氧化石墨烯基复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附研究

以氧化石墨烯(GO)、氧化铈(CeO2)和改性壳聚糖(DCS)为原料,采用溶液共混法合成氧化石墨烯基复合材料(DCG)。研究了DCG对Cr(Ⅵ)的静态吸附性能,考察了DCG用量、Cr(Ⅵ)质量浓度、吸附时间和吸附温度对吸附效果的影响。实验结果表明,DCG质量浓度为2g/L、废水中Cr(Ⅵ)质量浓度为20mg/L、吸附温度为25℃、吸附时间为90min时吸附效果最好。傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和X射线衍射分析表明,DCG为较厚的片层结构,片层表面附着大量点状物,羟基、羧基和氨基为主要活性吸附位点。复合材料DCG明显改变了GO、CeO2和DCS三者的团聚性和亲水性,充分发挥了各自的吸附性能。     

测试介质对纳米CeO_2改性SPEEK膜质子电导率的影响

采用纳米氧化铈(CeO2)改性磺化度48.3%的磺化聚醚醚酮(SPEEK),通过溶液浇铸法制备用于直接甲醇燃料电池的质子交换膜.在两种介质中测试改性膜的电导率均随温度的升高而增大,与未改性膜相比却大小正好相反:在1 mol/L以盐酸溶液为电解液的测试介质中,改性膜的电导率是未改性膜的15倍,在水蒸气测试介质中,却仅为40%.红外光谱分析表明,CeO2中的铈原子与—SO3H基团中的氧原子发生配位作用.X射线衍射仪(XRD)分析可见,当复合膜浸入1 mol/L盐酸4 h前后,纳米CeO2的晶体结构未见明显变化,表明所发生的配位作用仅处于CeO2和SPEEK两个固相界面上.扫描电子显微镜(SEM)观察改性膜和未改性膜均无网络结构和微相分离,质子在膜内通过—SO3H基团之间的跃迁传导,酸溶液介质远比水蒸气有利于质子在纳米CeO2改性SPEEK膜内磺酸基团之间的跃迁.     

镧、铈改性介孔氧化铝对氟离子的吸附

以La、Ce为改性物负载至其他载体表面作为高效除氟吸附剂已经受到广泛的关注。但是将La和Ce负载到介孔氧化铝(MA)却少见报道。本研究制备了La和Ce改性介孔氧化铝并将其用于氟的去除。采用N2吸脱附等温线、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)对该吸附剂的结构性质进行了表征。同时,考察了吸附剂接触时间、初始浓度和溶液pH等吸附条件对氟离子吸附效果的影响。结果表明,反应在150 min时达到吸附平衡,此时La/MA的氟去除率达92. 2%,吸附氟容量大小为La/MA Ce/MA MA;氟吸附量随初始浓度的增大而增大;在pH值为5～9时,除氟效果较好;吸附等温线方程均符合Langmuir等温吸附模型; La/MA的氟离子最大吸附容量为27. 9 mg/g;共存阴离子对氟吸附的影响程度为CO32- SO42- NO3- Cl-。最后比较了吸附前后的FTIR,可以看出La/MA对氟离子去除效果最佳。     

氧化铋掺杂氧化铈纳米材料的合成及其导电性

本实验利用聚乙烯醇(PVA)为聚合剂进行了氧化铋掺杂氧化铈氧离子导电体合成与导电性研究.通过粉末X射线衍射对合成材料进行了相分析,并利用交流阻抗方法测试,分析了试样的导电性.研究结果表明,通过PVA的聚合作用能在较低温度下(500℃)有效地合成出高纯的氧化铈纳米晶固溶体;氧化铋掺杂量在5%-15%(摩尔含量)范围内时,氧化铈的氧离子导电性随掺杂量的增加而增大;选用适当的烧结升温/降温速度能获得晶粒小于100nm的块体材料,并能有效地提高材料的导电性.     

