柠檬渣吸附污水中Hg~(2+)的动力学研究

由于农业废弃物价格低廉,改性后吸附性能优越等优点,目前利用农业废弃物制作吸附剂吸附污水中的重金属逐渐成为研究热点。为了研究柠檬渣对污水中Hg2+的吸附动力学,利用15%硫酸对柠檬渣进行了改性,测试了吸附剂的孔容与孔径等性能,并利用差热分析、红外光谱、电镜和能谱对样品进行了表征。结果表明改性柠檬渣吸附Hg2+的吸附速率由膜扩散控制,符合膜扩散中Lagergren一级动力学方程,该吸附过程主要为物理吸附。改性后的柠檬渣吸附性能有较大改善,孔径分布主要是中孔;有三个失重过程,在66℃左右有一个吸热峰,在316和494℃左右有两个放热峰。吸附前后并柠檬渣的基本框架没改变;样品属于无定型结构。改性柠檬渣表面疏松、多孔,能有效吸附Hg2+。     

一种裸眼识别Cu~(2+)和Hg~(2+)传感器的合成与性质研究

设计合成了一种香豆素修饰的罗丹明类衍生物L,用作程序型Cu2+与Hg2+检测传感器。采用核磁共振谱、高分辨质谱、红外光谱对其结构进行了表征。利用紫外光谱考察L对不同金属离子的识别作用,研究发现L可以高选择性和高灵敏度识别Cu2+。向L溶液中加入不同的金属离子时(Zn2+,Hg2+,Cu2+,Fe3+,Cd2+,Co2+,Ni 2+,Mg2+,Ca2+,Al 3+,La3+,K+,Na+,Mn2+,Pb2+和Ag+),只有Cu2+的加入会使溶液由无色变为粉色,并且在534nm出现一个新的吸收峰,说明传感器L可以裸眼识别Cu2+。通过紫外滴定得到L可以识别Cu2+的最低检测限为1.9×10-8 mol·L-1。制备了基于L的Cu2+检测试纸,该试纸可以方便快捷的检测水中的Cu2+。通过Job’s曲线和高分辨质谱确定了配合物L-Cu2+之间的结合比为1∶1。另外,若向L-Cu2+的DMSO溶液中加入1equiv.EDTA,溶液瞬间由粉色变为无色,说明EDTA可以取代L并与Cu2+结合,因此传感器L识别Cu2+是可逆的。另外,向L-Cu2+的配合物中加入Hg2+,溶液会由粉色变为无色(而加入其他阳离子没有明显变化),这可顺序实现对Hg2+的裸眼识别。通过紫外滴定计算出L-Cu2+识别Hg2+的最低检测限为2.9×10-7 mol·L-1。因此该程序型传感器L可以有序的裸眼识别Cu2+和Hg2+。     

检测痕量Hg~(2+)的量子点荧光传感器系统设计（英文）

针对当前痕量Hg2+检测大多是借助于大型化学分析仪器在实验室条件下完成而无法满足现场检测需求的现状,基于量子点荧光淬灭原理设计了一种反射式痕量Hg2+检测传感器,主要包括荧光感知和电信号处理两个模块。荧光感知模块主要由激光光源、光路准直及光电探测器构成,实现了荧光信号的激发和感知。电信号处理模块完成了对感知信号放大滤波等处理,最终在linux系统的QT界面中显示Hg2+浓度。该传感器系统实现了仪器的小型化与低成本。试验表明Hg2+浓度在15.0×10-9~1.8×10-6 mol·L-1范围内,传感器检测结果具有很好的线性关系,回归拟合方程为V0/V=1.309 13+3.37c,其中c为Hg2+浓度,单位为μmol·L-1;V0为空白检测值,单位为mV),线性度为0.989 26。离子抗干扰实验中,Ca2+,Mn2+,Pb2+对Hg2+检测结果有微弱影响(4%~7%),其他常见离子的影响(3%)可以忽略,表明传感器具有优越的选择性。传感器响应时间为35s,并具有良好的重复性和选择性,实现了痕量Hg2+的现场快速有效检测。     

