基于XRD与FTIR的碱钢渣胶凝材料复合激发机理研究

以Na₂SiO₃、NaOH和Ca(OH)₂制备碱溶液,然后利用碱溶液对钢渣进行活化处理。分别研究Na₂SiO₃用量、NaOH用量和Ca(OH)₂用量对碱钢渣胶凝材料的力学性能影响,获得最优力学性能的碱钢渣胶凝材料。采用XRD,FTIR和SEM对最优力学性能的碱钢渣胶凝材料进行表征。结果表明,当NaOH用量为4.50 g、Na₂SiO₃用量为11.25 g和Ca(OH)₂用量为6.75 g时,碱钢渣胶凝材料的力学性能最优。Na₂SiO₃对碱钢渣胶凝材料的7 d抗压强度影响显著,NaOH对碱钢渣胶凝材料的3 d抗压强度影响显著,Ca(OH)₂对碱钢渣胶凝材料的28 d抗压强度影响显著。Na₂SiO₃,NaOH和Ca(OH)₂碱性物质的加入促使钢渣形成稳定的C-S-H凝胶与沸石类相。     

XRD与SEM的钢渣尾渣物理激发机理研究

钢渣是冶金工业中产生的主要固体废弃物,其产量约为每年粗钢产量的15%~20%。由于技术的局限,导致我国钢渣利用率较低,仅为年钢渣产量的10%;同时加之管理制度的不健全,导致钢渣大量露天堆放,对土地资源、地下水源,以及空气质量造成严重影响。固体废弃物再利用是资源可持续发展的重要途径之一,由于钢渣的主要化学成分(CaO,SiO₂,A1₂O₃,MgO,Fe₂O₃,MnO,f-CaO等)、主要矿物组成(硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙等)与水泥熟料的主要化学成分、主要矿物组成极为相似,是一种具有潜在胶凝活性的胶凝材料。以钢渣尾渣作为研究对象,采用机械研磨的方式对钢渣尾渣处理,即物理激发,获得不同粒径钢渣尾渣微粉。依据《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》(GB/T 20491-2006)与《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GB/T 17671-1999)制备一系列钢渣尾渣胶砂试块(分别标记为A₄₀,A₆₀,A₈₀,A₁₀₀和A₁₂₀)。研究对钢渣尾渣胶凝活性的影响,以及不同水化时间对钢渣尾渣胶凝活性的影响,即3 d钢渣尾渣胶砂强度、7 d钢渣尾渣胶砂强度与28 d钢渣尾渣胶砂强度。利用激光粒度分析仪(LPSA)对钢渣尾渣微粉的粒径分布进行测试与分析,X射线衍射仪(XRD)对钢渣尾渣微粉与钢渣尾渣胶砂的矿物组成进行测试与分析,扫描电子显微镜(SEM)进行微观形貌测试与分析,从而获得钢渣尾渣的物理激发机理。结果表明,随着钢渣尾渣微粉粒径的减小,其胶凝活性呈现先增加后降低的趋势,当研磨时间为80 min时,A₈₀钢渣尾渣微粉的胶凝活性最高,即3 d活性指数为67.55%、7 d活性指数为71.96%和28 d活性指数为73.61%。随着钢渣尾渣微粉粒径的减小,钢渣尾渣微粉中RO相的XRD特征峰强度稳定,Ca₂SiO₄与Ca₃SiO₅的XRD特征峰强度呈现先增加后降低的趋势,Ca₃SiO₅与Ca₂SiO₄参与水化反应,生成一定量的Ca(OH)₂与C-S-H凝胶,具有良好的胶凝活性。A₈₀钢渣尾渣微粉中Ca₂SiO₄含量较少,而Ca₃SiO₅含量较多,均可以生成一定量的Ca(OH)₂与C-S-H凝胶,小幅提高A₈₀钢渣尾渣胶砂的早期(3~7 d)力学性能,大幅提高A₈₀钢渣尾渣胶砂的中、后期(7 d~28 d)力学性能。当水化时间3 d时,A₈₀钢渣尾渣胶砂中存在少量水化产物且大量分散小颗粒;当水化时间7 d时,A₈₀钢渣尾渣胶砂中水化产物大幅增加且形成较大颗粒;当水化时间28 d时,A₈₀钢渣尾渣胶砂中形成大量水化产物且几乎不存在分散小颗粒。从而进一步实现固体废弃物的资源化再利用,达到钢铁企业增加效益,环境缓解压力的目的。     

