诱导期测定法对碳酸锂成核动力学的研究

在288.15～323.15 K温度范围内,采用诱导期测定法研究了碳酸锂(Li₂CO₃)在有无添加NaCl的Li Cl-Na₂CO₃过饱和溶液中的成核动力学.通过OLI电解质与水化学物性分析软件内嵌的全组分模型严格计算Li₂CO₃在溶液中的过饱和度,研究了温度、过饱和度和Na Cl的添加量对Li₂CO₃成核诱导期的影响,并结合经典初级成核理论计算了活化能、固-液界面张力和接触角等成核动力学参数.结果显示,在相同的过饱和度下,Na Cl的添加使得Li₂CO₃的成核诱导期增长;添加Na Cl后Li₂CO₃成核反应的活化能从63.69 k J/mol(溶液中Cl^?的超额含量Y=0)增加到72.85 k J/mol(溶液中Cl^?的超额含量Y=0.5),表明Na Cl的添加抑制了Li_...     

水溶液中趋磁微生物体吸附Ni~(2+)的模拟研究

为了探索趋磁微生物体对水溶液中Ni2+的吸附机理,考察微观作用力对吸附过程的影响,本文通过酸碱滴定实验确定了趋磁微生物体具有吸附作用的表面功能基团,建立了由体内磁小体Fe3O4和表面功能基团-PO3H,-OH,-COOH构成的趋磁生物体模型,并通过分子动力学模拟方法从静电作用、分子间作用、热运动等方面研究了磁小体和功能基团对Ni2+的吸附过程的影响规律。模拟结果证明对Ni2+的吸附过程是基团的静电吸引力和范德华力相互作用的综合结果,不同基团的静电引力强弱是有区别的。模拟结果还表明,Ni2+对-PO3H的趋聚倾向最大,对-OH的趋聚倾向次之,而对-COOH和Fe3O4的趋聚作用较弱。采用化学修饰法分别掩蔽菌体表面基团,并做了吸附实验,吸附效果与模拟结果完全吻合。这些结论将对生物磁选的开发应用提供新的理论依据。     

铁苯基膦配合物均相催化乙酰丙酸乙酯与甲酸反应转化为γ-戊内酯的分子机制

本文基于密度泛函理论,计算了Fe(CF3SO3)2/PP3催化乙酰丙酸乙酯与甲酸反应转化为γ-戊内酯的反应机理。分析了单重态和三重态反应路径的热力学和动力学性质,结果表明除了预催化剂活化出现势能面交叉外,反应主要在三重态势能面上进行,包括以下几个步骤：甲酸盐配位方式重置,β-H消除得到活性催化剂[FeH(PP3)]+,接着乙酰丙酸乙酯的羰基碳和羰基氧接连被质子化得到中间体4-羟基戊酸乙酯,最后质子化的反离子CF3SO3H作为氢转移梭子协助分子内脱醇—关环生成目标产物γ-戊内酯。进一步探讨不同金属苯基膦配合物的催化活性,证实金属适宜的配位能力是筛选催化剂的关键。理论计算结果为优化设计高性能的生物质转化催化剂提供一定的理论指导。     

片层花状氧化镁的制备及其吸附性能研究

本文以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为结构导向剂,利用尿素在高温条件下受热分解生成的二氧化碳与氯化镁反应,通过层-层自组装制备出具有片层花状结构的氧化镁,并以其对含Pb(Ⅱ)溶液的吸附为探针反应,研究其对重金属离子的吸附性能。实验结果表明,所制备氧化镁的前驱体为碱式碳酸镁;经过600℃焙烧后,得到的片层花状氧化镁比表面积大于60 m2.g-1,具有良好的吸附性能;对含Pb(II)溶液的吸附过程符合Langmuir等温吸附,最大吸附量达到320 mg.g-1。     

3D打印MXene气凝胶基微型超级电容器技术与材料研究进展

微型超级电容器(Micro-supercapacitors,MSCs)作为便携、可穿戴、可植入的微型能量存储单元,因高功率密度、瞬间充放电及长循环寿命的优势,在柔性微型电化学储能技术中取得了快速发展。MXene基气凝胶材料因其三维多孔网状结构、优越导电性、亲水性等优势,能够缩短离子传输路径与提高电荷转移效率,在构建柔性MSCs中发挥重要作用,如活性电极材料、柔性导电集流体、油墨印刷等。然而,开发低价、高效、高性能的柔性MSCs器件仍面临诸多挑战。三维(3D)打印能够构建几何形状复杂的3D结构,制造不同尺寸和形状的微型储能器件。为了优化其电化学性能,分别对3D打印技术分类及其最新进展、可打印MXenes材料的设计原理研究进行了综述,总结了它们在与可穿戴电子设备集成MSCs设备中的应用。并对MXenes材料在解决3D打印MSCs的挑战性问题与发展前景做出展望。     

