富Mn鸢尾生物炭的制备及在类Fenton体系中的应用

通过在N₂气氛围下热裂解富集Mn的鸢尾可得到Mn/生物炭(BC)材料, 并按植物叶(Leaf)和根部(Root)分别将其分别命名为BC-L0, BC-L1, BC-L2, BC-R0, BC-R1和BC-R2. 采用扫描电子显微镜(SEM)、 能谱分析(EDS)仪、 X射线衍射(XRD)仪、 X射线光电子能谱(XPS)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 原子吸收光谱(AAS)和比表面积分析(BET)仪等对Mn/生物炭材料的Mn含量、 化学组成与形貌进行了表征, 发现鸢尾叶部为Mn主要富集部位, 最大富集量为13.0 mg/g, 且Mn以Mn₂O₃薄片存在于生物炭表面. 利用Mn/生物炭与H₂O₂构建了类Fenton体系, 在中性条件下BC-L2-H₂O₂体系对有机污染物罗丹明B(RhB, 3×10 ^-5 mol/L)的降解率达到50%(180 min), 表明该体系具备氧化去除RhB的能力, 并推测了该体系对RhB的催化氧化机理. 结果表明, 先将Mn超富集植物转化为Mn/生物炭材料, 再通过添加H₂O₂能构建具有氧化能力的类Fenton体系, 可用于对有机污染物的降解, 实现“以废治废”的绿色循环思路, 为Mn富集的植物后续处理提供一种新的转化及应用方式.     

H4SiW12O40/乙烯-乙烯醇共聚物复合纳米纤维膜的制备及光催化性能

利用静电纺丝技术制备了H₄SiW₁₂O₄₀(SiW₁₂)/乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)复合纳米纤维膜. X射线能谱(EDX)和红外光谱(IR)表征结果表明, SiW₁₂负载到EVOH纤维膜中, 且其Keggin结构完好无损. SiW₁₂/EVOH复合纳米纤维膜在氙灯光源照射下对甲基橙(MO)表现出优异的光催化活性. 当EVOH与SiW₁₂的质量比为2:1时, MO降解率可达96.3%. 复合纳米纤维膜优异的光催化活性主要归于EVOH与SiW₁₂的协同相互作用. 复合纤维膜具有良好的可重复使用性, 循环使用3次后, 其光催化活性没有明显下降. 因此, SiW₁₂/EVOH复合纳米纤维膜在去除废水中有机染料方面具有广阔的应用前景.     

纳米木质素/二氧化硅基微胶囊的制备及在自愈合涂层中的应用

利用磷酸化改性木质素/二氧化硅复合纳米颗粒(PAL/SiO₂)作为壁材包埋活性组分异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)制备微胶囊(PAL/SiO₂-IPDI). 通过加入少量反应活性更高的聚合多甲基多二异氰酸酯(PMDI), 与水反应形成聚脲, 以增加微胶囊的壁厚. 采用光学显微镜、 扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析仪(DLS)研究了PAL/SiO₂复合纳米粒子掺杂量, 水油比和剪切速率对微胶囊表面形貌、 粒径和壁厚的影响. 结果表明, 所制备的微胶囊呈现规整球形, 壁厚为2.36~3.50 μm, 平均粒径为40.3~201.5 μm. IPDI作为芯材包埋在微胶囊中, 芯材含量约为82.8%. 将制备的PAL/SiO₂-IPDI微胶囊添加到环氧树脂中得到自愈合环氧树脂涂层. 其在高盐浓度溶液中的抗侵蚀测试结果显示, 添加质量分数4%的PAL/SiO₂-IPDI微胶囊的环氧树脂涂层在划破后能够快速愈合, 显著降低基底的腐蚀电流和腐蚀速率. 纳米压痕实验表明, 环氧涂层的硬度为249.99 MPa, 而添加PAL/SiO₂-IPDI微胶囊后硬度增加到302.98 MPa, 弹性模量也有提高.     