PLGA/G5-T纳米纤维对重金属离子Hg~(2+)的吸附研究

在制革、冶金、电镀、采矿等行业发展过程中,含有重金属离子的废水进入河道和农田,重金属污染越来越受到人们的重视,治理和回收重金属也成为一个亟待解决的难题。其中重金属离子Hg~(2+)被认为是最毒的重金属。为了有效处理含重金属离子Hg~(2+)的废水,将胸腺嘧啶(Thymine)修饰到第五代聚酰胺-胺树状大分子(G5.NH2)表面,得到G5-T,之后将G5-T与聚乳酸羟基乙酸(PLGA)混合并用静电纺丝方法得到PLGA/G5-T混纺纤维,并用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等手段对PLGA/G5-T混纺纤维进行了表征,并以电感耦合等离子体发射光谱仪ICP-OES为检测手段,研究PLGA/G5-T对Hg~(2+)的吸附效果。FTIR结果表明,PLGA/G5-T纤维中3 320cm~(-1)处的氨基吸收峰比PLGA/G5上的弱,在1 660cm~(-1)处的酰胺基吸收峰比PLGA/G5强,说明G5.NH2与胸腺嘧啶~(-1)-乙酸成功反应。SEM结果表明,添加了G5-T混纺而得的PLGA/G5-T平均直径为(751±72)nm,纤维形貌均一,表面光滑无粘连,说明G5-T的加入没有破坏纤维的完整性。ICP-OES研究发现,PLGA/G5-T纤维膜对Hg~(2+)的脱除效率明显高于PLGA/G5纤维膜,胸腺嘧啶显著增强了PLGA/G5-T纤维膜对Hg~(2+)的脱除效率;对多种金属离子的吸附实验结果显示,PLGA/G5-T纤维膜对Cu2+,Cd2+和Co2+有微弱的吸附效果,但其对Hg~(2+)吸附效果显著,PLGA/G5-T纤维膜对水溶液中的Hg~(2+)有选择性吸收功能。研究为开发新型Hg~(2+)吸附剂提供了一种新方法。     

Hg~(2+)@CDs的荧光传感体系检测水质中的I~-

在人体内部环境中,碘是合成甲状腺激素的关键原料之一,而甲状腺激素主要功能是促进人体生长发育以及调节新陈代谢,因此碘对人体内部环境正常运转起到至关重要的作用。碘在人体内主要以碘化氨基酸的形式存在于甲状腺中,对其常用的检测手段有很多种。而这些方法虽然具有较高精度以及灵敏度高,但检测过程较为复杂且检测周期较长。因此,发展一种成本较低、操作简单、快速准确的I~-检测方法具有应用意义。研究设计一种简便且快速精准的I~-检测方法,利用荧光"Off-On"传感体系对溶液中I~-进行定量检测。以柠檬酸为碳源、乙二胺为氮源,通过水热法一步合成水溶性较好且具有良好荧光性质的碳点(CDs)。利用荧光光谱仪以及紫外-可见光光谱仪对该CDs的光学性能进行表征。通过分析CDs的光谱可知该CDs的激发波长为345 nm,发射波长为470 nm。另外,通过傅里叶-红外光谱仪以及高分辨紫外光电子能谱对该CDs表面的官能团以及元素进行分析检测。通过荧光光谱进行检测,可以发现当CDs溶液中存在Hg~(2+)时, CDs的荧光发生猝灭现象。其原因是CDs与Hg~(2+)的d轨道间非辐射电子转移或Hg~(2+)与CDs表面的氨结合形成非荧光复合物,导致CDs的荧光强度下降。通过将最佳浓度的Hg~(2+)与CDs溶液进行混合,来制备Hg~(2+)@CDs的荧光传感体系溶液。分析Hg~(2+)@CDs的荧光传感体系溶液的荧光光谱图可以发现,当Hg~(2+)@CDs的荧光传感体系溶液中存在I~-时,体系荧光强度随着I~-浓度的上升而逐渐增强。该原因可以归根于I~-与Hg~(2+)之间存在较强的相互作用可将Hg~(2+)从CDs表面脱附,使CDs的荧光重新恢复,从而实现I~-的荧光"Off-On"检测。利用该方法来检测溶液中的I~-,其检测范围在5.0～75μmol·L~(-1),而检测限为0.25μmol·L~(-1)。实验最后还利用荧光光谱仪对Hg~(2+)@CDs的荧光传感体系的选择性以及抗干扰能力进行分析,结果显示该荧光传感体系对I~-具有较好的选择性以及良好的离子抗干扰性能。     

