Span/Tween混合表面活性剂微乳液制备纳米铁及脱硝研究

研究了以Span 80和Tween 60为混合表面活性剂的微乳液的形成。以电导率及目测法为表征手段,利用正交试验,分析了多因素对W/O型微乳液最大增容水量的影响,探明了该乳液形成的适宜条件。     

壳聚糖稳定纳米铁的制备及其对地表水中Cr(Ⅵ)的去除性能

以可生物降解材料壳聚糖为稳定剂, 制备了平均粒径为 82.4 nm的纳米零价铁颗粒. 热重分析表明, 经壳聚糖改性后, 纳米铁在340 ℃以下具有很好的热稳定性. 批试验结果表明, 壳聚糖稳定纳米铁对水体中Cr(Ⅵ)有很强的去除能力, 在空气中放置60 d后, 壳聚糖稳定纳米铁仍具有较高的活性. 壳聚糖分子中的氨基和羟基可与Fe(Ⅲ)形成稳定的螯合物, 阻止Cr(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)共沉淀的形成, 从而促进零价铁的腐蚀和Cr(Ⅵ)的还原去除.     

纳米Fe@SiO2一步合成及其对Cr(VI)的去除

利用液相还原与改进的St(o)br法相结合,在不使用表面改性剂和氨水的条件下,通过向原硅酸乙酯(TEOS)和氯化铁混合溶液直接添加硼氢化钾,一步合成了二氧化硅包覆的纳米铁复合材料(Fe@SiO2).通过X射线粉末衍射(XRD)仪、能量色散X射线仪(EDAX)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收分光光度计、傅里叶红外(FTIR)光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)等对所得样品的形貌、结构和组成进行表征.将制备的Fe@SiO2用于水体中Cr(VI)还原去除并考察了TEOS添加量对其去除能力的影响.结果表明Fe@SiO2具有清晰的核壳结构,多孔的SiO2层包裹1-2个球形纳米铁粒子.纳米铁粒径主要分布在20-30 nm之间,随着TEOS投加量的增加,SiO2层变厚,纳米铁核具有更好的分散性.与未包覆型纳米铁相比,Fe@SiO2对Cr(VI)的去除能力显著提高.TEOS投加量为0.1 mL所制备的Fe@SiO2对Cr(VI)去除能力(以Fe的质量计算)达到最大,为466.67 mg·g-1,而未包覆型纳米铁仅为76.35 mg·g-1.     

乙醇/水体系负载型纳米Cu/Fe二元合金的合成、改性及其还原三氯乙烯的性能

在乙醇/水体系中采用KBH4液相还原法, 以石墨微粉为载体, Cu为复合金属, 通过两步法合成了具有球状团簇结构的负载型纳米Cu/Fe二元合金. 与单纯负载型纳米Fe0相比, 该复合材料对三氯乙烯(TCE)具有更高的还原脱氯性能, 纳米Fe0的质量浓度为10 g/L时, 5 h内能将10 mg/L的TCE完全去除. 将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)用于负载型纳米二元合金的表面改性, 改性后的材料对TCE的还原脱氯性能提高. 改性材料连续降解TCE 36 d, 10.2 mg/L TCE在7 h内即完全去除, 材料改性后不易氧化失活, 还原性能保持长期稳定.     

受约束纳米铅薄膜的过热

利用叠层轧制的方法制备出夹在铝中的纳米铅薄膜,厚度约20nm,部分铅薄膜与铝基体形成外延取向关系,对此纳米铅薄膜溶化的原位X射线研究表明,部分铅薄膜的熔化温度超过普遍块体材料,首次实现了金属薄膜的过热。     

纳米Fe@SiO_2一步合成及其对Cr(Ⅵ)的去除

利用液相还原与改进的Stbr法相结合,在不使用表面改性剂和氨水的条件下,通过向原硅酸乙酯(TEOS)和氯化铁混合溶液直接添加硼氢化钾,一步合成了二氧化硅包覆的纳米铁复合材料(Fe@SiO_2).通过X射线粉末衍射(XRD)仪、能量色散X射线仪(EDAX)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收分光光度计、傅里叶红外(FTIR)光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)等对所得样品的形貌、结构和组成进行表征.将制备的Fe@SiO_2用于水体中Cr(Ⅵ)还原去除并考察了TEOS添加量对其去除能力的影响.结果表明Fe@SiO_2具有清晰的核壳结构,多孔的SiO_2包裹1-2个球形纳米铁粒子.纳米铁粒径主要分布在20-30 nm之间,随着TEOS投加量的增加,SiO_2层变厚,纳米铁核具有更好的分散性.与未包覆型纳米铁相比,Fe@SiO_2对Cr(Ⅵ)的去除能力显著提高.TEOS投加量为0.1 mL所制备的Fe@SiO_3对Cr(Ⅵ)去除能力(以Fe的质量计算)达到量大,为466.67 mg·g~(-1),而未包覆型纳米铁仅为76.35 mg·g~(-1).     

