硫酸盐体系三价铬沉积机理及镀层表征

在新研发的硫酸盐三价铬镀厚铬的镀液体系中, 运用线性扫描伏安法(LSV)和循环伏安法(CV)对三价铬在铜电极表面的电沉积过程进行研究, 并运用X射线荧光测厚仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和Tafel曲线表征铬镀层厚度、形貌、组成、结构、显微硬度及在3.5wt% NaCl溶液中的耐蚀性. 结果表明, 在该体系中三价铬的沉积过程分两步进行(Cr³⁺ + e →Cr²⁺ , Cr²⁺ + 2e → Cr), 第一步得到1个电子, 受电化学过程和扩散过程共同控制, 第二步得到2个电子, 为扩散控制下的不可逆过程; 该镀层为瘤状纳米晶结构, 镀层中含有少量的铁元素(1.10 wt%), 显微硬度达到789.2 Hv, 镀层在3.5wt% NaCl溶液中的腐蚀电位(E_corr)为-0.29 V, 腐蚀电流密度(j_corr)为9.26×10^-5 A·dm^-2.     

治疗铜中毒的新型高效络合剂对叔丁基硫杂杯[4]芳烃

以超分子化学基本原理为指导, 系统研究了对叔丁基硫杂杯[4]芳烃(简称TCA)作为受体对Cu²⁺(底物)的分子识别作用. 结果表明, TCA对Cu²⁺具有优异的识别能力, 且识别能力不受大量K⁺, Na⁺和Ca²⁺等共存离子的影响. TCA对Cu²⁺的识别作用优于驱铜药物2,3-二巯基丁二酸(DMSA). TCA对Cu²⁺的作用受竞争配体氨基酸的影响, 在血铜含量超标时, 人体正常浓度的氨基酸对TCA与Cu²⁺作用的影响很小; 而当Cu²⁺浓度降到正常血铜值时, 体内氨基酸的存在可使TCA的排铜效率降低, 避免发生铜的过多流失. TCA对Cu²⁺的作用优于对Zn²⁺的作用, 但共存离子Zn²⁺与Cu²⁺产生协同作用, 使TCA对Cu²⁺和Zn²⁺的萃取率均增加. 可通过降低萃取剂的浓度来减弱TCA与Zn²⁺的结合, 达到驱铜保锌的最佳效果. TCA有望发展为取代DMSA的更有效的驱铜药物.     

2,2′-联吡啶在化学镀铜中的作用研究

研究了以次磷酸钠作还原剂的化学镀铜体系,添加剂2,2′-联吡啶对化学镀铜沉积速率、次磷酸钠阳极氧化和铜离子阴极还原、以及镀层形貌、结构和组分存在状态的影响.结果表明,2,2′-联吡啶对化学沉积起阻化作用.电化学线性伏安扫描实验显示,镀液中加入2,2′-联吡啶,次磷酸钠的氧化峰电势有所负移,但峰电流减小;铜离子的还原峰电势负移,但峰电流逐渐增大.扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)等实验分别表明,添加剂使镀层致密和光亮、镍含量降低;镀层为Cu-Ni合金,呈面心立方结构,无明显晶面择优取向现象;镀层中铜和镍以金属态存在,磷的质量含量小于0.05%.     

反应过程中Cu物种演变对其催化甲醇氧化羰基化反应活性的影响

以NH₄Y分子筛为载体、 乙酰丙酮铜为铜源, 采用固相反应法制备了无氯CuY催化剂, 并用于催化甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC). 结合不同反应时间催化剂的X射线衍射(XRD)、 N₂吸附-脱附、 热重(TG)、 程序升温脱附/还原(NH₃-TPD/H₂-TPR)、 透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征结果, 分析了反应过程中Cu物种演变对其催化活性的影响. 结果表明, 新鲜催化剂中铜物种主要以Cu⁺形式存在, 占铜物种的48%; 随着反应的进行, 活性中心Cu⁺逐渐被氧化为Cu²⁺, 进而生成CuO物种, 部分CuO逐渐迁移至催化剂外表面. 在反应100 h内, Cu⁺含量逐渐减小至36.7%, CuO含量增加, 导致DMC的时空收率及选择性不断下降, 副产物二甲氧基甲烷(DMM)和甲酸甲酯(MF)的选择性逐渐提高. 当反应时间延长至190 h时, Cu⁺含量为33.6%, 略有下降, DMC的时空收率和选择性趋于平稳. 继续延长反应时间至300 h, 催化剂中铜物种状态基本不变, 催化剂催化性能保持稳定.     

