(Ⅱ)(aq)和硫酸盐的生成.室温下(T=291 K,相对湿度68%),每毫克Fe2O3在30 m in内可消耗53.6μg SO2,生成12.6 ngFe(Ⅱ)(aq)和56.2μg SO42-.反应产物SO42-的浓度比Fe(Ⅱ)(aq)的浓度高3个数量级,表明在生成硫酸盐的复相反应中铁对SO2氧化具有非常高的催化活性.提出了Fe(Ⅱ)(aq)和硫酸盐的生成机理.     

双波长双指示剂催化光度法同时测定Fe和Cu

研究了在Na2SO4介质中,痕量Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)催化H2O2氧化次甲基蓝和甲基橙褪色的指示反应,通过测量440和664 nm波长下,催化反应体系和非催化反应体系的吸光度,建立了双波长、双指示剂催化动力学光度法同时测定痕量Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)的新方法.同时测定Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)的线性范围分别为0.0050～0.50 μg/25 mL和0.0025～0.75 μg/25 mL,检出限分别为6.9×10-8 g/L和8.7×10-8 g/L.用于水样中痕量Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)的测定.     

Fe2(SO4)3/γ-Al2O3固体超强酸的Mossbauer谱研究

采用浸渍法制备了一系列Fe2(SO4)3/γ-A12O3型固体超强酸样品,用Mossbauer谱和XRD研究了不同温度处理对样品中铁组分的存在状态及稳定性的影响,结果表明,随Fe2(SO4)3含量的变化,铁组分可以在γ-A12O3表面以单层分散和无定形形式存在;当温度≥600℃时,无定形状态的Fe2(SO4)3又生成晶态的Fe2(SO4)3,而形成的晶态Fe2(SO4)3即使在700℃时也不分解.     

SO2在Fe2O3颗粒表面不同温度下非均相反应的实验模拟

使用漫反射Fourier变换红外光谱(DFTIRS)、离子色谱(IC)及透射电子显微镜(TEM)对不同温度条件下SO2在α-Fe2O3颗粒表面的非均相反应过程进行实验模拟和监测, 并分析了反应剧烈波段(8.7 μm)的产物硫酸盐以及颗粒吸收和后向散射光学系数的变化. 结果表明, 在15-45 ℃内, 硫酸盐生成量、生成速率以及吸收系数、后向散射系数都随反应温度的升高而呈现先增加后减少的趋势; 同一反应温度下, 硫酸盐生成速率随时间呈现先增大后减小, 最后逐渐趋于稳定的演变; 光学系数变化与硫酸盐生成量之间存在较好的指数关系. 在当前全球气候变暖背景下, 研究结果将对深入了解真实大气中SO2与矿尘非均相反应造成的气溶胶光学特性演变, 以及定量评估其辐射强迫影响具有一定意义.     

SO_2在TiO_2颗粒物表面的非均相反应

使用漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)原位反应器研究了SO2在TiO2颗粒物表面的非均相反应.研究了氧气浓度、相对湿度(RH)及紫外光光照对反应的影响.结果表明,SO2在TiO2颗粒物上可转化为亚硫酸盐或被氧化为硫酸盐.水汽或者紫外光照可促进SO2在TiO2颗粒物表面的非均相氧化反应,在两者都存在的情况下,对促进硫酸盐的生成有协同效应.在干态无光照条件下和一定湿度(RH=40%)紫外光照条件下,以硫酸盐的生成来计算,SO2在TiO2颗粒物表面的反应级数分别为二级和一级;反应摄取系数γBET分别为1.94×10-6和1.35×10-5.TiO2颗粒物表面的羟基参与了反应,在紫外光照下表面生成的活性氧物种在反应中起重要作用.     

