MXenes的制备及其在环境领域的应用

MXenes是一类新型的二维过渡金属碳/氮化物或碳氮化物,是由Mn₊₁AXn相物质(MAX相)通过剥离而得到的单层或薄层纳米片。独特的二维层状结构、较大的比表面积以及出色的导电性、机械稳定性和磁性等性能,使MXenes迅速成为研究热点,并已广泛应用于储能、催化、吸附等众多领域。本文总结介绍了二维材料MXenes的制备方法,并重点综述其近年来在环境领域的应用研究进展,如吸附重金属、吸附放射性金属、吸附有机物、二氧化碳的选择性吸附、光催化、电催化、膜分离、传感器、生物活性、电磁吸收与屏蔽等进行了总结与回顾,最后对现阶段存在的问题和未来发展进行了分析。     

聚甲氧基二甲醚的合成及其物理化学性质表征

聚甲氧基二甲醚（H₃CO（CH₂O）_nCH₃, PODE_n或DMM_n, n ≥ 2）具有独特的物理化学性质;作为一种柴油添加剂,可以有效提高油品燃烧效率并达到节能减排的目的。首先合成了一系列聚合度n为2、3、4和5单一组分的聚甲氧基二甲醚,采用NMR、FT-IR、Raman和DFT计算等手段对每个聚甲氧基二甲醚单体的化学结构进行表征,并对其在298.15-323.15K温度的密度和黏度进行了测试。结果表明,聚甲氧基二甲醚的密度和黏度随着温度的升高而逐渐降低,随着聚合度的增加而逐渐升高。同时,聚甲氧基二甲醚PODE_n（n =2-5）的闪点和倾点以及溶解热和凝固热均随着聚合度的增加而提高。     

复合聚并协同脱除燃煤颗粒物及颗粒态重金属的中试研究

燃煤颗粒物和其上富集的As、Se、Pb等重金属排入大气后危害环境和人体健康。本研究开发以湍流聚并、壁面回流吸附为原理的复合聚并器，研究了聚并前后对颗粒物和颗粒态重金属的聚并效果。首先采用数值模拟方法综合考虑压力损失、速度均匀性和颗粒物聚并效果，优选了折叶片作为复合聚并器的叶片类型。随后进行了不同流量的颗粒物聚并中试研究，发现复合聚并器对PM₁的聚并率可达32.84%，随着流量从11.1 m/s增加到17.6 m/s，PM_2.5聚并率呈现一定下降趋势，说明了流量增加导致颗粒停留时间缩短和颗粒物聚并率的下降。通过对比聚并前后颗粒物中As、Se、Pb的浓度变化，发现聚并过程增强了对气态重金属的吸附，也会聚集富含重金属的纳米级颗粒物，从而造成PM₁中重金属浓度的增加。聚并后PM₁内的As、Se、Pb绝对浓度的降低，显示了复合聚并器对颗粒物和颗粒态重金属的协同脱除效果。     

不同前驱体制备的SO_4~(2-)/AC催化剂在二甲醚直接氧化合成聚甲氧基二甲醚中的反应性能

分别用硫酸、硫酸铵作为前驱体,活性炭(AC)作为载体,采用浸渍法制备了SO_4~(2-)/AC双功能催化剂(SO_4~(2-)离子和AC载体分别提供催化剂的酸性和氧化还原性),考察了其在二甲醚(DME)直接氧化合成聚甲氧基二甲醚(DMMx)反应中的催化性能。结果表明,不同前驱体制备的SO_4~(2-)/AC催化剂表现出显著的催化活性差异。40%H_2SO_4/AC催化剂具有较好的反应活性,DME转化率为8.4%,DMM1-2的选择性达到59.7%,并且没有COx的生成;而在40%(NH_4)_2SO_4/AC催化剂上,反应主要生成了COx,DMM选择性仅2.7%,且无DMM2生成。XRD、BET、NH_3-TPD及O_2-TPD-MS等表征结果显示,H_2SO_4/AC催化剂中适量的弱酸性位和氧化还原性位有利于DME直接氧化合成DMMx。经过SO_4~(2-)修饰的催化剂促进了O2在活性炭表面的活化;前驱体H_2SO_4的加入提高了催化剂表面的弱酸性位数量,而(NH_4)_2SO_4的引入却促使催化剂表面产生中强酸性位。     

