Fe~(3+)诱导全氟羧酸的光化学降解:pH值及链长的影响

以全氟辛酸(PFOA)为代表的全氟化合物是环境水体中新出现的一类持久性有机污染物,Fe3+的存在促进了其在254 nm紫外光下的有效降解.在此基础上,主要考察了溶液初始pH值对Fe3+诱导PFOA光化学降解的影响,并以全氟丁酸(PFBA)、全氟戊酸(PFPeA)、全氟己酸(PFHxA)和全氟庚酸(PFHpA)为对象,研究了Fe3+诱导短链全氟羧酸(PFCAs)的降解,通过对降解中间产物的分析,进而推断了其降解机理.结果表明,强酸性条件有利于PFOA的降解,弱酸性或中性反应条件下,PFOA的降解和脱氟均受到明显地抑制,进一步证实PFOA的降解主要是溶解性铁作用的结果,此时Fe(OH)2+则是铁(III)-羟基配合物的主要分配形态.Fe3+诱导PFCAs的降解表明:当碳原子数大于5,长链的PFCAs更易于降解,但对于碳原子数小于6的PFCAs,其降解没有明显的规律.降解中间产物主要是链更短的PFCAs,由此推断,PFCAs的降解遵循逐级降解的规律.     

聚乙烯醇纤维金属配合物的合成和表征

以聚乙烯醇纤维(PVA)为配体原料,分别与FeCl3、NiCl2、CuCl2和Pb(Ac)2反应,制备了宏观上仍保持原纤维形态的PVA Fe(Ⅲ)、PVA Ni(Ⅱ)、PVA Cu(Ⅱ)、PVA Pb(Ⅱ)纤维配合物(用PVA M表示).用红外光谱仪分别对PVA和4种配合物在4000～400cm-1范围进行傅立叶变换红外光谱测量,对各PVA M的FTIR主要吸收峰做了经验归属,并与PVA的相应吸收峰做对比分析,结果表明,与金属离子形成配合物后,PVA分子中O—H氢键缔合状态被破坏,向高波数位移了65～86cm-1,PVA中的羟基氧与金属离子发生配位作用.PVA Fe(Ⅲ)的XPS显示,PVA中O1s只出现532.5eV单峰,而PVA Fe(Ⅲ)中O1s分裂为531.4eV和532.3eV两个峰,且Fe2p只有一个峰710.9eV,比FeCl3的结合能值711.2eV下降,说明OH氧与Fe3+形成配位键.     

Fe3 (aq)是浅紫色

取少量Fe2(SO4)3·xH2O晶体溶于蒸馏水,得浅紫色溶液,这就是Fe(H2O)63+的颜色.若加入浓HCl,生成FeCl4-(β4=14)使溶液显黄色.     

零价铁活化过二硫酸盐氧化降解阿特拉津

利用零价铁(Fe0)活化过二硫酸钠(PDS)产生硫酸根自由基(SO4-.)降解环境中的阿特拉津。初步探讨了介质初始pH值、PDS初始浓度、Fe0加入量对阿特拉津降解率的影响,并比较了铁量相同的Fe0/PDS、Fe2+/PDS和Fe3+/PDS 3种体系对阿特拉津的降解能力。结果表明,在初始pH=6.5、1 mL初始浓度为2.0 mmol/L PDS、Fe0加入量为28 mg的条件下,反应60 min后,Fe0/PDS体系对100 mL浓度为0.10 mmol/L阿特拉津的降解率达到99.0%,远高于Fe0、PDS、Fe2+/PDS和Fe3+/PDS 4种体系对阿特拉津的降解率。另外,酸性介质、增加Fe0或PDS的投入量均有利于提高阿特拉津的降解率。同时,通过采用甲醇和叔丁醇作为分子探针鉴定了Fe0/PDS体系中产生的活性中间体SO4-.和羟基自由基(.OH)。     

N,N''-双(3-甲酰基-4-羟基苯甲酸甲酯)缩环己二胺Schiff碱过渡金属配合物的合成及表征

在N2气保护下,3-甲酰基-4-羟基苯甲酸甲酯与环己二胺在无水乙醇中缩合反应合成了新型的Schiff碱配体N,N'-双(3-甲酰基-4-羟基苯甲酸甲酯)缩环己二胺,收率为66.7%.该配体与四水合醋酸锰在无水乙醇中反应,并经空气氧化、氯化锂处理得到Mn3+配合物;与三氯化铁、氯化镍在无水乙醇中配位分别得到Fe3+、Ni2+配合物.并通过红外光谱、核磁共振、元素分析等测试方法对配体和配合物结构进行了表征.     

