钾长石负载二氧化锰对Ni 2+的吸附性能研究

以钾长石为原料,在其表面负载二氧化锰以合成二氧化锰/钾长石复合吸附材料（MnO₂/Kfs）。通过静态吸附实验考察了不同影响因素对Ni ²⁺吸附性能的影响,并对吸附过程中吸附等温特性、吸附动力学和吸附热力学进行了研究。结果表明,溶液初始pH、MnO₂/Kfs添加量、吸附时间和温度的增加均有利于MnO₂/Kfs对Ni ²⁺的吸附;在20 mL初始质量浓度为100 mg/L的Ni ²⁺溶液中,MnO₂/Kfs添加量为0.20 g、初始pH为6、298 K下吸附10 h时,MnO₂/Kfs对Ni ²⁺的吸附率达到90.68%。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型,表明MnO₂/Kfs对Ni ²⁺的吸附是以化学吸附为主的单分子层吸附;温度为298、308、318 K时,其理论最大吸附量分别为14.217、22.114、27.218 mg/g。吸附热力学结果表明,吸附是一个自发吸热熵增的过程。MnO₂/Kfs重复使用4次对Ni ²⁺仍有较高的吸附率,再生性能良好。     

铜离子掺杂CsPbCl3量子点光学性能及稳定性探究

近年来,钙钛矿因其特殊的结构受到广泛的关注。其中,全无机钙钛矿量子点作为下一代发光材料更因其优异的发光性能得到了广泛的研究和关注。但是因为其本身的铅（Pb）元素带来的毒性和较差的稳定性,钙钛矿量子点在生产和应用方面依然面临着诸多阻碍。为了解决这些难题,介绍了一种铜离子（Cu²⁺）B位掺杂CsPbCl₃钙钛矿量子点。采用了热注射的方法成功地将Cu²⁺引入CsPbCl₃钙钛矿量子点中。研究发现,Cu²⁺掺杂CsPbCl₃量子点能够保持初始四方晶体结构。由于Cu²⁺的掺杂,有效地消除了CsPbCl₃量子点的表面缺陷,从而通过辐射途径促进了激子复合,提高了CsPbCl₃量子点的发光性质。通过稳定性对比测试发现,一段时间内,Cu²⁺掺杂CsPbCl₃量子点在水中的发光强度明显高于CsPbCl₃量子点。     

氧化铈-二氧化硅介孔材料制备及对铜离子的吸附性能

采用共沉淀法和沉淀浸渍法制备了纳米氧化铈-二氧化硅（CeO₂-SiO₂）介孔材料吸附剂,主要考察了其对水中铜离子（Cu²⁺）的吸附行为。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和氮吸附（BET）等手段对合成的介孔材料进行了性能表征,并通过静态吸附实验分析了溶液pH、溶液初始金属离子质量浓度、吸附剂用量、吸附时间等条件对介孔材料吸附Cu²⁺性能的影响。结果表明：共沉淀法制备的纳米CeO₂-SiO₂介孔材料对Cu²⁺的去除效果较沉淀浸渍法要好;当溶液pH=7.0时CeO₂-SiO₂介孔材料对Cu²⁺的吸附效果最好,20 min时基本达到吸附平衡;溶液初始Cu²⁺浓度增大Cu²⁺去除率降低,Cu²⁺累计吸附量增大;随着吸附剂用量增加Cu²⁺去除率增大,当CeO₂-SiO₂吸附剂用量为0.15 g/L时对Cu²⁺的去除率趋于稳定;CeO₂-SiO₂吸附剂对不同金属离子吸附性能由大到小的顺序为Cu²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺,该吸附过程均符合准二级动力学模型。     

CeO2多孔材料的制备及其吸附性能的研究

采用聚合物模板法制备CeO₂多孔材料，利用XRD、SEM及BET对样品的结构、形貌及织构特性进行表征，实验研究了pH、Cu²⁺的初始浓度、吸附剂用量和吸附时间等因素对其吸附性能的影响。结果表明制备的多孔材料为立方相CeO₂，且结晶良好；其对Cu²⁺吸附性能随吸附液pH的变化显著，pH=10.0时去除率可达到95.83%；随着初始Cu²⁺的浓度增大，Cu²⁺的去除率先增大后减小，最佳Cu²⁺浓度为30 mg/L；吸附剂用量为1.5 g/L可达到最高吸附值，累计吸附量约为0.50 mg/g；且80 min即可达到吸附脱附平衡。     

