PDA夹层调控的荷正电纳滤膜的制备及在水处理中的应用

当前商用纳滤膜在溶液中多显示荷负电，而根据道南效应，荷正电纳滤膜在分离废水中的荷正电物质时更具优势。本工作在掺杂金属有机骨架(MOF)的混合基质基膜上构建聚多巴胺(PDA)中间层，再通过聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)的交联反应制备了荷正电聚酰胺复合纳滤膜。对多巴胺(DA)沉积浓度和时间及TMC有机相的添加条件进行优化；对比了PDA中间层添加前后两种复合纳滤膜对1 g/L的MgCl₂、NaCl、MgSO₄、Na₂SO₄溶液的渗透截留情况；重点考察了改性膜对含Cu²⁺、Ni²⁺和Pb²⁺的重金属溶液及五种阴阳离子染料的处理情况，最后评估了膜的耐污染性能。结果表明，将2 g/L的DA在超滤支撑层上沉积90 min, PEI水相浓度为1.2%、浸没时间为7 min、TMC有机相浓度为0.5%、交联时间为120 s时，所制备的改性膜的综合性能最佳，膜的接触角为51.5°,表面粗糙度下降，等电点在pH为9左右，在溶液中显示荷正电。改...     

低温制备不锈钢表面含铜磷酸铝涂层及抗菌性能研究

利用磷酸二氢铝的固化反应在316不锈钢表面制备了不同含量Cu²⁺的磷酸铝涂层(Cu: Al=0.025、0.05、0.1)。差示扫描量热分析及X射线衍射表明涂层材料可在≤250℃下固化, 主要固化产物为AlH₂P₃O₁₀∙2H₂O、AlPO₄和Al₈H₁₂(P₂O₇)₉。Cu²⁺加入后产生了含铜的新相Cu₂P₂O₇。与大肠杆菌共培养12 h后各含Cu²⁺涂层表现出抗菌性, 且抗菌能力与Cu²⁺含量正相关; 接触24 h后, 所有含Cu²⁺涂层表面均无活菌检出。菌悬液中加入EDTA有效抑制了涂层抗菌活性, 表明涂层抗菌性能来自表面溶出的Cu²⁺。拉伸试验表明涂层结合强度在14.5~18.1 MPa范围。与无涂层的不锈钢相比, 涂覆涂层后样品的腐蚀电流密度下降了2个数量级。     

NaCl-MnO2联合改性沸石对水中Zn2+的动态吸附

研究了NaCl-MnO₂改性沸石填料柱对水中Zn²⁺的动态吸附性能。探讨了填料厚度、Zn²⁺的初始质量浓度和流速对穿透曲线的影响。结果表明,NaCl-MnO₂改性沸石能有效去除水中的Zn²,填料层增厚,穿透曲线上的穿透点向右移动,穿透时间延长;而流速、Zn²⁺的初始浓度增大,穿透曲线上的穿透点向左移动,穿透时间缩短;用Thomas模型描述Zn²⁺初始质量浓度为50mg/L、滤速为4mL/min时改性沸石对Zn²⁺的吸附动力学,相关系数为0.9994,平衡吸附容量为12.04mg/g。     

水泥熟料固化重金属Cu2+和Zn2+及水化浸出行为分析

危废处理是当前的热点问题,水泥窑协同处置作为一种有效的处理方式,逐步为社会所接受。多数的危废中包含Cu²⁺和Zn²⁺,文章研究了危废中重金属Cu²⁺和Zn²⁺在水泥熟料中的固化性能和在熟料中的分布,并探讨了重金属在水泥净浆中的浸出行为和环境安全性。通过熟料易烧性X射线衍射(XRD),矿物相分离萃取,浸出实验得出:Cu²⁺和Zn²⁺均改善了熟料易烧性;Cu²⁺促进了C₄AF的生成,同时也促进了C₃S晶粒的生长,并固溶在其中;Zn²⁺与熟料形成新的矿物相Ca₁₄Al₁₀Zn₆O₃₅。通过相对分布系数(D)和分配系数(K_f)说明Cu²⁺主要分布在硅酸盐相中,硅酸盐相固化Cu²⁺的能力强于中间相;Zn²⁺主要分布在中间相中,中间相固化Zn²⁺的能力强于硅酸盐相。掺量为2.0%的Cu²⁺和Zn²⁺在水泥净浆7 d龄期的浸出浓度最大,分别为1.724和0.387 mg·L^-1。水泥熟料固化Cu²⁺和Zn²⁺在水泥使用过程中不会对环境造成二次污染。     

