Cd2+-H2O系羟合配离子配位平衡

根据配位化学热力学平衡原理,绘制了Cd^2＋-H2O系配合离子浓度pc-pH图、镉羟合配离子分率αn-pH图及Cd（OH）2条件溶度积pKS-pH图。pc-pH图描述了Cd（OH）2（s）溶解平衡时,镉的总离子平衡浓度与pH的关系。当pH为9.84～13.31时,Cd（OH）2的溶解度最小;αn-pH图指出了各种羟合配离子分率与pH关系,每种羟合配离子都对应有其存在的最佳pH范围。Cd（OH）2（s）的条件溶度积pKS-pH图表明：当pH值在9.5～10.5范围内,Cd（OH）2（s）的条件溶度积最小。研究结果可为中和水解法去除废水中镉等技术提供理论依据。     

重金属离子(Zn2+, Cu2+, Cd2+, Pb2+)-水系羟合配离子配位平衡研究

根据配位化学热力学平衡原理,绘制4种金属离子(Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+)-水系的pc-pH图、羟合配离子分率αn-pH图及4种金属氢氧化物条件溶度积与pH关系图.pc-pH图描述了4种金属氢氧化物在溶解平衡时,总离子平衡浓度与pH关系. Zn(OH)2(s),Cu(OH)2(s),Cd(OH)2(s)和Pb(OH)2(s)分别在pH为8.35~10.82,7.32~10.68,9.84~13.31和10.096~10.997时的溶解度最小.αn-pH图指出了各种羟合配离子分率与pH的关系,4种金属羟合配离子都有其最佳的存在pH范围.pPS-pH图指出了4种金属氢氧化物的条件溶度积与pH的关系,pH分别在8.0~9.0,7.0~9.0,9.5~10.5和10.3~11.2范围内Zn(OH)2(s),Cu(OH)2(s),Cd(OH)2(s)和Pb(OH)2(s)的条件溶度积最小.这些热力学图在中和水解法中的应用比电位-pH图更具实用价值,能为中和水解法处理各种重金属废水及湿法冶金除杂质提供更加严格的理论依据.     

纤维状镍钴合金前驱体制备热力学分析与镍钴配比的控制

根据同时平衡原理和质量守恒原理,推导Ni(Ⅱ)-Co(Ⅱ)-C2O42--NH3-NH4+-H2O反应体系中金属离子和草酸盐在常温水溶液中的热力学平衡方程,计算并绘制该体系的1g[Me2+]T-pH图.结果表明,在水溶液中,当pH值小于5.0时,溶液中镍离子和钴离子以设定配比转移到前驱体粉末中,前驱体的形貌为粒状聚集体;当pH值大于5.0时,由于Ni(NH3)n2+和Co(NH3)n2+(n=1-6)离子的形成,前驱体粉末中镍钴配比不能维持料液中设定的配比值,前驱体在pH为5.0-8.0范围内呈现棒状形貌,而在pH>8.0时为纤维状形貌.改变沉淀介质可以在pH为2.0-8.6范围内获得配比准确、成分均匀的纤维状镍钴合金前驱体.     

Co-Ni-Fe-Mn配合-沉淀体系的平衡热力学

根据质量守恒和同时平衡原理,以Me(Co、Ni、Fe、Mn)为金属元素,建立Me-OH-、Me-OH--CO32-、Me-OH--S2-、Me-OH--NH3和Me-OH--NH3-CO32-等多个配合-沉淀体系的热力学平衡模型。结果表明:Fe3+可以在Me-OH-、Me-OH--NH3体系中通过调节pH=3预先沉淀分离,而Co、Ni、Mn仅在Me-OH--NH3-CO32-体系中有分离效果。Me-OH--NH3-CO32-体系热力学计算表明:Co、Ni、Mn在溶液中的行为受pH值、配合剂、沉淀剂浓度共同影响,碳酸根初始总浓度[C]增大和氨初始总浓度[N]减小有利于Co、Ni、Mn形成沉淀。当[C]=1 mol/L、[N]=2 mol/L、pH值为9～10时,大部分Ni以高级氨配离子[Ni(NH3)42+]、[Ni(NH3)52+]、[Ni(NH3)62+]的形式保留在溶液中,而Co、Mn以MnCO3、CoCO3的形式沉淀出来。Co可在Me-OH--S2-体系中通过调节pH<6从溶液中与Mn分离。研究结果可为钴镍二次资源综合回收钴镍、制备钴镍产品提供理论指导。     

