聚乙烯亚胺功能化磁性纳米颗粒制备及其吸附分离蒽醌类阴离子染料性能研究

在室温下,采用戊二醛化学交联法制备聚乙烯亚胺功能化的磁性纳米吸附剂(Fe3O4-PEI).利用TEM、XRD、FT-IR、VSM和TGA等手段对其进行结构表征,并以茜素红、核固红及茜素绿3种蒽醌类染料为目标吸附质,通过静态吸附实验考察了pH值、吸附时间、染料初始浓度、操作温度等因素对吸附的影响,同时进行了吸附动力学和吸附等温线模拟研究.结果表明,在pH=3和温度303 K的条件下,茜素红、核固红和茜素绿的最大吸附量分别为256.1,138.8和134.6 mg/g;初始浓度和吸附时间对染料吸附效率有明显的影响,吸附可在60 min内达到平衡,且吸附过程符合准二级动力学模型;Langmuir等温线模型能更好地描述染料的吸附;蒽醌类染料在Fe3O4-PEI上的吸附是一个自发的吸热过程.另外,Fe3 O4-PEI良好的稳定性和重复使用性,使其可作为一种潜在的水处理吸附剂.     

低浓度液体酸介质中快速合成SBA-15分子筛

通过在低浓度无机液体酸介质中添加少量磷钼酸(HPMo), 成功地合成了高度有序的SBA-15介孔分子筛. N₂吸附-脱附、XRD、TEM和水热稳定性实验等检测结果表明: 用这种方法不仅可以大幅度降低合成SBA-15分子筛所需液体酸的用量和缩短晶化时间, 同时反应产物SBA-15在100 ℃的水中处理72 h后仍然保持六方有序的介孔结构.     

合成和表征高温蒸汽稳定的有序介孔硅铝分子筛

用ZSM-5型沸石前驱体的稀释液和介孔MCM-4自组装合成了高温蒸汽稳定的有序介孔硅铝分子筛(MASMS-1)，并利用X-射线衍射、氮气吸脱附、场发射扫描电镜、透射电镜、傅立叶变换红外光谱和²⁷Al固体核磁等技术对其结构进行表征。在800 ℃的高温条件下，用20j%的水蒸气对MASMS-1进行4小时的水热处理，其六方有序介孔结构依然保持相当完好。MASMS-1具有良好的高温蒸汽稳定性，是由于其厚的孔壁形成沸石特征的五元环的微结构单元以及孔壁中硅羟基高度浓缩共同所致。     

亚微米去顶角八面体LiNi0.08Mn1.92O4正极材料制备及高温电化学性能

采用低温固相燃烧法快速制备了一种具有{111}、{110}和{100}晶面的去顶角八面体LiNi_0.08Mn_1.92O₄ (LNMO)正极材料, 其高暴露{111}晶面可以减少充放电过程中Mn的溶解, 面积相对较小的{110}和{100}晶面可增加Li⁺快速扩散的通道. 测试结果表明, 所合成的LNMO具有LiMn₂O₄特有的立方晶系结构, 其颗粒尺寸为亚微米级. LNMO的高温电化学性能优异, 在55 ℃, 1和5 C的首次放电比容量分别为109.9和98.0 mAh/g, 分别循环300次后容量保持率为75.8%和80.5%; 即使在55 ℃, 10和15 C下分别循环1000次后仍具有48.4%和49.4%的容量保持率, 而未掺杂的LiMn₂O₄于15 C循环1000次后容量损失高达98%. LNMO在55 ℃有较高的Li⁺扩散系数(D=3.86×10^-15 cm²/s)和较小的电荷转移阻抗(循环前、后R_ct=158.0和279.8 Ω)以及较低的表观活化能(E_a=17.63 kJ/mol), 说明Ni掺杂能够提高Li⁺在尖晶石型LiMn₂O₄内的扩散速率及减小锂离子在脱嵌过程中的能垒, 从而提高锂离子的扩散速率和倍率性能. 对LNMO于55 ℃循环1000次后的极片进行X射线衍射(XRD)分析, 发现LNMO电极材料的晶体结构基本保持不变, 表明Ni掺杂提高了锰酸锂材料在55 ℃长循环过程中的晶体结构稳定性, 有效抑制了Jahn-Teller效应及Mn的溶解, 显著提升了其高温电化学性能. 本工作为尖晶石LiMn₂O₄电极材料在高温方面的应用提供了借鉴.     

BiOBr的可控制备及对废水中卡马西平的有效降解

以Bi(NO₃)₃·5H₂O为原料, 乙醇为介质, KBr和/或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为溴源, 采用溶剂热法合成了不同结构和性能的BiOBr微纳米材料, 通过 X射线衍射仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 红外光谱仪(FTIR)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及比表面积和孔隙度分析仪对产物进行了表征. 结果表明, 溴源(KBr, CTAB)对BiOBr的结晶特性和形貌有重要影响, 其中采用双溴源且KBr与CTAB摩尔比为3∶7时制得的BiOBr(K∶C=3∶7)光催化剂在模拟太阳光下具有最优的光催化性能, 光照20 min后对废水中卡马西平的降解速率常数是以KBr为溴源制备的BiOBr(K)的4.10倍和以CTAB为溴源制备的BiOBr(C)的2.14倍. BiOBr(K∶C=3∶7)优异的光催化活性可归因于其高暴露的(110)晶面、 表面羟基、 疏松的片层状形貌及较大的比表面积和孔体积. 活性物种淬灭实验结果表明, BiOBr(K∶C=3∶7)的光催化活性主要源于光生空穴、 羟基自由基和电子.     

