Eu(Ⅲ)在蒙脱石上的吸附及碳酸根和磷酸根对其吸附的影响

锕系核素在处置库围岩和缓冲回填材料中的吸附和迁移参数是处置库安全评价的重要数据模块之一，而Eu(Ⅲ)由于其与三价锕系元素An(Ⅲ)相似的离子半径和化学性质常被用于模拟三价锕系元素的化学行为。本文通过批式吸附实验研究了固液比、接触时间、离子强度、pH、碳酸根及磷酸根等对Eu(Ⅲ)在蒙脱石上吸附的影响，重点关注了吸附机理和表面种态。研究结果表明，低pH时Eu(Ⅲ)在蒙脱石上的吸附方式为外层配位吸附，近中性时为内层配位吸附，高pH时则以表面沉淀的方式被吸附。离子强度的增大对Eu(Ⅲ)在低pH时的吸附产生抑制作用。低pH时碳酸根对Eu(Ⅲ)吸附的影响不明显，但在高pH时其会改变Eu(Ⅲ)的表面吸附种态。尽管磷酸根本身的吸附非常弱，但磷酸根会显著增强Eu(Ⅲ)的吸附。X射线光电子能谱结果和磷酸根吸附实验说明Eu(Ⅲ)在蒙脱石表面上形成了EuPO₄沉淀。本工作研究了蒙脱石/Eu(Ⅲ)二元体系和蒙脱石/Eu(Ⅲ)/阴离子三元体系的吸附行为，并用光谱技术探究了其吸附种态，为理解三价锕系核素在蒙脱石上的吸附行为提供了重要参考。     

静态法和X射线吸收精细结构光谱技术研究腐殖酸对Eu(Ⅲ)在高庙子膨润土上的吸附影响

膨润土由于其高吸附性和低渗透性而受到广泛的研究.在本文中,利用XRD、FTIR和酸碱滴定对我国内蒙古高庙子膨润土进行了详细的表征和分析.用静态法研究在温度为25±2℃和0.01mol/L NaClO4溶液中,pH值、腐殖酸、接触时间和Eu(Ⅲ)初始浓度对Eu(Ⅲ)在钠基膨润土上的吸附影响.研究结果表明Eu(Ⅲ)的吸附受pH值影响明显.在低pH值条件下,腐殖酸对Eu(III)的吸附影响微弱,而在高pH值条件下腐殖酸降低Eu(Ⅲ)的吸附.X射线吸收精细结构光谱(XAFS)技术对吸附在膨润土上的Eu(Ⅲ)局域微观结构研究结果表明,在pH为4.15条件下,Eu在膨润土上与其周围的氧原子间的距离大约为2.39.本文中的研究结果对于评估其他三价镧系和锕系元素在作为填充材料的膨润土上的吸附和迁移具有重要的意义.     

氰基改性UiO-66的合成及其对Eu(Ⅲ)的去除性能及机理研究

UiO-66作为一种较为稳定的金属有机框架材料,由于其良好的吸附能力和可修饰性,成为高效去除放射性核素的新兴材料.在UiO-66框架中引入不同的官能团,可以有效地改善材料本身的物理化学性能.本文利用微波辐射法通过在UiO-66-Br上引入氰基(C≡N)官能团制备了UiO-66-CN,并将其用于Eu(Ⅲ)的去除研究.采用静态吸附实验和微观表征技术(如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等)研究了UiO-66-CN对Eu(Ⅲ)的吸附行为和作用机制.表征结果显示,UiO-66-CN具有良好的稳定性和丰富的官能团,其表面丰富的氰基和含氧官能团使其能够与Eu(Ⅲ)以静电作用和表面配合等方式结合.此外,静态吸附实验表明, UiO-66-CN对Eu(Ⅲ)的吸附行为符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型.在298、313、328 K时UiO-66-CN对Eu(Ⅲ)的最大吸附量可分别达到138.9、149.4和155.8 mg g~(-1).经过6次循环再生之后, UiO-66-CN仍具有较高的去除效率,表明UiO-66-CN材料具有良好的循环使用性能.研究表明, UiO-66-CN具有优异的稳定性,对Eu(Ⅲ)有着强的吸附能力,能够有效地从废水中捕获Eu(Ⅲ).     