交联淀粉负载氢氧化镁复合材料对Cu2+的吸附性能

以交联淀粉和MgSO₄·7H₂O为原料，NaOH为碱化剂，制备了交联淀粉负载氢氧化镁复合材料IStMg(OH)₂，采用FTIR、SEM、EDS、XRD对其进行了表征，并将其用于对模拟废水中Cu²⁺的吸附去除，考察了IStMg(OH)₂投加量、pH、Cu²⁺初始浓度等因素对ISt-Mg(OH)₂吸附Cu²⁺性能的影响。结果表明，当Cu²⁺质量浓度为20mg/L,pH=5.32,ISt-Mg(OH)₂投加量为300 mg/L，吸附温度为25 ℃时，Cu²⁺的去除率可达91.7%。吸附等温线拟合结果表明，ISt-Mg(OH)₂对水中Cu²⁺的吸附过程符合Langumir吸附模型，为单分子层吸附过程，在25 ℃时，拟合饱和吸附量为82.78 mg/g。吸附动力学数据拟合结果表明，吸附过程符合准二级动力学模型，属于...     

MnO2-CuO-TiO2共掺Al2O3陶瓷低温烧结和微波介电性能的研究

作为重要微波介质材料之一,Al₂O₃陶瓷介电性能优良,在微波电路方面得到广泛应用。但Al₂O₃陶瓷的烧结温度较高,制备工序需消耗大量能源。低成本降低烧结温度对Al₂O₃陶瓷的进一步发展具有重要意义。本论文通过MnO₂-CuO-TiO₂掺杂实现了Al₂O₃陶瓷的低温烧结,并对其烧结行为和微波介电性能进行了研究。结果表明,MnO₂、CuO、TiO₂的质量分数分别为0.7%、0.5%、0.8%时,复合掺杂可以大幅降低Al₂O₃陶瓷的烧结温度,所获陶瓷具有良好的微波介电性能。在烧结温度为1 250℃时,Al₂O₃陶瓷的密度可达3.92 g/cm³,介电常数ε_r=10.02,品质因子与谐振频率的乘积Q×f值...     

微生物浸出MnO2过程中嗜酸氧化亚铁硫杆菌与Fe3+的催化作用

考察了MnO₂-FeS₂-H₂SO₄细菌浸出体系下,嗜酸氧化亚铁硫杆菌和Fe³⁺单独或联合对MnO₂浸出Mn²⁺的浸出速率影响,并采用循环伏安电化学方法对过程中嗜酸氧化亚铁硫杆菌与Fe³⁺的催化作用进行了分析。结果表明：嗜酸氧化亚铁硫杆菌和Fe³⁺单独或联合都可以有效提高MnO₂浸出Mn²⁺的浸出速率,对MnO₂细菌浸出过程有一定催化作用;循环伏安电化学分析表明嗜酸氧化亚铁硫杆菌和Fe³⁺单独或联合加入,都会使FeS₂出现明显的氧化还原峰,且嗜酸氧化亚铁硫杆菌可以降低FeS₂的氧化电位和缩短FeS₂氧化峰与还原峰之间的电位差,从而催化MnO₂浸出Mn²⁺的过程。     

MnO2基超级电容器电极材料

超级电容器作为一种新型的储能装置,具有长寿命、高功率等特点,在诸多领域内有广泛的应用前景。在影响超级电容器性能的所有因素中,电极材料的性能起着决定性的作用。二氧化锰(MnO₂)具有原料易得,价格低廉,来源广泛,环境友好等优点。综述了MnO₂超级电容器电极材料的储能机理,纳米MnO₂的微观结构与电化学特性之间的关系,并从纳米MnO₂的制备及其综合改性角度,综述其合成、掺杂改性、复合方法在MnO₂基电极材料的新进展,指出了MnO₂基超级电容器电极材料的主要研究方向。     

MnO2纳米空心球的制备及其电化学性能

采用水热法通过添加Ce离子制备了MnO₂纳米空心球电极材料。Ce离子对MnO₂的形貌和结晶程度有很大的影响,添加Ce离子后生成由纳米棒组成的中空球,中空球比表面积(BET)达到315.2 m²·g^-1。MnO₂电极电化学测试结果表明:当铈锰摩尔比为0.2时电极材料具有较好的电化学性能,其比电容达到178.6 F·g^-1,与未加Ce离子相比其比电容提高了2.6倍,而且经过1000次循环稳定性测试后比电容仍保留了90.5%。这些结果表明添加Ce离子有利于形成中空结构,并提高了MnO₂电极的比电容。     

