ZnCr双金属层状材料对废水中酸性红14的吸附性能

采用共沉淀法制备性能优异的层状材料锌铬水滑石(Zn_xCr-LDHs, x=2, 3, 4), 并探究各种因素对吸附酸性红14(AR14)的影响。XRD、ICP、FTIR及BET表征结果表明：合成的Zn_xCr-LDHs晶型良好且稳定, 具备介孔结构。实验结果表明：最佳吸附剂为Zn₃Cr-LDHs, 比表面积为101 m²·g^-1, 对AR14的最大吸附容量为484.63 mg·g^-1。同时, 降低溶液pH值和提高溶液温度均可促进AR14的吸附。该吸附过程分别符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型。结合Materials Studio 5.5软件模拟, 推测该吸附机理主要以表面吸附为主, -SO₃^-基团是反应点。     

二维层状Ti3C2Tx-MXene@VS2用于高性能锂离子电池负极

为探索一种高性能的锂离子电池负极材料,采用酸刻蚀法制备了高导电性、高稳定性的二维层状Ti₃C₂T_x,通过溶剂热法制备了具有高理论比容量的花瓣状VS₂纳米片,再经过简单的液相混合得到了二维层状Ti₃C₂T_x-MXene@VS₂复合物。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、X射线衍射和能谱分析对复合材料的形貌和结构进行了表征,采用循环伏安、恒流充放电、长循环和交流阻抗谱对复合材料的电化学性能进行了研究。结果表明：VS₂纳米片均匀地分布在Ti₃C₂T_x的层间及表面,该复合物具有高的可逆容量(电流密度为0.1A·g^-1时,比容量为610.5mAh·g^-1)、良好的倍率性能(电流密度为2A·g^-1时,比容量为197.1mAh·g^-1)和良好的循环稳定性(电流密度为0.2 A·g^-1时,循环600圈后比容量为874.9 mAh·g^-1;电流密度为2 A·g^-1时,循环1 500圈后比容量为115.9mAh·g^-1)。     

零维/二维MXene复合膜的制备及其超级电容器性能

采用水热法制备了0D/2D复合Ti₃C₂T_x MXene,利用X射线衍射、动态光散射和荧光光谱表征了其结构与形貌,结果表明形成了量子点吸附于纳米片的Ti₃C₂T_x复合结构（QDT）。相比未引入量子点的Ti₃C₂T_x,由QDT组装得到的自支撑膜电极的电化学性能有了显著提高：在三电极体系中,扫速为5 mV·s^-1时,比电容为338 F·g^-1,当扫速达到2 000 mV·s^-1,电容保持率达到46%;在两电极体系中,0.5 A·g^-1时的比电容达到216 F·g^-1,10 000次循环后电容保持率为87%。以上性能可归结于：量子点提供了更多的离子吸附位点,且纳米片尺寸减小,缩短了离子传输路径。     

富氮掺杂碳空心纳米笼协同钴镍硫化物提升超级电容器性能

采用简单的热解-硫化两步法成功制备了一种新型的富氮掺杂碳空心纳米笼(NC)负载双元金属硫化物纳米颗粒(CoNi_xS_y)的复合材料CoNi_xS_y/NC。该策略以丁二酮肟镍为镍源,增加了活性位点,同时前驱体ZIF-8@Ni-ZIF-67的核壳结构为空心碳纳米笼的构建提供了可能性。这种独特的负载多金属硫化物纳米颗粒的中空结构使CoNi_xS_y/NC作为电极材料时具有更多的活性位点、更高的导电性和结构稳定性,从而使其具有较高的比容量(1 A·g^-1时比容量为629.2 F·g^-1),优异的循环稳定性(1 A·g^-1下1 000次循环测试后容量保持率为93.4%)。当将其进一步组装成对称超级电容器后,在1 A·g^-1下可提供207.2 F·g^-1的比电容,1 000圈循环稳定后的容量保持率为85.36%。     