室温下超声波辐照制备介孔结构的TiO2及其光催化性能

在室温条件下,利用超声波辐照方法合成了一系列具有大比表面积的介孔结构TiO₂光催化剂。应用N₂-物理吸附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段对合成的样品进行了表征。考察了超声波强度、发射时间对TiO₂的结晶度、比表面积、孔体积、孔径等物理结构的影响,并提出了超声波辐照下TiO₂的介孔结构的形成机理。以λ=365 nm的紫外光为光源,评价了该系列催化剂光催化降解染料甲基橙的性能。结果表明超声波功率的增加将增加TiO₂的结晶度和孔径,并使其晶粒发生细化,提高催化剂的分散性。声化学合成的样品具有较高的光催化活性,其主要原因是超声波辐照方法合成的TiO₂具有较高的结晶度和较大的比表面积和孔体积。      

H_3PW_(12)O_(40)/MCM-48的制备及其光催化降解农药(英文)

以介孔分子筛MCM-48为载体,采用水热法制备了负载磷钨酸H3PW12O40(HPW)的多金属氧酸盐催化剂HPW/MCM-48。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、小角度X射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附检测和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对其结构进行了表征,并以农药吡虫啉和百草枯为对象,考察了所制备的HPW/MCM-48的光催化降解活性。结果表明,采用水热法制备的催化剂保持了MCM-48的介孔分子筛结构和HPW的Keggin结构,比表面积783.35m2·g-1,孔体积1.46cm3·g-1,平均孔径2.76nm,相比于母体HPW,HPW/MCM-48的比表面积大大增加;在365nm紫外光下反应14h后,20mg剂量HPW/MCM-48催化剂能使50mL,10mg·L-1吡虫啉和百草枯的降解率分别达57.38%和63.79%,而HPW对两种农药的降解率在25%左右,空白组降解率均低于5%,说明负载后HPW对两农药的降解活性显著增强。动力学考察表明,HPW/MCM-48对农药降解过程符合一级动力学方程,对吡虫啉和百草枯这两种农药的降解速率常数Ka分别为0.089和0.117h,半衰期t1/2为7.8和5.9h。     

Ag-TiO_2/KIT-6复合纳米光催化剂的研究

以有序介孔SiO2(简称KIT-6)为载体,采用钛酸丁酯水解法将纳米TiO2与KIT-6复合,并通过沉积沉淀法将纳米Ag粒子负载于其上,首次制得Ag-TiO2/KIT-6复合光催化剂,并采用相同的方法制备了一系列相关的催化剂.以光催化降解甲基橙来评价其催化性能,光催化活性顺序为Ag-TiO2/KIT-6＞Ag/TiO2＞TiO2/KIT-6＞TiO2＞Ag/KIT-6.利用XRD、N2物理吸附、XPS、UV-Vis DRS和TEM对系列催化剂进行表征,结果表明Ag-TiO2之间形成的异质结和催化剂的大比表面积是Ag-TiO2/KIT-6具有最高光催化活性的重要原因.其中Ag-TiO2之间的异质结结构,有效抑制了光生电子和光生空穴在TiO2表面和体相内部的复合,提高了光催化活性;此外Ag-TiO2/KIT-6的大比表面积大大提高了催化剂的吸附能力,增加了催化剂与污染物的接触,达到快速光催化降解污染物的目的.     

Ni纳米团簇修饰的板钛矿TiO_2准纳米立方块的制备及其光催化产氢性能（英文）

本文采用化学还原法制备了系列Ni纳米团簇(NCs)修饰的板钛矿TiO_2准纳米立方块(Ni/BTN).结果表明,Ni NCs的负载量和氧化态对Ni/BTN复合材料的光吸收、光催化活性和稳定性均存在显著的影响.在制备的系列Ni NCs负载产物中,0.1%Ni/BTN复合材料的光催化产氢活性(156μmol/h)最佳,为单纯的BTN产氢活性(36μmol/h)的4.3倍.进一步的研究结果表明,Ni NCs的超细尺寸(～2 nm)和高分散性有利于快速捕获BTN的光生电子,从而可缩短光生电荷的传输距离和提高BTN的光催化活性.结果证明了板钛矿TiO_2是一类潜在的高效光催化材料,为采用低成本Ni基助催化剂进一步提高其光催化性能的研究提供了重要的思路.     

