结冰过程对溶解性有机质典型组分还原Cr(Ⅵ)的影响

研究了结冰过程对溶解性有机质(DOM)的4种典型组分草酸、 酒石酸、 苹果酸和柠檬酸还原Cr(Ⅵ)的影响. 结果表明, 在低浓度下Cr(Ⅵ)在水溶液中不能被4种有机酸所还原; 而在冰中, 不同的有机酸对Cr(Ⅵ)的去除均有促进作用, 且去除效果随着有机酸浓度的增大逐渐增强. 4种有机酸的作用效果强弱顺序为草酸>酒石酸>苹果酸>柠檬酸. 通过使用不同浓度的无机盐和无机酸可以改变冰表面上类似液体层的厚度来抑制Cr(Ⅵ)的还原, 作用效果与无机盐种类无关. 溶液的初始pH值和有机酸结构是影响Cr(Ⅵ)还原的重要因素. 实验条件下冷冻浓缩效应的富集倍数至少可达10³, 对冰中草酸去除Cr(Ⅵ)有明显的促进作用.     

Ag/NH_2-MIL-125(Ti)的构建及可见光还原水中Cr(Ⅵ)

开发高效、稳定的复合光催化材料是当前环境领域的迫切需求。本文采用溶剂热协同紫外光还原法成功制备了复合光催化材料Ag/NH_2-MIL-125(Ti),并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对其形貌、结构及光学性质进行分析,考察了Ag/NH_2-MIL-125(Ti)可见光(λ≥420 nm)催化还原Cr(Ⅵ)的性能,并优化了催化剂用量、Cr(Ⅵ)浓度、空穴捕捉剂种类及用量等条件。结果表明,在最佳条件下,Ag/NH_2-MIL-125(Ti)具有良好的吸附及光催化还原Cr(Ⅵ)性能,其吸附及光催化还原率是NH_2-MIL-125 (Ti)的3. 11倍,Ag/NH_2-MIL-125(Ti)特殊的"芝麻饼"形貌以及Ag~0与NH_2-MIL-125(Ti)之间形成的异质结有助于增强复合材料的光催化还原Cr(Ⅵ)的性能。同时,通过条件实验,提出了光催化还原过程中主要的活性物种以及Cr(Ⅵ)的还原机理。本研究将为金属有机骨架(MOFs)复合材料在可见光催化环境修复领域的应用提供理论依据和实验参考。     

中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟吸附Cr(Ⅵ)

以硝酸铈铵为引发剂, 在自制的中空介孔二氧化硅(HMS)的空腔和通道内引发丙烯腈自由基聚合, 并将其氰基偕胺肟化, 用于制备具有吸附Cr(Ⅵ)的廉价有机无机复合吸附材料—中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟. 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 扫描电子显微镜(SEM)及N₂吸附-脱附比表面分析对中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟进行表征. 结果表明, 制备的中空微球直径约为400 nm, 其壁上孔径约为11.0 nm, 比表面积约为431 m²/g, 锚固聚偕胺肟后中空微球壁上孔道直径约为4.6 nm, 比表面积降低为347 m²/g. HMS锚固的聚偕胺肟对重铬酸钾溶液中铬的吸附量高达0.46 mmol/g, 吸附过程中伴随化学反应, 符合伪二级动力学模型, 可用作废水处理中重金属离子的高效廉价吸附材料.     

钠盐溶液中U(Ⅵ)的电化学电子转移与晶化研究

采用循环伏安法分析钠盐溶液中U(Ⅵ)的电化学行为, 恒电位电化学还原处理U(Ⅵ), 利用交流阻抗谱分析电化学还原反应中的过程动力学特性, 利用X射线衍射、 扫描电子显微镜和电子能谱等方法分析了U(Ⅵ)的电化学晶化. 结果表明, 在钠盐溶液中, U(Ⅵ)可通过电化学反应先还原成低价的U(V)并进一步还原为U(Ⅳ), U(Ⅳ)一步氧化为U(Ⅵ), U(Ⅳ)/U(Ⅵ)之间的电化学转化过程受扩散控制, 且U(Ⅵ)的电化学电子转移易受环境pH值的影响; 恒电位还原4 h时, 溶液中U(Ⅵ)的去除率可达90%, U(Ⅵ)的结晶固化产物主要以固态的(UO₂)₆O₂(OH)₈·6H₂O(水铀矿) 和UO₂的形式附着在工作电极上.     