静态法和X射线吸收精细结构光谱技术研究腐殖酸对Eu(III)在高庙子膨润土上的吸附影响

膨润土由于其高吸附性和低渗透性而受到广泛的研究. 在本文中, 利用XRD、FTIR和酸碱滴定对我国内蒙古高庙子膨润土进行了详细的表征和分析. 用静态法研究在温度为25± 2 ℃和0.01 mol/L NaClO4溶液中, pH值、腐殖酸、接触时间和Eu(III)初始浓度对Eu(III)在钠基膨润土上的吸附影响. 研究结果表明Eu(III)的吸附受pH值影响明显. 在低pH值条件下, 腐殖酸对Eu(III)的吸附影响微弱, 而在高pH值条件下腐殖酸降低Eu(III)的吸附. X射线吸收精细结构光谱(XAFS)技术对吸附在膨润土上的Eu(III)局域微观结构研究结果表明, 在pH为4.15条件下, Eu在膨润土上与其周围的氧原子间的距离大约为2.39 Å. 本文中的研究结果对于评估其他三价镧系和锕系元素在作为填充材料的膨润土上的吸附和迁移具有重要的意义.     

稀土Eu掺杂PtRu/C催化剂及其对甲醇电氧化的性能

采用化学还原和热处理方法对商业PtRu/C催化剂进行稀土Eu掺杂,制备了不同Eu含量的PtRuEux/C催化剂.透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等方法表征催化剂的结果表明,Eu的掺杂未改变PtRu/C催化剂的平均粒径(约为3nm),并且Eu以金属和氧化物两种形态修饰PtRu表面.循环伏安和计时电流法测试显示,PtRuEux/C催化剂较商业PtRu/C对甲醇氧化具有更高的活性,其中PtRuEu0.3/C的活性最高.运用原位傅里叶变换红外(FTIR)光谱从分子水平研究了该催化剂对甲醇电催化氧化的反应过程,检测到甲醇在催化剂上解离吸附的吸附态产物是线型吸附态CO(COL),Eu的掺杂使COL的氧化电位降低,明显提高了催化剂的活性和抗CO毒化的能力.     

超声时间对纳米结构化赤铁矿吸附Eu(Ⅲ)的影响及作用机制

本文在空气气氛中热处理菱铁矿制备纳米结构化赤铁矿,研究了超声时间对制备的纳米结构化赤铁矿物化性质的影响,考察了反应时间、pH、离子强度、初始浓度对纳米结构化赤铁矿吸附Eu(Ⅲ)的影响.系列表征表明,热处理菱铁矿可形成纳米结构化赤铁矿,超声进一步降低了赤铁矿的粒径和结晶度,增大了比表面积.与纳米结构化赤铁矿相比,超声1 h得到的赤铁矿(PCH-3)具有最大的比表面积(29.37 m~2/g).批实验结果表明, T=288 K,pH 5.5时PCH-3对Eu(Ⅲ)的吸附具有最大的速率常数(K_2=3.49 g/(mg min))和容量(4.88 mg/g). X射线光电子能谱(XPS)分析证实,含氧官能团(特别是羟基)是纳米结构化赤铁矿富集Eu(Ⅲ)的主要吸附位点.而且适当的超声处理可显著提高纳米结构化赤铁矿表面反应性.该研究对矿物纳米结构化材料吸附重金属离子提供了重要的理论依据.     

钕掺杂提高TiO2光催化活性的机制

采用X射线衍射(XRD), BET吸附, X射线光电子能谱(XPS)表征了溶胶凝胶法制备的Nd掺杂TiO2光催化剂的晶体结构、表面电子结构与化学组成. 以甲基橙为有机底物, 测试Nd掺杂对光催化剂吸附性能和光催化活性的影响. 结果表明, Nd掺杂可阻碍TiO2的晶相转变, 减小光催化剂的晶粒尺寸, 比表面积增大. Nd掺杂提高光催化剂表面三价钛(TiⅢ)的含量及其对甲基橙的吸附能力是其提高TiO2光催化降解甲基橙活性的主要原因. Nd掺杂量为1.2%时, 光催化剂活性最高.     

