Tb3+和Mn2+离子共掺杂LaPO4的制备方法及其表征

目的以LaPO_4:2%Tb~(3+),X%Mn~(2+)(X=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.8、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0)作为研究对象,利用X射线衍射、荧光光谱、红外光谱和热重分析等对产物的物相结构、发光性能、热稳定性等进行研究,筛选一种发光性能良好的新型共掺杂磷酸盐发光材料。方法采用水热法制备磷酸盐材料LaPO_4:2%Tb~(3+),X%Mn~(2+),研究改变Mn~(2+)金属离子的掺杂量等对产物的物相结构和荧光性能的影响。结果分析共掺杂的磷酸盐材料LaPO_4:2%Tb~(3+),X%Mn~(2+)的X射线衍射、红外光谱、荧光光谱和热重分析数据。结论 X=0.8,LaPO_4:2%Tb~(3+),X%Mn~(2+)的荧光性能最好,Mn~(2+)和Tb~(3+)离子能够有效掺杂到LaPO_4的晶格中,且不会改变晶体的内部结构;该样品具有很好的热稳定性,该研究结果为共掺杂的磷酸盐材料进一步开发和应用提供了重要的参考和依据。     

铕离子掺杂焦磷酸镁钡荧光粉的合成及其对发光性能的影响

采用高温固相法在碳块还原下制备了铕离子掺杂焦磷酸镁钡荧光粉:Ba Na Mg P_2O_7:Eu~(2+),并对样品的结构、荧光性能以及不同浓度Eu~(2+)掺杂对样品发光性能的影响进行了研究.X-射线衍射分析表明Eu~(2+)的掺入没有改变Ba Mg P_2O_7的基质晶相,合成的荧光粉为纯相;荧光光谱分析表明该荧光粉的最大激发及发射波长分别为300和400 nm;且Eu~(2+)的掺杂浓度为4%时该荧光粉具有最佳发光强度.     

牛粪和核桃壳生物炭对水溶液中Cd2+和Zn2+的吸附研究

为有效去除水溶液中Cd~(2+)和Zn~(2+),以牛粪和核桃壳为原料,在不同热解温度下制取生物炭,采用等温吸附法和动力吸附法研究生物炭对水溶液中Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附效果和动力学特性,通过生物炭吸附前后的XRD和FTIR表征对比,探究其吸附机理。结果表明:生物质原材料的种类和热裂解温度是影响生物炭吸附效果的两大因素,牛粪生物炭比核桃壳生物炭吸附效果好,700℃制备的生物炭比300℃制备的生物炭吸附效果好;生物炭对Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附符合Langmuir方程;700℃制备的牛粪生物炭(DM700)对Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附性能最佳,饱和吸附量分别为117.5 mg·g~(-1)和59.4 mg·g~(-1),其吸附过程由快速吸附和慢速吸附两个阶段组成,符合准二级动力学方程;吸附机理主要是生物炭中的羟基和羧基与Cd~(2+)、Zn~(2+)间发生离子交换和络合反应,Cd~(2+)、Zn~(2+)被吸附后进一步生成CdCO_3和Zn_3(PO_4)_2沉淀。这说明,DM700具备作为水溶液中Cd~(2+)、Zn~(2+)吸附剂的潜力,本研究为生物炭去除水中重金属和土壤重金属污染的修复提供了理论依据与应用参考。     

微生物陈化可提升麦秆水热炭对Cd2+吸附性能

为提升水热炭对Cd~(2+)的吸附性能,使用麦秆水热炭,在厌氧发酵条件下对其进行微生物陈化改良,通过扫描电镜(SEM)、比表面积和孔分析(BET)、红外光谱分析(FTIR)、X射线光电子能谱分析(XPS)等现代技术手段对水热炭微生物改良前后的表面特性进行了系统表征,并通过吸附实验考察了微生物陈化过程对水热炭吸附Cd~(2+)的过程及机制。结果表明:随陈化时间的增加,水热炭的比表面积提升近5倍;pH由酸性逐渐接近中性;水热炭陈化后表面负电荷增多;O/C增加、H/C减少;表面C-C键强度降低,而含氧官能团相对强度增加。微生物陈化过程显著提升了水热炭对Cd~(2+)的吸附能力。微生物陈化水热炭对Cd~(2+)的吸附能力与体系pH值和温度呈正相关。微生物陈化水热炭对Cd~(2+)的吸附机制以化学吸附为主导,主要为单分子层均相吸附;官能团络合、表面静电作用、离子交换、π键配位作用对Cd~(2+)的吸附起到了重要作用。研究表明,微生物陈化处理可显著改变水热炭的孔隙结构并提升对Cd~(2+)的吸附性能。     