安全高效抗菌的AgCl-H2TiO3抗菌剂的合成与性能研究

以偏钛酸、硝酸银、氯化钠为原料，在60℃水浴条件下，通过简便的化学沉淀法，以粉体H₂TiO₃为基底，在其表面合成并负载AgCl微粒，得到AgCl-H₂TiO₃抗菌剂。对抗菌剂性能研究发现，载银质量为1.5%的AgCl-H₂TiO₃的抗菌性能优异，对于大肠杆菌的杀菌率达100%,Ag⁺溶出浓度小于0.05mg/L,可在确保高效抗菌的同时满足国家生活饮用水卫生标准；分析可知，用作基底的H₂TiO₃对于Ag⁺的吸附容量约为40.2mg/g,且对于Ag⁺存在吸附及解吸附的动态平衡，这可能是保证AgCl-H₂TiO₃在抗菌过程中Ag⁺溶出不超标的原因。该研究可为家用净水器滤芯提供具有安全高效抗菌功能的抗菌材料。     

钴/锌双金属多孔氧化物的制备及其活化过一硫酸盐降解亚甲基蓝的性能

采用草酸盐-热解法制备钴/锌双金属多孔氧化物复合材料，并用于催化过一硫酸盐(PMS)处理亚甲基蓝(MB)溶液。以Co(NO₃)₂·6H₂O和Zn(NO₃)₂·6H₂O为金属离子源，草酸为沉淀剂，Co²⁺和Zn²⁺同步沉淀获得钴锌草酸盐前驱体，将草酸盐热解后获得具有不同Co/Zn摩尔比的多孔Co₃O₄/ZnO复合氧化物催化剂。结果表明：Co/Zn原料比为1∶5的复合材料(Co₁Zn₅)催化活性最佳，在催化剂用量和PMS浓度分别为0.02 g·L^-1和0.6 mmol·L^-1时，其对MB溶液的降解率可达98.49%。电子顺磁共振(EPR)测试结果表明，Co₁Zn₅/PMS催化氧化体系对MB的降解遵循自由基和非自由基双重机理。Co₁     

Zn2+诱导棱柱状四氧化三钴的制备及在葡萄糖传感器中的应用

以硝酸钴、硝酸锌、尿素、氟化铵为原料,泡沫镍为基体,在水热法的基础上,利用两性金属的特点,通过引入Zn²⁺离子,并结合碱洗过程,在泡沫镍基体表面合成了高纯度独特的棱柱状Co₃O₄纳米团簇纤维。制备的Co₃O₄/Ni电极的形貌及成分通过扫描电子显微镜与X射线衍射进行了表征,电极的电化学性能利用循环伏安法与计时电流法测试,测试均在1mol/L KOH溶液中进行。结果表明:利用Zn²⁺诱导在泡沫镍表面制备的Co₃O₄呈现一种棱柱状纳米团簇纤维结构。这种结构的Co₃O₄纳米材料具有高的比表面积,在对葡萄糖检测过程中表现出优越的电化学性能,当其作为电极,表现出检测灵敏度高[23430μA/(mmol/L·cm²)],检出限低(1.547μmol/L)和线性检测范围宽(0~2.75mmol/L)的特点。抗干扰实验在+0.5Vvs.SCE进行,结果显示制备的Co₃O₄/Ni电极对葡萄糖具有优异的选择性。因此可应用于无酶葡萄糖传感器的电极材料来改善现有无酶葡萄糖传感器材料响应范围小,灵敏度低等问题。     