混合溶剂热合成BaFBr∶Eu~(2+)微纳米晶及其性能表征

通过水和乙醇的混合溶剂热方法制备了不同形貌和粒径的BaFBr∶Eu2+微纳米晶.研究了不同反应条件对产物的影响,初步提出了产物的形成机制.用场发射扫描电镜(FE-SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线粉末衍射(XRD),荧光光谱(PL)对BaFBr∶Eu2+进行了表征.结果表明:反应温度、时间及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)用量对产物物相、形貌及粒径有显著影响;制备的BaFBr∶Eu2+经退火后有优越的发光性能:用280nm光激发,在390nm处有对应于Eu2+4f65d12(t2g)→4f78(S7/2)跃迁的强发射峰,是计算机辐射成像板(Imaging Plate)中X射线存储荧光粉潜在可应用材料,本文为优质高效X射线存储荧光材料的可控制备提供了简洁的路径.     

聚苯胺@碳纳米纤维复合材料对放射性核素铀的高效去除

本文通过原位聚合方法成功制备了聚苯胺改性的碳纳米纤维(PANI@CNF)复合材料,并用于水溶液中放射性核素铀(U(VI))的高效去除.扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等表征证明所制备的材料具有丰富的官能团和优良的物理化学性质.批实验方法系统研究了周围环境(pH、背景电解液、反应时间和温度)的变化对U(Ⅵ)去除结果的影响.结果表明,pH对于U(Ⅵ)去除影响很大,而离子强度没有影响,表明二者之间的作用机理为内层表面络合.吸附能够在30 min内快速达到平衡,且符合拟二级动力学模型.吸附等温线符合Langmuir等温线,表明U(Ⅵ)的去除是单分子层均匀吸附过程.在pH=5.0和T=298 K时, PANI@CNF对U(Ⅵ)的最大吸附量高达319.4 mg/g,远远高于单纯的CNF(133.9 mg/g). U(Ⅵ)主要与材料表面的含氮和含氧官能团形成了稳定的内层络合物,从而达到高效去除的目的.以上分析表明, PANI@CNF具有快速反应动力学和高效吸附能力,可以作为放射性核素高效去除的潜在储备材料,为我国核废料治理工作提供理论依据.     

水相中微孔有机聚合物负载钯催化的碳-碳偶联反应（英文）

合成了一种2,2'-联吡啶功能化的微孔有机聚合MOP-bipy,与Pd(CH3CN)2Cl2络合后得到一种复合材料Pd/MOP-bipy.用碳固体核磁(13C CP/MAS NMR)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、粉末X射线衍射(PXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附(nitrogen adsorption)和热重分析(TG)对材料进行表征.用电感耦合高频等离子光谱(ICP)和X射线光电子能谱(XPS)确定了Pd/MOP-bipy材料中Pd的含量和价态.该复合材料在水相催化Suzuki-Miyaura反应和甲醇与水的混合溶剂中催化Sonogashira偶联反应中表现出卓越的催化活性.Pd/MOP-bipy催化剂表现出至少五次循环的重复利用性.     

静态法和EXAFS技术研究Eu(III)在钛酸纳米管上的吸附行为和微观机制

结合静态实验和X射线吸收精细结构谱学(EXAFS)技术研究了pH、时间、有机配体等环境因素对放射性核素Eu(III)在钛酸纳米管上的吸附行为和微观机制的影响.宏观实验结果表明:Eu(III)在钛酸纳米管上的吸附在pH<6.0条件下受离子强度影响,而在pH>6.0条件下不受离子强度影响;腐殖酸HA/FA在低pH条件下可以促进Eu(III)在钛酸纳米管上的吸附,而在高pH条件下抑制Eu(III)在钛酸纳米管上的吸附.EXAFS微观分析结果表明:在pH<6.0条件下,吸附属于外层吸附机理;在pH>6.0条件下,吸附属于内层吸附机理.pH<6.0时,中心原子Eu周围只有Eu-O一个配位层,其平均键长为2.40,配位数在9左右;随着pH逐渐升高,第一配位层的配位数下降,表明吸附Eu原子配位的对称性下降.当吸附时间延长或pH升高,吸附原子Eu周围出现了Eu-Eu和Eu-Ti第二配位层,其平均键长分别为3.60和4.40,配位数分别在2或1左右,表明形成了内层吸附产物或表面沉淀或表面多聚体.腐殖酸HA/FA的存在,可以改变Eu(III)在钛酸纳米管表面的吸附形态和微观原子结构,Eu(III)不仅可以与钛酸纳米管的表面羟基直接键合形成二元表面复合物(Eu-TNTs),还可以通过HA/FA的桥连作用形成三元表面复合物(HA/FA-Eu-TNTs).这些研究结果对于评估放射性核素Eu(III)与纳米材料在分子水平上的作用机理及分析Eu(III)在环境中的物理化学行为具有重要的意义.     

