一步热解法制备Cu/Fe双金属生物炭复合材料及其高效吸附Pb2+性能

使用一步热解法制备了 Cu/Fe双金属生物炭复合材料(BC@Cu/Fe-X,X=3、5、10)和 Fe生物炭复合材料(BC@Fe)。考察了Cu掺杂量对BC@Cu/Fe-X吸附Pb²⁺的影响,确定最佳掺杂比例。结果显示BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺性能最好。考察了吸附时间、Pb²⁺浓度、pH、背景离子、空气中老化等实验条件对 BC@Cu/Fe-5 吸附 Pb²⁺的影响。通过动力学、热力学数据拟合分析了BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺的行为,利用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征手段解析了BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺前后特征峰变化。BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺的机理如下：大约42%的Pb²⁺被还原为Pb⁰,33%的Pb²⁺形成PbO/Pb(OH)₂,25%的Pb²⁺与O—H、C—O、C=O、COO、Fe—O等官能团形成配合物。Cu掺杂可以提高Fe还原Pb²⁺的能力。     

Fe3O4-GO-PSC磁性复合材料对水体重金属Pb2+的吸附研究

致力于探究绿色环保的水体重金属污染处理方法,本文以生物废弃材料花生壳作为原料,添加了具有丰富官能团和较大表面积的氧化石墨烯,利用共沉淀法制备出了一种新型的Fe₃O₄-GO-PSC磁性复合材料。采用X射线光电子能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜及比表面分析仪等辅助分析技术,对Fe₃O₄-GO-PSC的结构进行了表征。探究了不同条件下复合材料对Pb²⁺的吸附效果并初探了其吸附机理。实验发现：当pH=5,反应时间为30 min、温度为40℃以及Pb²⁺浓度为40 mg/L时去除效果最佳,吸附率达到97.56%。水体共存离子的种类和浓度均会对Pb²⁺的吸附造成不同程度的影响。吸附动力学与准二级动力学方程拟合一致,吸附热力学与Langmuir吸附模型一致,最大吸附量为140.25 mg/g。该研究所开发的Fe₃O₄-GO-PSC吸附剂对Pb²⁺的去除能力明显优于商业AC吸附剂...     

离子强度对膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂吸附Pb2+/Cu2+的影响

为揭示外加电解质离子强度对重金属离子吸附的影响规律与内在机制, 制备了膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂(BLPAMA), 研究了外加电解质离子强度对BLPAMA吸附单一和二元Pb²⁺/Cu²⁺的影响规律, 以及有、无外加0.2 mol/L NaNO₃时BLPAMA对二元Pb²⁺/Cu²⁺的吸附等温线、吸附热力学及吸附动力学。 结果表明, 在单一Pb²⁺或Cu²⁺溶液中, 随离子强度增加, Pb²⁺和Cu²⁺吸附量降低;在二元Pb²⁺/Cu²⁺溶液中, 随离子强度增加, Pb²⁺吸附量降低而Cu²⁺吸附量提高。     

基于环氧树脂固化的离子印迹材料的制备及其对铅离子吸附的研究

水体中重金属离子Pb²⁺的存在对环境和人体具有较大的危害,因此,去除环境中的Pb²⁺具有重要的实际意义。本研究以Pb²⁺作为印迹模板离子、PEG-600为致孔剂、1,6-己二胺为固化剂与环氧树脂固化聚合,制备了一种环氧树脂基多孔离子印迹吸附材料(IIP)。采用静态吸附法研究了pH值、Pb²⁺初始浓度、吸附温度及吸附时间等因素对IIP吸附Pb²⁺的影响。采用X-射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TGA)等方法对此材料吸附Pb²⁺前后的性质进行了表征。结果表明,在pH=4.5和293 K时,材料对Pb²⁺的吸附容量达到149.01 mg/g,吸附动力学符合准二级动力学模型,等温曲线符合Langmuir吸附模型。此IIP具有较好的吸附能力和重复利用性能,对Pb²⁺的吸附明显高于竞争离子的吸附,并且对Pb²⁺具有较好的富集回收效果。本研究合成的...     

