亚铁离子氧化性实验的改进*

针对教材中验证Fe²⁺氧化性实验现象不明显的问题,改进了Fe²⁺氧化性实验。把锌片剪成细小的锌丝,通过锌丝与亚铁盐溶液反应,反应一段时间后,用磁铁吸引锌丝,锌丝能被磁铁吸引,则证明Fe²⁺被还原为铁单质,体现了Fe²⁺的氧化性。     

可区别铁离子荧光探针异构体的合成及其水样分析

分别以2-（2-氨基苯基）菲并咪唑和2-（3-氨基苯基）菲并咪唑为原料,与5-硝基水杨醛反应合成了两个菲并咪唑-苯酚异构体衍生物（PI?o?OH和PI?m?OH）。在水相体系中（V（DMF）∶V（HEPES） = 1∶1,pH = 7.4）,两个异构体发射中等强度的荧光。Fe³⁺存在下,两个异构体的荧光强度分别淬灭为原来的1/3和1/6,淬灭常数为4.8×10³和4.6×10³ L/mol,且淬灭效果不受其它干扰离子和pH值变化的影响。间位异构体PI?m?OH与Fe³⁺的荧光识别在2 min之内完成,配合速度明显优于邻位基异构体,且配合稳定性高于邻位异构体,配合常数为3.82×10⁴ L/mol。通过高分辨质谱和Job's曲线,确定了两个异构体与Fe³⁺识别配合比为1∶1,并建议了PI?m?OH-Fe³⁺ and PI?o?OH-Fe³⁺两个配合物的结构。两个异构体均可实现实际水样中Fe³⁺的定量检测,表明它们在实际水样的Fe³⁺分析中具有一定的应用价值。     

三价铁离子和二价铁离子的鉴别与转化的绘画实验*

以Fe³⁺、Fe²⁺的鉴别和转化为例,详细介绍了绘画实验的纸笔与试剂浓度选择、绘画图案设计、微课应用及效果分析,还进行了“铁及其化合物”的一些化学反应。绘画实验突出了化学实验现象的色彩美,一定程度上激发了学生的学习热情,是一种值得尝试的创新实验方式。     

稀土共发光效应的研究(Ⅱ)-Sm-Tb-TTA-邻二氮菲体系的共发光效应及其分析应用

本文报道了Sm-Tb-TTA-邻二氮菲体系的共发光现象并进行了较详细的研究。该体系的最佳形成条件:Tb³⁺的浓度为1-2×10^-5M,pH5.5-7.0.该荧光增强效应可用于测定超痕量的Sm³⁺,其浓度在1.0×10^-9-1.5×10^-7M范围内与荧光强度呈线性关系,检测限可达2.5×10^-11M。测定Sm³⁺的灵敏度比Sm-TTA-邻二氮菲体系提高二个数量级。用标准加入法测定样品中的钐,结果满意。     

酸性溶液中Fe2+ /Fe3+相互转换对电极还原行为的影响

采用线性扫描伏安法和循环伏安法研究了含有Cl^-、SO₄^2-的酸性溶液中Fe²⁺/Fe³⁺相互转换对电极反应和Fe³⁺还原过程的影响. 结果表明: [Fe]_T=1 mol·L-1条件下,溶液中Fe³⁺/Fe²⁺的还原析出过程经过两个阶段：(1) E=0.35 V左右Fe³⁺还原成Fe²⁺过程; (2) E=-0.3 V之后H+的还原同时Fe²⁺离子与OH^-相结合生产Fe(OH)₂; Fe³⁺/Fe²⁺的相互转化主要影响Fe³⁺的第一还原阶段的还原峰电流和峰电位. |ipa/ipc|值随c(Fe³⁺ )/c(Fe²⁺ )增大而增大,且扫描速度慢时影响大,扫描速度快时影响小; 0.50 mol·L^-1 Fe²⁺+0.50 mol·L^-1 Fe³⁺时,随扫描速率的变化|ipa/ipc|值变化最小(|i_pa/i_pc|≈1.20). 同时,c(Fe³⁺ )/c(Fe²⁺ )也影响平衡电位,平衡电位随c(Fe³⁺ )/c(Fe²⁺ )增大而正移,电位从E₁=0.501 V升至E₅=0.565 V.     