改性PAN纤维与铁离子的配位结构及其对染料降解的催化作用

在室温条件下应用偕胺肟改性聚丙烯腈纤维(AO-PAN)与FeCl3反应制备了聚丙烯腈纤维铁配合物(Fe-AO-PAN), 并分别使用X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶红外光谱(FTIR)、动态热机械分析(DTMA)和电导法对Fe-AO-PAN进行了表征以确定其组成结构. 然后将Fe-AO-PAN作为非均相Fenton 催化剂应用于两种常用偶氮染料C.I.活性红195(RR 195)和C.I.酸性黑234(AB 234)的光催化氧化降解反应中, 考察了其对降解反应的催化作用. 结果表明, Fe-AO-PAN中的Fe3+能够与AO-PAN表面三个偕胺肟(AO)链节单元的三个氨基氮原子和三个羟基氧原子进行配位反应, 配位数为6. 在Fe-AO-PAN和辐射光存在下, 两种染料的氧化降解反应速度显著加快, 染料结构中的偶氮键和芳香环结构都遭到破坏. PAN纤维腈基转化率的提高不仅能够明显增加Fe-AOPAN表面结构中Fe3+含量, 而且可显著促进其对染料氧化降解反应的催化作用.     

含羟基基团取代的氮氧自由基构筑的三个双核稀土化合物的结构及磁性表征

以三氟乙酰丙酮(tfac)为共配体的稀土配合物分别与5-溴-2-羟基苯取代的自由基配体和5-硝基-2-羟基苯取代的自由基配体进行反应,合成3个稀土-自由基配合物[Ln2(tfac)4(NIT-5Br-2PhO)2](Ln=Gd (1),Dy(2))和[Dy2(tfac)4(NIT-5NO2-2PhO)2](3)(NIT...     

磁载光催化剂Fe3O4/C/TiO2的制备及对三氯苯酚的降解

以FeCl3为铁源,葡萄糖为碳源,钛酸四丁酯为钛源,采用水热法制备了磁载光催化剂Fe3O4/C/TiO2,用TEM、EDX、VSM、XRD和IR对Fe3O4/C/TiO2的粒径、形貌和物相等进行了表征。研究了该催化剂对三氯苯酚的降解性能,探讨了其重复使用的可能性,用荧光光谱法推测了可能的反应机理。结果表明该材料结合了光催化与可再生的优点,1 g·L-1 Fe3O4/C/TiO2在18 W紫外灯下,50 min内可将三氯苯酚降解97.9%以上,6次循环使用后降解率仍保持在95.1%,降解过程中有羟基自由基生成。     

苯乙烯三嗪衍生物的合成及在重金属离子识别中的应用

合成了2,4-二(2-噻吩乙烯基)-6-(4′-N,N-二甲氨基苯乙烯基)-1,3,5-均三嗪(2)并鉴定了其结构。在乙腈-水混合介质中,化合物2在355和416 nm处呈现双吸收峰,加入Cu2+,Hg2+和Fe3+后,均在520 nm附近形成新的吸收峰。化合物2与Cu2+、Hg2+和Fe3+均形成1∶1型配合物,其结合常数分别为1.9×105L·mol-1,6.6×103L·mol-1,2.7×103L·mol-1。对照化合物4与金属离子的光谱响应与化合物2相似,仅吸收峰的位置不同。因此,可认为化合物2和4中三嗪环中的N和噻吩环中的S与Cu2+、Hg2+和Fe3+共同配位形成了稳定的金属配合物。     

