蒙脱石复合材料对Zn~(2+)和对硝基苯酚的同步捕集

采用十八烷基三甲基氯化铵(STAC)和有机螯合剂乙二胺(En)复合修饰钠基膨润土制备了功能化蒙脱石复合材料(FMC),并将其应用于复合污染废水处理.利用X射线衍射仪(XRD)、超高分辨场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、全自动物理吸附仪、元素分析仪及Zeta电位分析仪对所得复合材料进行了表征,发现复合修饰制备的FMC层间距增大、疏水性增强;FMC能同步捕集水中重金属Zn~(2+)和有机物对硝基苯酚(PNP).研究发现,当En/STAC摩尔比为0.75、p H=4、吸附温度为40℃、吸附时间为60 min时,FMC对Zn~(2+)和PNP的同步捕集吸附量达224.2 mmol/kg.FMC对Zn~(2+)的吸附主要表现为离子交换和配位络合;其对PNP的吸附取决于层间有机C和N含量及层间距大小.     

钆、氟掺杂二氧化钒的晶体结构演变行为与相变机理

二氧化钒(VO₂)是一种热致相变材料,其过高的相变温度制约了其潜在应用.元素掺杂能够使VO₂的能带结构、态密度、键长和晶胞体积等晶格参数改变,引起其相变行为的变化.借助Materials Studio软件,基于第一性原理和分子轨道理论研究了钆、氟掺杂二氧化钒的晶体结构演变行为与相变机理.结果表明,无论F掺杂于VO₂(M型)中间O的位置还是两侧O位置,都会引起O—O键收缩,V—V键增长,β角增大,体系亥姆霍自由能增加,带隙相对减小,F侧位掺杂效果最好,随着V⁴⁺—V⁴⁺同极结合的减少,在1 at%F掺杂时相变温度达到最低;当Gd以0-1.8 at%掺杂于VO₂(M)中V位置时,O—O键和V—V键发生收缩,β角减小,亥姆霍自能增加,带隙减小,Gd 4f态与t_Ⅱ轨道重合,使相变能垒变低,相变温度显著降低.钆、氟两种元素掺杂VO₂相变机理更符合Peierls-Mott协同相变.