NaCl与Fe2O3混合物对SO2的有效吸收

采用DRIFTS和XPS等方法研究了SO2在NaCl和α-Fe2O3混合物表面的复相反应, 并计算了反应的吸附常数. 结果表明, 反应生成物主要为硫酸盐、硫酸氢盐以及少量的亚硫酸(氢)盐; SO2与NaCl和α-Fe2O3混合物的反应符合零级反应动力学规律; NaCl的含量对反应有影响, 随着混合物中NaCl含量的增加, BET吸附常数呈现先上升而后再下降的变化规律, 当NaCl的质量分数达到70%左右时, BET吸附常数达到最大(4.62×10-6), 是纯α-Fe2O3(5.72×10-7)的8.08倍; 反应生成的FeCl2-SO3-中间体作为SO2的储存库, 促进了更多的硫酸盐生成.     

纳米化Fe2O3粉体的制备与表征

采用分析纯FeCl3·6H2O和NH3·H2O为主要原料,以均匀沉淀法制备了Fe2O3纳米粉体.通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)及差热分析(DTA)等手段研究了热处理温度、分散剂、反应pH值对Fe2O3相变、结构、形貌及纳米属性的影响.结果表明:纳米化增大了Fe2O3的表面能,γ-Fe2O3转变为α-Fe2O3的温度仅为238.2 ℃,比常规粉体降低了约312 ℃;由于量子尺寸效应和表面效应,使用分散剂后α-Fe2O3纳米粉体的分散性、均匀性得到改善,粒径下降,Fe-O键伸缩及弯曲振动IR吸收频率发生蓝移;尤其是硬脂酸钠分散后α-Fe2O3的Fe-O伸缩、弯曲振动吸收频率分别蓝移11.57、10.93 cm-1;获得了液相均匀沉淀法制备Fe(OH)3纳米粉体的最佳工艺条件.     

H2O2-Na2S2O3反应对pH和反应物起始浓度比的依赖性

在H2O2-Na2S2O3反应体系中，pH值和[H2O2]0/[Na2S2O3]0对反应产物的浓度大小起着关键作用.本文通过考察这两种因素对反应产物的影响，以及对反应机理的模拟，得出了pH值和氧化剂与还原剂浓度比影响反应产物浓度的一般规律.结果表明：pH< 3时，反应主要生成单质硫， 3< pH< 6时， 较为稳定，提高pH和[H2O2]0/[Na2S2O3]0有利于SO42-生成，在中性或弱碱性溶液中S(Ⅳ)(HSO42-或SO32-)物质浓度出现峰值.     

配合物[Fe2(μ2-OH)(tpmc)](ClO4)3·EtOH的合成及其晶体结构

以Fe( ClO4)2·6H2O和N,N′,N″,N′″-四(2-吡啶甲基)-1,4,8,11-四氮杂环十四烷(tpmc)为原料,采用溶液界面扩散法,在二氯甲烷与乙醇两相溶剂的界面上制得Fe(Ⅱ)的双核配合物[Fe2 (μ2-OH)(C34H44N8)](ClO4)3·EtOH(1),其结构经X-射线单晶衍射表征.1属正交晶系,Pbcm空间群,晶胞参数a=11.652(2)(A),b=17.505(4)(A),c=22.256(5)(A),α=β=γ=90°,V=453 9.7(16)(A)3,Z=4,Dc =1.519 g·cm-3,μ=0.887 mm-1,F(000) =2 152,R1 =0.058 3,ωR2 =0.175 8.1中的Fe(Ⅱ)分别与外向型配体tpmc的十四元环上的两个氮原子,两个吡啶环上的氮原子和μ2-OH上的氧原子配位,形成一个畸变的三角双锥几何构型.连接两个Fe(Ⅱ)核中心的μ2-OH氧桥以及分子内和分子间的氢键缔合作用,增强了晶体结构的稳定性.     