均三嗪衍生物应用于Fe3+和Cu2+的选择性识别研究

合成了2,4-二甲基-6-(4’-N,N-二甲氨基苯乙烯基)-1,3,5-均三嗪(1)和2-苯乙烯基-4,6-二甲基-1,3,5-均三嗪(2)两种化合物,并对其进行了1H NMR,MS,元素分析等表征.采用吸收光谱法研究了金属离子与化合物间的相互作用,结果显示:化合物1对Fe3+和Cu2+表现出高选择性光谱响应,其最大吸收波长由393 nm分别红移至525 nm和513 nm,溶液颜色由黄色变为粉红色.化合物1与Fe3+结合形成1∶1型配合物,其结合常数为1.8×104L mol-1;与Cu2+结合形成2∶1型配合物,其结合常数为2.6×1010L mol-1.化合物2仅对Fe3+呈现显著的光谱变化,其最大吸收波长由304nm红移至357 nm,而Cu2+的加入未引起光谱明显变化,2与Fe3+亦形成1∶1型配合物,结合常数为1.0×105L mol-1.结果表明Fe3+可能与化合物1和2中三嗪N配位,而Cu2+与化合物1中甲氨基中的N配位.同时考察了其它金属离子如Li+,K+,Mg2+,Ca2+,Co3+,Ni2+,Ag+,Cd2+,Hg2+和Zn2+等离子对化合物1和2吸收光谱的影响,结果显示两者光谱均无明显变化,据此提出了高选择性Fe3+,Cu2+的识别体系.     

[Me3NC2H4OH]Zn2Cl5水溶液的激光光解研究

利用时间分辨激光光解技术研究了季铵盐型离子液体[Me₃NC₂H₄OH]Zn₂Cl₅(简写R-Zn₂Cl₅)的光解行为, 研究发现离子液体能被266 nm激光单光子电离, 生成阳离子自由基、[Zn₂Cl₅]^•中性自由基和水合电子, 观察到胆碱激发三线态的存在, 并测定了离子液体光电离的量子产额为0.04. 利用266 nm激光对离子液体、胆碱、氯化锌、氯化钠的光解行为比较, 发现胆碱阳离子的贡献很小, [Zn₂Cl₅]^－阴离子起主要作用. 采用氧化性自由基SO₄^•－引发离子自由基, 揭示其光电离机理, 测定离子液体的动力学反应速率常数, SO₄^•－ 460 nm的衰减速率常数为1.3×10⁹ L•mol^－1•s^－1, 320 nm离子自由基瞬态产物的生成速率常数为1.5×10⁹ L•mol^－1•s^－1, 两者很接近, 说明SO₄^•－自由基的衰减与瞬态自由基的生成是同步的.     

298.16 K Na＋, K＋, Mg2＋//Cl－, NO3－-H2O五元体系的相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了五元体系Na^＋, K^＋, Mg^2＋//Cl^－, NO₃^－-H₂O在298.16 K、氯化钠饱和时各盐的溶解度和饱和溶液的物化性质(密度, 电导率)以及四元体系Na^＋, Mg^2＋//Cl^－, NO₃^－-H₂O的相平衡关系. 研究表明: 在298.16 K, 氯化钠饱和时该五元体系溶解度相图由六个结晶区、九条单变量溶解度曲线和四个零变量点构成, 六个结晶区分别对应于NaNO₃＋NaCl, KNO₃＋NaCl, KCl＋NaCl, Mg(NO₃)₂•6H₂O＋NaCl, MgCl₂•6H₂O＋NaCl和复盐KCl•MgCl₂•6H₂O＋NaCl; 在298.16 K时, 该四元体系的相图由四个结晶区、五条单变量溶解度曲线和二个零变量点构成, 四个结晶区分别对应于NaNO₃, NaCl, Mg(NO₃)₂•6H₂O, MgCl₂•6H₂O.     

Degradation of trichloroethylene in aqueous solution by persulfate activated with Fe(III)–EDDS complex

In this study, an environmentally friendly complexing agent, S,S′-ethylenediamine-N,N′-disuccinic acid (EDDS), was applied in Fe(III)-mediated activation of persulfate (PS), and the degradation performance of trichloroethylene (TCE) was investigated. The effects of PS concentration, Fe(III)/EDDS molar ratio, and inorganic anions on TCE degradation were evaluated, and the generated reactive oxygen species responsible for TCE removal were identified. The results showed that nearly complete TCE degradation was achieved with PS of 15.0 mM and a molar ratio of Fe(III)/EDDS of 4:1. An increase in PS concentration or Fe(III)/EDDS molar ratio to a certain value resulted in enhanced TCE degradation. All of the anions (Cl^?, HCO₃ ^?, SO₄ ^2?, and NO ₃ ^? ) at tested concentrations had negative effects on TCE removal. In addition, investigations using radical probe compounds and radical scavengers revealed that sulfate radicals (SO ₄ ^·? ), hydroxyl radicals (^·OH), and superoxide radical anions (O ₂ ^·? ) were all generated in the Fe(III)–EDDS/PS system, and ^·OH was the primary radical responsible for TCE degradation. In conclusion, the Fe(III)–EDDS-activated PS process is a promising technique for TCE-contaminated groundwater remediation.     