Cextrant 230从低品位铜矿H2SO4-NaCl浸出液中选择性提取回收铜

助浸剂NaCl可提高硫酸在常温常压下浸取低品位复杂铜矿时铜的浸出率,但也形成了含铜的混酸溶液。二(2-乙基己基)-(N-(2-乙基己基)氨基)甲基膦酸酯(Cextrant230)对混酸(H₂SO₄+HCl)溶液中Cu²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Mg²⁺和Al³⁺的萃取行为进行了研究。结果表明,Cextrant 230对混酸溶液中的Cu²⁺和Fe³⁺具有良好的萃取能力和选择性,而对Co²⁺、Mg²⁺和Al³⁺的萃取能力较弱;Cl^-可促进Cu²⁺的萃取,而SO₄^2-和HSO₄^-对Cu²⁺的萃取起抑制作用;Cu²⁺的萃取过程是放热反应;当水相初始pH值为1.16...     

N-乙基咔唑-3-甲醛席夫碱荧光探针的合成及其检测Cu2+性质

以咔唑为原料,经过两步反应制备得到N-乙基咔唑-3-甲醛,其结构经X射线单晶衍射测定属于单斜晶系,空间群为P2₁/n。再以N-乙基咔唑-3-甲醛与1,3-二氨-2-丙醇为原料,设计、合成了一种新型双席夫碱荧光探针分子CMP。借助荧光光谱在体积比为6∶4的DMSO/H₂O缓冲溶液(Tris-HCl,p H=7.0)中研究了探针CMP对Cu²⁺的选择性识别。研究结果表明,探针CMP与Cu²⁺以1∶2的比例配位,结合常数为1.52×10⁵L·mol^-1,检出限为0.205μmol·L^-1。回收实验表明,探针分子CMP可应用于环境水样中Cu²⁺的检测。     

铜离子与SALI3-2蛋白的相互作用

用1/2 MS固体培养基培养拟南芥幼苗, 研究了CuCl₂对转Sali3-2基因植株生长的影响, 发现转基因植株Sali3-2的表达可提高其耐受Cu²⁺胁迫的能力. 进一步克隆Sali3-2基因, 表达并纯化了缺失信号肽的 SALI3-2 蛋白. 利用固定金属离子亲和色谱(IMAC)分析发现, Cu²⁺ 能够与 SALI3-2 蛋白结合. 通过荧光光谱及圆二色光谱(CD)进一步研究了Cu²⁺ 与 SALI3-2 蛋白间的键合机理. 结果表明, Cu²⁺ 可引起SALI3-2 蛋白内源性荧光猝灭, 其猝灭机制为静态猝灭; Cu²⁺ 与SALI3-2 蛋白的结合常数为8.89×10⁶, 结合位点数为1.6. CD分析显示, Cu²⁺ 与SALI3-2 蛋白的结合未使SALI3-2 蛋白二级结构发生明显改变. 由此推测, 在高浓度铜离子胁迫下, SALI3-2蛋白通过结合一定数量的Cu²⁺使蛋白的构象发生改变, 这可能是SALI3-2蛋白的表达使植物耐受Cu²⁺胁迫能力提高的分子机制之一.     

