利用基因工程菌从贵金属废液中吸附铂和钯

采用表面展示技术将含EC20序列的载体转化至E.coli BL21胞内,制备了高效基因工程菌吸附剂(简称基因工程菌),并利用该工程菌从工业贵金属废液中吸附铂和钯。结果表明,经过表面展示的基因工程菌a对铂和钯的吸附量较E.coli BL21分别提升了1.6倍和1.31倍;当基因工程菌a的添加量为8 g/L,吸附时间为3 h时,工业废水中铂和钯的回收率分别达到90.71%和100%;对比了膜分离与高速离心分离效果,当菌浓度为2 g/L,吸附时间为30 min时,用膜分离的方法所得铂和钯的回收率分别为64.99%和90.09%,是高速离心分离法回收率的2.77倍和1.05倍。     

微生物固定化吸附剂吸附Pd(II)的研究

微生物法在吸附处理重金属污染和回收贵金属方面具有广阔的发展前景。利用载体A固定化大肠杆菌开发了一种高效微生物固定化吸附剂,研究其对Pd(II)的吸附特性,构建其对Pd(II)的动态吸附模型,并开展了循环再生实验。结果表明,吸附柱的穿透时间和耗竭时间与大肠杆菌的浓度、微生物固定化吸附剂的填充量成正相关,与溶液流速成负相关;载体A:粘结剂:大肠杆菌的质量比为4:1:3,固定化吸附剂添加量为15 g、溶液流速3 mL/min时,吸附柱对Pd(II)有较好的吸附效率,穿透时间和耗竭时间分别为60 min和360 min;使用2 mol/L的HCl对负载Pd(II)后吸附剂进行解吸处理,解吸率达到99.32%;吸附-解吸循环5次后,固定化吸附剂对Pd(II)的吸附量基本保持不变。     

茜素红-S螯合形成树脂吸附测定地质样品的金、铂和钯

以茜素红-S(1,2-二羟基蒽醌-3-磺酸钠)为螯合剂,与大孔强碱性阴离子树脂D296-R合成茜素红-S螯合形成树脂,能够在酸性介质中使螯合形成树脂中的-OH离解出H⁺,变成-O-,与大体积的贵金属碘络阴离子[MeI4]^2-相遇形成稳定的螯合物。在较宽的酸度范围内使Au、Pt、Pd与贱金属有效分离,并抑制NO3^-对贵金属吸附的影响。与高压密闭溶矿方式相结合,Au、Pt、Pd的回收率均大于92%,检出限:Au 0.047 ng/g、Pt 0.082 ng/g、Pd 0.051 ng/g。应用于铂族元素地球化学成分分析一级标准物质中Au、Pt、Pd的测定,结果与认定值的相对误差(RE)为-7.58% ~10.9%,相对标准偏差(RSD)均小于9.86%。     

四(亚硝基)合钯酸钾的合成、单晶结构及其循环伏安特征

以醋酸钯(PdAc2)与亚硝酸钾(KNO2)为起始原料，水为溶剂，合成四亚硝基钯酸钾(K2[Pd(NO2)4])，产率为96.5%。采用溶剂挥发法培养出其单晶，经X射线单晶衍射分析证实:此晶体由中心对称的[Pd(NO2)4]^2-配阴离子，K⁺阳离子和2分子结晶水组成，为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为:a=6.4953(5) nm，b=7.0134(5) nm，c=7.1473(5) nm，α=118.784(2)°，β=101.050(2)°，γ=98.085(2)°，Z=1，Pd-N键长为2.014 nm和2.037 nm，∠N-Pd-N为91.70(4)°，且Pd²⁺位于4个N原子组成的平面四边形的中心。采用恒电位仪在室温下测试其循环伏安图，测得其还原峰电位(Ep)为-0.51 V (vs. SCE)。     

Fe-Si-B非晶合金粉末对水溶液中Ni(II)的去除机理

对比研究了商业Fe-Si-B非晶（Fe-Si-B^MG）粉末和目前广泛应用的零价铁粉（ZVI，Fe⁰）对水溶液中重金属离子Ni(II)的去除性能。动力学分析显示Fe-Si-B^MG粉末对Ni(II)的去除效率约为Fe⁰粉的38倍。通过对2种粉末的表面形貌观察发现，与Fe⁰粉相比， Fe-Si-B^MG粉末的表面产物层具有均匀、疏松的絮状物，更容易在搅拌过程中脱落。通过对Fe-Si-B^MG粉末反应前后的表面化学成分分析发现：Fe-Si-B^MG粉末通过吸附、还原、共沉淀作用去除水溶液中Ni(II)，而Fe⁰粉主要通过吸附和共沉淀去除水溶液中的Ni(II)。     