Fe-K/AC催化氧化脱硫剂制备及反应机理研究

采用正交实验法制备了负载铁、钾的活性炭(Fe-K/AC)热煤气催化氧化脱硫剂,考察了活性组分铁、钾含量、二价铁和三价铁比例、煅烧温度对催化氧化脱硫反应活性的影响。由正交实验极差分析可知,各因素影响程度依次为:钾含量>铁含量>煅烧温度> Fe²⁺/Fe³⁺,最优制备条件为,铁含量0.5%、钾含量5.0%、煅烧温度600 ℃、Fe²⁺/Fe³⁺比0.5。通过对脱硫剂的孔隙结构和表面形貌分析可知,活性炭表面负载的铁金属氧化物具有催化氧化硫化氢生成单质硫的活性,碱金属氧化物具有协同作用,可以改变表面酸碱性,促进硫化氢的催化转化,但过高的金属氧化物负载量会阻塞孔道,减小反应比表面积,从而降低脱硫剂的反应活性。     

高温气化条件下煤直接液化残渣中矿物质演化行为的研究

利用XRD和FT-IR分析了高温(1 100~1 500 ℃)气化条件下液化残渣中矿物质的演变行为,并利用穆斯堡尔谱仪对残渣灰中的含铁相及铁的价态铁进行了定量分析。结果表明,煤直接液化残渣中的主要矿物质为石英、硫酸钙、紫铝铁矾、磁黄铁矿、高岭石和方解石。高温气化条件下残渣灰中主要矿物质为钙长石、钙黄长石、磁赤铁矿和磁铁矿。由于钙长石、钙黄长石等含钙化合物低温共熔作用,使得残渣灰具有较低的熔融温度。残渣灰中的含铁相主要为磁赤铁矿、磁铁矿、铁橄榄石和玻璃体,并且随温度的升高,玻璃体中的铁含量逐渐增加。同时,残渣灰中Fe²⁺/Fe³⁺出现先增加后降低再增加的变化趋势。当温度由1 100 ℃升高至1 200 ℃时,由于磁赤铁矿的还原,Fe²⁺/Fe³⁺由1.08升高至2.39;1 200 ℃以上Fe²⁺/Fe³⁺的变化不明显。另外,玻璃体中铁含量的增加是引起残渣灰液相含量随温度升高而增加的重要原因,铁含量高是导致残渣灰熔融温度低的主要原因。     

金属离子掺杂二氧化钛及水体光催化脱氮研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Ce³⁺、La³⁺、Ag⁺、Fe³⁺的TiO₂光催化剂,以考察其薄膜和粉体形式对水中无机氮的光催化去除效果和活性.用所制备的催化剂对含氨氮-亚硝酸氮的混合液进行了光催化脱氮研究.本文利用UV-Vis吸收光谱、XRD和TEM对催化剂进行了表征.同时,对影响TiO₂光催化效率的因素:如掺杂金属离子的种类、浓度、涂膜层数、反应液中有无Fe²⁺、不锈钢和玻璃载体、反应器的构型等进行了探讨,并对今后的研究进行展望.经过2 h紫外光照射反应,实验最佳脱氮效果:金属离子掺杂TiO₂薄膜型催化剂总氮去除率在30%左右,金属离子掺杂粉末型催化剂光催化最高总氮去除率可达41.7%.     

应用手持技术数字化实验测定化学平衡常数*——以Fe3+/SCN-平衡体系为例

结合手持技术,改进反应Fe³⁺+SCN^-FeSCN²⁺平衡常数测定实验的操作过程,使该实验微型化、便捷化,为中学教学提供一个可供选择和参考的平衡常数测定实验方案。本实验测得该反应的平衡常数K=1.6×10²(实验条件为:T=(26.5±0.5)℃,I=0.7,[H⁺]=0.15 mol/L)。     

微流控纸芯片法研究去甲肾上腺素与牛血清白蛋白相互作用

建立了一种基于微流控纸芯片测定牛血清白蛋白（BSA）与去甲肾上腺素结合常数的快速检测方法。以纸芯片为分析平台,在样品加载区键合BSA;重酒石酸去甲肾上腺素（NE-B）与Fe³⁺发生氧化还原反应,产物Fe²⁺与显色剂邻二氮菲在纸芯片上进行显色,通过手机拍照,Photoshop软件分析显色强度。以去甲肾上腺素浓度倒数为横坐标,显色强度RGB值的倒数为纵坐标进行线性拟合,计算出药物与蛋白的结合常数K_b。结果表明：该方法日内重复性相对标准偏差（RSD）为0.55%,日间重复性RSD为0.76%;在1.5～5.5 mmol/L范围内,去甲肾上腺素与BSA的K_b为1598.33 L/mol。该方法可用于还原性药物与BSA的作用常数测定,具有样品用量少、成本低廉、检测速度快的特点。     