钴插塞化学机械平坦化的抛光液组分优化

目的提高Co在超大规模集成电路全局化学机械抛光过程中的去除速率及Co/Ti去除选择比,并对去除机理进行详细描述。方法研究不同浓度的磨料、多羟多胺络合剂(FA/OII)、氧化剂等化学成分及不同pH值对钴去除率的影响。利用电化学实验、表面化学元素分析(XPS)揭示钴实现高去除速率的机理,通过原子力显微镜(AFM)对钴抛光前后的表面形貌进行了观察,并采用正交实验法找到抛光液最佳组分配比。结果随磨料浓度的升高,钴去除速率增大。随pH值的升高,钴去除速率降低。随氧化剂浓度的提升,钴去除速率升高,但Co/Ti去除选择比先升后降。随螯合剂浓度的增大,钴去除速率及Co/Ti去除选择比均先升后降。正交试验找到了最佳的抛光液配比及条件(3%磨料+20 mL/L多胺螯合剂(FA/OⅡ)+5 mL/L氧化剂(H_2O_2),pH=8),实现了钴的高去除(～500 nm/min)及较好的Co/Ti去除选择比(100:1)。并且,表面的平坦化效果明显提高,原子力显微镜测试结果显示Co面粗糙度由原本的3.14 nm降低到0.637 nm。结论采用弱碱性抛光液能有效提升钴的去除速率,并保证腐蚀可控。抛光液中同时含有氧化剂和螯合剂时,通过强络合作用实现了钴的抛光速率和Co/Ti去除选择比的大幅度提升。     

溶液pH控制合成Ni(OH)_2花状微球

以氢氟酸为溶液中镍离子配位剂,然后加入氨水,调节溶液pH值的同时,作为镍离子补充配位剂,制备了由纳米片花瓣组成的Ni(OH):花状微球.Ni(OH)2花状微球的晶型和微观结构的调控可以简单通过改变溶液pH值来实现.当溶液在7.5≤pH≤8.8范围时,能够得到大量、均匀的Ni(OH)2花状微球.当溶液在7.5≤pH≤8.0范围时,Ni(OH)2微球为a-Hi(OH)2晶型;当溶液在8.0＜pH≤8.8范围时,Ni(OH)2微球为a-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2的混合晶型.Ni(OH)2花状微球直径在0.6～1.3μm范围内随溶液pH值的变化而变化.Ni(OH)2花状微球由几十个相互连接的纳米片状花瓣组成.纳米片花瓣厚度约60 nm,长度在80～230 nm之间随溶液pH值的变化而显著变化.     

双极膜电去离子技术处理模拟低浓度含镍废水

采用双极膜电去离子技术(EDI-BP)处理低浓度模拟含镍废水,研究了Ni(OH)2沉淀产生的原因及消除措施。结果表明:沿膜器高度的电流密度分布不均匀;浓水室靠近产水出水端阴膜面产生的Ni(OH)2沉淀由于局部Ni2+、OH-离子浓度过高造成。第一脱盐室进水端阳膜面产生的Ni(OH)2沉淀由水解离造成。采用降低原水pH、浓水pH等措施能够有效地避免沉淀的产生;在原水Ni2+浓度30 mg/L、流速0.317 cm/s、pH值2.77,浓水pH 1.18和电流密度9.5 mA/cm2的条件下进行浓缩试验,试验稳定运行285 h,得到的产水电导率约为1.5μS/cm,产水中未检测出Ni2+离子,浓水中Ni2+浓度可达2.7 g/L,浓缩倍数达90倍。     

柠檬酸盐水溶液中二价钴的电化学还原过程（英文）

采用循环伏安法(CV)和电化学交流阻抗法(EIS),研究不同柠檬酸盐浓度和pH下钴的电化学还原过程。结果表明:在组成为0.05 mol/L CoSO4·5H2O、0.20 mol/L Na2SO4和0~0.40 mol/L C6H5O7Na3·2H2O,pH为3~9的溶液中,二价钴以游离Co2+离子和[Co(C6H5O7)]配合物两种形态存在,并在电极表面被还原。溶液的pH对钴的电化学还原过程有显著的影响。当柠檬酸盐溶液的pH为3时,钴主要以游离Co2+离子的形态被还原;当溶液为弱酸性(pH=4~6)时,钴主要以[Co(C6H5O7)]-的形态被还原为Co0,还原过程分两步进行,中间产物在电极表面发生吸附;当柠檬酸盐水溶液的pH大于7时,形成的柠檬酸钴配合物主要是[Co(C6H5O7)]-和[Co(C6H4O7)]2-,这两种配合物非常稳定,其还原电位负于溶液的析氢电位,因此难以从该溶液中还原得到Co0。     