氧气在铀钼体系表面吸附和解离行为的第一性原理研究

基于第一性原理探究了氧气分子在铀钼表面的吸附解离行为。在五层γ-U(100)表面构型的基础上,用单个钼原子置换表层的1个高对称点的铀原子,并用4个钼原子置换表层铀原子后,分别建立了γ-U(100)/Mo和γ-U(100)/4Mo模型,计算得到了不同吸附构型下的结构参数、吸附能、Bader电荷、电子结构和表面功函数。结果表明,氧分子在γ-U(100)/Mo和γ-U(100)/4Mo表面为化学吸附,且最稳定的吸附位点为空位平行吸附,吸附能分别为-12.552和-8.661 eV。氧分子在铀钼表面的吸附分为解离吸附和未解离吸附,两者共同组成稳定的吸附行为,同时,解离吸附比未解离吸附更为稳定。Bader电荷结果表明,氧气在吸附过程中,主要与吸附表面最上两层的原子发生电荷转移。电子结构研究表明,O 2s和U 6p轨道发生轻微杂化,O 2p与U 6d、Mo 5s、Mo 4p、Mo 4d轨道发生较强的重叠杂化。本研究为氧分子在铀钼合金表面的吸附提供了机理阐述,并进一步为氧气在铀钼合金表面的腐蚀机理研究提供理论基础。     

Pdx-Co/C催化甲酸的电氧化性能研究

以活性碳(Vulcan XC-72)为载体,用化学还原法制备了不同Pd/Co摩尔比的Pdx-Co/C催化剂。用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征,采用循环伏安法考察了催化剂对甲酸电氧化反应的催化性能。结果表明,Pdx-Co复合催化剂粒子均匀分散在碳载体表面;催化剂中掺入的少量Co元素部分进入Pd晶格,形成了Pd-Co合金;随着Pd/Co摩尔比的增加,Pd颗粒粒径先增大后减小,催化活性也表现出相同的变化趋势;当Pd:Co=8:1时,所得Pd8-Co/C对甲酸氧化的催化活性最高,峰电流密度可达到15.907 mA/cm²。     

CO2 在 δ-Pu(100)表面吸附行为的第一性原理研究

结合密度泛函理论框架内的周期性平板模型,运用第一性原理计算方法研究了CO₂在δ-Pu(100)表面的吸附行为。结果表明,CO₂分子以C端向下和C-Pu、O-Pu多键结合的方式吸附在δ-Pu(100)表面。吸附类型属于强化学吸附,最稳定的吸附构型是H₁-C₄O₄,此时吸附能为-6.430 eV,吸附稳定性顺序为穴位>桥位>顶位。CO₂分子主要和表面Pu原子反应,而与其它3层Pu原子的反应较弱。更多的电子向CO₂ 2π_u轨道转移有利于C-O键的弯曲和活化。此外,CO₂分子和Pu原子之间的化学键主要是离子态,反应机理是CO₂的C 2s、C 2p、O 2s 和O 2p轨道与Pu 6p、Pu 6d、Pu 5f轨道发生了重叠杂化作用,产生了新的键结构。H₁-C₄O₄构型的功函数变化最小,表明其它电子容易从该构型表面逃逸,且需要的能量最小。     

Co掺杂ZnO薄膜的制备及其红外反射性能研究

目的 提高真空保温管道中红外反射层的红外反射性能。方法 以四水合醋酸钴和二水合乙酸锌为金属离子源，利用溶胶-凝胶法制备了不同Co掺杂量的ZnO溶胶(Zn1–xCoxO，x=0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10)。进一步采用提拉法在镜面316L不锈钢表面制备薄膜，经450 ℃退火处理3 h后得到所需样品。利用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)表征Zn1–xCoxO凝胶在热处理时发生的干燥、晶化过程。利用X射线衍射仪(XRD)分析表征不同Co掺杂量的薄膜中的物相组成。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察薄膜表面的微观形貌。利用能谱仪分析(EDS)热处理后薄膜表面的元素分布情况。利用UV-Vis-NIR分光光度计测试涂层的红外反射性能。结果 所得的Zn1–xCoxO溶胶在基体表面铺展良好，经热处理后晶粒分布均匀，表面致密无明显缺陷;涂敷Zn1–xCoxO薄膜后，样品红外反射性能得到明显改善，由纯基体的0.6355提升至最佳值0.8131(其中，x=0.06)。同时，XRD结果表明掺杂并未导致样品物相的改变，薄膜材料仍然保持稳定的六角纤锌矿结构，但随着Co掺杂量的提高，样品在(101)晶面发生择优取向。经28 d 400 ℃有氧热处理后，试样仍能保持0.8018的较高反射率。结论 通过在红外反射层表面涂敷Zn1–xCoxO薄膜，不但可有效提高其红外反射率，还可对内部金属基体起到良好的保护作用，从而提高热力管道的隔热性能和使用寿命。     

