矿物基环境修复材料制备及应用的综合性实验设计

为促进“研学结合”,增强学生实际操作能力,依托于化学实验平台设计了“矿物基环境修复材料制备及应用”的化学综合实验。实验内容包括改性沸石材料的制备、表征和应用探索。实验由教师科研成果转化而成,已在本校环境化学综合实验课中进行教学实践,该实验可以使学生掌握文献调研、材料制备与表征、性能分析、数据处理等重要技能,锻炼学生综合实验设计和思维创新的能力,激发了学生探索环境修复材料前沿知识的兴趣。     

富含吡啶氮-钴活性位点的三维多级大/介孔石墨烯作为高效可逆氧电催化剂用于可充电锌-空气电池

随着能源危机的日益严峻,能源的储存和转换越来越受到人们的重视.目前人们加以开发和利用的清洁能源主要包括太阳能、风能、氢能、地热能以及电化学能等.其中,燃料电池和金属-空气电池等作为电化学器件为电化学能的开发及可持续利用提供了条件.特别是金属-空气电池以电极电位较负的金属如镁、铝、锌、铁等作负极,以空气中的氧或纯氧作正极,具有比能量高、性能稳定、价格便宜的特点.氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)是可再生电化学能量转换和储存过程中的两个关键电化学过程.贵金属(Pt/C,Ir/C,IrO₂等)虽然具有高催化活性,但价格昂贵、资源匮乏限制了其大规模的使用和发展.此外,它们的催化性能单一,难以同时实现多反应的高效催化.目前,大量研究工作集中在开发低成本、高效的ORR和OER催化剂,用来代替昂贵的铂类贵金属催化剂.在能源器件设计中,由于OER和ORR反应发生在同一个电极上,若能制备出具有ORR和OER双功能催化性能的电催化剂,将在很大程度上降低能源器件的设计难度.最近,我们的研究工作揭示了吡啶-氮-钴(pyri-N-Co)配位结构在协同作用中的重要性,协同作用大幅度提升了NiCo2O4/N掺杂石墨烯的本征催化活性.虽然金属粒子与掺氮石墨烯的结合有利于催化活性和稳定性的提高,但二维石墨烯片之间由于π-π键相互作用,容易聚集和堆叠.在实际应用中,石墨烯片之间的堆叠会导致可达表面的损失,从而使复合催化剂利用率降低,结构稳定性变差.因此,制备富含充分暴露且高效的ORR/OER活性中心的电催化剂仍然是一个巨大挑战.本文采用激光辐照法和水热法制备了具有层间大孔和片内介孔相互交联结构且负载铁酸钴纳米颗粒的三维多级孔石墨烯复合电催化剂(CoFe/3D-NLG),研究了其微观结构与ORR/OER电催化性能的关系.比表面积和X射线光电子能谱测试结果表明,CoFe/3D-NLG具有大的比表面积(322.6 m² g^-1)和孔体积(0.715 cm³ g^-1),并且富含吡啶氮-钴活性中心.电化学测试表明,对于OER电催化,CoFe/3D-NLG复合催化剂在10 mA cm_-2处的过电势为304 mV,优于商用RuO₂催化剂的322 mV;对于ORR电催化,CoFe/3D-NLG的半波电位达到872 mV,非常接近商用Pt/C催化剂(876 mV).此外,作为可充电锌空气电池的空气电极催化剂,CoFe/3D-NLG展现出了超高的开路电压(1.56 V)、高功率密度(213 mW cm_-2)以及超低充放电电压(0.63 V),并且具有良好的充放电循环稳定性.CoFe/3D-NLG优异的ORR/OER电催化性能主要归因于以下两点:1)大量的吡啶氮-钴活性位点极大地加快了缓慢的氧电催化动力学,提高了每个活性位点的ORR/OER本征催化活性;2)丰富的层间大孔和面内介孔多级孔结构促进了整个石墨烯结构中的高效传质,因而在电催化过程中吡啶氮-钴活性位点得以充分暴露于电解液中.     

飞秒激光冲击AZ31B镁合金过程的数值模拟

采用有限元分析法对飞秒激光冲击AZ31B镁合金进行数值模拟,研究了激光冲击处理对镁合金变形过程的影响,分析了单脉冲激光冲击下材料内部的位移、动能、应力和应变的分布情况,得到了材料的瞬态速度和应变率变化过程.仿真结果表明,单脉冲飞秒激光冲击镁合金产生的塑性变形,可在材料表面形成微米级凹坑,中心点处最大位移为34μm,最大变形速度390m/s;在冲击初期,材料表面的应力和应变主要分布在冲击区域中心节点和边缘附近,并且得到镁合金的最大应力和最大应变率分别为955 MPa和1.8×106 s-1.研究结果能够为深入分析飞秒激光与镁合金作用时材料变形参量的变化规律提供数值理论依据.     