锂离子电池正极材料铌掺杂LiNiO2 的制备与电化学性能

为了提高LiNiO₂的电化学性能,用固相反应法制备了铌掺杂LiNiO₂材料,并用X射线衍射（XRD）分析、恒电流滴定技术（GITT）、电化学阻抗谱（EIS）等方法研究铌掺杂量对LiNiO₂的结构和性能的影响。结果表明适量的铌（Nb）掺杂可以提高LiNiO₂层状结构的有序程度,降低Li⁺/Ni²⁺混合程度,降低电荷转移阻抗,提高活性材料中锂离子的扩散系数。其中LiNi_0.99Nb_0.01O₂在0.5C循环100次的容量保持率为91.4%,5C时放电比容量为143 mA·h/g。而未掺杂铌的LiNiO₂在相同条件下的容量保持率和比容量仅为69.2%和127 mA·h/g。结果说明铌掺杂能够有效提高LiNiO₂的电化学性能。     

One-electron reducibility of isolated copper oxide on alumina for selective NO–CO reaction

The H₂-TPR (temperature-programmed reduction) study was performed for supported copper oxide catalysts with low loading (0.5 wt% as copper). Among the various kinds of support materials (γ-Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, SiO₂, ZSM-5), alumina-supported copper oxide indicated a one-electron reduction behavior of Cu²⁺ into Cu⁺ ions in the presence of H₂. The reduction of the isolated Cu²⁺ species in a tetragonally distorted octahedral symmetry into the low coordinated Cu⁺ ions was identified by means of X-ray absorption spectroscopy (XANES and EXAFS). The isolated Cu⁺ ions hosted by γ-Al₂O₃ surface were prevented from further reduction into metallic Cu⁰ state under reducing condition with H₂ at 773 K. Less dispersed supported copper oxide species were easily reduced to Cu⁰ metal particles with H₂ at 573 K regardless of the kinds of support materials. It is suggested that the one-electron redox behavior of the isolated copper oxide species over γ-Al₂O₃ promotes the catalytic reduction of NO with CO in the presence of oxygen on the basis of redox-type mechanism between Cu²⁺ and Cu⁺ in atomically dispersed state.     

Elucidation of a preparation method for copper ion-exchanged ZSM-5 samples exhibiting extremely efficient N2-adsorption at room temperature: effect of counter ions in the exchange solution

The adsorption of N₂ on a copper ion-exchanged ZSM-5 sample (CuZSM-5) prepared by ion exchange using an aqueous solution of copper propionate, Cu(C₂H₅COO)₂, was examined at room temperature by measuring the FT-IR spectra, adsorption isotherms and heat of adsorption. This sample was found to be extremely efficient in terms of N₂ adsorption with regard to both the amount and the energy (i.e., heat) of adsorption, compared with samples prepared by a conventional ion-exchange method using an aqueous solution involving Cu²⁺ and simple counter ions, Cl⁻ or NO₃⁻. To clarify the specificity of the newly-prepared sample, the ion-exchange of ZSM-5 with Cu²⁺ was carried out by employing aqueous solutions involving Cu²⁺ and various types of counter ions [propionate (C₂H₅COO⁻), acetate (CH₃COO⁻), formate (HCOO⁻), chloride (Cl⁻) and nitrate (NO₃⁻) ions]. When the ion exchange was performed by using a Cu(C₂H₅COO)₂ or Cu(CH₃COO)₂ solution, the Cu²⁺ species with propionate or acetate ligand (in the monomer state) were ion-exchanged in ZSM-5, as confirmed by the DR, EPR and FT-IR spectra for CuZSM-5. In contrast, Cu²⁺ species were present in the form of aquo-complexes in samples prepared with other solutions. This distinct difference can be ascribed to the difference in the pK_a values of the counter ions; carboxylate ions, with a high pK_a value, are inclined to form a complex with Cu²⁺. Using this newly applied Cu(C₂H₅COO)₂ solution, the present ion-exchange method has the potential to develop new effective materials that possess the specific adsorption and catalytic properties of CuZSM-5.     