NaF对黄磷炉渣微晶玻璃析晶的影响

以自然冷却黄磷炉渣为原料,外加一定量的SiO2和Al2O3,以及不同比例的NaF,通过熔融法制备黄磷炉渣微晶玻璃.利用差热分析仪(DTA)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段,并借助Kissinger方程分析NaF对黄磷炉渣微晶玻璃析晶的影响.结果 表明:随着NaF添加量的增大,基础玻璃的析晶活化能E先减小后增大,当添加5wt;的NaF时,黄磷炉渣基础玻璃的析晶峰温度值最小,析晶活化能E最低,析晶效果最佳;微晶玻璃的主晶相不会随NaF添加量的增大而改变,主晶相均为硅灰石(CaSiO3).     

铬渣对黄磷炉渣微晶玻璃析晶的影响

以自然冷却黄磷炉渣为基础原料,外加适量的SiO2和不同比例的铬渣,熔融法制备黄磷炉渣-铬渣微晶玻璃.通过差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等技术手段分析铬渣添加量对黄磷炉渣-铬渣微晶玻璃晶化行为的影响.结果 表明:随着铬渣添加量的增大,基础玻璃的析晶活化能E先减小后增大,当铬渣的添加量为20wt;时析晶活化能E最小,析晶能力最佳;微晶玻璃的主晶相不会随铬渣添加量的增大而改变,主晶相均为硅灰石,在实验添加量的范围内,制备的黄磷炉渣-铬渣微晶玻璃毒性浸出浓度远低于国家标准规定的最高允许浓度.     

通用型工业级数据采集和监控系统设计

随着3G 技术的成熟,4G技术即将到来,越来越多的数据需要采集,而且对数据采集的要求也越来越严格,然而传统工业现场数据采集监控系统速度慢、灵活性差、费用高。在此背景下设计了基于三星的S3C6410嵌入式ARM微处理器、VC++.NET2008编写的虚拟实验软件平台和安卓智能手机采集平台的通用型工业数据采集监控系统;该系统通过编写嵌入式 Linux 的 ADC 驱动程序将远距离的工业现场采集的数据传送给工控PC进行数据采集和监控,并在参数超过设定阈值时进行报警;用户可以在上位机上对数据采集参数进行设置和调整,同时可以方便地对采集的数据进行存储和回放;该系统成功用于智能轮椅以及无创血糖项目中,采集的原始参数包括手指指端温度、湿度、辐射、双波长光电容积脉搏波光敏器件转换成的电压信号等等,其相对误差降到0.081;经实验验证,该数据采集监控系统具有传输速度快、工作稳定可靠、电路简单、使用灵活方便和扩展性强等优点。     

固相燃烧法制备去顶角八面体LiZn0.08Al0.01Mn1.91O4正极材料及其电化学性能

通过固相燃烧法快速合成了包含{111}、{100}和{110}晶面的单晶去顶角八面体形貌LiZn_0.08Al_0.01Mn_1.91O₄正极材料。结果表明,Zn-Al共掺促进了尖晶石型LiMn₂O₄材料的晶体发育和晶面择优生长,形成了单晶去顶角八面体形貌晶粒,有效抑制了Jahn-Teller效应,减缓了Mn溶解,增强了其晶体结构稳定性,显著提升了合成材料的电化学性能。LiZn_0.08Al_0.01Mn_1.91O₄在5C和10C下的首次放电比容量分别为92.6和76.5 mAh·g^-1,经过2 000次循环后的容量保持率分别为70.4%和74.8%。即使在15C高倍率下,仍有64.2 mAh·g^-1的首次放电比容量,循环800次后容量保持率达到82.2%。与LiZn_0.08Mn_1.92O₄相比,LiZn_0.08Al_0.01Mn_1.91O₄正极材料具有较大的Li+扩散系数(1.02×10^-11 cm²·s^-1)和较小的表观活化能(25.60 kJ·mol^-1),表明Zn-Al共掺和单晶形貌调控策略能够降低Li+在脱/嵌过程的能垒和增大Li+在电极材料中的扩散速率。     

二氧化钛选择性光催化降解有机污染物研究进展

半导体二氧化钛已被广泛应用于有机污染物的光催化降解,但其主要是通过光与二氧化钛作用产生的羟基自由基与有机污染物发生自由基氧化反应,这种自由基反应在降解污染物时没有选择性,当几种有机污染物共存时,它优先催化降解吸附在其表面的高浓度污染物,而低浓度的有机污染物因吸附量少而达不到有效降解。因此,研究开发具有高选择性的能降解低浓度高毒性有机污染物的二氧化钛材料是环境科学领域亟待解决的热点之一。本文综述了近十年来二氧化钛选择性光催化降解有机污染物的研究动态和主要成果,并对未来发展趋势进行展望。