NaOH-NaAl（OH）4-H2O三元溶液体系的比定压热容

采用C80热量仪测量了温度范围为298.15~363.15 K,总碱质量摩尔浓度mT(mNaOH+mNaAl(OH)4)为0.88~6.16mol/kg,苛性比αK(mT/mNaAl(OH)4)为1.9~5.0,及常压条件下NaOH-NaAl(OH)4-H2O三元溶液体系的比定压热容;建立铝酸钠溶液体系比定压热容与总碱度、苛性比和温度的关系式;用该关系式对文献结果进行计算,比定压热容的计算值与其实验值之间的平均偏差小于0.014。根据测定结果计算研究铝酸钠溶液的表观摩尔比定压热容(cpΦ)随温度、浓度、及1/αK的变化规律。结果表明:铝酸钠溶液的表观摩尔热容cpΦ随温度的变化有一个最大值出现;与体系的1/αK成线性关系。     

Zn(Ⅱ)-Glu2--CO32--H2O体系热力学平衡分析

针对碱式碳酸锌(2ZnCO3·3Zn(OH)2)在L-谷氨酸一钠溶液中的热力学行为,根据配位化学理论绘制谷氨酸根(Glu2-)和碳酸根(CO32-)在溶液中的形态分布图;根据双平衡法理论研究Zn(Ⅱ)-Glu2--CO32--H2O体系中Zn(Ⅱ)的配合平衡热力学,并绘制L-谷氨酸一钠浓度在0～5 mol/L范围和pH在7～14范围内变化时的热力学平衡图,研究L-谷氨酸一钠浓度、pH值和游离碳酸根离子浓度对L-谷氨酸一钠浸出碱式碳酸锌的影响.同时对热力学计算结果进行实验验证.结果表明:在一定的L-谷氨酸一钠浓度下,当pH=10时,溶液中总锌浓度达到最大值;锌离子浓度理论计算值与实验值之间相对误差的绝对平均值为11.39%.     

TiO2的制备及表面修饰工艺对其光电化学阴极保护性能的影响

采用连续离子层吸附反应法在TiO2表面沉积Co(OH)2,并将Co(OH)2热处理转化为CoOx的表面修饰方法制备高性能Co(OH)2/CoOx协同修饰TiO2纳米管光阳极材料。通过探讨Co(OH)2修饰次数、热处理温度以及保温时间,确定光阳极最佳性能的制备工艺条件,从光催化原理出发,阐明Co(OH)2/CoOx修饰提高光电性能机理。     

配位沉淀体系中氯化锑水解分离的理论模拟及实验研究（英文）

研究了Sb~(3+)-OH~--Cl~-体系中配位溶解-沉淀平衡的理论模拟和实验验证,包括Sb OCl、Sb_4O_5Cl_2和Sb_2O_3的水解沉淀过程。对不同配体浓度、不同p H值条件下的锑离子平衡浓度进行理论计算及实验验证,同时分别从溶解平衡和物质转变吉布斯自由能的角度对沉淀产物进行理论分析,并开展验证实验。结果表明,实际锑离子平衡浓度大于理论计算的浓度,其中理论计算的锑离子最小平衡浓度在p H值4.6时为10~(-10.92)mol/L,而实验验证结果表明在p H值5.1时最小平衡浓度为10~(-3.8)mol/L。在一定p H值条件下可以得到不同沉淀产物,无论是在理论计算或是验证实验中均不存在Sb OCl,验证实验中得到了产物Sb_8O_(11)Cl_2·H_2O。     

均匀沉淀法制备片状结构α-Ni(OH)2

采用均匀沉淀法制备20%Al取代的α-Ni(OH)2,研究表面活性剂、镍盐浓度、pH值等因素对α-Ni(OH)2微结构和电化学性能的影响。结果表明:控制合适的合成条件,可以获得片厚约为10~20 nm、具有片状微观结构的α-Ni(OH)2粉末;采用CoO作为添加剂时,优化条件下合成的α-Ni(OH)2的放电容量接近390 mA?h/g;与β-Ni(OH)2相比,合成的片状α-Ni(OH)2具有充电电压低、放电电压高及放电容量大的特点。循环伏安测试表明,α-Ni(OH)2电极具有更好的可逆性。     

CaCl2-Ca（OH）2-H2O体系中氢氧化钙的平衡浓度

绘制了25℃时CaCl2-Ca(OH)2-H2O体系的c(CaCl2)—c(Ca(OH)2)图和c(CaCl2)—pH值图。结果表明:体系中c(Ca(OH)2)和pH值随着c(CaCl2)的增加而不断减小,c(Ca(OH)2)变化趋势与Debye-Huckel计算值相符,当c(CaCl2)<3.78 mol/L时,体系pH值>10.4。当c(CaCl2)>2.57mol/L时,有沉淀物CaClOH生成。经计算,理论上CaCl2母液可以循环配制石灰水132次,研究结果为石灰水法制备氢氧化镁工艺中CaCl2母液循环配制石灰水提供了一定的理论依据。     