Revisiting the contribution of FeIVO2+ in Fe(II)/peroxydisulfate system

Recent studies have proposed that the high-valent iron species (such as Fe^IVO²⁺) rather than sulfate radical (SO₄^??) and hydroxyl radical (^?OH) are the main reactive oxidant species (ROS) in Fe(II)/peroxydisulfate (PDS) system with the methyl phenyl sulfoxide (PMSO) as the Fe^IVO²⁺ probe. However, many operational factors may interfere with the accuracy of this method, so the contribution of Fe^IVO²⁺ calculated by this method is controversial. In this study, the possible effect of Fe(II) concentration, pollutant type, reducing agent, or coexisted anions on Fe^IVO²⁺ production and its corresponding contribution to the removal of target pollutants in the Fe(II)/PDS system were investigated in detail, and the intrinsic mechanisms involved were also explored. This study shows that ROS generation is a complex process in the Fe(II)/PDS system, and multiple combinatorial approaches are urgently required to deeply explore the contribution of ROS to the elimination of target contaminants.     

Enhanced degradation of organic contaminants by Fe(III)/peroxymonosulfate process with l-cysteine

The difficulty in Fe(III)/Fe(II) conversion in the Fe(III)/peroxymonosulfate (PMS) process limits its efficiency and application. Herein, l-cysteine (Cys), a green natural organic ligand with reducing capability, was innovatively introduced into Fe(III)/PMS to construct an excellent Cys/Fe(III)/PMS process. The Cys/Fe(III)/PMS process, at room temperature, can degrade a variety of organic contaminants, including dyes, phenolic compounds, and pharmaceuticals. In subsequent experiments with acid orange 7 (AO7), the AO7 degradation efficiency followed pseudo-first-order kinetic which exhibited an initial “fast stage” and a second “slow stage”. The rate constant values ranged depending on the initial Cys, Fe(III), PMS, and AO7 concentrations, reaction temperature, and pH values. In addition, the presence of Cl^?, NO₃^?, and SO₄^2? had negligible impact while HCO₃^? and humic acid inhibited the degradation of AO7. Furthermore, radical scavenger experiments and methyl phenyl sulfoxide (PMSO) transformation assay indicated that sulfate radical, hydroxyl radical, and ferryl ion (Fe(IV)) were the dominant reactive species involved in the Cys/Fe(III)/PMS process. Finally, based on the results of gas chromatography-mass spectrometry, several AO7 degradation pathways, including N=N cleavage, hydroxylation, and ring opening were proposed. This study provided a new insight to improve the efficiency of Fe(III)/PMS process by accelerating Fe(III)/Fe(II) cycle with Cys.     

Studies in some new initiator systems for vinyl polymerization. IV. Amino acids as the reducing component

Amino acids have been found to form good redox initiator systems with halogens (Cl₂ and Br₂), KBrO₃, KMnO₄, and Fe(NH₄)(SO₄)₂. The three systems, viz., glycine–Cl₂, taurine–Cl₂, and sulfamic acid–Cl₂ incorporate amine, carboxy (or sulfoxy), chlorine, and hydroxy endgroups in the resulting polymers, the monomer investigated being mainly methyl methacrylate. On the basis of endgroup results it is suggested that initiation through amino acid radical, chlorine radical and also through some hydroxyl radicals takes place. The probable termination mechanism is discussed.     