热剥离法制备石墨烯纳米片对Pb2+和Cd2+的吸附

石墨粉氧化后,在氮气气氛下,快速高温剥离制得石墨烯纳米片。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼(Raman)光谱、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和氮气吸附-脱附等分析手段对石墨烯样品进行了表征。这些分析测试结果显示:石墨烯样品主要由很薄的1-4层石墨组成,呈褶皱状态,比表面积为628.5 m²·g^-1。研究了石墨烯吸附水溶液中的Pb²⁺和Cd²⁺的pH值、吸附时间、吸附温度和金属离子初始浓度等影响因素, Pb²⁺和Cd²⁺的最大吸附量分别为460.20和72.39 mg·g^-1。结果表明,热剥离法制得的高质量石墨烯纳米片可以作为一种高效的从水中去除Pb²⁺和Cd²⁺的吸附材料。     

蒙脱土表面键合配位体固相萃取填料的制备及其对重金属离子的吸附性能

通过酸洗、硅烷偶联剂表面活化、键合苯甲酰异硫氰酸酯对蒙脱土进行改性,制得新型固相萃取(SPE)材料。 采用红外光谱、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱表征了改性蒙脱土的结构和形貌。 考察了制备的SPE填料对水中As³⁺、Bi³⁺、Cu²⁺、Sb³⁺、Sn²⁺和Pb²⁺的吸附性能,确定了最佳固相萃取条件,对6种金属离子吸附容量分别为10.83、11.92、12.67、10.43、10.01及10.54 mg/g。 通过SPE与电感耦合等离子体质谱联用测定了样品中As³⁺、Bi³⁺、Cu²⁺、Sb³⁺、Sn²⁺和Pb²⁺ 6种重金属离子的含量,检出限分别为0.024、0.013、0.075、0.037、0.011和0.064 μg/L。     

Fe3O4/壳聚糖复合纳米粒子吸附剂的制备及其对Pb2+吸附性能

用乙二醇为溶剂,三氯化铁和尿素为起始反应试剂,柠檬酸为粒子表面修饰剂,通过一步溶剂热法制备Fe3 O4纳米粒子,然后以一定浓度配比的Na2 SO4与NaOH混合液为沉淀剂,通过沉淀聚合法制备Fe3 O4/壳聚糖复合纳米粒子吸附剂。利用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(IR)、透射电子显微镜(TEM)和物理特性测试仪(PPMS)表征样品的结构、形貌和磁性能,并使用原子吸收分光光度计(AAS)评价吸附剂对Pb2+的吸附去除性能。结果表明,Fe3O4/壳聚糖复合纳米粒子吸附剂是由磁性Fe3O4纳米球形粒子和鱼卵状壳聚糖纳米粒子聚集体复合而成,该吸附剂对Pb2+有很好的吸附去除性能,它对Pb2+的等温吸附线符合Langmuir模型,在温度298k和pH值5时,吸附剂对Pb2+的饱和吸附量为105.5mg/g。     

一步共沉积法制备ZSM-5/PANI/PSS电活性膜及其电控选择性分离重金属Pb2+的动力学特性

本文采用双脉冲一步共沉积法制备了ZSM-5/聚苯胺/聚苯乙烯磺酸钠(ZSM-5/PANI/PSS)电活性膜,通过FT-IR、XRD和SEM对ZSM-5/PANI/PSS电活性膜进行了表征. 由水热法合成纳米级ZSM-5颗粒,经超声处理将ZSM-5分散,有利于合成均匀的ZSM-5/PANI/PSS电活性膜. 实验结果表明该电活性膜对Pb²⁺具有优良的选择分离性能,在10 mg﹒L^-1的Pb²⁺溶液中电控离子交换法对Pb²⁺的去除率是传统离子交换法的2.3倍,且前者的平衡吸附量是后者的2.5倍. 吸附过程满足Langmuir等温吸附方程,ZSM-5/PANI/PSS电活性膜对Pb²⁺的交换量高达235 mg·g^-1. 吸附过程为准一级动力学吸附,电控离子交换过程的准一级吸附速率常数(0.0227 g·mg^-1·min^-1)明显高于传统离子交换(0.0117 g·mg^-1·min^-1). 该电活性膜在电控离子交换处理废水领域具有很好的应用前景.     