综合性化学实验设计:氨基修饰的UiO-66(Zr)的制备、表征及光催化还原Cr(Ⅵ)的性能测试*

介绍了一个综合化学实验--氨基修饰的UiO-66(Zr)的制备、表征及光催化还原Cr(Ⅵ)的性能测试。实验内容涉及有机合成、溶剂热合成、仪器分析、化学分析和化学动力学等。实验涵盖了四大基础化学实验,实现了基础化学实验内容的融会贯通,引导学生深入探索化学学科的内在联系,为后续研究性实验和科研创新实验打下坚实基础。同时,将光催化等先进技术引入实验教学,激发了学生学习化学知识的兴趣和独立思考、探索创新的意识,有利于创新型化学人才的培养。     

部分还原氧化石墨烯-Fe3O4对水中Mn(Ⅱ)的快速去除

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO), 继而用一步共沉淀法制备了部分还原氧化石墨烯-四氧化三铁复合物(PRGO-Fe₃O₄). 采用X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 X射线能量色散光谱(EDX)、 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 选区电子衍射(SAED)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术对其进行了分析表征; 考察了pH值、 接触时间、 吸附材料用量、 共存物质、 GO的还原、 循环使用次数等因素对Mn(Ⅱ)吸附行为的影响. 结果表明, PRGO-Fe₃O₄中Fe₃O₄颗粒分布均匀, 大小为15~20 nm, 剩磁和矫顽力均很小. 因Fe₃O₄颗粒的锚定作用, 石墨烯片层很薄, 使PRGO-Fe₃O₄对Mn(Ⅱ)表现出高效的吸附性能和良好的循环使用性能: 当pH=7、 PRGO-Fe₃O₄用量为500 mg/g时, 对201.3211 mg/L的Mn(Ⅱ)溶液仅3 min即达吸附平衡, 吸附率和吸附量分别为99.35%和404.49 mg/g, 磁分离仅需10 s, 经5次循环吸附后, 容量保持率为首次的78%. 机理与热力学研究结果表明, 吸附为吸热、 自发的单层化学吸附.     

Ag/TiO_(2-x)N_x与TiO_(2-x)N_x可见光催化降解丙烯的活性对比

利用纳米管钛酸(NTA)和氨水的水热反应制得TiO_(2-x)N_x系列催化剂,并进一步通过热分解-机械研磨的方法在TiO_(2-x)N_x表面附着上银颗粒,制得Ag/TiO_(2-x)N_x系列催化剂.采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(DRS)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行了表征和分析.光催化氧化丙烯的实验对比了TiO_(2-x)N_x与Ag/TiO_(2-x)N_x两个系列催化剂的可见光催化活性,考察了氧空位、晶型结构、氮含量和银颗粒对催化剂可见光催化活性的影响.结果表明,催化剂锐钛矿的晶型越好,氧空位含量越高,催化剂的可见光催化活性越好;贵金属银的电子捕获能力使得Ag/TiO_(2-x)N_x的可见光催化活性远高于TiO_(2-x)N_x催化剂.     

乙酸修饰Ag/TiO2复合光催化剂的制备及协同催化性能

利用光化学还原法制备了Ag/TiO₂,然后通过乙酸浸渍制备了HAc-Ag/TiO₂复合光催化剂.利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等手段表征了催化剂的性质.以降解水溶液中的甲基橙（MO）为探针反应,考察了催化剂在可见光下的光催化性能.结果表明,乙酸对TiO₂的修饰在TiO₂禁带中产生了"带尾",使TiO₂的禁带宽度发生了显著的缩减;Ag纳米粒子和乙酸共同修饰的HAc-Ag/TiO₂样品具有更窄的禁带宽度和更正的价带顶位置;Ag和乙酸的协同作用使HAc-Ag/TiO₂具有良好的可见光催化活性：可见光照射2 h后,甲基橙在HAc-Ag/TiO₂上的降解率接近100%.     