电石渣可控制备多晶型、多形貌纳米碳酸钙的研究进展

碳酸钙有不同的晶体特征，使其在各个领域发挥不同的作用，对碳酸钙晶型、形貌和尺寸的控制是无机材料制备的研究热点。以电石渣为原料制备纳米碳酸钙能够实现变废为宝，是含钙固废综合利用的研究方向之一。因此在电石渣制备纳米碳酸钙过程中同步实现晶型、形貌的调控，能够将低附加值的电石渣固废转化为高附加值的纳米碳酸钙产品，具有良好的环境效应和经济效益。本文总结了电石渣制备纳米碳酸钙的方法，重点讨论了制备过程中晶型和形貌控制方面的研究进展。结果表明，在碳酸钙晶体成核和生长的过程中，控制工艺条件可以通过影响过饱和度进一步实现对晶型和形貌的调控，且不同种类的添加剂作用机理也不尽相同。热力学、动力学作为控制结晶各过程平衡的基础，可以用来解释各影响因素的作用机理。     

Ru/磺化石墨烯催化木糖直接转化制备糠醇

以氧化石墨烯为载体,在其表面引入酸性位-SO_3H和金属位Ru,制备了Ru/磺化石墨烯金属-酸双中心催化剂(Ru/SRGO).采用X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、激光拉曼光谱(Raman)、X-射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和酸-碱滴定等技术对催化剂的结构和性质进行了表征.相对氧化石墨烯,磺化改性后石墨烯的特征衍射峰向低角度偏移(XRD),在Raman光谱中其D峰发生红移,G峰发生蓝移,结合I_D/I_G的比值证实其表面产生更多有利于活性金属Ru负载及其稳定的缺陷位.酸性表征显示催化剂表面-SO_3H密度随磺化过程中添加磺化试剂含量的增加而增加.在催化木糖直接制备糠醇的反应过程中,催化剂的活性与其表面的酸量呈正相关,而产物糠醇的选择性则随酸量的增加呈现"火焰山形态"分布,在金属和酸双中心量的匹配及其协同催化下,在150℃,1 MPa H_2条件下,实现了木糖高效转化制备糠醇,其收率达70.4%.     

聚乙二醇辅助合成氧化镁及其处理含铅溶液的性能

以聚乙二醇（PEG-10000）辅助,在室温（25℃）-F由MgCl2-6H2O与Na2CO3通过层一层自组装制备出具有六棱柱状形貌的MgO,并以其对含铅溶液的吸附为探针反应,研究其对重金属离子的吸附性能．研究结果表明,所制备氧化镁的前驱体为MgCO3·3H2O;经600℃焙烧得到的六棱柱状MgO比表面积大于55m^2／g,具有良好的吸附性能;对含铅溶液的吸附过程符合Langmuir等温吸附,饱和吸附量达到390mg／g．     

钙铁助剂对粉煤灰熔融性和结晶行为的影响机理

利用粉煤灰制备高强度无机纤维是实现其高值化利用的重要路径,由于粉煤灰硅铝含量较高,可通过添加钙铁助剂降低均质化过程中原料熔融温度,避免降温拉丝过程中结晶行为。本工作研究了空气气氛下不同含量及比例钙铁助剂对煤灰熔融性及结晶行为的影响机理。结果表明,空气气氛下氧化钙(CaO)与氧化铁(Fe₂O₃)不存在协同助熔效果,CaO的助熔效果优于Fe₂O₃。高温下Fe₂O₃未与硅铝组分生成低熔点矿物,而添加CaO有利于将难熔的莫来石转化为钙长石,使得粉煤灰熔点大幅度降低;然而,当CaO添加量超过30%时,生成了大量的钙黄长石,使得粉煤灰熔点迅速升高。降温过程中,铁元素以赤铁矿形式析出,析晶温度相对较低;而钙元素以钙长石形式析出,析晶温度相对较高,不利于无机纤维制备过程中纺丝操作。当CaO含量为32.46%时,粉煤灰熔点最低,且降温过程中无晶体析出,因此,在粉煤灰基无机纤维制备过程中应选择钙基助剂调控熔融性和结晶行为。     

高离子强度下可溶盐浮选机理

基于表面化学性质,泡沫浮选已成为一种分离非均质固体混合物的有效手段,并被广泛应用于原矿分离及其他化学工业。在浮选过程中,捕收剂往往对矿物表面进行选择性吸附以调控矿物表面的亲疏水性。目前,大部分可溶盐的生产,尤其是钾盐工业生产,主要采用泡沫浮选的方法。尽管可溶盐实际浮选体系很复杂,但主要包含矿物晶体、捕收剂、气泡和高离子强度的饱和盐溶液四种组分。实际上,浮选能否完成是这四种组分相互作用的结果。因此,大量的可溶盐浮选机理研究工作都集中于浮选体系中各组分之间的相互作用。本文对高离子强度下可溶盐浮选机理的主要研究成果进行了综述,重点介绍了可溶盐的溶液化学性质,捕收剂在饱和盐溶液中的胶体性质,捕收剂在矿物晶体表面的选择性吸附机制和吸附行为,矿物晶体/饱和盐溶液界面性质以及气泡在浮选过程中作用机理,并对高离子强度下可溶盐浮选机理研究的发展趋势进行了展望。