基于金纳米簇和碳量子点的比率荧光传感法快速检测Hg2+

汞离子(Hg²⁺)是一种致癌和无法生物降解的高毒重金属污染物，因此开发Hg²⁺的快速检测方法对环境监测和人类健康维护具有重要意义。本研究成功构建了对Hg²⁺快速裸眼筛查和检测的比率荧光传感器。首先采用水热合成法制备了发红色荧光的金纳米簇(Gold nanoclusters, AuNCs),采用微波辅助法制备了具有高量子产率(85%)且发蓝色荧光的碳量子点(Carbon quantum dots, CDs),然后将AuNCs和CDs简单混合，构建了具有单一激发和双发射的AuNCs-CDs比率荧光传感器。基于Hg²⁺和Au⁺的高亲和嗜金属效应，Hg²⁺可明显猝灭AuNCs-CDs中AuNCs在670 nm处的荧光发射峰，而CDs在420 nm处的参比荧光强度基本保持不变。AuNCs-CDs的比率荧光信号(I₆₇₀/I₄₂₀)与在0.005～1 mg·L^-1范围内的Hg²⁺浓...     

NH4+扩层MoS2的制备及其储锌性能研究

二硫化钼(Mo S₂)作为水系锌离子电池的正极材料,受到锌离子(Zn²⁺)与主体框架之间的强静电相互作用表现出缓慢的反应动力学。并且Mo S₂的层间距较窄难以嵌入大尺寸水合Zn²⁺,导致Mo S₂电极呈现出较低的放电比容量。本研究通过一种简单的氨水辅助水热法制备了NH₄⁺扩层的二硫化钼(Mo S₂-N)电极,氨水分解产生的氨气在促进硫代乙酰胺水解和提供还原性S^2–的同时,还会产生大量NH₄⁺作为插层离子,将Mo S₂的层间距由0.62 nm扩展至0.92 nm,进而大大降低了Zn²⁺嵌入能垒(改性电极的电荷转移电阻R_ct低至35?)。当电流密度为0.1 A·g^–1时,Mo S₂-N电极的初始放电比容量相比未扩层的Mo S₂     

Ca2+对3Cr钢在CO2环境中腐蚀行为的影响

随着油气开发进入到高含水期，高Ca²⁺、高Cl^-的地层水环境对管柱的安全服役提出了更高的要求。采用高温高压釜模拟井下流态环境，结合电化学研究结果，分析了Ca²⁺浓度和暴露时间对3Cr钢腐蚀行为的影响。结果表明：尽管Ca²⁺的存在会促使溶液酸化，但3Cr钢在含Ca²⁺溶液中的腐蚀速率更多取决于试样表面的膜层质量。当溶液中总Cl^-浓度为128 000 mg/L,Ca²⁺浓度在0～3 600 mg/L的范围内时，3Cr钢在Ca²⁺浓度为1 080 mg/L时平均失重速率最大，为2.2 mm/a。在Ca²⁺含量为180 mg/L的环境中，3Cr钢的失重速率曲线显示3Cr钢的失重速率随时间呈反“V”变化趋势，当腐蚀时间为240 h时，试样的平均失重速率达到最大值。当将3Cr钢放入通入CO₂的含有Ca²⁺的溶液中时，3Cr钢表面形成Fe_x...     

棒状结构NaGdF4:Yb3+,Er3+上转换发光性能的研究

以乙二胺四乙酸二钠(EDTD-2Na)为螯合剂,采用水热法合成了棒状结构的NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺纳米粉末。分别借助X射线衍射(XRD)、荧光光谱仪(PL)和扫描显微镜(SEM)对其晶体结构、发光强度和表面形貌进行分析和表征。探究了稀土前驱体、水热温度和水热时间的实验条件对NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺纳米粉末上转换发光强度的影响;研究了氟源和钠源对NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺晶体形貌和上转换发光强度的改善;同时,采用煅烧处理的方法,进一步探究样品的形貌和发光强度收到的影响。实验结果表明NH₄F与NaOH作为氟源和钠源及200℃煅烧1 h得到的棒状结构NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺的发光强度最好,色坐标(CIE)绿色发光强度从84%提升到94.88%。     