聚合羟基铁改性蒙脱石的制备、表征及吸附Se（Ⅵ）的特性

采用共沉淀法制备了3种聚合羟基铁改性蒙脱石（Mt-Fe_x,x=1,2,3）,对比研究了纯蒙脱石（Mt）和Mt-Fe_x（x=1,2,3）的表面性质及吸附Se（Ⅵ）的特性。结果表明,Mt样品的d_（001）层间距为1.296nm,在Mt-Fe_x中升高至1.430nm以上;与Mt样品比较,Mt-Fe_x的孔体积、表面积、表面分形度均随含铁量的增加而升高,其中微孔体积和微孔表面积的变化尤为明显;Mt样品的等电点（IEP）低于3,而Mt-Fe₃的IEP升高至6.8;初始pH=5.0时,Mt和Mt-Fe_x（x=1,2,3）的表面ζ电位分别为-33.5,-11.7,9.9和33.2mV。单吸附位Langmuir模型能够很好地拟合Mt样品对Se（Ⅵ）的等温吸附数据（R²=0.993）,4种样品吸附数据的单吸附位Langmuir拟合判断系数（R²）随样品含铁量的增加而降低;3种Mt-Fe_x样品的吸附数据更适合用双吸附位Langmuir模型拟合（R²=0.993~0.997）;Freundlich模型对4种样品的吸附数据拟合度较低（R²=0.849~0.970）,其判断系数（R²）随样品含铁量的增加而升高。初始pH=5.0时,Mt和Mt-Fe_x（x=1,2,3）对Se（Ⅵ）的吸附容量分别为4.23,7.83,10.38和14.34mg·g^-1。可见,聚合羟基铁含量较高的Mt-Fe_x样品对土-水体系中Se（Ⅵ）的固定能力明显高于Mt。     

双层SiO2包覆Fe3O4复合材料的制备及其染料吸附性能

采用改进的Stober法合成了多孔结构的双层SiO₂包覆Fe₃O₄复合材料,利用TEM、XRD、VSM和氮吸附-脱附实验对其结构与性能进行分析,进而研究其对染料的吸附性能。研究结果表明,双层SiO₂包覆Fe₃O₄复合材料的比表面积和磁饱和强度分别为308 m²·g^-1和45.5 emu·g^-1;当罗丹明B的初始浓度从25 mg·L^-1提高到250 mg·L^-1时,复合材料对其饱和吸附量从24.0 mg·g^-1增大到112.4 mg·g^-1,而亚甲基蓝的初始浓度从25 mg·L^-1提高到500 mg·L^-1时,对其饱和吸附量从22.0 mg·g^-1增大到235.1 mg·g^-1;随着溶液pH值增大,复合材料对罗丹明B的饱和吸附量增加,而对亚甲基蓝的饱和吸附量变化不明显;温度在20~40 ℃范围内复合材料的吸附量较大。     

双层SiO2包覆Fe3O4复合材料的制备及其染料吸附性能

采用改进的Stober法合成了多孔结构的双层SiO₂包覆Fe₃O₄复合材料,利用TEM、XRD、VSM和氮吸附-脱附实验对其结构与性能进行分析,进而研究其对染料的吸附性能。研究结果表明,双层SiO₂包覆Fe₃O₄复合材料的比表面积和磁饱和强度分别为308 m²·g^-1和45.5 emu·g^-1;当罗丹明B的初始浓度从25 mg·L^-1提高到250 mg·L^-1时,复合材料对其饱和吸附量从24.0 mg·g^-1增大到112.4 mg·g^-1,而亚甲基蓝的初始浓度从25 mg·L^-1提高到500 mg·L^-1时,对其饱和吸附量从22.0 mg·g^-1增大到235.1 mg·g^-1;随着溶液pH值增大,复合材料对罗丹明B的饱和吸附量增加,而对亚甲基蓝的饱和吸附量变化不明显;温度在20~40 ℃范围内复合材料的吸附量较大。     

氧化铁改性蛭石的制备、表征及吸附氟的特性

采用共沉淀法制备了3种不同含铁量的氧化铁改性蛭石(Verm-Fe_x,x=5,10,20),研究了纯蛭石(Verm)和Verm-Fe_x的表面性质及吸附氟的特性。与样品Verm比较,3种Verm-Fe_x中Verm的d₍₀₀₂₎层间距略有升高;Verm-Fe_x的孔体积、表面积、表面分形度均随含铁量的增加而升高,其中微孔体积和外表面积的增加幅度更明显。4种样品的等电点(IEP)也随含铁量的增加而明显升高;初始pH＝5.0时,它们的表面ζ电位分别为-16.4,-6.1,10.5和28.4 mV。4种样品对氟的等温吸附数据用单吸附位Langmuir模型拟合(R²=0.973~0.995)时,Verm的R²最高;双吸附位Langmuir模型可很好地描述3种Verm-Fe_x样品的等温吸附过程(R²=0.991~0.998);Freundlich模型对4种样品吸附数据的拟合度较差(R²=0.835~0.937),但R²随样品含铁量的增加而略微升高。初始pH=5.0时,Verm和Verm-Fe_x(x=5,10,20)对氟的最大吸附容量(q_max)分别为3.18,6.76,9.27和12.43 mg·g^-1。可见,Verm-Fe_x(尤其含铁量较高的产物)对表生环境中氟的吸附固定性能明显高于Verm。     