催化剂表面Cu0含量对二氧化碳加氢合成C2+醇性能的影响

通过在空气气氛下焙烧Cu@Fe-MIL-88B MOF材料制备了CuFe组分均匀分散的催化剂前驱物, 该前驱物经过不同温度下的预还原制得表面具有不同Cu和Fe价态分布的系列催化剂. 将所制备的催化剂用于固定床反应器上CO₂加氢合成C₂₊醇的性能研究, 并结合催化剂的X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 氮气吸附-脱附、 扫描电子显微镜(SEM) 和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征结果发现, 较高的还原温度增加了催化剂表面低价态的Cu和Fe的含量; 当还原温度为350 ℃时, 催化剂表面Cu⁰/(Cu⁺+Cu⁰)摩尔比为73.9%, 单质Fe摩尔分数为0.40%, 催化效果最好, CO₂转化率达到6.82%, 总醇选择性为39.4%, 其中C₂₊醇的摩尔比达到95.1%.     

板栗内皮对水溶液中镉离子和铅离子的吸附

研究了板栗内皮对水溶液中金属离子(Cd²⁺,Pb²⁺)的吸附过程,以及吸附过程中不同条件对其吸附能力的影响。通过对反应时间、温度、pH、初始金属离子浓度等因素的控制,设计不同单一变量确定在不同条件下的吸附能力,利用红外光谱确定板栗内皮上参与反应的主要基团。结果表明,板栗内皮吸附Cd²⁺,Pb²⁺理论最佳吸附条件分别为pH 4.6和pH 5.0,吸附时间5.3 h和4.5 h,吸附温度53.80℃和43.09℃。在此吸附条件下,Cd²⁺和Pb²⁺的理论吸附率为98.91%与98.39%,实际吸附率为96.89%与97.84%。红外光谱分析表明其作用的主要基团为-C≡C-,C=O与C-H;通过动力学方程拟合,得出微观吸附过程符合准二级动力学模型。     

硫化铜空心纳米球的融硫修饰及其对水中Hg^2+的高选择性吸附富集

通过简单便捷的方法合成出了单质硫改性的CuS空心球纳米材料(CuS@S HSs),并研究了该材料对水中典型重金属污染物Hg^2+的吸附富集性能及机理。研究结果表明,当硫的投料质量比值(wS/wCuS))为30%时,CuS@S HSs对Hg^2+的吸附量高达1207mg·g^-1,较未负载单质硫时提高了229%。CuS@S HSs可以在15 min内将水中超过99%的Hg^2+富集分离。最重要的是,在多种重金属离子(Pb^2+、Ni^2+、Cd^2+、Cr^3+)共存的情况下,CuS@S HSs对Hg^2+表现出优异的单一选择吸附性。     

基于苯并噻唑Zn2+荧光探针及其细胞造影应用

设计合成基于苯并噻唑Zn²⁺荧光增强型探针BHP,在HEPES缓冲液中测其对Zn²⁺识别性能。实验结果表明,BHP对Zn²⁺有较高的选择性,对其他金属离子如Cd²⁺,Fe²⁺,Ni²⁺,Pb²⁺,Hg²⁺,Al³⁺,Mn²⁺,Ag⁺,Cu²⁺,Co²⁺,Na⁺,K⁺,Mg²⁺和Ca²⁺无明显荧光增强响应。BHP与Zn²⁺按1：1计量比配位,在生理条件下荧光强度不受pH值影响。在HeLa细胞中对Zn²⁺的造影表明BHP可用于生物体Zn²⁺检测。     

苯乙烯三嗪衍生物的合成及在重金属离子识别中的应用

合成了2,4-二(2-噻吩乙烯基)-6-(4′-N,N-二甲氨基苯乙烯基)-1,3,5-均三嗪(2)并鉴定了其结构。在乙腈-水混合介质中,化合物2在355和416 nm处呈现双吸收峰,加入Cu2+,Hg2+和Fe3+后,均在520 nm附近形成新的吸收峰。化合物2与Cu2+、Hg2+和Fe3+均形成1∶1型配合物,其结合常数分别为1.9×105L·mol-1,6.6×103L·mol-1,2.7×103L·mol-1。对照化合物4与金属离子的光谱响应与化合物2相似,仅吸收峰的位置不同。因此,可认为化合物2和4中三嗪环中的N和噻吩环中的S与Cu2+、Hg2+和Fe3+共同配位形成了稳定的金属配合物。     