CaSO4-Ca（OH）2-H2O体系相平衡（英文）

为了给含高浓度硫酸根离子的重金属废水中和法处理提供理论指导,并更好地理解硫酸钙结垢的形成机制,采用Pitzer电解质溶液理论计算298.15K时CaSO4-Ca（OH）2-H2O三元体系的溶解度,并采用光学法结合XRD测试技术测定该体系的等温平衡溶解度,采用计算和实验方法分别绘制相图。研究了5个区域的物理定义及特征点、线所表达的物理规律,并分析了各区域SO42-浓度对中和水解过程pH调节的影响。中和水解过程pH值的调节取决于体系中SO24-离子的浓度。Ca（OH）2与CaSO4·2H2O在水中溶解时,相互影响的规律体现在相图中的点、线及面上。     

含锰废水深度净化的热力学分析

通过对Mn2+-Ca2+-Mg2+-OH--NH3-NH4+-H2O体系的热力学分析,得到各金属离子浓度与pH的关系,从而确定镁、锰深度脱除的条件。热力学分析结果表明,溶液中镁、锰的含量随着体系pH的增大而降低,要达到镁、锰的深度脱除必须保证pH值大于11。另外,对Ca2+-CO32--NH3-NH4+-H2O体系的分析得出,当溶液的pH控制在11~11.5之间,碳酸根离子的总浓度[C]T≥0.001 mol/L时就可以使溶液中钙的浓度降低到10-5 mol/L以下。     

复合掺杂PO_4~(3-)和Al~(3+)的α-Ni(OH)_2电极材料稳定性能研究(英文)

采用化学反应共沉淀法制各出PO43-和Al+-3+阴阳离子复合掺杂的α-Ni(OH)2粉体,采用X射线衍射仪(XRD),电子能谱(EDS).红外光谱(IR)和热重分析技术(TG-DSC)表征了其结构和组成.结果表明:添加PO43-和Al3+离子的α-Ni(OH)2增加了层间距,充放电循环测试表明复合掺杂的α-Ni(OH)2在15次循环结束后没有发生相变,循环伏安曲线呈现较好的重现性,表明了复合掺杂的α-Ni(OH)2在碱性电解液中具有较高的结构稳定性,放电容量达348.51 mA/g.     

表面包覆Yb(OH)_3的Ni(OH)_2正极材料的高温性能研究(英文)

在氢氧化镍表面包覆氢氧化镱和氢氧化钴并用XRD、XPS、SEM和恒电流充放电技术进行表征。结果表明:β-Ni(OH)2为六方晶型,Co的存在形式主要为Co2+及有少量的Co3+。样品表面Co和Ni原子比大于8:1。65℃下0.2、1和3C恒电流充放电时,表面包覆2%Yb(OH)3的样品放电容量和活性物质利用率最大。65℃时经过30次充放电循环后,在不同的充放电倍率下,表面包覆不同量Yb(OH)3的氢氧化镍的放电循环稳定性和放电容量随着Yb(OH)3含量的增加而增大。     

共沉淀-氢气还原法制备碲化镉粉末

以高纯CdCl2、TeCl4和氨水为原料,采用共沉淀-氢气还原法制备出碲化镉粉末。从离子反应平衡角度,对碲和镉共沉淀产物的制备过程进行热力学计算,得到Cd2+-Te4+-NH3-H2O体系金属离子浓度与pH值之间的关系,可以得到在7.0pH8.0时,体系处于碲和镉的共沉淀区域。结果表明:在Cd2+、Te4+浓度在0.1mol/L的溶液中,加入氨水调节终点pH=7.1时,碲和镉的共沉淀率为99.5%,此时碲镉共沉淀产物为Cd(OH)2、TeO2和少量Cd(NH3)2Cl2的混合物。然后采用氢气还原碲和镉共沉淀产物,在反应温度为400℃、保温时间为2.5 h、氢气流量为40 L/h时,成功制备碲化镉粉末。     

共沉淀法制备Co-Y2O3复合粉的热力学分析

为了制备球形颗粒的Co粉和实现在Co粉中添加Y_2O_3的目的,分析了共沉淀法制备Co-Y_2O_3复合粉前驱体的热力学。通过对Co~(2+)-Y~(3+)-NH_3-C_2O_4~(2-)-H_2O沉淀体系的热力学分析,得到了lg[M]T-p H关系图(M为金属元素)。热力学分析表明:增加草酸根总浓度[C]T和铵根总浓度[N]T会促进Co~(2+)离子的络合,而Yz~(3+)离子只受草酸根总浓度[C]T的影响,随着[C]T的升高Y~(3+)离子沉淀率下降。Co~(2+)离子和Y~(3+)离子沉淀的最佳p H值分别为2~2.5和1.5~2.5。当p H值为2.5时,由共沉淀法制备出簇球状Co-Y_2O_3前驱体,经煅烧和还原后得到球形Co-Y_2O_3复合粉,其颗粒尺寸约为5μm。