氧化铁改性蛭石的制备、表征及吸附氟的特性

采用共沉淀法制备了3种不同含铁量的氧化铁改性蛭石（Verm-Fe_x,x=5,10,20）,研究了纯蛭石（Verm）和Verm-Fe_x的表面性质及吸附氟的特性。与样品Verm比较,3种Verm-Fe_x中Verm的d_（002）层间距略有升高;Verm-Fe_x的孔体积、表面积、表面分形度均随含铁量的增加而升高,其中微孔体积和外表面积的增加幅度更明显。4种样品的等电点（IEP）也随含铁量的增加而明显升高;初始pH＝5.0时,它们的表面ζ电位分别为-16.4,-6.1,10.5和28.4 mV。4种样品对氟的等温吸附数据用单吸附位Langmuir模型拟合（R²=0.973~0.995）时,Verm的R²最高;双吸附位Langmuir模型可很好地描述3种Verm-Fe_x样品的等温吸附过程（R²=0.991~0.998）;Freundlich模型对4种样品吸附数据的拟合度较差（R²=0.835~0.937）,但R²随样品含铁量的增加而略微升高。初始pH=5.0时,Verm和Verm-Fe_x（x=5,10,20）对氟的最大吸附容量（q_max）分别为3.18,6.76,9.27和12.43 mg·g^-1。可见,Verm-Fe_x（尤其含铁量较高的产物）对表生环境中氟的吸附固定性能明显高于Verm。     

钒掺杂对正极材料LiFePO4/C的电化学性能影响

以LiH₂PO₄和廉价的Fe₂O₃为原料,葡萄糖为有机碳源,通过选择高价V⁵⁺进行铁位掺杂固相合成碳包覆复合改性的LiFe_1-xV_xPO₄/C（x=0,0.01,0.03,0.05,0.07,0.1）材料。700℃下处理得到结晶性好、电化学性能良好、较高振实密度ρ=1.2g·cm^-3的材料。X射线光电子能谱（XPS）测试结果表明掺入的钒为高价态V⁵⁺,能产生更多的过剩电子,从而提高了电子电导率,且V⁵⁺的掺入没有改变Fe的价态。交流阻抗测试结果进一步证明了V⁵⁺的掺入降低了电荷迁移阻抗,提高了材料的电子电导率。其中优化的材料LiFe_0.95V_0.05PO₄显示了不同倍率下良好的充放电比容量,在0.1C、1C、2C和5C倍率的放电比容量分别为155、146.5、135.3和125.9mAh·g^-1,5C循环500次后容量为119.5mAh·g^-1,容量保持率为94.9%,材料循环性能较好,具有良好的实际应用价值。     

Ti3C2Tx/MnO2正极在水系锌电池中的电化学性能

二氧化锰(MnO₂)材料具有比容量大、电极电位高、储量丰富以及价格低廉等优势,成为水系锌电池正极最受关注的一类材料,然而其仍然存在着结构稳定性差和电化学储存机理复杂的问题。因此,我们通过两步合成法制备了一种花苞状结构的MnO₂负载在Ti₃C₂T_x表面形成Ti₃C₂T_x/MnO₂复合材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对复合样品的结构、成分和形貌进行表征。通过将Ti₃C₂T_x/MnO₂复合材料作为正极,与锌负极匹配组装成水系锌电池,研究了其分别在2 mol·L^-1 ZnSO₄、2 mol·L^-1 ZnSO₄+0.1 mol·L^-1 MnSO₄、30 mol·L^-1三氟甲基磺酸四乙基铵(TEAOTf)+1 mol·L^-1三氟甲烷磺酸锌(ZnOTf)和3 mol·L^-1 ZnOTf四种电解液中的电化学性能。结果表明,Ti₃C₂T_x/MnO₂在2 mol·L^-1 ZnSO₄中的比容量较高,但循环稳定性很差。将TEAOTf盐和ZnOTf盐共溶于水中,设计了一种新型的含惰性阳离子的超高浓度盐包水电解液(30 mol·L^-1 TEAOTf+1 mol·L^-1 ZnOTf),不仅提高了Ti₃C₂T_x/MnO₂材料的可逆性,而且有效抑制了电极材料在循环过程中的溶解。     

Application of the “Tg-Δ rule” to the local structural study of ferrate glasses

A linear relationship exists between the glass transition temperature (T _g) and the quadrupole splitting (Δ) of Fe(III). The linear relationship, termed ‘T _g-Δ rule’, has been verified in 60CaO·(40-x)Al₂O₃·xFe₂O₃, 60CaO·10BaO·(30-x) Al₂O₃·xFe₂O₃, 60CaO·(40-x)Ga₂O₃·xFe₂O₃, and 50CaO·(50-x)Ga₂O₃·xFe₂O₃ glasses. In these glasses, both theT _g and Δ decrease linearly with an increasing content of Fe₂O₃ (≈40 mol%). The slope of the straight line, obtained from the plot of theT _g vs. Δ, was calculated to be 670≈700, °C/(mm·s⁻¹), revealing that the Fe(III) constitutes the skeleton of aluminoferrate and galloferrate glasses.     