1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐与乙酸钠混合电解液中三价铬电镀的研究

本文研究了Cr³⁺在1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐（[BMIM]HSO₄）电解液中的电沉积反应以及添加剂NaOAc对电镀铬的影响. 含Cr³⁺电解液的循环伏安结果表明,Cr(III)还原为Cr(II)的峰电位是-1.5 V (vs. Pt), 峰电位和峰电流均满足Rendle-Sevcik扩散方程,由该方程计算得到Cr³⁺的扩散系数为1.6 × 10^-8 cm²·s^-1. 铬镀层的X射线衍射和扫描电子显微镜表征结果表明镀层由纳米球状的单质铬颗粒聚集而成,其平均粒径为0.87μm. 在电解液中添加NaOAc后,Cr³⁺的还原峰电位正移了约0.25 V. 同时EDS结果表明,在NaOAc的作用下镀层中Cr/O摩尔比由4.48增加至6.28,这说明OAc^-有利于单质铬的电沉积. 当电解液中NaOAc-[BMIM]HSO₄-CrCl₃-H₂O的摩尔比为0.075:1:0.5:6时,所得的镀层最厚(63 μm)与电流效率最高(33.5%).     

TiO2纳米管电极金属离子掺杂的表征

采用浸渍法对TiO₂纳米管电极进行Zn²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺离子的掺杂改性,并进行了各种性能表征.扫描电镜(SEM)及X射线衍射光谱(XRD)结果表明,金属离子掺杂后的TiO₂纳米管电极依然保持了良好的表面形态及锐钛矿晶型,纳米管的直径为60-100 nm,其晶面主要为101面;可见紫外漫反射光谱(DRS)分析表明,进行掺杂的TiO₂纳米管电极的光学性质有不同程度的改变,Zn²⁺、Fe³⁺和Cu²⁺掺杂的TiO₂纳米管电极的禁带宽度分别为3.37 eV3、.14 eV、2.86 eV.这表明掺Cu²⁺的TiO₂纳米管电极的吸收边带发生了明显的红移.     

CO2-3对羟基乙叉二膦酸镀铜液的影响

研究羟基乙叉二膦酸(HEDPA)镀铜液中CO2-3含量对电沉积时阴、阳极过程及镀层的择优取向的影响. 通过分析阴、阳极的动电位极化曲线, 发现镀液中逐渐加入的CO2-3提高了阴极的极化, 使电结晶晶粒细化, 直至达到稳定; 同时促进了铜阳极的溶解. 而X射线衍射(XRD)结果表明, 铜镀层的晶面择优取向从(222)逐渐向(111)转变. 通过镀液中固体络合物的红外光谱分析表明, CO2-3的加入以第二配体的方式进入该镀液的放电络合离子结构中, 参与Cu2+的络合, 形成更稳定的络合物, 从而导致铜沉积电位负移, 镀层(111)晶面取向增强.     

CO2-3对羟基乙叉二膦酸镀铜液的影响

研究羟基乙叉二膦酸(HEDPA)镀铜液中CO32-含量对电沉积时阴、阳极过程及镀层的择优取向的影响.通过分析阴、阳极的动电位极化曲线,发现镀液中逐渐加入的CO32-提高了阴极的极化,使电结晶晶粒细化,直至达到稳定;同时促进了铜阳极的溶解.而X射线衍射(XRD)结果表明,铜镀层的晶面择优取向从(222)逐渐向(111)转变.通过镀液中固体络合物的红外光谱分析表明,CO32-的加入以第二配体的方式进入该镀液的放电络合离子结构中,参与Cu2+的络合,形成更稳定的络合物,从而导致铜沉积电位负移,镀层(111)晶面取向增强.     

CuxO/rGO复合材料的制备及OER性能

利用氧化石墨烯(GO)的模板作用，通过喷雾热解法制备了Cu₂O/rGO，再通过空气氧化处理工艺对铜的价态进行调控，最后得到Cu_xO/rGO复合材料。使用SEM、XRD、TEM、电化学测试等手段对材料进行表征和测试。结果表明，Cu₂O/rGO具备良好的褶皱结构，在空气氛围中氧化处理后Cu⁺向Cu²⁺发生转变且褶皱形貌得到保留，并有Cu_xO颗粒负载在褶皱rGO表面。Cu-0.3-600-300-3的过电位由Cu-0.3-600的581 mV降低至442 mV,Tafel斜率为48.8 mV/dec，此时XPS结果为Cu⁺/Cu²⁺=0.41。这是因为rGO和Cu⁺与Cu²⁺之间产生协同效应，从而提高催化剂的电化学活性。     