电-Fenton及类电-Fenton技术处理水中有机污染物

传统Fenton技术是一种广泛用于水体里有机污染物降解的高级氧化技术(advanced oxidation technologies, AOTs)。它利用Fenton试剂Fe²⁺与H₂O₂反应生成具有强氧化性的羟基自由基(^·OH),从而降解有机污染物。基于相似的机理,过渡金属离子(Fe²⁺、Co²⁺和Ag⁺等)也可与过硫酸盐反应生成氧化能力较强的硫酸根自由基(SO₄^·-),而被称之为类Fenton技术。传统Fenton技术存在Fe²⁺投加量多,产生的铁污泥多等缺点,因此,有学者将Fenton技术与电化学技术结合,使Fe²⁺在阴极得以持续再生,这就是广为关注的电-Fenton技术。同样地,类Fenton技术也遇到与传统Fenton技术相似的问题。借鉴电-Fenton技术的成功应用,基于硫酸根自由基的类电-Fenton技术应运而生。本文在介绍电-Fenton和类电-Fenton技术原理的基础上,概括了电-Fenton和类电-Fenton技术的主要类型及其改进方法,并就值得深入研究的问题和热点趋势进行了展望。     

磷酸盐缓冲溶液对邻二氮菲-Fe2+氧化法测定羟基自由基的影响

考察了不同浓度、不同体积的pH=7.4磷酸盐缓冲溶液对邻二氮菲-Fe2+氧化法检测羟基自由基体系的影响.将pH=7.4,浓度分别为0.1,0.15和0.2mol/L的磷酸盐缓冲溶液加入邻二氮菲-Fe2+体系中,随着各自缓冲溶液加入量的增加,其ΔA536不断减小,当加入量超过3mL时,ΔA536基本保持不变.采用抗坏血酸清除含有不同浓度磷酸盐缓冲溶液的邻二氮菲-Fe2+体系,实验结果表明,缓冲溶液浓度和加入量的不同,对于测定体系中清除羟基自由基的作用结果有影响.因此,邻二氮菲-Fe2+氧化法测定羟基自由基需明确体系中磷酸盐缓冲溶液的浓度及用量,在明确的统一体系中,才能进行有效的比较.     

4,7-二苯基-1,10-二氮杂菲与d10组态金属离子Zn2+、Cd2+、Hg2+配位过程的研究

用NMR与光度分析联用的方法对4,7-二苯基-1,10-二氮杂菲与d¹⁰组态金属Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺的配位机理进行了探讨,确定了配合物组成并对配合物结构及其中弯曲配键进行了推断,提出了一种从实验直接研究无d-d跃迁的以d¹⁰离子为中心的配合物配位过程以及难分离配合物配位构型测定的方法。     

邻二氮菲-Cd2+与DNA的相互作用研究

本文以邻二氮菲作为分子探针,在磷酸盐-氯化钠中性介质中(pH=7.2),用荧光光谱和吸收光谱法研究了邻二氮菲-Cd²⁺与DNA之间的相互作用。结果表明,Cd²⁺离子与邻二氮菲形成1∶2型的配合物,该配合物与DNA有较强的相互作用,这是位于配合物中心的Cd²⁺离子与DNA发生键合。实验发现,在邻二氮菲-Cd²⁺-DNA体系中加入EDTA或柠檬酸,邻二氮菲-Cd²⁺与DNA的相互作用减弱,这表明EDTA或柠檬酸对Cd²⁺的毒性有一定的缓解作用。     

球磨微米硫化零价铁活化双氧水降解有机污染物的研究

报道了机械球磨方法制备的微米硫化零价铁（S-ZVI）可以快速活化H₂O₂降解各类有机污染物.S-ZVI/H₂O₂降解苯酚的单位比表面积反应速率常数是ZVI/H₂O₂的5倍以上,且苯酚的降解不存在初始抑制阶段.探针化合物乙醇的淬灭反应结合电子顺磁共振（EPR）实验证明S-ZVI/H₂O₂体系产生的氧化活性物质为·OH.反应前后S-ZVI颗粒的扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表征结合电化学测试和苯酚降解结果表明S-ZVI中FeS取代ZVI表面的钝化膜（铁氧化物）,加速了电子从Fe⁰传递到H₂O₂,更快地释放Fe²⁺,引发Fenton反应.在这过程中FeS主要作为电子的导体而非Fe²⁺的释放源.     