一种钌(Ⅱ)配合物荧光探针用于半胱氨酸和高半胱氨酸的检测

为了检测半胱氨酸和高半胱氨酸,本文合成了一种基于钌(Ⅱ)配合物的荧光探针。 结果表明,该探针可实现对半胱氨酸和高半胱氨酸的较好的灵敏性和选择性检测。 在优化的实验条件下,5~35 μmol/L浓度区间,探针的荧光强度与半胱氨酸和高半胱氨酸浓度呈良好的线性关系。 其检测限分别为0.60和0.78 μmol/L。 该研究为基于钌(Ⅱ)配合物的荧光探针定量检测生物活性分子提供了一种有用的方法。     

Ag改性提高TiO2对Cr(Ⅵ)的光催化还原活性机理

在消除了质子缺乏、光生电子-空穴复合对Cr6+光催化还原负效应影响下,比较了TiO2和Ag/TiO2(Ag质量分数1.0%)光催化还原活性.结果表明,相同条件下Ag/TiO2表现出比TiO2更高的催化活性.EPR分析表明,对于Ag/TiO2,UV照射后Ag表面有活性物种O-2生成,在TiO2上有活性中心表相Ti3+生成.光生电子通过表相Ti3+向Cr6+传递电子是Cr6+光催化还原的速度控制步骤.较多的表相Ti3+参与还原反应是Ag/TiO2表现出较高催化活性的主要原因,担载Ag上积聚光生电子的较强流动性对反应也起到一定促进作用.     

可见光响应光催化剂Ag/AgCl@NH2-UiO-66的制备及其光催化性能

采用气相扩散-沉积-光还原法制备了可见光响应复合光催化剂Ag/AgCl@NH_2-UiO-66。通过X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、紫外可见漫反射光谱及X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂的结构进行了表征。结果表明Ag/AgCl@NH_2-UiO-66具有优良的光催化活性,可见光条件下(λ≥420nm)对20mg·L~(-1)罗丹明的降解效率14min即可达到98%。     

可见光响应光催化剂Ag/AgCl@NH2-UiO-66的制备及其光催化性能

采用气相扩散-沉积-光还原法制备了可见光响应复合光催化剂Ag/AgCl@NH₂-UiO-66.通过X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、紫外可见漫反射光谱及X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂的结构进行了表征.结果表明Ag/AgCl@NH₂-UiO-66具有优良的光催化活性,可见光条件下(λ≥420 nm)对20 mg·L^-1罗丹明的降解效率14 min即可达到98%.     

离子交换法制备AgBr/Ag2WO4复合催化剂及其可见光催化性能

以Ag₂WO₄为载体,采用离子交换法合成了新型的AgBr/Ag₂WO₄复合光催化剂.利用XRD、SEM和UV-Vis对AgBr/Ag₂WO₄催化剂进行了表征,在可见光条件下(500 W、λ>420 nm)、以甲基橙(MO)为染料模型研究了AgBr/Ag₂WO₄的光催化活性.结果表明,AgBr/Ag₂WO₄具有比单独的AgBr和Ag₂WO₄更佳的催化活性,其中30%-AgBr/Ag₂WO₄复合催化剂具有最大光催化活性.机理研究表明,在MO的降解过程中,·O₂^-起主要作用,h⁺次之而·OH可以忽略.AgBr和Ag₂WO₄之间构成的异质结有效分离了光生电子和空穴,提高了催化剂的活性.     

Ag/TiO2光催化还原硝酸氮

利用化学还原法制备不同Ag掺杂量TiO₂纳米催化剂,采用TEM、XRD、XRF和UV-Vis对催化剂进行表征。考察了催化剂在紫外光(254 nm)和可见光照射下还原初始浓度100 mgN·L^-1水相硝酸氮的活性和效果。重点考察了紫外光照射下Ag掺杂量、不同空穴捕获剂(甲酸、甲醇、乙酸、乙醇、草酸、草酸钠等)及甲酸浓度对硝酸氮还原的影响;对硝酸氮转化率和总氮去除率、形成亚硝酸氮、氨氮浓度及氮气选择性的影响。甲酸浓度为0.030 mol·L^-1、Ag掺杂量为1.0wt%时催化剂效果最佳。此时,硝酸氮、总氮的转化率分别为98.43%、78.13%;亚硝酸氮浓度为零,转化的硝酸氮中只有20.76%转化为氨氮,氮气选择性为79.24%。可见光下进行光催化还原反应时,硝酸氮转化率仅37.98%,但氮气的选择性较高。     