熔盐法合成Yb3+、Ho3+掺杂CaBi4Ti4O15及其上转换发光温敏性研究

通过熔盐法合成了Yb³⁺、Ho³⁺共掺杂CaBi₄Ti₄O₁₅荧光粉,研究其结构、形貌、上转换荧光和荧光温度传感特性。X射线衍射结果显示,所有样品都为纯相的铋层氧化物结构,随着Ho³⁺掺杂浓度的提高,晶格收缩,引起了(119)衍射峰向高角度偏移。扫描电镜照片显示合成的粉末样品呈片状结构,长宽分布从百纳米到微米量级,厚度小于200 nm。合成的荧光粉末材料在980 nm红外激光激发下,发出明亮的可见光,其上转换发光对温度变化有明显的响应。基于归一化荧光强度的温敏发光实验结果表明,基于绿光发射带的温敏特征在488 K时有最大灵敏度0.004 97 K^-1,在583 K时有最大相对灵敏度1.01%K^-1。研究表明,熔盐法合成的具有片状结构的Yb³⁺、Ho³⁺共掺杂CaBi₄Ti₄O₁₅荧光粉在上转换荧光温度传感...     

改性凹凸棒土添加对盆栽小麦植株重金属离子吸收的影响

凹凸棒石吸附性能优异,作为土壤重金属污染调理剂研发的基础材料,应用前景十分广泛。本研究通过盆栽试验对比热活化改性、无机改性、有机改性材料添加对春小麦植株重金属离子吸收的影响,结果表明:热活化改性凹凸棒土添加显著地降低了盆栽小麦植株体内Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)四种重金属离子的含量,且随着热活化温度和添加量的升高,降低的幅度也越大。当热活化温度为400℃时,相比凹凸棒土原矿土Cd~(2+)吸附性能提升11.46%,对Pb~(2+)吸附性能提升0.54%,对Zn~(2+)吸附性能提升2.48%,对Cu~(2+)吸附性能略有下降;热活化温度为500℃时,相比凹凸棒土原矿土对Cu~(2+)吸附性能上升26.88%,Cd~(2+)吸附性能提升74.18%,对Pb~(2+)吸附性能提升11.18%,对Zn~(2+)吸附性能提升60.47%;热活化温度为600℃时,相比凹凸棒土原矿土对Cu~(2+)吸附性能上升36.86%,Cd~(2+)吸附性能提升177.52%,对Pb~(2+)吸附性能提升18.57%,对Zn~(2+)吸附性能提升67.97%。当无机改性试剂为氢氧化钠时,相比凹凸棒土原矿土对Cu~(2+)吸附性能提升37.56%,对Cd~(2+)吸附性能提升141.89%,对Pb~(2+)吸附性能提升16.15%,对Zn~(2+)吸附性能提升37.40%。当有机试剂为C1时,相比凹凸棒土原矿土对Cu~(2+)吸附性能提升1%,对Cd~(2+)吸附性能提升31.05%,对Pb~(2+)吸附性能提升0.34%,对Zn~(2+)吸附性能下降54.72%。当有机改性试剂为C2、C3、C4时,均减小了凹凸棒土对重金属的吸附性能。因此在凹凸棒土重金属调理的研发过程中,应该避免使用有机改性工艺。     

Mg-Al层状双金属氢氧化物及其焙烧产物对Pb2+的吸附研究

本文采用共沉淀法合成了层状双金属氢氧化物并用X-射线粉末衍射、红外光谱等进行了表征。研究了浓度、溶液pH值以及时间等因素对层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,LDH)及焙烧产物(calcined product,CLDH)去除水溶液中Pb~(2+)行为的影响,并结合X-射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)手段探讨了对Pb~(2+)的吸附机理。实验结果表明:LDH、CLDH对Pb~(2+)有很强的吸附作用,CLDH的吸附能力远大于未焙烧的LDH。吸附Pb~(2+)后LDH的Al_(2p)、Mg_(2p)的电子结合能变化不大,差别在误差范围内,说明LDH对铅的吸附属非特定吸附;CLDH吸附Pb~(2+)后导致CLDH表面主要元素的电子结合能发生了较大的变化,即发生了化学位移,说明CLDH对铅产生了化学吸附。     