不同含羧酸纤维与铁离子的配位反应动力学及配合物的催化降解性能

分别使用具有相似羧基含量的海藻纤维、 丙烯酸接枝改性聚四氟乙烯纤维和聚丙烯纤维(PAA-g-PP 和PAA-g-PTFE)3种含羧酸纤维与Fe³⁺进行配位反应, 研究和比较了反应的动力学特性及影响因素. 将3种含羧酸纤维铁配合物分别作为非均相Fenton反应催化剂应用于染料降解反应中, 分析和评价了其配位结构和表面性能对催化活性的影响. 结果表明, 在所涉及的温度和浓度范围内, 3种含羧酸纤维与Fe³⁺的反应均很好地符合Langmuir等温吸附模型和Lagergren准二级动力学方程. Fe³⁺初始浓度的增加会降低反应速率常数, 而反应温度的升高则会增加配合物中Fe³⁺的配合量. 在相同反应条件下, 海藻纤维比PAA-g-PP和PAA-g-PTFE更容易与Fe³⁺发生反应, 且反应速率常数和Fe³⁺配合量按照下列顺序排列: 海藻纤维>PAA-g-PP>PAA-g-PTFE. 3种含羧酸纤维铁配合物都能够在染料氧化降解反应中作为非均相Fenton催化剂, 且紫外光比可见光更能够提高其催化活性. 海藻纤维铁配合物比其它2种含羧酸纤维铁配合物具有更好的催化作用, 这与三者在配位结构和表面性能之间的显著差异有关.     

四丁基溴化铵-硫酸铵双水相萃取Fe(phen)_3的行为研究

利用四丁基溴化铵(TBAB)-硫酸铵-水双水相体系,研究了铁-邻二氮菲[Fe(phen)3]络合物在二相中的萃取行为。Fe4+与邻二氮菲形成稳定的1:3的配合物后,被萃取到四丁基溴化铵相中,与邻二氮菲法相比,在511 nm处摩尔吸光系数中增加了10倍(由1.1×104L/(mol·cm)增加到1.1×105L/(mol·cm)),可有效提高邻二氮菲法的检出限。方法的线性回归方程A=0.0041+0.0075ρ,相关系数R=0.9993,线性范围0~50μg/25 m L。     

喹啉取代的氟硼二吡咯染料类三价铁离子荧光探针的合成与性能

设计合成了喹啉取代的氟硼二吡咯荧光探针(BHQ),并用核磁共振波谱仪(NMR)和高分辨质谱仪(HRMS)等技术手段对合成的化合物进行了表征。 结果表明,在水溶液中,探针BHQ在Fe³⁺存在下具有良好的荧光增强识别效果,对 Fe³⁺ 具有响应快、较好的灵敏度和选择性特点,而其它金属离子的存在不干扰 Fe³⁺ 的检测。 探针BHQ与Fe³⁺以摩尔比1:1的方式进行配位。 该探针在Fe³⁺的检测方面具有潜在的应用价值。     

金属离子对二甲亚砜依赖的RNA切割型脱氧核酶催化活性的影响

在高浓度有机溶剂中工作的RNA切割型脱氧核酶(RNA-cleaving DNAzyme,RCD)及其构筑的分子器件不仅拓展了DNA作为酶的能力,还可将功能核酸推进新的应用领域.本文研究了一个需要二甲亚砜才能工作的RCD(命名为E3)对金属离子的需求,发现二价金属离子对其催化活性至关重要,活性顺序为Zn²⁺,Mg²⁺>Fe²⁺>Pb²⁺>Mn²⁺>Co²⁺.以Mg²⁺或Zn²⁺为辅因子,表征了E3的速率-pH值关系及其与二者的结合比例.E3的催化速率-pH曲线在Mg²⁺存在下为“钟形”,高速率的pH值范围为7.0～9.0;Zn²⁺存在下为“尖峰”,速率最高时pH=7.0;E3与Mg²⁺和Zn²⁺的数量结合比例均为1∶1.另外,E3以Fe²⁺为辅因子时易失活,Fe²⁺     

室温下快速合成超小Fe3+掺杂BiF3纳米粒子

室温下快速合成了Fe³⁺掺杂的BiF₃超小纳米粒子,只需要反应1 min,较小的Fe³⁺离子即可替代BiF₃晶格中较大的Bi³⁺离子.随着Fe³⁺掺杂量的增加,BiF₃：Fe³⁺纳米粒子的粒径不断减小,当Fe³⁺的掺杂量达到0.119时,可以得到尺寸约为6.9 nm的Fe³⁺掺杂BiF₃超小纳米粒子.此外,Fe³⁺离子的掺杂使BiF₃：Fe³⁺-x样品的能带结构发生了显著变化.制备的Fe³⁺掺杂BiF₃超小纳米粒子在光催化剂和荧光材料方面具有潜在的应用价值.