脱硫废水Hg~(2+)-Cl~--SO_3~(2-)体系中汞配合物稳定性影响的研究

湿法烟气脱硫设备作为可协同脱除烟气中汞污染物的技术得到了广泛应用。但是,脱硫废水排放可能会引起的二次污染却少有关注。本文通过搭建实验台架,根据脱硫废水性质模拟脱硫废水的Hg~(2+)-Cl~--SO_3~(2-)体系。并通过紫外可见光谱分析手段确定C1HgSO_3为脱硫废水中主要汞配合物。实验研究了废水温度、pH、氧化程度以及重金属含量等因素的变化对CIHgSO_3的稳定性的影响。发现废水性质的改变可以打破Hg~(2+)-Cl~--SO_3~(2-)体系的平衡,从而破坏了ClHgSO_3的稳定性。     

鸡蛋蛋白孵化金纳米荧光团簇与其对污水中痕量Hg~(2+)的检测

金纳米荧光团簇作为一种新型纳米材料,毒性低,光稳定性好,斯托克位移较长。作为荧光探针,不容易由杂质造成干扰。因此,这类材料在环境监测领域引起了广泛的兴趣。然而,由于所选用的配体成本较高,反应条件复杂,目前绝大数合成金纳米荧光团簇的方法造价昂贵,不利于广泛应用。该工作建立了十分简便的方法,利用市售鸡蛋蛋清为天然蛋白质配体,价格低廉,无毒性,不需要任何复杂反应条件,在37℃的条件下孵化,水浴加热24h,得到亮度很高的红色荧光金纳米团簇,适合被普遍采纳。根据实验研究发现,所得到的金纳米团簇稳定性较好,其中激发光谱的最大峰位于470nm,而发射光谱的最大发射峰位于680nm,为典型的红色纳米荧光团簇,相应的荧光产率为8.76%。通过进一步研究发现,所得金纳米荧光团簇可设计为汞金属离子选择性探针。并根据荧光选择性淬灭现象,将其成功地应用于污水中Hg~(2+)的检测。检出限小于1ppb,满足安全饮用水的检出限要求。校准曲线的线性相关线数在99.8%以上。同时研究了实际样品中Hg~(2+)的加标回收测试。并与原子吸收法进行对比。在低浓度测试时,该方法有显著的优越性。在测定高浓度的Hg~(2+)时,两种方法的结果无明显差异,进一步说明了方法的准确性。该方法为天然水中Hg~(2+)的简便检测提供了有效而又经济实惠的手段。     

α/γ-Fe_2O_3和H_2S对Hg~0脱除机理的实验研究

在不同的反应温度下,选用α-Fe_2O_3或γ-Fe_2O_3为吸附剂,使用VM3000在线测汞仪测定出口Hg~0浓度,研究了气化过程中烟气成分H_2S气体存在下,α-Fe_2O_3或γ-Fe_2O_3和Hg~0的反应机理。实验结果表明,α-Fe_2O_3或γ-Fe_2O_3对汞转化有关键作用;H_2S和α-Fe_2O_3或γ-Fe_2O_3对Hg~0的脱除,非均相反应占主导作用,反应机理为Eley-Rideal机理,即气体H_2S先吸附至氧化铁表面生成中间物质S_(ad),然后再与气态Hg~0发生反应。     

基于 Eu~(3 +)还原制备 Eu~(3 +)-Eu~(2 +)共存发光材料的研究进展

稀土Eu元素因其优良的光学特性常被作为激活离子广泛应用于无机发光材料中。激活离子的发光性质由自身的价态决定,同时受基质晶体结构影响。不同价态的Eu离子呈现不同的光学特性,当二者共存时有可能得到单一基质的白光。本文主要综述近几年Eu~(3+)-Eu~(2+)共存于铝酸盐、磷酸盐、硅酸盐及硼酸盐基质中的荧光性能、Eu~(3+)的还原条件及还原机理。     