耐镉芽孢杆菌对Cd2+的吸附机制

从攀枝花矿区淤泥样品中通过逐级提高Cd~(2+)浓度进行驯化,获得1株高耐镉菌株PFYN01,经16S rDNA PCR鉴定为芽孢杆菌(Bacillus sp),最大耐Cd~(2+)浓度为3 900 mg/L。研究初始Cd~(2+)浓度、pH值、菌量对菌株吸附Cd~(2+)的影响,利用扫描电镜(SEM)和傅叶里红外光谱(FTIR)探究菌株吸附机制。结果表明,PFYN01在初始Cd~(2+)浓度为75 mg/L、菌量为1.0 g/L、pH值为5.0时,对Cd~(2+)的吸附率达到34.98%;吸附符合Langmuir模型,最大吸附量为1.974 mg/g。对比分析Cd~(2+)吸附前后的细胞形态和红外光谱变化,证实了"细胞成分羟基(O—H)、酰胺基(N—H)、烃基(C—H)、羧基■、羰基(—COOH)参与了Cd~(2+)与PFYN01的相互作用"的结论。PFYN01是一株对Cd~(2+)有较强吸附能力的细菌菌株,对其吸附Cd~(2+)影响因素及吸附机制研究的结果将为重金属污染微生物修复提供指导。     

静电纺丝技术制备镨掺杂的二氧化钛纤维及其光催化性能的研究

为了提高TiO_2对水体中有机染料污染物的光催化降解效率(PCD),需要开发新颖的制备技术以获得光催化性能优异的TiO_2材料。本文利用静电纺丝法技术制备了硝酸镨(Pr(NO_3)_3)掺杂的钛酸正丁酯(TBT)-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合纤维,通过调节Pr(NO_3)_3的加入量,以及500℃煅烧获得了不同摩尔比的Pr掺杂TiO_2(Pr/TiO_2)纤维。利用场发射扫描电镜(FESEM)、热重分析仪(TG-DSC)、X-射线衍射仪(XRD)、红外光谱(FTIR)等技术对所制备的纤维进行了表征。以水溶液中的亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,研究了不同摩尔比Pr/TiO_2纤维的光催化性能。实验结果表明:Pr掺杂能够有效提高TiO_2纤维的光催化性能,但是掺杂存在着最佳比例;本实验中的Pr/TiO_2纤维最佳摩尔比为0.1%。MB在80 min时的PCD达到了97.0%。PCD动力学结果表明,反应符合一级反应动力学方程。重复利用实验显示Pr/TiO_2纤维具有重复使用性能好的优点。     

Er3+掺杂LiFePO4正极材料的制备与性能

采用固相法合成了Er3+掺杂的试样，利用X射线衍射分析、四探针、电化学阻抗谱和充放电性能测试，探讨了掺杂位置及掺杂量对材料的晶体结构、电子电导率和电化学性能的影响.结果表明:铁位掺杂效果优于锂位掺杂，少于摩尔分数为3%的Er3+掺杂并未改变材料的晶体结构，但改善了材料的微观结构，电子电导率提高了4个数量级，1 ℃倍率下放电容量为103.47 mAh/g，比未掺杂试样提高了22.28%，Er3+掺杂改善了材料的比容量、循环性能及倍率性能.     

费托合成反应钴基催化剂的制备与表征

采用研磨法和浸渍法来制备钴基催化剂,通过改变不同的催化剂载体、焙烧温度以及添加不同的助剂制备了一系列的钴基催化剂,采用X-射线衍射(XRD)、比表面积测试法(BET)、电感耦合等离子发射光谱(ICP)、热重分析(TG)和透射电镜(TEM)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,焙烧温度为400℃、以Rh为助剂、Al2O3为载体、研磨法制备出的钴基催化剂具有较高表征性能。     

金属离子对二巯基辛酸修饰CdSe/ZnS量子点荧光的无规则影响

以二巯基辛酸为修饰试剂制备了水溶性CdSe/ZnS量子点.报道了Pb~(2+),Cu~(2+),Cd~(2+)和Ag~+对DHLA-QDs荧光的无规则影响.初步探讨了金属离子对二巯基辛酸修饰的CdSe/ZnS量子点荧光强度无规则影响的机理,推测量子点能否用作金属离子探针与其表面修饰基团密切相关.

Abstract：

Water-soluble dihydrolipoic acid capped CdSe/ZnS quantum dots (DHLA-QDs) were prepared by a slight modification of the procedure of precursors. DHLA-QDs are widely used in biological labeling for Water-soluble and biocompatible. Herein, we reported that Pb~(2+) , Cu~(2+) , Cd~(2+) and Ag~+ had great effects on the fluorescence of the DHLA-QDs, but these effects were ruleless. It was speculated that the modified ligands on the surface of QDs played an important role in whether water-soluble QDs were suitable to detect metal ions as fluorescence probes.The possible reason was discussed.     