磷石膏/粉煤灰/CaO复合材料对氧化石蜡皂的光催化吸附

利用磷石膏、粉煤灰、氧化钙作为吸附剂原料,CeO 2分析纯作为吸附过程的光催化助剂,试验使用紫外线除菌灯为试验提供光催化环境,试验证明:在磷石膏\粉煤灰\CaO掺比为1∶1∶2的前提条件下,加入10 mg的CeO 2助剂,并在紫外线除菌灯1 h的照射下对氧化石蜡皂的吸附率达到了88.10%。试验使用FT IR、SEM对吸附前后的样品进行表征,并研究了pH值、温度、CeO 2助剂的添加量、吸附质浓度、吸附时间对吸附过程的影响;结果表明:吸附较优的条件为pH在7~12,CeO 2助剂添加量为20 mg;吸附平衡时间为2 h;平衡吸附量为119.51 mg/g;平衡时的吸附率达94%;等温吸附线符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学遵循准二级吸附动力学方程。     

以枫叶为模板合成分级多孔氧化铈材料及其催化性能

以枫叶为生物模板合成了由纳米颗粒构成的分级多孔氧化铈材料. 采用场发射电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气脱吸附技术表征了材料的独特生物形态微结构, 其仿生结构是由复制气孔得到的微米孔和复制细胞孔得到的2~4 nm的小孔构成. 通过广角X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和BET计算发现多孔氧化铈具有很小的晶粒(6~8 nm)和较大的比表面积(64.4 m²/g). 利用化学储氧量(OSC)评价了样品催化性能, 结果表明: 分级多孔氧化铈比无孔氧化铈含有更多的表面活性氧. 当将材料用于酸性品红脱色反应, 由于分级多孔氧化铈材料的颗粒小, 比表面积大和化学储氧量高, 其在染料废水净化处理时具有较好的催化活性和吸附能力, 到300 min时脱色率可达到100%.     

负载羟基磷灰石活性炭的制备及除氟性能

以NH4H2PO4为活化剂,采用物理-化学活化法对玉米秸秆活性炭的制备进行了系统研究;对制备出的活性炭进行羟基磷灰石(HAP)负载,并对负载HAP活性炭的水中氟离子吸附动力学、热力学进行了研究。结果表明,优化工艺条件为浸渍比1∶4、活化温度700℃、活化时间60min;负载HAP活性炭较活性炭比表面积减小约1倍,但除氟能力增加14倍;升高温度有利于吸附的进行,负载HAP活性炭吸附过程更符合Langmuir吸附模型,吸附过程中ΔG<0,ΔH 为20.08kJ/mol,ΔS 为72.14J/(mol·K);吸附过程符合一级动力学模型。     

钴掺杂氧化铈纳米粒子电催化性能研究

氧化铈的电子导电性较低、氧空位数量少, 难以单独用作为电催化剂。但是掺杂过渡金属或非金属元素可以提高氧化铈的CO催化能力, 同时在氧化物中掺杂钴可有效提高材料的电催化能力, 因此本工作开展了对钴掺杂的氧化铈电催化性能的研究。采用均相沉淀法制备了钴掺杂的氧化铈纳米粒子, 电化学测试发现当钴掺杂比例为20mol%时, 氧化铈纳米粒子对氧气还原反应(ORR)和氧气析出反应(OER)的综合催化能力最强。经过10 h的长时间催化作用, ORR、OER过程中的电流密度分别下降了20%、5%左右, 远优于贵金属和未掺杂氧化铈纳米粒子催化剂, 显示出良好的催化稳定性。拉曼光谱、阻抗图及XPS谱图等的测试分析表明钴掺杂后材料的电荷转移阻抗降低(电子导电性的提高)、氧活性物种和氧空位增加是氧化铈催化性能提高的主要原因。本工作通过钴掺杂大幅度提高了氧化铈的电催化性能, 同时为其它离子导体作为双功能电催化剂的使用提供了借鉴。     

ZIF-8负载离子交换树脂复合材料对铀酰的吸附行为研究

以沸石咪唑骨架ZIF-8与717阴离子型交换树脂为原料,通过机械混合法制备了ZIF-8负载717树脂复合材料。不同条件下ZIF-8负载717树脂对铀酰离子(UO_2~(2+))的吸附行为研究表明,在pH=5.0时,UO_2~(2+)在该树脂复合材料上达到最大吸附量191mg/g。吸附等温线研究表明,UO_2~(2+)在ZIF-8/717树脂上的吸附是单分子层吸附。吸附前后的PXRD谱图分析表明,ZIF-8/717树脂在pH=3.0的酸性溶液中仍保持结构稳定。     