磁性Fe3O4@SiO2@CS镉离子印迹聚合物的制备及吸附性能

以SiO2包覆的纳米Fe3O4为载体, 壳聚糖(Chitosan, CS)为功能配体, γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为交联剂, 制备了磁性Fe3O4@SiO2@CS镉离子印迹聚合物(Magnetic ion-imprinted polymer, M-IIP). 采用扫描电镜和红外光谱对该磁性印迹聚合物进行了表征. 结果表明, 壳聚糖在环氧基硅烷交联作用下, 实现了印迹壳层在磁性Fe3O4表面的接枝, 该印迹材料是边长为60~120 nm的立方体. 吸附性能实验表明, M-IIP对Cd(Ⅱ)的吸附符合一级动力学吸附模型; M-IIP对Cd(Ⅱ)/Cu(Ⅱ), Cd(Ⅱ)/Zn(Ⅱ), Cd(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)/Hg(Ⅱ)的相对选择系数分别为2.92, 3.43, 8.97和9.20. 原子吸收光谱检测结果表明, 该磁性Fe3O4@SiO2@CS离子印迹聚合物可用于水溶液中Cd(Ⅱ)的分离, Cd(Ⅱ)回收率在98%以上.     

流动注射化学发光法测定亚硫酸根的研究

基于Fe(Ⅲ )氧化SO2 - 3生成Fe(Ⅱ )的反应和鲁米诺 O2 Fe(Ⅱ )化学发光反应相偶合 ,建立了流动注射化学发光测定SO2 - 3的方法 ,方法检出限为 3× 10 - 8g·ml- 1,RSD为 2 % ,方法用于食品中SO2 - 3的测定 ,结果满意     

Fe~(3 )/TiO_2/SiO_2复合纳米微粒的合成及光催化降解NO_2~-

采用溶胶 -凝胶法制备了 Ti O2 / Si O2 和不同浓度 Fe3 掺杂的 Fe3 / Ti O2 / Si O2 复合纳米粉末 ,并利用XRD、BET、UV-vis等手段研究了 Ti O2 / Si O2 及掺铁形成的 Fe3 / Ti O2 / Si O2 复合微粒的表面结构形态变化 ,以及对污染物 NO- 2 光催化降解的影响 .结果表明 ,Fe3 / Ti O2 / Si O2 (ω( Fe3 ) =1 .5 % ,m( Ti)∶ m( Si) =2∶ 1 )具有最佳活性 ,样品呈晶化度较低的锐钛矿结构 .Fe3 掺杂导致晶粒的增大 ,稳定性降低 ,大大提高了半导体的光催化活性 ,有利于对低浓度 NO- 2 的光催化降解     

SO2在Fe2O3颗粒表面不同温度下非均相反应的实验模拟

使用漫反射Fourier变换红外光谱(DFTIRS)、离子色谱(IC)及透射电子显微镜(TEM)对不同温度条件下SO2在α-Fe2O3颗粒表面的非均相反应过程进行实验模拟和监测,并分析了反应剧烈波段(8.7μm)的产物硫酸盐以及颗粒吸收和后向散射光学系数的变化.结果表明,在15-45℃内,硫酸盐生成量、生成速率以及吸收系数、后向散射系数都随反应温度的升高而呈现先增加后减少的趋势;同一反应温度下,硫酸盐生成速率随时间呈现先增大后减小,最后逐渐趋于稳定的演变;光学系数变化与硫酸盐生成量之间存在较好的指数关系.在当前全球气候变暖背景下,研究结果将对深入了解真实大气中SO2与矿尘非均相反应造成的气溶胶光学特性演变,以及定量评估其辐射强迫影响具有一定意义.     

新有机试剂 4-(2-吡啶偶氮)-邻苯二酚与 Fe(Ⅱ) 的显色反应

研究了新显色剂 4-(2-吡啶偶氮)-邻苯二酚(PAPC) 在非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(OP)及抗坏血酸存在下与 Fe(Ⅱ) 的显色反应。在 pH 6.86 缓冲溶液中,该试剂与 Fe(Ⅱ) 反应生成稳定的带负电的 1∶3 的橙色配合物,其表观稳定常数为 5.5×1014,吸收光谱的最大吸收波长为 494 nm,表观摩尔吸光系数为 4.96×104 L.mol-1.cm-1,铁含量在 0～0.8 μg/mL 范围内服从比耳定律,可用于铝合金中铁的测定。     