Cr3+与Cr6+对玉米种子萌发及幼苗生长的影响

用不同浓度的Cr(3+)与Cr(6+)溶液处理中单2号玉米种子,通过其发芽势、发芽率、芽长、根长和相对含水率与铬浓度间的相互关系来反映2种价态铬离子对玉米种子萌发及幼苗生长的影响;用浓度与相应指标的回归分析计算相应指标的差异率.结果表明,低浓度时,不同价态铬离子对玉米种子的萌发、芽生长、根伸长、发芽指数、活力指数和相对含水率都有一定促进作用;而高浓度则表现为抑制作用,且随着浓度增大抑制作用增强.Cr(6+)对玉米的影响要强于Cr(3+),多数情况下低浓度促进作用大于Cr(3+),高浓度抑制作用也大于Cr(3+).     

重金属对植物离体组织和细胞生长分化的影响

试验采用组织培养技术,以小麦未成熟胚、烟叶组织及胡萝卜无性细胞系为材料,研究其在含不同浓度的重金属培养基中生长和分化的影响。结果发现:烟叶组织对几种重金属的富集能力不同,其顺序为Cu~(2+)>Cd~(2+)>As~(3+)>As~(5+)>Pb~(2+),而它们对于烟叶组织的毒性效应依次为As~(3+)>As~(5+)>Cu~(2+)>Cd~(2+)>Pb~(2+)。由此看出,对离体组织毒害的强弱并不完全取决于累积数量。     

磷酸盐缓冲液活化虾壳材料脱除镉的初步研究

虾壳黏附蛋白中的酸性氨基酸残基含量相对较高,有利于虾壳通过阳离子交换方式脱除水溶液中的重金属。脱无机盐虾壳经磷酸盐缓冲液浸泡活化可以得到一种能够脱除水溶液中低浓度镉离子的虾壳材料。以Cd~(2+)浓度约3 mg/L水溶液中的Cd~(2+)脱除率为指标,通过单因素和正交试验,考察了浸泡活化中磷酸盐缓冲液pH值、磷酸盐缓冲液浓度、磷酸盐缓冲液与虾壳液固比、活化时间等因素对虾壳脱除镉能力的影响。确定了磷酸盐缓冲液活化虾壳的最佳条件:磷酸盐缓冲液pH 7.5,浓度0.15 mol/L,液固比20∶1,活化时间120 min。所得磷酸盐缓冲液活化虾壳在100 mg/80 m L加入量下,对水溶液中Cd~(2+)的脱除率为95.25(±0.57)%。     

Shewanella oneidensis MR-1异化铁还原诱导次生矿物固定镉

实验室纯培养条件下,研究菌株Shewanella oneidensis MR-1还原铁矿物诱导次生矿物对Cd~(2+)的固定,探讨pH、富里酸、生物炭对微生物还原水铁矿及其Cd~(2+)固定的影响,并通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对次生矿物进行表征。结果表明:S. oneidensis MR-1异化铁还原诱导次生铁矿固定Cd~(2+)的效果显著高于铁矿物自身的吸附,288 h未接种S. oneidensis MR-1和接种S. oneidensis MR-1的水铁矿溶液中Cd~/(2+)的浓度分别为2.71 mg·L~(-1)与0.86 mg·L~(-1);酸性条件(pH≥5.0)及添加富里酸可促进铁矿物还原溶解和次生矿物转化,进而增强Cd~(2+)的固定;添加生物炭提供了微生物定殖场所,虽减缓铁矿物还原的Fe~(2+)溶出,但显著提高Cd~(2+)的固定效果。铁氧化物矿物作为电子受体被微生物还原产生次生铁矿,其晶型结构改变与高表面积提供了更多的吸附点位,增强了Cd~(2+)的固定。研究表明,次生铁矿物形成过程影响重金属的迁移转化及归宿,S. oneidensis MR-1还原铁矿物诱导产生次生铁矿可以有效固定Cd~(2+)。     

紫苏基活性炭对铅镉二元离子的吸附研究

以磷酸法制备紫苏基活性炭,通过对其进行磁性改性后用作吸附剂,考察活性炭投加量、吸附时间、初始溶液pH和重金属离子浓度等影响因素对二元溶液中Pb~(2+)和Cd~(2+)去除效果的影响。采用红外光谱(FTIR)对吸附剂的表面结构进行表征。结果表明,在50 mL pH=5的水溶液中,加入0.05 g活性炭吸附30 min后,其对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附容量达到最大值,分别为141.805和46.083 mg/g,去除率分别高达99.77%和99.80%。吸附动力学分析结果表明,该活性炭对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附满足准二级动力学模型。上述结果表明紫苏有望成为制备金属离子吸附剂的潜在材料。     