聚苯胺改性Mxene复合材料对U(VI)的高效富集及机理研究

采用原位聚合法合成新型PANI/Ti₃C₂T_x有机无机复合纳米材料,并应用于对U（VI）的吸附去除研究.实验结果表明：整个吸附过程受溶液pH和离子强度影响较大,在pH=5.0,室温条件下PANI/Ti₃C₂T_x对U（VI）表现出较高的吸附容量（102.8 mg/g）,这一数值远远高于原始Ti₃C₂T_x对U（VI）的饱和吸附量（36.6 mg/g）.此外,结合傅立叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectrometry,FTIR）和X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy,XPS）的分析结果表明PANI/Ti₃C₂T_x中含氧官能团和氨基基团与U（VI）发生络合作用,从而大大提高了其吸附性能.基于此研究,PANI/Ti₃C₂T_x可作为具有前景的复合材料应用于含U（VI）废水的净化中.     

STXM-NEXAFS研究铁(Ⅲ)离子诱发柠檬酸在高岭石表面的固定机制

热带地区土壤有机碳的稳定性受有机碳与高岭石、三价铁离子[Fe(Ⅲ)]交互作用的强烈影响.低分子量有机酸(LMWOAs)是土壤有机碳中最易被微生物降解的组分,研究LMWOAs在高岭石-Fe(Ⅲ)-LMWOAs三相系统中的固定机制对于理解热带地区土壤有机碳循环具有重要意义;然而LMWOAs在该三相系统中固定机制仍不清楚,并缺乏分子水平上的直接证据.本研究以柠檬酸(CA)为LMWOAs的典型代表,通过采集Fe/CA初始物质的量比2.0条件下获取的吸附样品,利用同步辐射X射线扫描透射显微术(STXM)在亚微米尺度上表征C,Fe和Si的分布特征,发现C-Fe分布的相关性与C-Si分布相当;并在高C,Fe微区中利用C的K边和Fe的L3边X射线近边吸收精细结构谱(NEXAFS)在分子水平上揭示了Fe在不同富集微区分别以水铁矿和高岭石-Fe(Ⅲ)-CA三元配合体形式存在,从而表明水铁矿诱发的吸附/共沉淀以及以Fe(Ⅲ)为架桥形成高岭石-Fe(Ⅲ)-CA三元配合作用是CA固定的重要机制.本研究成果对于理解热带地区土壤中CA稳定性和低分子量有机酸的碳固定和循环机制提供了重要科学依据.     

CTAB作用下纳米复合材料Ag/ZnO-SnO2的制备与光催化降解罗丹明B

在模板剂溴化十六烷基三甲基胺(CTAB)作用下,采用溶胶-凝胶法再结合程序升温溶剂热法制备了纳米复合材料Ag/ZnO-SnO2(CTAB),其中Ag,Zn,Sn摩尔比为0.1∶2∶1.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜配合X射线能量色散谱(SEM-EDS)和N2吸附-脱附测定等方法对复合材料的组成、结构及形貌等进行了表征.结果表明,该复合材料具有纤锌矿和金红石结构,Ag以单质形式存在.与未经CTAB作用的样品相比,Ag/ZnO-SnO2(CTAB)颗粒分布更均匀,且呈现规则的纳米棒状结构.复合材料在紫外光和可见光作用下对罗丹明B(RhB)的光催化降解结果显示,样品Ag/ZnO-SnO2(CTAB)的光催化活性明显高于Ag/ZnO-SnO2、ZnO-SnO2、ZnO和商用P-25.     