SO_2对NO催化氧化过程的影响 Ⅴ.NiO/γAl_2O_3上SO_2的作用机理

采用程序升温脱附 (TPD)及漫反射原位红外光谱 (DRIFT)技术分析比较了SO2 存在前后 ,NO O2 反应气体在NiO/γ Al2 O3 催化剂上所形成吸附物种的变化情况 ,发现SO2 能促使硝酸盐物种在低温分解并释放出NO2 ,而且耐热稳定的硝酸盐物种也比单纯NO O2 吸附时多 .室温时催化剂表面上的SO2 以弱吸附物种为主 ,特征红外吸收峰位于 13 2 4cm-1附近 ,温度升高后表面硫酸盐物种数量增多 .关联SO2 气氛中NO2 的生成规律后得出 ,类似于铅室反应中间体的多分子吸附物种[NO2 (SO3 ) x]是产生NO2 的活性物种 ,由SO2 在载体或催化剂表面弱碱位吸附后吸引气相NO所产生 ,解离O-起到稳定活性物种和补充弱碱位的作用 .同时该物种也是毒性物质SO2 -4的前驱体 ,当NO氧化反应发生后催化剂的失活也开始了 .     

Fe2(SO4)3/γ-Al2O3固体超强酸的Mössbauer谱研究

采用浸渍法制备了一系列Fe2(SO4)3/ γ-Al2O3型固体超强酸样品,用Moessbauer谱和XRD研究了不同温度处理对样品中铁组分的存在状态及稳定性的影响。结果表明,随Fe2(SO4)3含量的变化,铁组分可以在γ-Al2O3表面以单层分散和无定形形式存在;当温度≥600℃时,无定形状态的Fe2(SO4)3又生成晶态的Fe2(SO4)3,而形成的晶态Fe2(SO4)3即使在700℃时也不分解。     

纳米固体超强酸SO2-4/Fe2O3催化合成尼泊金酸乙酯

以纳米固体超强酸SO2-4/Fe2O3催化尼泊金酸与乙醇的酯化反应合成了尼泊金酸乙酯.较适宜的反应条件为:尼泊金酸25 mmol,n(尼泊金酸):n(乙醇)=1:4,ω(催化剂)=3.73%,甲苯15 mL,于84℃～86℃反应3 h,产率达到93.3%.     