KMgF_3∶Eu~(2+)晶体中Eu~(2+)的受激发射研究

二价铕离子(Eu2 )在KMgF3晶体中产生窄带线状发射,峰值位于360 nm。依据自身建立的激发态能量损耗模型,预测了4f7(6P7/2)→4f7(8S7/2)跃迁实现受激发射的可能性。采用ASE技术测得了KMgF3∶Eu2 晶体360 nm发射的光学增益,得到净光学增益系数g=(11.4±3.2)cm-1,实验证实了理论预测。晶体退火或掺杂敏化离子Gd3 或Ce3 可以改善Eu2 的增益效果。     

咔唑-硫脲席夫碱荧光探针对Hg~(2+)和Ag~+的可视化识别

以3-溴代-N-丁基咔唑和4-苯基-3-氨基硫脲为原料,合成了一种新型含咔唑基的硫脲席夫碱L,使用紫外-可见光谱、荧光光谱、核磁氢谱以及质谱等对其成分结构、离子识别性能、识别模式进行了研究。结果表明:L对Hg2+和Ag+具有快速响应的可视化选择性识别。当Hg2+或Ag+加入后,L溶液的颜色由无色立刻变为黄色;同时,L溶液中加入Hg2+和Ag+后,荧光光谱有不同变化,且其他离子的存在并不干扰L对Hg2+和Ag+的选择性识别。研究还发现,L对Hg2+和Ag+的荧光识别模式不同:加入Ag+后,L与Ag+生成了配合物,发生荧光猝灭;加入Hg2+后,L先与Hg2+络合发生荧光猝灭,然后脱去Hg S。     

DMF保护的荧光银纳米簇的制备及其对Hg~(2+)浓度的检测

采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为还原剂和保护剂,在140℃下回流反应,简便合成了荧光银纳米簇(DMF-Ag NCs)。通过高分辨率透射电镜(HRTEM)、紫外-吸收光谱、荧光光谱对DMF-Ag NCs进行了表征。研究发现,Hg~(2+)会使DMF-Ag NCs聚集而猝灭荧光。基于此,建立了一种快速、灵敏检测Hg~(2+)的新方法。在最佳实验条件下,Hg~(2+)溶液浓度与DMF-Ag NCs荧光强度在5.0×10-9~1.5×10-7mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为3.0×10-9mol/L,线性相关系数为0.995 8。该方法可用于环境水样中Hg~(2+)的检测。     

电气石中离子对(Fe~(2+)—Fe~(3+)跃迁

本文在晶体场理论的基础上,采用Fe~(2+)的自洽场解析近似3d轨道,考虑到电气石中b,c两位置的实际对称性(C_s,C_1),计算了属于3d~6组态的Fe~(2+)在该两位置的自旋允许能谱:用离子对跃迁的观点,从理论上探讨了前人尚未处理过的离子对的(Fe~(2+)(g)-Fe~(3+))→(Fe~(2+)(e)-Fe~(2+))跃迁;并对偏振依赖性很大的三条谱:9000cm~(-1),13800cm~(-1),15000cm~(-1)作了强度估计,较为满意地解释了电气石的近红外光谱。     

氮掺杂碳量子点的合成及作为荧光探针对Hg~(2+)的检测

与传统量子点相比,碳量子点作为一种新型的荧光碳纳米材料,由于其良好的生物相容性、易于表面功能化、低毒性等优点受到了广泛关注。采用柠檬酸为碳源,氨水为氮源,热解法制备出水溶性好的氮掺杂碳量子点(NCDs)。透射电镜(TEM)观察NCDs的粒径在3nm左右;X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱(FIIR)证明NCDs的表面被羧基、氨基、羟基、羰基等官能团功能化,说明NCDs有很好的水溶性。研究还发现Hg~(2+)对NCDs的荧光有良好的猝灭作用,可作为荧光探针检测水中Hg~(2+)含量。在PBS缓冲液中(0.1mol·L~(-1) pH 7.0),NCDs的荧光猝灭率(F/F0)与汞离子浓度在0.001~0.1μmol·L~(-1)之间存在良好的线性关系,检出限为2.1nmol·L~(-1)。该方法灵敏度高、选择性好、方法简便,可应用于Hg~(2+)快速、灵敏的检测。     