一种新型三氮唑铱(Ⅲ)配合物的合成和表征

以5-(4-氟苯基)-1,3-二甲基-1H-1,2,4-三唑(fdpt)为环金属配体、乙酰丙酮(Hacac)为辅助配体合成出一种新型铱(Ⅲ)配合物Ir(fdpt)2(acac)。采用元素分析、红外光谱、核磁共振谱分析和单晶X衍射对其组成和化学结构进行了表征。结果表明,该配合物化学组成为C25H25F2IrN6O2,属于单斜晶系,P21/c空间群。晶胞参数为a=1.58917(14) nm,b=1.64798(15) nm,c=1.06146(9) nm,β=94.741(3)°,V=2.7704(4) nm³,Z=4。     

普罗维登斯菌和希瓦氏菌对Pt(IV)的吸附特性

研究了普罗维登斯菌和希瓦氏菌两种微生物对Pt(IV)的吸附特性。pH和离子强度条件优化实验结果表明,pH=2.0时吸附效果较好,吸附量分别为58.62和72.20 mg/g;随着离子强度的增加,普罗维登斯菌对Pt(IV)的吸附量增加而希瓦氏菌却降低;Pt(IV)和Pd(II)共存时,两种微生物吸附剂均优先吸附Pd(II)。动力学和等温吸附实验结果表明,普罗维登斯菌吸附Pt(IV)的过程更符合拟二级动力学模型和Langmuir等温模型,说明化学吸附是该过程的限速步骤,且为单分子层吸附,其理论最大吸附量为136.10 mg/g。因此,以上研究结果表明,普罗维登斯菌和希瓦氏菌可以吸附回收溶液中的Pt(IV)离子。     

大肠杆菌对钯(Ⅱ)的吸附机理研究

用FTIR、XPS、TEM等表征方法对溶液中大肠杆菌吸附钯(Ⅱ)的机理行了研究。结果表明,该吸附过程与大肠杆菌和钯(Ⅱ)间静电作用有关,在pH为2.0时吸附量最大,可达120.08 mg/g;对大肠杆菌进行化学修饰,FTIR结果表明细胞表面的氨基、羧基可能为吸附钯(Ⅱ)的主要基团,涉及到表面络合机制;TEM及XPS结果显示吸附6 h后菌体内有尺寸为5~15 nm的钯纳米颗粒生成,说明该吸附过程还存在还原反应。大肠杆菌对钯(Ⅱ)的吸附过程是静电作用、表面络合、氧化还原等机制共同作用的结果。     

硅胶表面AuCl_4~-印迹聚乙烯亚胺的制备及识别特性研究

将功能高分子聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)化学接枝在硅胶微粒表面,形成功能接枝材料PEI-g-SiO2;再以AuCl4-为模板离子,乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)为交联剂,将接枝在硅胶表面的PEI大分子链进行交联,同时实施AuCl4-的印迹,制备了AuCl4-印迹材料IIP-PEI-g-SiO2。采用静态法考察了IIP-PEI-g-SiO2对AuCl4-的吸附特性。实验结果表明,IIP-PEI-g-SiO2对AuCl4-具有优良的吸附性能与较强的记忆识别能力。吸附容量可以达到23.59mg/g,相对于Cu2+,印迹材料对AuCl4-的选择性系数为32.45。此外,IIP-PEI-g-SiO2还具有优良的重复使用性能。     

微生物吸附-化学还原法合成金钯纳米线机理研究

采用微生物吸附-化学还原法,以大肠杆菌(ECCs)为模板、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为保护剂、抗坏血酸(AA)为还原剂制备金钯纳米线(Au-Pd NWs),考察不同金钯摩尔比对合成金钯纳米材料的影响,并通过SEM、TEM、XRD等技术进行了表征,研究其形成机理。结果表明,吸附还原作用使ECCs在短时间内还原生成了少量Pd(0)和Au(0),大量的钯离子和金离子聚集在ECCs表面周围;还原剂AA的加入使ECCs表面成为优先成核位点,菌体表面基团与晶核相互作用阻止其迁移;在CTAB的作用下,菌体表面的纳米颗粒逐渐形成链状纳米中间结构,中间结构通过Ostwald熟化作用进一步形成Au-Pd纳米线。通过ECCs和CTAB协同作用,有利于一维纳米结构的生长。     