在离子液体[BMIm][BF_4]中电沉积光亮金镀层（英文）

在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIm][BF_4])中以HAuCl_4·3H_2O为主盐、通过添加5,5-二甲基乙内酰脲(DMH)和胞嘧啶可得到色泽光亮、厚度达1.5μm的金镀层,沉积过程中阴极电流效率可达到100%。SEM和XRD测试结果表明,DMH和胞嘧啶具有细化晶粒、平整镀层的作用。电化学测试结果表明,DMH可分别与Au3+、Au+形成配合物[Au(DMH)4]-、[Au(DMH)2]-,抑制了还原过程的表面转化步骤,从而增加了阴极极化,起到光亮镀层、细化晶粒的作用;胞嘧啶可在金核表面吸附,从而可以进一步光亮镀层、细化晶粒,与DMH有协同作用。循环伏安测试研究了镀液的电化学行为,研究表明在此体系中Au3+的还原为两步还原过程,分别为Au3+→Au+和Au+→Au。此外DMH和胞嘧啶的添加不会带来副反应。     

硝酸铈对Ni-Co-P镀层组织结构和性能的影响

在Ni-Co-P化学镀液中添加硝酸铈,研究硝酸铈对Ni-Co-P镀层组织结构和性能的影响。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电化学工作站和显微硬度计,与常规化学镀层进行比较,观察和分析了硝酸铈对化学镀Ni-Co-P镀速、镀层形貌、结构、硬度和耐蚀性的影响。实验结果表明:采用添加硝酸铈的镀液施镀后,获得的Ni-Co-P镀层均匀致密,耐蚀性提高。镀层XRD衍射出现尖锐状衍射峰,呈微晶衍射特征。500℃热处理后,Ni-Co-P合金镀层完全转变成晶态,产生硬化相Ni3P。500℃热处理后,镀层硬度明显提高。     

荧光素衍生物水杨醛荧光素腙的合成及对铜(Ⅱ)离子的检测

以荧光素酰肼与5-溴水杨醛反应合成了一种新型荧光素衍生物5-溴水杨醛荧光素腙(BSFH),采用红外、核磁、质谱、元素分析等技术手段对其进行了表征。 通过吸收光谱考察了在水溶液中BSFH对常见金属离子的选择性响应,发现BSFH在可见光区几乎无吸收,当加入常见金属离子时,吸收光谱上除了Cu²⁺之外的其它金属离子在496 nm处出现非常弱的吸收,而当Cu²⁺存在时,可以裸眼看到溶液颜色迅速从无色变为黄色,吸收光谱上在496 nm处出现了相对很强的吸收峰,并且随着Cu²⁺浓度的增加溶液的吸收强度不断增强,说明在水溶液中BSFH对Cu²⁺有很好的选择性。 实验结果表明,该化合物与Cu²⁺的化学计量比为1:1,Cu²⁺浓度线性范围为0.30~10 μmol/L,许多常见的金属离子不干扰Cu²⁺的测定,检测限为0.30 μmol/L,说明在水溶液中BSFH对铜离子具有很高的灵敏度。 据此,BSFH可以简单、快速、灵敏地在水溶液中识别和检测低浓度的铜离子。     

新型薄膜扩散梯度装置定量测量水环境中重金属形态

采用以纤维素透析膜为扩散相, 0.05 mol/L羧甲基纤维素钠(CMC)溶液为结合相的薄膜扩散梯度(DGT)装置(CMC-DGT)定量累积和测量水溶液中Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺的有效态; 考察了pH值和离子强度对CMC-DGT累积Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺的影响以及不同配体(乙二胺四乙酸二钠、 单宁酸和黄腐酸)对重金属有效态的影响; 测量了外加标的天然水和工业废水中重金属的有效态浓度; 并比较了不同结合相DGT装置对同一水体中重金属的有效态浓度. 实验结果表明, 0.05 mol/L CMC溶液对Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺累积容量分别为0.24, 0.11和0.45 mg/mL; 定量累积的最佳pH值范围分别为3.7～8.0, 4.7～9.0和4.7～8.0; 随着离子强度的增大, CMC-DGT对Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺的累积容量下降; CMC-DGT能够定量地累积配制水中的游离Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺, 回收率分别为92.1%, 100.6%和96.4%; 当有配体存在时, 随着配体浓度的增大, CMC-DGT测量的Cu²⁺, Cd²⁺和Pb²⁺有效态的浓度随之下降; 在过滤工业废水、 河水和湖水中, 不同结合相DGT装置对重金属有效态的测量值不同. 结果表明, CMC可作为DGT技术新的液态结合相.     