NaF:Mg~(2+)晶体中(F_2~+)~*心的研究

本文报道了对NaF:Mg~(2+)晶体中(F_2~+)~*心进行的实验研究,实验中观察到在F_2~+心和(F_2~+)~*心之间存在着一个转型的过程.其转型的速率与掺杂的二价金属种类有关,而当掺杂浓度不太低时同掺杂的浓度无关.实验还发现(F_2~+)~*心的热漂白产物同Z_4心有相同的性质.根据实验结果本文提出了(F_2~+)~*心是由一个F_2~+心同一个杂质-空穴对联接而成的可能模型.     

(ψ_4As)CuCl_3晶体中Cu~(2+)-Cu~(2+)离子对的EPR研究

本文在晶场理论的基础上,考虑了Cu~(2+)-Cu~(2+)离子间的交换作用后,得到了(φ_4As)CuCl_3晶体中Cu~(2-)-Cu~(2-)离子对的跃迁能级,g-因子和零场分裂,计算结果与实验符合较好。     

ZnS∶Co~(2+)和CdTe∶Co~(2+)中配体对g因子的贡献

采用双自旋－轨道耦合模型和分子轨道研究了Ｃｏ２＋离子在Ⅱ－Ⅵ半磁半导体ＺｎＳ和ＣｄＴｅ中的ＥＰＲｇ因子．计算表明，配体Ｔｅ有大的ＳＯ耦合作用和强的共价性，其对ｇ因子有较大的贡献．     

Fe~(3+)对石墨烯氧化物荧光淬灭机理的研究

采用改进的Humer法合成了石墨烯氧化物,利用搭建的时间分辨光谱探测系统详细探究了Fe~(3+)(浓度为0.5、1、2 mmol/L)对石墨烯氧化物荧光淬灭物理机制。稳态荧光发射光谱中,随着Fe~(3+)浓度的增加,石墨烯氧化物的荧光强度急剧减弱。时间分辨荧光光谱和飞秒瞬态吸收光谱研究证实,加入不同浓度Fe~(3+)的GO其动力学衰减曲线基本没有任何变化。结果表明,Fe~(3+)对石墨烯氧化物的荧光淬灭主要是静态的荧光淬灭过程。     

气体NO/N2系统等离子体反应NO还原机理研究

首先建立了气体放电等离子体发射光谱测量系统,获得了NO/N2和纯N2气体放电的发射光谱,然后用自洽场分子轨道从头计算法得到了N2基态和激发态分子轨道模型.发现NO/N2气体放电等离子体脱除NO主要是通过包括反应速度非常快的N+NO→N2+O以及e+N2(A3∑u+)→2N+e和e+N2→N2(A3∑u+)+e在内的一系列基元反应进行的,活性N原子是NO还原的基础.     

含ZnS∶Mn~(2+)纳米晶玻璃中Mn~(2+)三种格位态的EPR研究

通过对ＺｎＳ∶Ｍｎ２＋ 不同含量的钠硼硅玻璃发光和激发光谱测量， 发现Ｍｎ 离子可能占据替位（Ｍｎ２＋ ）Ｓｕｂ 和间隙（Ｍｎ２＋ ）ｉｎｔ两种格位． 进一步的电子顺磁共振（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐａｒａｍ ａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ， ＥＰＲ）实验证实了这一判断， 并从ＥＰＲ谱确认（Ｍｎ２＋ ）Ｓｕｂ， （Ｍｎ２＋ ）ｉｎｔ和Ｍｎ 团三种格位态的存在． 观测到ｇ 因子和超精细结构（ＨＦＳ）常数随纳米晶粒径的减小而增大． 这可能是由于量子限域效应下ＺｎＳ的ｓｐ３ 和Ｍｎ 的３ｄ５ 电子态杂化和表面态所引起的．