氮/硫共掺杂多孔碳纳米片的制备及其电化学性能

二维多孔碳材料能够提供较短的电解质扩散通道和较快的电子传输过程,因此在能量转换和储存装置中表现出优异的电化学性能.近年来的理论和实验研究表明,两元素共掺杂可使二维多孔碳材料的电化学性能得到明显提高.因此,共掺杂二维多孔碳材料的制备成为目前的研究热点之一.本文以甲基橙-FeCl₃复合物为模板引发剂制备了甲基橙掺杂的聚吡咯纳米管,通过对聚吡咯纳米管与KOH混合物（重量比为1：2）在700 ℃进行热处理,制备了二维石墨烯状氮/硫共掺杂多孔碳纳米片.所制备的氮/硫共掺杂多孔碳纳米片相互连结,形成了多级孔结构.氮气吸附分析表明多级孔结构包含微孔、介孔和大孔,这使所制备的氮/硫共掺杂多孔碳纳米片具有较高的比表面积（1744.58 m²/g）和孔体积（1.01 cm³/g）.共掺杂多孔碳纳米片中的掺杂氮以吡啶氮、吡咯氮和季胺氮形式存在,掺杂硫以噻吩硫和氧化态硫形式存在,二者之间的协同效应能够明显改善碳纳米片表面的浸润性,增加表面电化学活性点.这些特征使所制备的氮/硫共掺杂多孔碳纳米片表现出优异的电化学性能.用氮/硫共掺杂多孔碳纳米片制备的量子点敏化太阳能电池对电极,对多硫电解质再生反应的电催化活性与传统PbS对电极相近,所组装电池的光电转换效率可达到4.30%（100 mW/cm²）.氮/硫共掺杂多孔碳纳米片作为超级电容器电极材料,以6 M（1 M=1 mol/L）KOH为电解质,电流密度为0.4 A/g,比电容达到312.8 F/g.即使电流密度增加到20 A/g,比电容仍达到200.6 F/g,表明其具有较好的倍率性能.     

Ni纳米团簇修饰的板钛矿TiO2准纳米立方块的制备及其光催化产氢性能

本文采用化学还原法制备了系列Ni纳米团簇(NCs)修饰的板钛矿TiO₂准纳米立方块(Ni/BTN). 结果表明,Ni NCs的负载量和氧化态对Ni/BTN复合材料的光吸收、光催化活性和稳定性均存在显著的影响. 在制备的系列Ni NCs负载产物中,0.1%Ni/BTN复合材料的光催化产氢活性(156 μmol/h)最佳,为单纯的BTN产氢活性(36 μmol/h)的4.3倍. 进一步的研究结果表明,Ni NCs的超细尺寸(∽2 nm)和高分散性有利于快速捕获BTN的光生电子,从而可缩短光生电荷的传输距离和提高BTN 的光催化活性. 结果证明了板钛矿TiO₂是一类潜在的高效光催化材料,为采用低成本Ni基助催化剂进一步提高其光催化性能的研究提供了重要的思路.     

碱助剂促进Ni基催化剂氢解山梨醇制备二元醇

采用逐步湿浸渍的方法制备了一系列含有不同载体和碱促进剂的Ni基催化剂用于生物质基平台化合物山梨醇的氢解反应. 通过反应对载体和碱促进剂进行了筛选和组分含量的优化,碱性促进剂的引入不仅增强了催化剂的碱性,而且通过Ni²⁺和碱促进剂的强相互作用提高了Ni在催化剂上的分散性;10%Ni/10%La₂O₃/ZrO₂表现出了非常高的氢解活性和较好的二元醇(乙二醇和1,2丙二醇)选择性,金属Ni和碱促进剂La₂O₃之间的协同作用机理对于山梨醇选择性氢解制备二元醇影响显著. 在优化的反应条件下,山梨醇达到100%的转化并且有超过48%的二元醇产率. 研究中对催化剂进行了XRD、BET、H₂-TPR和CO₂-TPD表征,用于分析催化剂结构性能. 通过对山梨醇氢解以及中间产物动力学曲线的研究,得出多元醇氢解活性与所含羟基数正相关,产物的最终分布是氢解动力学平衡的最终结果.     