以9-蒽醛为荧光基团的吡唑啉衍生物荧光探针对Fe3+和Cu2+的检测

以9-蒽醛为荧光基团,吗啉环和吡唑环为识别基团,合成了一种新型荧光探针1,5-二苯基-3-(10-(吗啉甲基)蒽-2-基)吡唑啉(PMAP),利用1H NMR、13C NMR和单晶衍射表征其结构,通过荧光发射光谱和紫外可见吸收光谱研究其离子识别性能。结果表明,探针PMAP对Fe³⁺、Cu²⁺具有良好的识别效果,荧光量子产率分别从0.14降到0.05和0.04,溶液颜色从淡黄色变为蓝色。PMAP与Fe³⁺/Cu²⁺以1∶1的化学计量比形成配合物,检测限约为1μmol·L^-1。同时,干扰实验表明PMAP具有良好的抗干扰性能。在实际样品中的应用表明,PMAP传感器能有效地检测实际水样中的Cu²⁺和Fe³⁺。另外,根据Fe³⁺、Cu²⁺和H+不同组合时PMAP的量子产率构建了分子水平上的三输入NOR逻辑门电路。     

在离子液体[BMIm][BF4]中电沉积光亮金镀层

在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[BMIm][BF₄]）中以HAuCl₄·3H₂O为主盐、通过添加5,5-二甲基乙内酰脲（DMH）和胞嘧啶可得到色泽光亮、厚度达1.5 μm的金镀层,沉积过程中阴极电流效率可达到100%。SEM和XRD测试结果表明,DMH和胞嘧啶具有细化晶粒、平整镀层的作用。电化学测试结果表明,DMH可分别与Au³⁺、Au⁺形成配合物Au（DMH）₄^-、Au（DMH）₂^-,抑制了还原过程的表面转化步骤,从而增加了阴极极化,起到光亮镀层、细化晶粒的作用;胞嘧啶可在金核表面吸附,从而可以进一步光亮镀层、细化晶粒,与DMH有协同作用。循环伏安测试研究了镀液的电化学行为,研究表明在此体系中Au³⁺的还原为两步还原过程,分别为Au³⁺→ Au⁺和Au⁺→ Au。此外DMH和胞嘧啶的添加不会带来副反应。     

离子强度对膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂吸附Pb2+/Cu2+的影响

为揭示外加电解质离子强度对重金属离子吸附的影响规律与内在机制, 制备了膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂(BLPAMA), 研究了外加电解质离子强度对BLPAMA吸附单一和二元Pb²⁺/Cu²⁺的影响规律, 以及有、无外加0.2 mol/L NaNO₃时BLPAMA对二元Pb²⁺/Cu²⁺的吸附等温线、吸附热力学及吸附动力学。 结果表明, 在单一Pb²⁺或Cu²⁺溶液中, 随离子强度增加, Pb²⁺和Cu²⁺吸附量降低;在二元Pb²⁺/Cu²⁺溶液中, 随离子强度增加, Pb²⁺吸附量降低而Cu²⁺吸附量提高。     

2,7-TADN极谱特性研究(Ⅱ)-铜(Ⅱ)-2,7-TADN-乙二胺配合物吸附波测定痕量铜

研究了Cu²⁺-2,7-TADN-乙二胺配合物的极谱行为。在氢氧化钠、乙二胺(en)和2,7-TADN底液(pH约为12)中,铜(Ⅱ)能产生Cu²⁺-2,7-TADN-en三元配合物吸附波,其峰电位为-0.86V。铜含量在2.0×10^-8-5.0×10^-6M范围内,峰高与铜浓度成线性关系。检测下限达1.0×10^-8M。