细乳液法制备MnO2/PPy复合材料及其电化学性能

以吡咯(Py)、高锰酸钾(KMnO₄)等为原料，撞击流-旋转填料床(IS-RPB)为乳化设备，通过细乳液法(W/O)制备了类球形花状结构的MnO₂/PPy复合材料。研究了对甲苯磺酸浓度、高锰酸钾浓度和反应时间对MnO₂/PPy复合材料比容量的影响，并对其电化学性能进行了考察。研究结果表明，细乳液法制备MnO₂/PPy复合材料适宜条件为对甲苯磺酸浓度0.84mol/L、高锰酸钾浓度0.094mol/L及反应时间3.5h。该条件下制备的MnO₂/PPy复合材料比表面积为177.1m²/g，比容量在0.5A/g时达到231.9F/g。同时，也表明MnO₂与PPy的协同作用有效提高了MnO₂/PPy的比容量和循环稳定性。     

Cu2+/Tb2O3抗菌硅胶的制备及其抗菌行为

以硅酸钠为硅源,运用溶胶-凝胶法制备出硅胶载体,采用液相浸渍法制备得到Cu²⁺/Tb₂O₃抗菌硅胶。选用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱仪（XPS）等对材料进行表征,结果表明：Cu²⁺/Tb₂O₃抗菌硅胶结构蓬松多孔,铜以CuO/Cu(OH)₂、铽以Tb₂O₃的形态负载于硅胶载体上。对样品进行最低抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）检测可知,添加稀土铽离子能有效提高抗菌硅胶的抑菌和杀菌性能。通过对材料的溶出液离子含量、比表面积和CuO晶粒尺寸研究发现,添加铽离子后材料中铜离子的溶出量从7.22mg/L增加到11.82mg/L,比表面积从115.5m²/g增加到129.3m²/g,CuO晶粒尺寸从107nm降低至76nm,并由此探讨铽离子对材料抗菌性能提升的作用机理。     

Active sites in Cu/ZnO/ZrO2 catalysts for methanol synthesis from CO/H2

Among various Cu/ZnO/ZrO₂ catalysts with the Cu/Zn ratio of 3/7, the one with 15 wt.% of ZrO₂ obtains the best activity for methanol synthesis by hydrogenation of CO. The TPR, TPO and XPS analyses reveal that a new copper oxide phase is formed in the calcined Cu/ZnO/ZrO₂ catalysts by the dissolution of zirconium ions in copper oxide. In addition, the Cu/ZnO/ZrO₂ catalyst with 15 wt.% of ZrO₂ turns out to contain the largest amount of the new copper oxide phase. When the Cu/ZnO/ZrO₂ catalysts is reduced, the Cu²⁺ species present in the ZrO₂ lattice is transformed to Cu⁺ species. This leads to the speculation that the addition of ZrO₂ to Cu/ZnO catalysts gives rise to the formation of Cu⁺ species, which is related to the methanol synthesis activity of Cu/ZnO/ZrO₂ catalyst in addition to Cu metal particles. Consequently, the ratio of Cu⁺/Cu⁰ is an important factor for the specific activity of Cu/ZnO/ZrO₂ catalyst for methanol synthesis.     

溶胶-凝胶法制备Cu-ZnO-ZrO2催化剂：柠檬酸用量对催化剂性能的影响

采用溶胶-凝胶法以铜、锌、锆硝酸盐和柠檬酸为原料，改变柠檬酸用量，制备出一系列Cu-ZnO-ZrO₂催化剂。通过X射线衍射仪（XRD）、热重分析仪（TG-DTG-DTA）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、CO₂程序升温脱附（CO₂-TPD）、红外光谱仪（FTIR）及BET比表面积等表征手段对干凝胶及催化剂理化性能进行测试，并在催化反应活性评价装置上对催化剂的CO₂加氢合成甲醇反应活性进行评价，研究凝胶过程中Cu²⁺、Zn²⁺、Zr⁴⁺与柠檬酸结合方式对催化剂性能的影响。结果表明：改变柠檬酸用量可调控Cu²⁺、Zn²⁺、Zr⁴⁺与羧酸的配位方式，配位能力较强的Cu²⁺、Zn²⁺在凝胶制备过程中参与三维网络的构筑，而配位能力相对较弱的Zr⁴⁺游离于三维网络之外，从而差异化地调控催化剂中活性组分CuO、ZnO、ZrO₂晶粒尺寸大小。当柠檬酸的摩尔量为金属离子摩尔量的1.5倍时，催化剂中的活性成分CuO、ZnO、ZrO₂晶粒尺寸相互匹配，表现出较好的CO₂加氢合成甲醇催化性能。