MoO3-x/PCN的原位合成及其增强光催化产氢性能的研究

本文通过简单的一步浸渍煅烧法原位合成了氧化钼纳米晶/聚合物氮化碳复合光催化剂,该不含铂基助催化剂的氧化钼修饰聚合物氮化碳光催化剂在可见光照射下表现出增强的光催化产氢性能,最高产氢速率为15.6 μmol/h,是普通聚合物氮化碳样品的3倍以上. 相应的结构与性能的分析表明,与后浸渍法不同,在原位生长过程中高分散的超小氧化钼纳米晶体与聚合物氮化碳之间形成了紧密的耦合界面结构,可见光产氢活性的提升源自高分散的超小氧化钼纳米晶与聚合物氮化碳之间形成的紧密界面,以及该界面结构形成的肖特基结带来的有效电荷载流子转移.     

SO2-4/CeO2-TiO2光催化材料的制备与光谱表征

采用溶胶-凝胶法结合硫酸浸渍法制备了SO2-4/CeO2-TiO2复合氧化物.利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis)、X射线光电子能谱价带谱(VB-XPS)及荧光光谱(PL)技术对样品的结构、性质进行了表征,以光催化分解水制氢为模型反应,评价了样品的光催化性能.XRD,FTIR结合PL结果表明CeO2与TiO2的复合形成了异质结构,有利于提高光生电子与光生空穴的分离效率,对催化剂活性的提高有促进作用;Py-FTIR谱图证明SO2-4/CeO2-TiO2复合氧化物在表面具有Lewis酸性,Lewis酸性位的产生是由于SO2-4在样品表面的配位吸附所致,S O— 的诱导效应增强了表面金属得电子能力,从而进一步提升光生载流子的分离效率;UV-Vis及XPS价带谱分析说明,半导体氧化物复合能够缩减带隙,拓宽光响应范围,Lewis酸性影响复合氧化物的能带结构,使其导带底位置向负向移动,利于光催化还原能力的提高,进而促进其光催化制氢活性.光催化分解水制氢实验结果表明,SO2-4/CeO2-TiO2复合氧化物具有优于纯氧化物CeO2,TiO2及未经硫酸浸渍的CeO2-TiO2复合氧化物的催化活性,5 h的产氢速率为1934.1μmol·g-1·h-1.光谱分析结果结合光催化制氢活性评价结果表明,SO2-4/CeO2-TiO2复合氧化物的异质结构与酸浸渍是影响样品光催化性能的主要因素.     

介孔二氧化钛光催化降解乙醛及其影响因素

"应用溶剂蒸发自组装的方法合成了具有蠕虫状孔道的介孔二氧化钛粉末和薄膜．考察了不同焙烧温度对材料介孔结构和光催化性能的影响．乙醛光催化降解实验用来表征不同焙烧温度下介孔材料的光催化性能．结果表明实验中合成的介孔二氧化钛材料的光催化活性明显高于颗粒二氧化钛(Degussa P25)．其中400 oC焙烧的样品具有平均孔径为6.0 nm的窄的孔径分布和117 m2/g的大的比表面积．通过对光催化活性结果的分析,发现介孔二氧化钛的活性主要受其比表面积和结晶性的共同影响．对介孔二氧化钛薄膜材料进行了同样的光催化表     

Ag2S nanoparticle encapsulated in mesoporous material nanoparticles and its application for photocatalytic degradation of dye in aqueous solution

Semiconductor loaded mesoporous materials in general possess greater photocatalytic activity than pure semiconductors. Hence, with an attempt to achieve higher photocatalytic activity, Ag₂S/MCM-41 photocatalysts were prepared by ion exchange method and used for the photocatalytic degradation of methylene blue. The materials were characterized by different analytical techniques such as transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (IR) and BET (Brunauer-Emmert-Teller) experiments. The effect of Ag₂S, MCM-41 support and different wt% of Ag₂S over the support on the photocatalytic degradation and influence of parameters such as Ag₂S loading, catalyst a mount, pH and initial concentration of dye on degradation are evaluated. The degradation reaction follows pseudo-first order kinetics. It was seen that 0.6 g/L of photocatalyst is an optimum value for the dosage of photocatalyst. The degradation efficiency was decreased in dye concentration above 3.2 ppm for dye.     