CaWO_4∶xEu~(3+),ySm~(3+),zLi~+红色荧光粉的制备及光学性能

采用微波固相法制备了CaWO_4∶xEu~(3+),ySm~(3+),zLi~+红色荧光粉。测量样品的XRD图、激发谱、发射谱及发光衰减曲线,研究并分析了Eu~(3+)、Sm~(3+)、Li~+的掺杂浓度,对样品微结构、光致发光特性、能量传递及能级寿命的影响。结果表明,Eu~(3+)、Sm~(3+)、Li~+掺杂并未引起合成粉体改变晶相,仍为CaWO_4单一四方晶系结构。Eu~(3+)、Sm~(3+)共掺样品中,Sm~(3+)掺杂为3%时,Sm~(3+)对Eu~(3+)的能量传递最有效。Li~+掺杂起到了助熔剂和敏化剂的作用,使样品发光更强。在394 nm激发下,与CaWO_4∶3%Eu~(3+)样品比较,3%Eu~(3+)、3%Sm~(3+)共掺CaWO_4及3%Eu~(3+)、3%Sm~(3+)、1%Li~+共掺CaWO_4样品的发光分别增强2倍及2.4倍。同一激发波长下,单掺Eu~(3+)样品寿命最短,Sm~(3+)、Eu~(3+)共掺样品随Sm~(3+)浓度增加,寿命先减小后增加,且掺杂了Li~+的样品比不掺Li~+的样品~5D_0能级寿命有所增加。     

K+掺杂双钙钛矿Cs2AgInCl6的发光性质

采用固相球磨法制备了K⁺掺杂双钙钛矿Cs₂AgInCl₆纳米材料,该方法无需配体辅助,绿色环保。通过X射线衍射和拉曼光谱对晶体结构进行研究,通过激发光谱、发射光谱和时间分辨光谱对其发光性能进行研究。结果表明,Cs₂AgInCl₆为立方晶体,属于Fm3m空间群,由于宇称禁戒跃迁,其荧光量子产率(PLQY)低,小于0.1%。低于60%的K⁺掺杂主要取代Ag⁺的位置,引起Cs₂AgInCl₆的晶格膨胀,消除了晶格结构的反演对称性,打破了宇称禁戒跃迁,掺杂后Cs₂AgInCl₆的光致发光强度显著增强。K⁺的最佳掺杂比例为40%,Cs₂Ag_0.6K_0.4InCl₆材料发射中心波长为640 nm,半高宽为180 nm,平均荧光寿命达到29.2 ns,PLQY达到10.5%。当K⁺掺杂比例超过60%,K⁺开始取代Cs⁺的位置,产物发生相变,出现立方相的Cs_2-xK_1+x-yAg_yInCl₆和单斜相的Cs_2-xK_1+xInCl₆产物,这些产物由于强电子-声子耦合,非辐射复合占据主导地位。     

Fac-mer equilibria of coordinated iminodiacetate (IDA2?) in ternary CuII(ida)(H?1B)? complex formation (B = imidazole, benzimidazole) in aqueous solution

pH potentiometric and spectrophotometric investigations on the complex formation equilibria of Cu^II with iminodiacetate (ida²⁻) and heterocyclic N-bases, viz. imidazole and benzimidazole (B), in aqueous solution in binary and ternary systems using different molar ratios of the reactants indicated the formation of complexes of the types, Cu(ida), Cu(ida)(OH)⁻, (ida)Cu(OH)Cu(ida)⁻, Cu(B)²⁺, Cu(H^-1B)⁺, Cu(ida)(H₋₁B)⁻, (ida)Cu(B)Cu(ida) and (ida)Cu(H₋₁B)Cu(ida)⁻. Formation constants of the complexes at 25 ±1° at a fixed ionic strength,I = 0.1 mol dm⁻³ (NaNO₃) in aqueous solution were evaluated and the complex formation equilibria were elucidated with the aid of speciation curves. Departure of the experimental values of the reproportionation constants(ΔlogK _cu) of ternary Cu(ida)(H₋₁B)⁻ complexes from the statistically expected values, despite their formation in appreciable amounts at equilibrium, were assigned tofac(f)-mer(m) equilibria of the ida²⁻ ligand coordinated to Cu^II, as the N-heterocyclic donors, (H₋₁B)⁻, coordinatetrans- to the N-(ida²⁻) atom in the binary Cu(ida) _f complex to form the ternary Cu(ida) _m (H₋₁B)⁻ complexes     