提高MIL-125(Ti)-NH2可见光催化活性的研究进展

太阳能是一种清洁的可再生能源,其中,可见光占太阳能总能量的45%。发展可见光响应的光催化剂是光催化领域重要的研究内容之一。NH₂-MIL-125（Ti）是一种有代表性的金属有机骨架可见光催化剂,但其存在可见光利用效率不高、光生电子-空穴对复合快等缺点。近年来,研究者们通过对NH₂-MIL-125（Ti）的晶面、结构和组成进行调控和修饰,提高其可见光催化活性。本文对近年来报道的关于提高NH₂-MIL-125（Ti）可见光催化活性的方法进行了综述,并对NH₂-MIL-125（Ti）基可见光催化剂的发展方向提出了建议,以期为NH₂-MIL-125（Ti）在光催化反应中进一步应用研究提供参考。     

烷基膦酸功能型离子液体合成、 表征及对铀(Ⅵ)的萃取性能

以咪唑和吡啶作为阳离子基体, 设计合成了3种具有烷基膦酸功能基团的功能型离子液体, 利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、 核磁共振氢谱(¹H NMR)和元素分析对离子液体的结构进行了确认, 测定了离子液体的相转变温度、 热稳定性、 密度和黏度等物理性能, 并对硝酸介质中萃取铀酰离子进行了研究. 结果表明, 所制备的功能离子液体可同时作为稀释剂和萃取剂, 在室温环境下实现对铀(Ⅵ)的萃取, 萃取率可达到90%以上.     

Honeycomb-like g-C3N4/CeO2-x nanosheets obtained via one step hydrothermal-roasting for efficient and stable Cr(VI) photo-reduction

Graphitic carbon nitride (g-C₃N₄)-based materials are regarded as one of the most potential photocatalysts for utilizing solar energy. In this work, we reported a facile one step in-situ hydrothermal-roasting method for preparing honeycomb-like g-C₃N₄/CeO₂ nanosheets with abundant oxygen vacancies (g-C₃N₄/CeO_2-x). The hydrothermal-roasting and incomplete-sealed state can (i) generate an in-situ reducing atmosphere (CO, N₂, NH₃) to tune the concentration of oxygen vacancies in CeO₂; (ii) beneficial to prevent continuous growth of g-C₃N₄ and results in honeycomb-like g-C₃N₄/CeO_2-x hybrid nanosheets. What is more, the g-C₃N₄/CeO_2-x photocatalyst exhibited extended photoresponse range, increased specific surface area and obviously enhanced separation efficiency of photogenerated electron-hole pairs. As a proof-of-concept application, the optimized g-C₃N₄/CeO_2-x nanosheets could achieve 98% removal efficiency for Cr(VI) under visible light irradiation (λ ≥ 420 nm) within 2.5 h, which is significantly better than those of pure g-C₃N₄ and CeO₂. This work provides a new idea for more rationally designing and constructing g-C₃N₄-based catalysts for efficient extended photochemical application.     

Ag/N-TiO2/SBA-15光催化剂的制备及其可见光催化还原CO2

以钛酸四正丁酯(TB),羧基改性的SBA-15 (COOH/SBA-15),尿素和AgNO3为原料,利用溶剂热及焙烧处理制得Ag/N-TiO₂/SBA-15催化剂. 采用X 射线衍射(XRD),低温N2吸脱附,X 射线光电子能谱(XPS),紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS),荧光(PL)光谱,电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)和元素分析(EA)等表征. 结果显示：Ag/N-TiO₂/SBA-15样品具有介孔结构,TiO₂以单一的锐钛矿晶型均匀的分散在载体表面,Ag以单质形态沉积在TiO₂表面,N则掺入到TiO₂晶格中,并以取代N(O-Ti-N)和间隙N(Ti-O-N)两种方式共存. Ag/N-TiO₂/SBA-15催化剂中单质Ag既可以捕获光生电子提高量子效率,又促进了TiO₂对可见光的吸收. N掺杂拓宽了TiO₂吸收光谱的吸收范围,并且适量的N掺杂有助于光生电荷的分离,提高了光催化效率. 以光催化还原CO₂为探针反应,考察了催化剂在可见光下的催化活性. 结果表明：Ag/N-TiO₂/SBA-15系列催化剂均表现出了可见光催化还原CO₂性能,发现当Ag的质量分数为2%,N与Ti的物质的量比为3时,催化剂光催化活性最佳,产物甲醇产量高达45.7 μmol·g^-1·h^-1.