维多利亚蓝B共振光散射法高灵敏选择性检测全氟辛烷磺酸

建立了一种用维多利亚蓝B(VBB)简便、高灵敏、选择性检测全氟辛烷磺酸(PFOS)的共振光散射(RLS)分析方法。在pH 6.0的KH₂PO₄-NaOH缓冲体系下,PFOS通过静电作用与质子化的VBB结合生成离子缔合物,在277 nm处的散射信号有明显的增强,增强的散射值(ΔI_RLS)与PFOS在一定浓度范围内有良好的线性关系,其线性方程为ΔI_RLS=72.28+336.53c (r=0.996 4),线性范围为0.05~4.0 μmol·L-1,检测限为5.0 nmol·L-1。优化了实验条件,表征了紫外/可见吸收光谱、扫描电镜显微成像(SEM),并探讨了作用机理。在相同实验条件下,考察了全氟辛酸(PFOA)及其他几种全氟化合物(PFCs)与VBB的相互作用,未见散射信号变化,因此,本法可实现对PFOS的选择性检测。该方法成功应用于检测环境水样中的PFOS,样品加标回收率为91.8%~100.6%,相对标准偏差RSD≤1.74%。     

石盐中硼含量及其同位素的准确测定

基于Cs₂BO+₂的正热电离质谱法测定样品中硼同位素时,硼含量的准确测定直接制约着硼同位素测定的成败。目前,使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)测定高盐样品的硼含量仍然存在很大问题,主要体现在两个方面： 高盐的基体干扰和仪器检出限制约,而仅仅依靠简单的稀释无法很好的解决这些困难。因此对样品进行硼元素的预富集以及基体离子的去除是十分必要的。在使用硼特效树脂进行硼元素的吸附时发现部分钠离子也会被同时吸附,故采用3 mol·L-1的氨水可以洗脱大部分吸附的钠离子而不造成硼的损失,达到了去除基体的目的。随后使用10 mL 75 ℃的0.1 mol·L-1盐酸将硼特效树脂吸附的硼洗脱实现了样品中硼的富集。ICP-OES测定硼含量时,选择波长为208.900 nm,样品的加标回收率在106.00%～108.40%之间,检出限为0.006 mg·L-1,定量下限为0.02 mg·L-1。通过不同盐度下的12次重复实验,其相对标准偏差小于5%,在1.94%～3.37%之间,因此该方法是可行的,并不存在偶然误差。联合此方法和Cs₂BO+₂离子的正热电离质谱法,成功测定了8个地质石盐样品的硼含量及硼同位素组成。     

Ag负载WO3/TiO2光催化剂的合成及其催化性能

以钛酸丁酯、无水乙醇、钨酸铵为原料,采用溶胶-凝胶法合成了WO3/TiO2复合光催化剂;采用光还原技术制备了Ag负载WO3/TiO2光催化剂,借助X射线粉末衍射(XRD)和UV-Vis光谱等技术对样品的组成和光吸收性能进行了表征,并以罗丹明B为模型污染物考察样品的光催化活性。XRD分析表明,所得粉体均为锐钛矿型纳米TiO2,且与WO3复合后,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;UV-Vis光谱分析表明,载银使得催化剂在400—700nm的可见光区域对光响应,且在紫外光区吸收显著增强,对光具有更高的利用率;以罗丹明B为降解物的光催化实验表明,WO3复合对纳米TiO2光催化活性有显著的影响,而载Ag后其光催化活性进一步提高,将该光催化剂用于炼油厂废水的处理,效果较好。     

Z型InN/SnS2范德华异质结增强光催化水分解

寻找高效的光催化剂分解水制氢是解决能源危机和环境问题的有效途径之一.基于第一性原理,对InN/SnS₂异质结的几何结构、电子结构和光催化水分解性能进行研究.结果表明InN/SnS₂异质结是具有的Ⅱ型能带排列半导体材料可以有效地分离电子空穴对.在光激发下,较小的带隙以及合适的内建电场使得光生载流子迁移路径成“Z”字型,这保留了InN/SnS₂异质结强氧化还原能力.光生电子在InN的导带底累积并发生析氢反应,而积累在SnS₂上的光生空穴使析氧反应自发发生.它们的带边位置都跨越了水的氧化还原电位,证明能够实现水的完全分解.因此,InN/SnS₂异质结有希望成为高效光解水催化剂.     

Europium-doped mesoporous anatase with enhanced photocatalytic activity toward elimination of gaseous methanol

Mesoporous anatase doped with various amounts of Eu were synthesized via a sol-gel route using Pluronic P123 as template. The XRD and TEM results show that Eu doping favors the formation of anatase with smaller crystal size. The photocatalytic activity of the mesoporous anatase was tested in photocatalytic elimination of gaseous methanol. The photocatalysts exhibited higher activity than that of the commercial photocatalyst (Degussa, P25) under either ultraviolet or visible light irradiation. The superior activity of the mesoporous anatase may be attributed to the synergic effects of the surface area, crystal size and doped Eu species.