三接触弯曲构型的蓝移氢键CH3…Y的理论研究

运用量子化学从头算方法, 在MP2/6-311＋＋G(d,p), MP2/6-311＋＋G(2df,2p), MP2/6-311＋＋G(3df,3pd)和QCISD/6-311＋＋G(d,p)水平上, 研究了CH₃F, CH₃Cl和CH₃Br作为质子给体与Cl^－, Br^－作为质子接受体形成的氢键CH₃…Y. 计算结果表明: 6种复合物中C—H键收缩, 伸缩振动频率增大, 形成蓝移氢键. 分子中原子(Atoms in Molecules, AIM)分析表明, 这些复合物的电子密度拓扑性质与普通氢键有着本质的不同, 在Y…H之间不存在键临界点, 而在Y与C之间存在键临界点, 因此这些相互作用严格地不能称为氢键. 自然键轨道(Natural bond orbital, NBO)分析表明, 在这些复合物中弯曲的CH…Y的特殊结构使得分子间超共轭n(Y)®σ*(C—H)减小到可以忽略; 质子接受体的电子密度没有转移到σ*(C—H)上, 而是转移到了σ*(C—X) (X＝F, Cl, Br)上; 存在一定程度的重杂化; 分子内超共轭相互作用减小使得σ*(C—H)的电子密度减少. 这些因素共同导致C—H伸缩振动频率的蓝移.     

光电催化降解活性艳红K-2BP中电解质NaCl和Na2SO4的作用研究

以TiO₂/Ti为阳极, Ti网为阴极, 研究了活性艳红K-2BP在NaCl和Na₂SO₄电解质中的降解情况, 深入探讨了两种电解质在光电催化降解染料中的作用, 研究了电解质浓度、溶液pH值的影响, 并讨论了在混合盐电解质存在下, 活性艳红K-2BP的降解行为. 研究表明, 以NaCl为电解质时, Cl^－会转化为氧化性很强的活性氯, 活性氯及光电的共同作用, 加速了染料的降解. 以Na₂SO₄为电解质时, SO₄^2－在光电的作用下将发生两类反应, 一部分SO₄^2－捕获光生空穴和HO•, 对光电催化降解染料起抑制作用; 另一部分SO₄^2－将发生反应生成H₂O₂, 对染料降解起促进作用. 关键词 光电催化; 活性艳红K-2BP; TiO₂/Ti电极; 电解质     

Li＋, Na＋//SO42－, CO32－-H2O交互四元体系288 K介稳相平衡研究

采用等温蒸发法研究了四元体系Li^＋, Na^＋// SO₄^2－, CO₃^2－-H₂O 288 K介稳相平衡及平衡液相的密度、电导率、折光率、粘度和pH值, 测定了该四元体系288 K条件下介稳平衡溶液溶解度及物化性质. 根据实验数据绘制了相应的介稳相图. 研究发现: 该体系介稳平衡中有复盐Na₃Li(SO₄)₂•6H₂O形成. 其介稳相图中有3个共饱点, 7条单变量曲线, 平衡固相为: Li₂SO₄•H₂O, Na₂SO₄, Na₃Li(SO₄)₂•6H₂O, Li₂CO₃, Na₂CO₃•10H₂O. 复盐Na₃Li(SO₄)₂•6H₂O和一水硫酸锂(Li₂SO₄•H₂O)的结晶区较小, 而Li₂CO₃的结晶区最大; 该四元体系介稳平衡条件下未发现Na₂SO₄•10H₂O的结晶区.     

Fast and Long-Lasting Iron(III) Reduction by Boron Toward Green and Accelerated Fenton Chemistry

Generation of hydroxyl radicals in the Fenton system (Fe^II/H₂O₂) is seriously limited by the sluggish kinetics of Fe^III reduction and fast Fe^III precipitation. Here, boron crystals (C-Boron) remarkably accelerate the Fe^III/Fe^II circulation in Fenton-like systems (C-Boron/Fe^III/H₂O₂) to produce a myriad of hydroxyl radicals with excellent efficiencies in oxidative degradation of various pollutants. The surface B−B bonds and interfacial suboxide boron in the surface B₁₂ icosahedra are the active sites to donate electrons to promote fast Fe^III reduction to Fe^II and further enhance hydroxyl radical production via Fenton chemistry. The C-Boron/Fe^III/H₂O₂ system outperforms the benchmark Fenton (Fe^II/H₂O₂) and Fe^III-based sulfate radical systems. The reactivity and stability of crystalline boron is much higher than the popular molecular reducing agents, nanocarbons, and other metal/metal-free nanomaterials.