亚微米级Cu0/Fe3O4复合物多相催化过一硫酸盐降解有机污染物

过一硫酸盐催化活化技术因其可产生强氧化性活性氧化物种,可快速氧化降解并矿化有机污染物的优异性能而备受关注.本文成功制备了亚微米级Cu0/Fe3O4复合物,发现其能多相催化过一硫酸盐产生单线态氧降解有机污染物.首先,以CuCl2·2H2O,FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O为铜源和铁源,水合肼为还原剂,采用水热法在180oC反应24 h制备了亚微米级磁性Cu0/Fe3O4复合物.表征结果显示,所制材料为Cu0和Fe3O4的复合物,颗粒大小约为220 nm;单一相Cu0和Fe3O4晶体粒径分别为33.8和106.2 nm,而Cu0/Fe3O4复合物中Cu0和Fe3O4晶体粒径分别减为20.8和31.9 nm.这表明Cu0和Fe3O4复合降低了Cu0和Fe3O4晶体粒径,有利于Cu0和Fe3O4的分散.BET测试结果表明,Cu0/Fe3O4复合物比表面积为4.6 m2/g,与Cu0颗粒的(4.2 m2/g)相当,但远小于Fe3O4的(15.6 m2/g).制备的Cu0/Fe3O4复合物可有效催化过一硫酸盐产生单线态氧降解罗丹明B、亚甲基蓝、金橙II、苯酚和对氯酚.当Cu0/Fe3O4复合物的用量为0.1 g/L,过一硫酸盐浓度为0.5 mmol/L和初始pH为7时,Cu0/Fe3O4复合物可在30 min内完全降解20μmol/L的罗丹明B、亚甲基蓝、金橙II以及0.1 mmol/L的苯酚和对氯酚.对比试验显示,在相同条件下,Cu0和Fe3O4颗粒分别可以降解28%和20%的罗丹明B.这表明Cu0/Fe3O4复合物中的Cu0和Fe3O4晶体在催化过一硫酸盐降解污染物的反应中具有协同作用,这主要来源于Cu0/Fe3O4复合物中Cu0和Fe3O4的晶体粒径变小和更好的分散.采用分光光度法测定了降解反应液中铜和铁离子的溶出量.当Cu0/Fe3O4复合物的用量为0.1 g/L,过一硫酸盐浓度为0.5 mmol/L和初始pH为7时,反应60 min后,降解液中铜和铁离子的浓度分别为0.22和0.1 mg/L,仅占复合物中总铜和总铁量的1.1%和0.2%,表明Cu0/Fe3O4复合物具有较强的化学稳定性.所制Cu0/Fe3O4复合物具有超顺磁性,借助磁场实现快速分离回收,可循环利用五次,表明其优越的催化稳定性.通过加入乙醇和叠氮化钠,考察了Cu0/Fe3O4复合物催化活化过一硫酸盐体系中的活性氧化物种.发现100 mmol/L乙醇的加入对污染物的降解无明显影响,而加入同等量的叠氮化钠可完全抑制污染物的降解,表明Cu0/Fe3O4复合物催化活化过一硫酸盐产生的主要活性氧物种为单线态氧.采用电子顺磁共振谱进一步证实了单线态氧的生成.基于以上研究,Cu0/Fe3O4复合物催化活化过一硫酸盐的机理为Cu0/Fe3O4作为一个电子媒介加速过一硫酸盐和污染物之间的电子转移,从而导致污染物被快速降解.该反应机理不同于常见的金属催化过一硫酸盐产生硫酸根和羟自由基的反应机理.我们推测,电导性优良的Cu0在此催化反应中起着关键性作用.本催化方法可作为一种绿色的氧化技术用于环境污染物的氧化降解处理.     

Fe(Ⅱ)催化水铁矿晶相转变过程中Pb的吸附与固定

厌氧状态下,游离态Fe(Ⅱ)(Fe(Ⅱ)aq)催化氧化铁晶相重组是重要的铁循环化学过程,其本质是Fe(Ⅱ)aq与结构态Fe(ⅡI)间的Fe原子交换,这一过程对稻田土壤和沉积物中重金属的环境行为产生重要影响,其影响机制有待于深入研究.本研究结果显示,Fe(Ⅱ)aq催化水铁矿晶相转变过程中,重金属离子Pb(Ⅱ)通过与Fe(Ⅱ)的竞争性吸附,降低了水铁矿表面吸附态Fe(Ⅱ)浓度,抑制了Fe(Ⅱ)aq与水铁矿中结构态Fe(ⅡI)之间的Fe原子交换,最终降低水铁矿晶相转变速率并改变水铁矿晶相转变途径.无Pb(Ⅱ)时,水铁矿最终转变为针铁矿和磁铁矿;Pb(Ⅱ)影响下,转变产物主要为纤铁矿,部分为针铁矿和磁铁矿.在水铁矿晶相转变过程中,部分吸附到氧化铁表面的Pb(Ⅱ)通过晶体包裹或Fe结构位取代,被形成的氧化铁结构化固定,从而降低了重金属Pb(Ⅱ)的活性.     

鲁米诺-H2O2Fe(Ⅲ)-Tween-80化学发光与应用

研究了Fe(Ⅲ)催化鲁米诺-H2O2体系化学发光反应.用EDTA作掩蔽剂,非离子表面活性剂吐温-80为敏化剂,Fe(Ⅲ)的最低检出线为6.8×10-8g/L.在Fe(Ⅲ)的浓度范围1×10-6～1×10-4g/L及检测1×10-5g/L Fe(Ⅲ)的浓度时,相对标准偏差(RSD)为2.6%.大多数元素不干扰,回收率为97%～108%.