纳米羟基磷灰石纳米管的一种简便制备方法及其对溶液中重金属离子的吸附

采用简便的方法合成了20~40 nm长、56 m^2·g^-1的比表面积的羟基磷灰石纳米管(HAP)。然后用制备的HAP纳米管在水溶液中同时吸附Pb^2+、Cd^2+、Cu^2+、Co^2+、Ni^2+、Zn^2+和Hg^2+,其具有高的吸附能力,并能实现快速去除。此外,制备的HAP纳米管对7种重金属离子的脱附率均小于1%,表现出较强的稳定性。实验数据采用Langmuir等温线模型和Freundlich等温线模型进行分析。2个方程的应用结果表明,吸附平衡最适合Langmuir模型,单层饱和吸附能力为958.28 mg·g^-1,具有较好的吸附性能。通过能量色散X射线光谱(EDS)和X射线衍射(XRD)图进一步研究了吸附机理,结果表明,当溶液中Pb^2+离子数量足够时,吸附机理为Pb取代了HAP中的Ca,形成了更稳定的Pb5(PO4)3(OH)。上述实验研究预测了利用HAP纳米管处理含铅废水在环境污染治理中的可行性。     

颜色可调Sr3Y（BO3）3∶Tm3+，Dy3+荧光粉的发光性能及能量传递

采用高温固相法制备了Sr_3Y(BO_3)_3:xTm~(3+),yDy~(3+)荧光粉,并通过XRD、SEM和荧光光谱仪对样品的物相、微观形貌、发光性能、能量传递机制和CIE色坐标进行了分析。结果表明:Sr_3Y(BO_3)_3:xTm~(3+)荧光粉在监测波长为359 nm时发射蓝光,Tm~(3+)的浓度淬灭点为x=0.08;在Sr_3Y(BO_3)_3:0.08Tm~(3+),yDy~(3+)荧光粉中,随着Dy~(3+)掺杂浓度的增加,Tm~(3+)的发光强度降低而Dy~(3+)发光强度却先增加后降低,Dy~(3+)的浓度淬灭点为y=0.1;通过改变Dy~(3+)掺杂浓度或改变激发光的波长,均可实现发射光的颜色可调;在Tm~(3+)-Dy~(3+)离子之间存在能量传递。当Dy~(3+)掺杂浓度(物质的量分数)为0.15时能量传递效率达75.14%,能量传递机制为电偶极-电偶极相互作用。     

钛掺杂钙钛矿制备高效率钙钛矿太阳能电池

采用钛离子掺杂钙钛矿薄膜的方法修饰钙钛矿晶界缺陷。研究表明钛离子富集在晶界处,有效地钝化了晶界缺陷,同时有助于连续、平整、高质量薄膜的形成。经过钛离子掺杂后的钙钛矿太阳能电池电流(JSC)达到22.3 mA·cm~(-2),开路电压(VOC)达1.1 V,填充因子(FF)高达72.4%,光电转换效率(PCE)优化至17.4%,远高于未掺杂钙钛矿太阳能电池。     

Anion-π interactions—interactions between benzo-crown ether metal cation complexes and counter ions

The loss of X^· radical from [M + Cu + X]⁺ ions (copper reduction) has been studied by the so called in-source fragmentation at higher cone voltage (M = crown ether molecule, X⁻ = counter ion, ClO₄⁻, NO₃⁻, Cl⁻). The loss of X^· has been found to be affected by the presence/lack of aromatic ring poor/rich in electrons. Namely, the loss of X^· occurs with lower efficiency for the [NO₂-B15C5 + Cu + X]⁺ ions than for the [B15C5 + Cu + X]⁺ ions, where NO₂-B15C5 = 3-nitro-benzo-15-crown-5, B15C5 = benzo-15-crown-5. A reasonable explanation is that Anion-π interactions prevent the loss of X^· from the [NO₂-B15C5 + Cu + X]⁺ ions. The presence of the electron-withdrawing NO₂ group causes the aromatic ring to be poor in electrons and thus its enhances its interactions with anions. For the ion containing the aromatic ring enriched in electrons, namely [NH₂-B15C5 + Cu + ClO₄]⁺ where NH₂-B15C5 = 3-amino-benzo-15-crown-5, the opposite situation has been observed. Because of Anion-π repulsion the loss of X^· radical proceeds more readily for [NH₂-B15C5 + Cu + X]⁺ than for [B15C5 + Cu + X]⁺. Iron reduction has also been found to be affected by Anion-π interactions. Namely, the loss of CH₃O^· radical from the ion [B15C5 + Fe + NO₃ + CH₃O]⁺ proceeds more readily than from [NO₂⁻B15C5 + Fe + NO₃ + CH₃O]⁺.