单铁氢化酶五配位模型化合物的合成、表征及催化反应性

氢化酶仿生化学是当前有机金属化学领域研究的前沿课题,其主要内容为针对氢化酶的活性中心结构和功能进行化学模拟研究.自然界中已经发现的氢化酶有三种,其中[NiFe]氢化酶、[FeFe]氢化酶研究较多.单铁氢化酶发现于1990年,是产甲烷杆菌在厌氧和镍缺乏的条件下合成的.区别于其他两种氢化酶,其活性中心不含Fe-S簇,且仅含有一个Fe原子,并且仅能在底物存在的情况下,催化异裂氢分子并选择性还原特定底物,为产甲烷杆菌代谢提供能量.研究单铁氢化酶的结构和功能,模拟其活化氢、利用氢的过程,对于探索清洁能源的利用和开发新的非贵金属催化剂具有重要意义.本文以单铁氢化酶(Hmd)结构和功能模拟为导向,针对单铁氢化酶一级配位结构,设计合成了两个新模型化合物.通过IR, NMR, X射线单晶衍射等手段表征分析了模型化合物的性质并确认其结构.探索了其质子化反应特性、电催化还原质子制氢的特性.为了进一步模拟Hmd催化裂解氢气、完成氢转移的功能,以所合成模型物为催化剂实现了在常温常压下,以乙醇作为质子源的催化转移氢化过程.新单铁模型配合物Fe(CO)2PR3(NN)(R = Cy (3), Ph (4), NN,邻苯二胺二价阴离子配体)由NN二齿配体与前体化合物Fe(CO)3I2PR3进行配体取代反应合成.模型化合物活性中心为一个二价铁原子,拥有两个处于cis-位置的羰基配体,一个邻苯二胺双齿配体(两个氮原子进行配位)以及一个有机膦配体.通过红外光谱表征所合成的具有不饱和五配位结构化合物的光谱性质,可以得到配合物Fe(CO)2PCy3(NN)的羰基红外特征谱峰为1974,1919 cm–1,配合物Fe(CO)2PPh3(NN)的红外特征谱峰在1985和1929 cm–1处.通过单晶X射线衍射表征确认了两个化合物结构,并获取晶体学数据.经研究发现, Fe(CO)2PR3(NN)能够发生酸碱调控下可逆的质子化/脱质子化过程.基于红外光谱和密度泛函理论计算推断邻苯二胺阴离子配体可以作为内部碱基.在酸性条件下, Fe(CO)2PR3(NN)分子内部碱基氮原子通过质子化反应结合一个质子,生成Fe(CO)2PR3(NN)·H+.加入碱之后,重新生成起始化合物Fe(CO)2PR3(NN).表明N原子作为内部碱基,具有结合和转移质子的能力.该性质与Hmd中半胱氨酸硫配体具有一致性.通过循环伏安曲线研究了配合物Fe(CO)2PCy3(NN)和Fe(CO)2PPh3(NN)的电化学性质.其中配合物Fe(CO)2PCy3(NN)和Fe(CO)2PPh3(NN)均具有两个不可逆的还原峰和氧化峰.在电化学制氢研究中,配合物Fe(CO)2PPh3(NN)的还原峰电流随着乙酸的加入增幅较大,展现出较强的催化质子还原的性质.通过与其他单铁模型配合物对比,可以推断第一个还原峰归属为配合物由FeI转化为FeI,第二个可逆还原峰归属为配合物由FeI转化为Fe0.同时,配合物Fe(CO)2PPh3(NN)第一个还原峰向高电位移动,该现象与双铁模型化合物的电化学性质较为一致.进一步研究发现,模型化合物具有催化转移氢化的活性.在常温下,乙醇溶剂中, Fe(CO)2PCy3(NN)能够催化对苯醌还原转化为对苯二酚,其中对苯醌的转化率达到89%,对苯二酚的产率达到40%.结合实验数据以及文献资料分析,认为乙醇在催化氢化中可以作为质子源,并且提出了催化转移氢化反应过程的机理.认为催化氢化过程中形成了-Fe-H-C-O-H-N-六元环,通过分子间相互作用完成了氢原子转移过程.该研究结论对单铁氢化酶活性中心模型化合物在催化氢化反应中的应用具有一定的参考价值.