Pd/PdO纳米复合微球的合成及催化性能

采用甲基丙烯酸锌加速还原氯化钯(PdCl₂) 溶液中的钯离子(Pd ²⁺)为钯(Pd) 纳米微球, 进而用得到的钯纳米微球直接制备钯/氧化钯(Pd/PdO) 纳米复合微球. 通过扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 粉末X射线衍射分析(XRD)及X射线光电子能谱分析(XPS) 等方法对 Pd/PdO 纳米复合微球进行表征, 结果表明, 制备的纳米复合微球为表面粗糙、 大小均一的纳米微球. 采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis) 等方法考察了 Pd/PdO 纳米复合微球在对硝基苯酚(4-NTP) 还原反应中的催化性能, 发现其具有良好的催化活性和循环稳定性.     

钨酸铋量子点和纳米片修饰石墨相氮化碳复合催化剂的制备及其可见光催化活性增强

利用超声-水热法、使用油酸钠辅助合成钨酸铋(Bi₂WO₆)量子点/纳米片修饰的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)(Bi₂WO₆/g-C₃N₄)复合光催化剂。 通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、N₂吸附-脱附等技术手段获得Bi₂WO₆/g-C₃N₄催化剂的组成、结构和光吸收性能,分析合成机理。 以罗丹明B(RhB)水溶液为模拟污染物,考察Bi₂WO₆/g-C₃N₄复合催化剂的可见光催化活性。 结果表明:g-C₃N₄和Bi₂WO₆的质量比为3:7的Bi₂WO₆/g-C₃N₄-30具有最有效的异质界面,电化学阻抗和光电流测试结果显示该催化剂的光生载流子传输速率快、复合率低,可见光照射120 min对RhB的降解率达到95.8%;通过活性物质捕捉实验获知光生空穴是光催化反应中的主要活性物质,分析异质界面对光催化活性的影响,进而提出光催化反应机理。     

基于红外光谱聚类分析的纳滤膜污染动态发展行为研究

污水再生利用是解决水资源短缺问题的有效对策。纳滤技术由于能够生产高质量的再生水,成为污水深度处理、再生利用的有效方法之一。然而,在纳滤过程中存在复杂的、动态的膜污染现象,会导致产水通量、产水质量下降等问题。研究膜污染动态发展的行为,对于膜污染的分阶段针对性控制具有重要意义。有机物是污染层动态发展过程的重要指示性成分,红外光谱是表征污染层发展过程中表面有机物官能团变化情况的重要手段。但由于红外光谱中峰的数量多,系列样品之间峰强度的差别较小（尤其是当膜污染过程中的采样间隔较小时）,利用直观观察不易甄别不同样品间的谱图差异及其变化趋势,在此水平上难以对膜污染阶段进行准确识别、对各阶段特征进行有说服力的分类概括。为探索膜污染的动态发展过程,本研究将傅里叶变换红外光谱与统计学聚类分析相结合,对膜污染过程中不同时间点的膜样本进行红外光谱分析,再对红外光谱数据进行一系列预处理和系统聚类分析,从而客观解读膜污染动态发展过程中系列样品红外光谱分阶段变化规律。考虑到类别间距离度量方法、红外吸收峰强度标准化、峰之间自相关性、峰与样本之间交互作用等因素的影响,研究采用对应分析对红外数据进行预处理,提取各样本在主要维度上的得分,随后基于标准化欧式距离对各样本进行聚类。在为期一个月的城市污水深度处理纳滤试验过程中,由于污染物在膜表面累积,纳滤膜发生了较为严重的污染。通过对13个不同时间点的膜样本进行红外光谱聚类发现,膜污染可清晰划分为如下阶段：空白膜、阶段Ⅰ（3 h～8 d）、阶段Ⅱ（10～15 d）和阶段Ⅲ（20～30 d）。采用红外聚类,得到膜表面X射线光电子能谱（XPS）和三磷酸腺苷（ATP）含量分析等方法的交互验证。结果表明,随着膜污染的发展,膜表面有机物成分与共存微生物量发生协同变化,各阶段大致特征为：阶段Ⅰ各类有机污染物初步覆盖,微生物开始富集;阶段Ⅱ多糖类污染物比例上升,微生物的富集趋于稳定;阶段Ⅲ整体污染趋于成熟,有机污染物氢键特征更加明显。该研究通过对红外数据进行聚类分析,能够灵敏地探测各红外图谱之间的差别,有助于对红外光谱规律的深度挖掘,为膜污染阶段的识别和划分提供了一种客观、自动、可量化的辅助性方法,并且有助于归纳出不同阶段的污染层特征,可作为膜污染时序特征的侦查手段。此外,除了膜污染的研究,在材料、吸附等领域,只要有一系列变化的红外光谱,均可尝试采用红外光谱聚类分析方法,获取基于红外特征的定类信息或分阶段规律。     