Effects of the addition of Pd on the hydrogen absorption–desorption characteristics of Ti33V33Cr34 alloys

The hydrogen absorption–desorption performance of the body-centered-cubic (bcc) Ti–V–Cr–Pd alloys have been investigated. Ti₃₃V₃₃Cr₃₄ ingots with 0, 0.05, 0.5 at.% Pd were prepared by arc melting. X-ray diffraction (XRD) revealed that all of these alloys were homogeneous bcc solid solutions. Pd-containing (0.05, 0.5 at.% Pd) Ti–V–Cr alloys have better initial activation properties than those without Pd, and the desorption plateau pressure of the (Ti₃₃V₃₃Cr₃₄)_99.5Pd_0.5 alloy was substantially higher than that of the alloy without Pd. It is also found that the hysteresis difference is smaller in these alloys and degradation of hydrogen absorption capacity becomes steady after the 25th cycling test. (Ti₃₃V₃₃Cr₃₄)_99.5Pd_0.5 alloy exhibits large hydrogen absorption and desorption capacity of up to 3.42 and 2.07 mass% at 353 K, respectively.     

Antibacterial activities and corrosion behavior of novel PEO/nanostructured ZrO2 coating on Mg alloy

Plasma electrolytic oxidation (PEO) was developed as a bond coat for air plasma sprayed (APS) nanostructure ZrO₂ as top coat to enhance the corrosion resistance and antibacterial activity of Mg alloy. Corrosion behavior and antibacterial activities of coated and uncoated samples were assessed by electrochemical tests and agar diffusion method toward Escherichia coli (E. coli) bacterial pathogens, respectively. The lowest corrosion current density and the highest charge transfer resistance, phase angle and impedance modulus were observed for PEO/nano-ZrO₂ coated sample compared with those of PEO coated and bare Mg alloys. Nano-ZrO₂ top coat which has completely sealed PEO bond coat is able to considerably delay aggressive ions transportation towards Mg alloy surface and significantly enhances corrosion resistance of Mg alloy in simulated body fluid (SBF) solution. Moreover, higher antibacterial activity was also observed in PEO/nano-ZrO₂ coating against bacterial strains than that of the PEO coated and bare Mg alloys. This observation was attributed to the presence of ZrO₂ nanoparticles which decelerate E. coli growth as a result of E. coli membranes.     

Application of modified sepiolite as reusable adsorbent for Pd(II) sorption from acidic solutions

The adsorption characteristics and mechanisms of modified sepiolite as an adsorbent to recover Pd(II) from acidic solutions were studied. The Pd(II) adsorption properties were analyzed through isotherm, kinetic and thermodynamic models. In addition, SEM−EDS, TEM and XPS were applied to investigating the Pd(II) adsorption mechanisms onto modified sepiolite. The equilibrium data were well fitted to Langmuir isotherm model with maximum Pd(II) adsorption capacity of 322.58 mg/g at 30 °C. The kinetic data could be satisfactorily simulated by the pseudo- second order model, indicating that the rate-controlling step was chemical adsorption. 99% of Pd(II) could be recovered using 1 g/L modified sepiolite when initial concentration of Pd(II) was 100 mg/L. The results of reusability studies indicated the modified sepiolite had an acceptable stability and reusability. This study indicated that the modified sepiolite might be an efficient and cost-effective material for Pd(II) recovery.     

Enhanced NO2 sensing characteristics of Pd-functionalized networked In2O3 nanowires

In this work, we fabricated Pd-functionalized networked In₂O₃ nanowires. For the Pd-functionalization, In₂O₃-Pd core-shell nanowires were synthesized by depositing Pd layers using a sputtering method on bare In₂O₃ nanowires. The continuous Pd shell layers were transformed into islands of cubic Pd/PdO phase by thermal heating. We compared the NO₂ sensing characteristics of the sensors fabricated from Pd-functionalized and bare In₂O₃ nanowires, respectively. The results demonstrated that Pd functionalization greatly improves sensitivity and response time in In₂O₃ nanowire-based gas sensors. The improvement of sensing properties is likely caused by not only the enhanced adsorption or dissociation of NO₂, but also the associated spillover effects, which are both caused by the Pd-functionalization.