高铁酸钾/高锰酸钾改性生物炭对Cd2+的吸附研究

为增强生物炭对Cd的吸附性能,以600℃制备的酒糟生物炭(BC)为原料,采用K_2FeO_4和KMnO_4氧化活化的方式制备改性生物炭,分别标记为BCFE和BCMN,采用全自动比表面积和孔隙度分析仪(BET)、电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)对改性前后酒糟生物炭的性质进行分析,并探究改性生物炭对Cd~(2+)的吸附效果。结果表明,添加K_2FeO_4和KMnO_4可有效地将Fe和Mn负载到生物炭上,分别在生物炭表面生成铁氧化物与锰氧化物。BCFE的总官能团含量分别是BC和BCMN的1.8倍和1.5倍,BCFE的含氧官能团与芳香性结构更为丰富。K_2FeO_4和KMnO_4改性显著提高了生物炭的比表面积,3种材料比表面积表现为:BCFE(2 302.0m~2·g-1)BCMN(521.3 m2·g-1)BC(245.9 m2·g-1)(P0.05),BCFE的比表面积分别是BC和BCMN的9.4倍和4.4倍。吸附试验结果显示,当达到吸附平衡时,3种材料对Cd~(2+)的吸附量大小表现为BCFE(7.46 mg·g-1)BCMN(5.61 m2·g-1)BC(1.46 m2·g-1)(P0.05)。3种生物炭对Cd~(2+)的吸附动力学模型均符合准二级动力学模型,吸附速率由快至慢排序为:BCFEBCMNBC;吸附等温模型均符合Langmuir模型,吸附过程为单分子层吸附,最大吸附量(Qm)表现为:BCFEBCMNBC。因此,K_2FeO_4和KMnO_4改性处理显著改善了生物炭的结构,提高了对Cd的吸附能力,且K_2FeO_4改性效果明显优于KMnO_4。可见,经K_2FeO_4改性的生物炭具有较好的吸附潜力,可作为Cd废水处理的有效材料。     

木薯渣基生物质炭对水中Cd2+ Cu2+的吸附行为研究

以木薯渣为原料,制备不同温度(350、450、550℃)的生物质炭(BC350、BC450、BC550),对其性质进行表征,探究吸附时间、溶液初始浓度、温度、p H对生物质炭吸附Cd~(2+)、Cu~(2+)作用的影响。结果表明:生物质炭对Cd~(2+)、Cu~(2+)的吸附平衡时间随着生物质炭热解温度的升高而缩短,伪二级动力学模型能较好地描述吸附动力学特性(R20.983)。吸附等温线符合Freundlich模型和Langmuir模型,但Freundlich模型拟合的线性更好,R2分别在0.951~0.998和0.992~0.998之间,说明生物质炭对Cd~(2+)、Cu~(2+)的吸附为多层吸附。lg KF值表示吸附能力,随生物质炭热解温度的升高而增大,说明BC550吸附效果最好,对Cd~(2+)、Cu~(2+)的最大吸附量分别为15.55和5.44 mg·g-1。生物质炭对Cd~(2+)、Cu~(2+)的吸附具有自发的特性,吸附量随p H的增加先增加后下降,最适p H分别为5.5和6.5。     

4种重金属离子对偏顶蛤的急性毒性效应

为探究偏顶蛤Modiolus modiolus对几种重金属离子的耐受能力,在水温为21~23℃、盐度为32.1、p H为8.2的试验条件下,采用静水试验法研究了Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)对湿质量为(73.28±6.11)g的成体偏顶蛤的急性毒性作用。结果表明:偏顶蛤死亡率随重金属离子浓度的升高而增大,表现出明显的剂量—效应关系;4种重金属离子对试验蛤48、72、96 h的半数致死质量浓度(LC50)分别为Pb~(2+)372.392、223.357、129.122 mg/L,Zn~(2+)292.415、113.501、62.230 mg/L,Cu~(2+)3.373、1.189、0.506 mg/L,Cd~(2+)106.170、47.973、24.949 mg/L;Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)对偏顶蛤的安全浓度分别为1.291、0.622、0.005、0.250 mg/L。研究表明,单一金属对偏顶蛤的毒性大小依次为Cu~(2+)Cd~(2+)Zn~(2+)Pb~(2+),其中Cu~(2+)对偏顶蛤属于高毒性,而偏顶蛤对Pb~(2+)、Cd~(2+)均具有极强的耐受性。