树脂基纳米复合材料吸附水中As(Ⅲ)的性能比较研究

分别将水合氧化铁/锆/铈3种纳米颗粒负载到强碱性阴离子交换树脂D201上,制备得到3种树脂基纳米复合材料HFO-201、HZO-201和HCO-201。3种纳米复合材料的比表面积、孔道结构等特征参数通过氮气吸附仪进行测定,并根据Brunauer-Emmett-Teller(BET)和Barrett-Joyner-Halenda(BJH)模型进行计算。通过静态吸附实验考察了各种材料对水中As(Ⅲ)的吸附性能,结果表明,与HFO-201和HZO-201相比较,载铈复合材料HCO-201除As(Ⅲ)表现出更高的吸附容量、更快的吸附速率及更好的吸附选择性;模拟实际污水除砷工艺,开展固定床动态吸附研究,HCO-201的有效处理体积可达2900BV,高于HFO-201和HZO-201的有效处理体积(300BV、1150BV),吸附饱和后的HCO-201纳米复合材料可以通过NaOH-NaCl混合溶液实现完全再生。通过X射线光电子能谱(XPS)初步分析,HCO-201除砷机理可能是负载的Ce先氧化As(Ⅲ)成As(V),再进行吸附,从而实现As(Ⅲ)的强化去除。     

纳米复合材料Ag/ZnO的制备与微波增强光催化二甲酚橙

采用溶胶凝胶再结合程序升温溶剂热法制备了纳米复合材料Ag/ZnO,通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)以及扫描电子显微镜配合X射线能量色散谱仪(SEM-EDS)等测试手段对其结构、形貌等进行了表征.结果表明,复合材料中Ag以单质形式存在且掺杂于ZnO表面,产物具有六方晶系纤锌矿结构,其颗粒...     

Fe(Ⅲ)参与TiO2光催化降解X3B的反应机理研究

三价铁离子对TiO₂光催化降解X3B活性艳红染料具有明显的促进作用.但是,当Fe(Ⅲ)全部转化为Fe(Ⅱ)离子以后,X3B的降解不再加快.研究表明,Fe(Ⅲ)捕获表面光生电子是导致X3B降解速率增加的主要原因,而Fe(Ⅲ)光解产生羟基自由基使降解X3B的贡献则相对较小.由于体系缺乏Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环,(Photo)-Fenton反应参与X3B降解过程的可能性极小.X3B和Fe(Ⅲ)竞争吸附催化剂表面,促进了光生电子-空穴对的分离和转移.Fe(Ⅱ)吸附相当微弱,这可能是导致Fe(Ⅱ)难以被表面空穴或其它活性物质重新氧化的原因之一.     

聚合酞菁铁/多壁碳纳米管复合材料的制备及氧还原催化性能

采用高效、 便捷的微波合成法制备了4种不同结构的聚合酞菁铁/多壁碳纳米管(Poly-FePc/MWCNTs)复合材料并进行了表征. 结果表明, 聚合酞菁铁均匀地包裹在多壁碳纳米管上. 利用线性扫描电位法(LSV)和电化学阻抗法(EIS)对材料的氧还原催化活性进行了研究, 发现FePPc/MWCNTs复合材料具有最好的氧还原催化活性. 采用X射线光电子能谱(XPS)和X射线吸收精细结构光谱(XAFS)研究了Poly-FePc/MWCNTs复合材料中酞菁铁结构变化与氧还原催化性能的相关性. 结果表明, FePPc/MWCNTs复合材料中Fe-N₄接近平面结构, 聚合酞菁铁能够更好地与MWCNTs产生协同作用, 从而加速氧还原过程中电子的转移, 提高氧还原活性.     

铕(Ⅲ)-二甲酚橙体系的吸附伏安法研究

高小霞等详细地研究了Eu(Ⅲ)-XO体系的极谱特性,用导数示波极谱法(ODP)检测下限可达5×10^-8M。本文应用了Eu(Ⅲ)-XO的吸附特性将Eu(Ⅲ)-XO在悬汞电极(HMDE)上富集,使测定Eu(Ⅲ)的灵敏度提高约2个数量级。     

化学气相沉积法合成Fe/CMK-5及其对溶菌素的吸附性能

以SBA-15为模板,二茂铁为碳源,利用化学气相沉积(CVD)法合成了Fe/CMK-5复合材料.用粉末X射线衍射、低温N2吸附、热重分析、透射电镜等对复合材料进行了表征.结果表明复合材料中碳以CMK-5结构存在,Fe颗粒均匀地分布在CMK-5的骨架中,通过调节CVD时间可改变Fe/CMK-5的结构参数.在pH值为11的缓冲溶液中研究了Fe/CMK-5系列复合材料对溶菌素(lysozyme)的吸附性能,考察了溶菌素在Fe/CMK-5孔道内部的结构稳定性以及在不同pH值溶液中的泄露量.