单分散NixZn1-xFe2O4纳米颗粒的制备及其磁热效应

以乙酰丙酮金属盐为前驱体,三乙二醇为溶剂,采用多元醇法制备了镍锌不同配比的Ni_xZn_(1-x)Fe_2O_4(x=0,0.3,0.5,0.7和1.0)铁氧体,并通过X射线衍射仪(XRD),透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等对样品的结构、形貌、磁性能和磁热性能进行了表征。结果表明:Ni_xZn_(1-x)Fe_2O_4铁氧体分散性较好,尺寸均一,形状近似球形,平均粒径为4~5 nm。Ni_xZn_(1-x)Fe_2O_4纳米颗粒在室温下表现出亚铁磁性,饱和磁化强度随着镍含量的增加先增大后减小,当x=0.5时达到最大值29.38 emu·g~(-1)。在382k Hz交变磁场作用下,Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4铁氧体温度可升温至313 K,表现出较好的磁热性能。     

Carboxymethyl Chitosan-Fe3O4 Nanoparticles: Preparation and Adsorption Behavior toward Zn2+ Ions

A novel magnetic nanoadsorbent was prepared by the covalent binding of carboxymethyl chitosan (CMC) onto the surface of Fe₃O₄ magnetic nanoparticles, which was developed using a coprecipitating method. This nanoadsorbent was characterized by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction patterns (XRD), etc. Moreover, the adsorption performance of the nanoadsorbent toward Zn²⁺ ions was investigated. The results showed that the mean diameter of the magnetic nanoadsorbent was 18 nm and the amount of CMC was about 5%. The nanoadsorbent showed high efficiency for the removal of Zn²⁺ ions. The adsorption rate was so rapid that the equilibrium was achieved within 2 min. The isotherm adsorption data obeyed the Langmuir model, with a maximum adsorption capacity of 20.4 mg·g^?1 and an adsorption equilibrium constant of 0.0314 L·mg^?1. The thermodynamic calculations indicated that the adsorption process was exothermic and that the enthalpy change was ?5.68 kJ·mol^?1.     

锂参与合成MOF-5用于CO_2/CH_4混合气体分离

利用溶剂热法合成了不同锂含量的MOF-5(x Li-MOF-5,x=0,1,3,5)。在MOF-5结晶过程中,锂离子被合并入其骨架结构中。实验表明,合并入骨架的锂能够改变MOF-5的结构和表面化学性质。不同的x Li-MOF-5能够不同程度降低骨架相互穿插的程度从而导致其吸附分离能力的大幅改变。其中,3Li-MOF-5具有最高的二氧化碳捕获能力(5.47 mmol·g-1),对40%CO2/60%CH4混合气体具有最优吸附选择性。     

锂参与合成MOF-5用于CO2/CH4混合气体分离

利用溶剂热法合成了不同锂含量的MOF-5(xLi-MOF-5, x=0, 1, 3, 5).在MOF-5结晶过程中,锂离子被合并入其骨架结构中.实验表明,合并入骨架的锂能够改变MOF-5的结构和表面化学性质.不同的xLi-MOF-5能够不同程度降低骨架相互穿插的程度从而导致其吸附分离能力的大幅改变.其中,3Li-MOF-5具有最高的二氧化碳捕获能力(5.47 mmol·g^-1),对40% CO₂/60% CH₄混合气体具有最优吸附选择性.     

Biosorption of metal ions with Penicillium chrysogenum

Biosorption of metal ions with Penicillium chrysogenum mycelium is described in this article. Alkaline pretreatment was used to remove proteins and nucleic acids from cells, and this treatment increased the adsorption capacities, for Cr³⁺ from 18.6 mg g⁻¹ to 27.2 mg g⁻¹, for Ni²⁺ from 13.2 mg g⁻¹ to 19.2 mg g⁻¹, for Zn²⁺ from 6.8 mg g⁻¹ to 24.5 mg g⁻¹. The adsorption of metal ions was strongly pH dependent. The mycelium could beused for large-scale removal of Cr³⁺ from tannery wastewater. The results show that this inexpensive mycelium adsorbent has potential in industry because of its high adsorption capacity. The main chelating sites are amino groups (−NH₂) of chitosan in the mycelium. A new model is established, which describes the relation of adsorption of metal ions on pH according to amino group chelating with metal ions and H⁺. The relative errors of simulation for Cu²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, and Cr³⁺ are 4.66%, 5.45%, 11.55%, and 1.69%, respectively.