圆筒内氢等离子体非定常化学反应羽流场DSMC分析

利用直接模拟Monte Carlo方法研究圆筒侧壁注入氢等离子体羽流场在8×10^-6s内的非定常流动特性.根据Bird的化学反应模型考虑离解-复合反应模型和电荷转移反应模型.在流场中注入H₂、H、金属原子X、H₂⁺和H⁺五种组分,研究离解-复合反应对流场中粒子分布和密度的影响,结果表明离解-复合反应使H₂数密度降低,H数密度增加,说明在流场中H₂的离解反应速率大于H的复合反应速率.加入电荷转移反应后H₂⁺数密度降低,H⁺数密度增加,对其他组分数密度没有显著影响.     

金属封装内冷型高温复合超导体电磁特性的有限元分析

基于工程化高温超导带材的内冷型复合超导体电磁特性受磁场各向异性影响较大,采用有限元方法分析了内冷型复合超导体的电磁特性。利用COMSOL Multiphysics建立了基于商品化高温超导带材的金属封装内冷型高温复合导体的有限元计算模型,并对其进行电磁仿真分析,得到了内冷型复合超导体的磁场分布,应用高温超导材料在磁场下的Jc-B曲线关系,获得内冷型复合导体在77K液氮温区下临界电流受磁场影响的变化规律。采用电场强度与电流密度进行面积分的方法,计算得到了不同频率、不同通流下内冷型复合导体的交流损耗情况,计算表明,相同频率下交流损耗随激励电流的增大而增大,相同激励电流条件下交流损耗与通流频率成正比关系。     

硅藻土原位负载网状纳米结构硅酸镁及其对Cr(Ⅵ)吸附性能

采用MgCl_2·6H_2O作为镁源,NH_3·H_2O作为沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂,以水热法在硅藻土表面原位生长纳米花状Mg(OH)_2,随反应时间增加,转变成单斜晶系网状结构Mg_3Si_4O_(10)(OH)_2纳米花。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附测试、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对样品进行了表征,结果显示:反应时间为0.5～2.0 h时硅藻土表面以生长Mg(OH)_2为主,样品的比表面积为180 m~2·g~(-1);反应时间至3h时,硅藻土表面Mg(OH)_2转化成网状结构Mg_3Si_4O_(10)(OH)_2,样品比表面积增大到350 m~2·g~(-1),此复合结构对Cr(Ⅵ)最大吸附量可达570 mg·g~(-1)。     

沉淀剂和Ag含量变化对甲醛降解性能的影响

采用不同沉淀剂制备CeO₂-Co₃O₄复合金属氧化物载体,通过浸渍负载不同含量Ag获得Ag/CeO₂-Co₃O₄催化剂.借助氮气物理吸附、XRD、Raman和H₂-TPR等手段研究了催化剂的物理化学性质.结果表明：当WHSV=30 000 mL·g^-1·h^-1时,催化剂能表现出良好的催化氧化甲醛性能,在≤ 90℃时实现甲醛的完全转化.草酸沉淀能有效降低Ce-Co氧化物的结晶度,使得Co²⁺含量增加,提供更多的氧空位,促进了氧分子的活化与迁移,从而提高了催化活性.随着Ag含量增加,使得由草酸沉淀制备的Ag/CeO₂-Co₃O₄催化剂的活性增强,且金属与载体间的相互作用也增强,当Ag负载量为1%（重量百分比）时活性最佳.