改性磁性壳聚糖微球对氟离子的吸附特性研究

使用电喷法和原位生成法结合制备了磁性壳聚糖(CS)微球,通过氨基化和负载镧改性制备了具有除氟性能的磁性CS微球吸附剂。采用批量实验法对微球吸附剂的氟离子吸附行为进行了研究。结果表明:当溶液pH=9,温度高于15℃,吸附时间超过8h时,吸附基本达到平衡。对于初始氟离子浓度为20mg/L的溶液,吸附剂对氟离子的去除率能达到96%以上。饱和吸附量为(19.747~25.556)mg/g。吸附过程符合Langmuir等温方程和准二级动力学方程。吸附剂制备过程简单,耗能低且环保,具有较好的应用前景。     

共沉淀法制得的CeO2/ZrO2纳米复合粉末的研究

采用化学共沉淀法制得了氧化铈摩尔含量在2%～12%之间的CeO2/ZrO2复合纳米粉体.研究了随着氧化铈含量的增加,氧化锆组分由单斜相(m)到四方相(t)转变的过程,并分析了影响相变的主要因素.从X射线衍射图谱(XRD)和透射电镜图(TEM)可以得出:随着氧化铈摩尔含量的增加,氧化锆四方相体积分数也随之增加,二者基本呈线性关系,当氧化铈含量为12mol%时,氧化锆在室温下被完全稳定在四方相,离子置换固溶体的形成是使四方相稳定在室温下的主要原因.     

高比表面积氧化铝微粉从碱性废水中除氟

以合成的活性氧化铝微粉为吸附剂,研究了碱性含氟废水中pH值、初始氟浓度、吸附时间、氧化铝添加量等对除氟率和吸附容量的影响,讨论了其吸附机理。以铝酸钠溶液为原料,经氢氧化铝、丝钠铝石、碳酸铝铵和氧化铝等物相转化,制备了比表面积为409.03 m~2·g~(-1)的介孔氧化铝微粉。当pH值为7.0～9.4时,氧化铝微粉的除氟率较高。延长吸附时间、降低氟浓度或提高微粉加入量有利于提高除氟率。Zeta电位随溶液pH值的增大而减小,等电点为9.77。当pH值为8.1时,高比表面积、静电吸引、多层吸附是碱性条件下氧化铝微粉吸附容量大(9.28 mg·g~(-1))、除氟率高(94.20%)的主要原因。同时,吸附也符合拟二级动力学模型,对氟的吸附受化学吸附控制。     

Y2O3、Al2O3掺杂对CeO2的烧结及电性能的影响

本文采用溶胶-凝胶法制备了不同含量的Y2O3掺杂的CeO2粉体，并在4mol％Y2O3—CeO2粉体中掺入Al2O3，研究了各样品的烧结性能和电性能。结果表明：适量的掺杂Y2O3能提高氧化铈的密度，但Y2O3含量超过4％mol后密度下降。一定量的Al2O3也能提高材料的烧结密度。随着Y2O3含量的增大，CeO2的电导先增大后减小，而掺入Al2O3对材料的电导不利。     

蜂窝状离子印迹壳聚糖/ZSM-5复合泡沫对U(Ⅵ)的吸附特性

工业含铀废水排放导致的放射性污染严重危害环境安全和人体健康。文中制备了蜂窝状离子印迹壳聚糖/ZSM-5(ICZ)复合泡沫,用于选择性吸附U(Ⅵ)。结果表明,不同原料配比制备的ICZ泡沫中,ICZ-2对U(Ⅵ)吸附效果最佳,是由于其兼具发达的蜂窝状结构和丰富的功能基团。与非离子印迹吸附剂比较,离子印迹吸附剂ICZ-2能选择性识别目标离子,因此具有更高的吸附容量和选择性。吸附等温线符合Langmuir模型,表明为均相单分子层吸附,吸附容量达280.09 mg/g;吸附动力学符合拟二级模型,表明化学吸附是控速步骤。ICZ-2对U(Ⅵ)的吸附以功能基配位络合为主要机理。ICZ-2吸附容量高、吸附速率快、吸附选择性好,有望用于含铀废水处理。     