多巴胺改性聚四氟乙烯膜及表面固载溶菌酶

用多巴胺对聚四氟乙烯膜表面改性,然后固定化溶菌酶,制备防水透气的抗菌材料。考察了改性条件对膜性能的影响,结果表明,随反应时间延长,膜表面氨基密度增加,接触角和气通量下降;12 h后,氨基密度和接触角均达到饱和。多巴胺浓度低于0.5 mg/m L时,膜表面氨基密度随着多巴胺浓度的增大而增加,接触角下降;多巴胺浓度超过1 mg/m L后,氨基密度和接触角基本不变。以溶壁微球菌为水解对象,探讨了固定化工艺条件对溶菌酶活力的影响。最优固定化条件为:戊二醛质量分数0.1%,酶浓度2 mg/m L,固定化时间8 h,p H值7.0。固载后的酶活最高可达3.5 U/cm2。X射线光电子能谱、衰减全反射傅里叶变换红外光谱和扫描电镜表征证实了聚多巴胺涂层的存在。用平板计数法测定了材料的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌的抗菌率达到89%。     

改性松果活性炭去除Cr6+的研究

为了提高水中Cr⁶⁺的去除效率，以松果粉末(PC)为原料，利用H₃PO₄改性法制备了低成本高比表面的改性松果活性炭(PCAC)。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪和全自动比表面积分析仪对PCAC表面理化性质变化进行表征。通过静态吸附实验探究其对Cr⁶⁺的吸附性能，测定了溶液初始pH、PCAC投加量和吸附时间对Cr⁶⁺吸附性能的影响。根据吸附动力学和吸附等温线，探讨了PCAC对Cr⁶⁺的吸附机理。结果表明：经H₃PO₄改性制备的PCAC比表面积和孔隙体积分别为1669.2m²/g和0.851cm³/g,高于未改性的PC;对于100mg/L Cr⁶⁺模拟废水，最佳吸附条件：pH=2、PCAC投加量0.5g、吸附时间3h,此时PCAC对Cr⁶⁺的去除率最大且为99.97%;吸附动力学数据拟合分析，拟二级动力学模型较好...     

Lu2(MoO4)3:Eu3+荧光粉的制备及热增强发光

采用固相法制备了Lu₂(MoO₄)₃:Eu³⁺系列红色荧光粉，利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)和荧光光谱(PL)仪对制备荧光粉的结构、形貌、元素组成及光致发光性能进行表征与分析。实验结果表明Eu³⁺成功掺入基质晶格中并得到Lu₂(MoO₄)₃:Eu³⁺纯相样品，荧光粉颗粒大小在2μm左右。制备温度依赖样品光致发光结果表明1 000℃下制备Lu₂(MoO₄)₃:Eu³⁺样品发光性能最好。煅烧时间依赖样品光致发光结果表明1 000℃下煅烧时间为6 h时样品发光效果最好。反常于荧光粉发光热猝灭现象，Lu₂(MoO₄)₃:Eu³⁺样品在外界测试温度为250℃左右时出现热增强...     

Nd3+掺杂的NaYF4:Yb@NaYF4:Ho上转换纳米颗粒的光谱分析

上转换纳米颗粒因具有良好的穿透深度和发光强度被广泛地应用在生物标记或生物成像中。实验制备了核壳结构的NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho纳米颗粒, 分散均匀, 粒径在50 nm左右。通过光谱分析可知, 该纳米颗粒可在980 nm激光激发下发射波长为650 nm为主的发射光。进一步对该核壳结构的NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho纳米颗粒进行Nd³⁺掺杂, 制备了可被800 nm激光激发且发射强红光的纳米颗粒。通过比较多种不同结构的Nd³⁺掺杂NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho纳米颗粒的荧光光谱发现, NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho,Nd纳米颗粒发射光最强, 表明Nd³⁺掺杂在NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho纳米颗粒的壳层中最佳。最后对NaYF₄:Yb³⁺50%@NaYF₄:Ho³⁺1%,Nd³⁺x%纳米颗粒Nd³⁺离子的掺杂浓度进行优化, 实验结果表明: Nd³⁺掺杂浓度为30%时,该纳米颗粒在800 nm激光激发下发光强度最强。     