定积分在杆秤刻度制定中的应用

文中利用杠杆原理,结合定积分的知识,给出了杆秤的秤杆线密度不均匀而称量刻度却均匀的理论依据,并由此指出计量工程师利用最大称量来检验秤砣是否损坏的原因.     

原油中微量金属元素的测定及聚类分析

采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定了国内外18种原油样品中V、Ni、Cu等13种微量金属元素的含量.结果显示,方法的线性关系良好,相关系数r≥0.9995,相对标准偏差(RSD)＜5.0%,方法加标回收率为95.2%～116.2%.不同原油样品以Ni/V数值为聚类变量进行聚类分析,结果发现,国外与国内以及国...     

中国化学物相分析研究的新成就(下)

分两部分介绍了我国化学物相分析近十余年来研究的新成就。第二部分（下）则对物料物质组成的相态与元素(Fe,I,Mn,Mo,Na,P,Re,S,Sb,Se,Si,Sn,Sr,Ti,U和V等)价态分析、赋存状态分析以及非金属矿物相分析等的研究现状,分别予以简要评述。同时对其存在的问题和进一步研究的方向也进行了讨论。引用文献114篇。     

某复杂铝土矿中高岭石与一水硬铝石的分离方法问题研究

研究了某低品位复杂铝土矿中高岭石与一水硬铝石矿物相分离的传统选择性溶剂(HF溶液)的不适应性问题。物质组成分析指出,由于此类物料中伴生有含钠(钠长石)和含镁(铁质角闪石)等脉石类矿物,所以在用HF溶液浸取高岭石的反应过程中,与Al 3+同步进入浸出液中的Na+和Mg2+等,又与F-反应,形成NaMgAlF6·xH2O次生沉淀,且其与一水硬铝石矿物相一并留于余渣中,而直接干扰测定。因此,对H2SO4溶液作为选择性溶剂的可替代性问题进行了验证。结果表明:试样于500℃预焙烧后,用H2SO4(12mol/L)溶液沸水浴浸取分离高岭石,于余渣中测定一水硬铝石,可获得比较满意的结果。同时,对钠长石等其它含铝矿物干扰测定的校正方法问题,也进行了探讨。     

延误休假且修理延迟的可修系统的更换策略

研究了修理工多重延误休假且修理延迟的可修系统,假设系统故障后均不能"修复如新",系统在准备休假期间故障的概率为q,系统延迟修理的概率为1-P,以系统故障次数为更换策略,运用更新过程和几何过程理论,得出系统长期运行单位时间内平均停机时间的表达式,并通过数值例子验证了存在最优策略,使得平均停机时间最短.     

A-B2型含二苯甲酮的对硝基二苯乙烯类染料的合成、双光子性质与电化学

报道了3',4'-二(对苯甲酰基苯甲氧)基-4-硝基二苯乙烯(C1)的合成与表征. 研究了在不同溶剂中分子的吸收与荧光发射. 分子在可见光区的吸收可以归于生色团对硝基二苯乙烯部分的贡献, 而其在短波长区的吸收主要由二苯甲酮部分提供. 分子在中等极性溶剂中表现出较强的荧光发射. 系统研究了3',4'-二(对苯甲酰基苯甲氧)基-4-硝基二苯乙烯与2',4'-二(对苯甲酰基苯甲氧)基-4-硝基二苯乙烯(C2)两种A-B2型分子的双光子性质与电化学行为. 结果表明, 在800 nm波长的飞秒激光激发下, 两个分子皆表现出明显的上转换荧光发射, 其双光子吸收横截面的大小与二苯甲酮取代位置表现出一定的相关性. 分子结构优化与电化学的研究表明, 两个分子的电子密度分布与前线轨道能量亦与二苯甲酮取代位置表现出一定的相关性.     

聚乙烯吡咯啉酮对稀土变色酸双偶氮类试剂显色反应的褪色作用

研究了非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯啉酮（ＰＶＰ）、（ＮＨ４）２ＳＯ４对ＲＥ（Ⅲ）、Ｆｅ（Ⅲ）、Ｚｒ（Ⅳ）、Ｔｈ（Ⅳ）、Ｃｕ（Ⅱ）等离子与变色酸双偶氮类试剂显色反应的影响。建立了大量稀土存在下测定微量Ｆｅ（Ⅲ）的新方法。纯稀土中Ｆｅ（Ⅲ）的测定，回收率在９８．０％～１０１．０％；对矿样测定，６次测定ＲＳＤ为１．７９％。