Mn-Al双金属氢氧化物的制备及其除氟性能

采用共沉淀法制备Mn-Al双金属氢氧化物吸附剂,优化了合成条件,并利用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)及能谱分析仪(Energy dispersive spectrometer,EDS)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、热重分析仪(Thermogravimetric analyzer,TGA)、比表面积分析仪(Brunauer-Emmett-Teller surface area,BET)等对吸附材料进行表征探讨。研究结果表明pH值和共存离子等因素对Mn-Al双金属氢氧化物吸附剂除氟效能有一定的影响,在pH为6时,达到最大吸附容量,为44.15mg·g-1,氯离子和硝酸根离子能够提高吸附剂除氟效率,磷酸根离子与氟离子有一定的竞争吸附。     

电纺La2O3纳米纤维对氟离子的吸附热力学和动力学研究

以聚丙烯腈为模板，采用高压静电纺丝与烧结相结合制备了La₂O₃纳米纤维，采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和比表面积分析仪(BET)对La₂O₃纳米纤维进行分析。将其用作除氟剂，探讨了La₂O₃对氟离子的吸附动力学和热力学。结果表明：La₂O₃对氟离子的吸附数据遵循准二级动力学和Langmuir吸附等温模型；热力学参数吉布斯自由能(ΔG⁰)0、熵变(ΔS⁰)及焓变(ΔH⁰)均大于零，说明La₂O₃对氟离子吸附过程为多级控制的自发熵增加吸热反应。     

爆轰法制备纳米氧化铈的提纯方法

爆轰合成纳米氧化铈过程中,爆轰产物中含有部分可溶于酸的金属氧化物杂质。为去除这些杂质,获得高纯度的纳米氧化铈粉末,设计了基于硝酸、盐酸两种酸的正交试验,考查了硝酸量、盐酸量、提纯时间、提纯温度等参数对纳米氧化铈纯度的影响,提出了适用于爆轰法制备的纳米氧化铈的提纯方法。结果表明,温度对于纯度的影响最为显著,硝酸量和盐酸量两因素本身对纯度的影响均不大,但二者表现出了强烈的交互作用。验证实验表明,正交试验设计合理,通过该方法得到的纳米氧化铈纯度可达到99.9%以上。     

表面包覆CeO2制备高耐候性钛白的研究

在金红石TiO2水性分散体浆料中,保持温度为70℃,PH值为9.5,分别加入TiO2基料的1%、0.2%、0.05%的硝酸铈溶液(w,以CeO2计)进行CeO2包膜,获得了光催化活性分别为0、0.13、0.47的高耐候性TiO2颜料.ξ电位测定表明,TiO2单分散的最佳条件是pH=9.5～10.5.热力学分析表明,CeO2在TiO2颗粒表面形核时的自由能ΔGh较小,CeO2可以顺利包覆于TiO2颗粒表面.     

介孔Ag/CeO2材料结构及湿式催化氧化性能研究

以硝酸铈、硝酸银为原料,嵌段聚合物F127为模板剂,采用微波辅助软模板法制备了不同Ag负载量的介孔Ag/CeO2复合材料.对材料进行XRD、N2吸附-脱附、XPS、SEM以及EDS表征分析.结果表明,Ag/CeO2复合材料属于介孔结构,具有较大的比表面积,存在Ce3+、Ce4+,Ag离子均匀负载于CeO2表面.考察了影...     

CeO2∶Eu3+纳米晶的发光特性与Gd3+离子掺杂影响研究

以尿素为燃烧剂,采用低温燃烧法制备了Eu3+单掺杂和Eu3+、Gd3+共掺杂CeO2纳米晶粉末,用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对样品进行了结构分析和形貌表征.对掺杂Gd3+离子的CeO2∶1％ Eu3+纳米晶的光谱研究发现,随着Gd3+离子掺杂浓度的增加,5D0→7F2跃迁与5D0→7F1跃迁的强度比随之增加,这表明Eu3++离子的格位对称性有所下降,且有利于提高红橙光的比例.鉴于CeO2基质在300～390nm有强吸收,Eu3+掺杂CeQ2纳米晶在近紫外激发LED荧光粉方面有潜在应用前景.