A Novel Method for Multi-Pumped Fibre Raman Amplifier Gain Adjustment

A novel method for gain adjustment of multi-pumped fibre Raman amplifiers is proposed and numerically demonstrated. The method uses the areas under the curves of the pump power evolution along the gain fibre and the Newton-Raphson method to find an appropriate power combination of the pumps to realize the desired gain profile. Compared with the previously proposed methods, our method has two advantages: first, it can maintain the gain profile while changing the gain magnitude to the desired value; second, it is independent of the actual pumping scheme of the amplifier, i.e. it can be used for fibre Raman amplifiers with all kinds of pumping schemes including co-, counter-, or hi-directional pumping. Numerical simulations are provided to verify the proposed method and to demonstrate its effectiveness.     

Synthesis,Structure and Photoluminescence of a Tetranuclear Zinc（II） Complex： [Zn4（SO4）2（DPPZ）4（HSal）2（OH）2]

A new tetranuclear zinc（II） complex [Zn4（SO4）2（DPPZ）4（HSal）2（OH）2] 1 （DPPZ = dipyrido[3,2-a：2＇,3＇-c]phenazine, H2Sal = salicylic acid） was prepared by using hydrothermal synthesis and characterized by elemental analysis, IR spectrum, thermal gravimetry （TG）, fluorescent emission and single-crystal X-ray diffraction. Its crystal structure is of monoclinic, space group P2 1/c with a = 9.8897（8）, b = 14.2506（12）, c = 26.384（2） ,A, β = 94.8940（10）°, V = 3704.8（5） A3 Z = 2, C86H52N16O16S2Zn4, Mr = 1891.04, Dc = 1.695 g/cm^3, μ= 1.423 mm^-1, F（000） = 1920, GOOF = 1.039, the final R = 0.0358 and wR = 0.0872 for 6038 observed reflections with I 〉 2σ（I）. In 1, ＂cage-like＂ tetranuclear clusters of [Zn4（SO4）2（DPPZ）4（HSal）2（OH）2] are further stacked through π-π interactions to generate a 3D supramolecular network.     

钼在钨酸钙荧光体中的能量传递研究

合成一系列掺杂钼的乌酸钙荧光体,通过测定系列荧光体的发射光谱系统地研究了其发光特性,探讨了钼在钨酸钙荧光体中的能量传递机理。     

MXene基单原子催化剂的制备及其在电催化中的应用

单原子催化剂具有高原子利用率、高催化活性和高选择性等优点,兼具了均相催化剂“独立活性位点”和非均相催化剂“易循环利用”的特点,有效解决贵金属昂贵稀少的缺陷。其中载体不仅能影响单原子的稳定性,还影响其电子结构,从而影响催化性能。作为一种新型二维无机材料,MXene具有比表面积大、带隙可调、导电性好和螯合位丰富等特点,是制备单原子催化剂的理想载体材料。本文简要总结了MXene的结构特点,综述了MXene基单原子催化剂的制备策略,并着重介绍了MXene基单原子催化剂在电化学能源转换领域的应用,包括析氢反应、氧电极反应、氮还原反应、二氧化碳还原反应,以及在电池储能方面的应用。最后,总结了当前MXene基单原子催化剂在研究和实用方面所面临的挑战与机遇。     

混合二价金属钨酸盐的合成及其溶混性研究

本文研究了混合二价金属钨酸盐相互之间在 5 5 0～ 1 1 5 0℃使用骤冷方法形成固溶体的情况。研究表明 ,一般离子半径相差 1 5 %以内的两种二价金属乌酸盐才能形成一完整或范围较广的固溶体 ,当温度允许 ,离子半径可扩大到 2 5 % ,也可形成良好混合的固溶体。但不论何种情况 ,离子半径相差超过 3 0 % ,一般不能进行良好混合 ,只能在较小区间形成固溶体或不形成固溶体。各类二价金属钨酸盐相溶混形成固溶体 ,晶体参数一般呈有规律性变化 ,其中 Ca WO4 ～ Sr WO4 ,Ca WO4～ Pb WO4 ,Ca WO4 ～ Cd WO4 随组成呈线性变化。