Fe3O4/高岭土磁性复合材料对Cu2+的吸附性能

为实现高岭土（Kaolin）在Cu²⁺废水处理中的实际应用,采用球磨方法制备了剥离Kaolin,并通过氧化沉淀法制备了Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料。通过激光粒度分析仪、SEM、XRD对Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料的形貌及组成进行表征,并通过测试Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的饱和吸附量和磁分离回收率,确定了当Kaolin球磨4.0 h、掺量为3.0 g时所制备的Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的吸附性能最佳,平衡吸附量为17.98 mg/g。磁滞回线结果表明,Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料具有较好的磁响应性,饱和磁化强度约为16.19 emu/g。此外,采用Langmuir和Freundlich吸附等温式对Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料的吸附数据进行拟合,结果表明,Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的吸附行为基本符合Langmuir吸附等温模型和Freundlich吸附等温模型,既存在单分子层吸附,也存在多分子层吸附。     

SnO2修饰石墨毡电极的制备及其性能表征

采用H₂O₂对石墨毡（GF）进行预处理,然后在其表面电沉积Sn,最后在120℃烘箱氧化24 h制备出SnO₂修饰的石墨毡电极。通过扫描电镜（SEM）对SnO₂修饰前后的石墨毡表面形貌进行表征,采用循环伏安法研究了SnO₂修饰后石墨毡电极的电化学性能。结果表明：SnO₂能够均匀地包覆在石墨毡表面;SnO₂修饰石墨毡后V⁴⁺/V⁵⁺电对的氧化峰的峰电流由0.0538 A增加到0.0708 A,与未处理石墨毡相比增加了31.5%,反应峰出峰持续时间提高,说明SnO₂对V⁴⁺/V⁵⁺电对电极过程具有一定的催化作用。析氧电位由1.382 V增加到了1.517 V,使电极在VOSO₄溶液中的电化学窗口变宽。     

Zn2+掺杂诱导Eu3+激活BiOCl层状半导体的反常发光性能研究

采用固相法在500℃下成功制备Zn²⁺掺杂BiOCl:Eu³⁺层状半导体, 并研究了Zn²⁺ (0~20mol%)掺杂对Eu³⁺激活BiOCl层状半导体发光性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激发-发射光谱、荧光寿命衰减曲线对样品的结构和性能进行表征。研究发现, 随Zn²⁺掺杂浓度增大, BiOCl晶体结构不变, Eu³⁺荧光寿命延长, 但发光强度却出现先减后增的反常现象。综合分析表明这可能与BiOCl特殊的层状结构有关。通过XRD和XPS的表征可以推断: 当Zn²⁺掺杂浓度≤10mol%, Zn²⁺在BiOCl中掺杂方式以晶胞层间隙掺杂为主; 当Zn²⁺掺杂浓度>10mol%后, 掺杂方式逐渐向取代掺杂转变。两种掺杂机制对Eu³⁺荧光寿命的改变以及形成缺陷对基质能量传递效率的影响可能是形成上述反常现象的主要原因。研究结果有助于认识稀土掺杂层状半导体的发光性能及影响规律, 并对Eu³⁺掺杂BiOCl这类新型发光材料的开发设计具有指导意义。     

三基色镍基自敏复合涂层的制备及其性能研究

检测耐腐蚀涂层在腐蚀环境下的完整性, 对预测涂层工作寿命至关重要。通过电化学沉积法成功地将三基色无机荧光颗粒: BaMgAl₁₁O₁₇: Eu²⁺(蓝粉), Y₂O₃: Eu³⁺(红粉), CeMgAl₁₁O₁₉: Tb³⁺(绿粉)与金属镍复合, 在瓦特光亮镀镍浴中沉积出具有三基色指示功能的镍基自敏复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、表面轮廓仪、维氏硬度计、荧光发射光谱和电化学测试手段分别对涂层组织形貌结构、润湿性、沉积率、硬度、发光性能及自敏性能进行了检测, 结果表明, 阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和非离子表面活性剂聚乙二醇(PEG)可以有效提高三基色荧光粒子沉积率。三种荧光粒子与金属镍之间表现出不同的润湿性和匹配性, 使得其在镍基复合涂层中具有不同的作用: Y₂O₃: Eu³⁺荧光粒子改变了涂层结晶取向, 且使晶粒细化, BaMgAl₁₁O₁₇: Eu²⁺使涂层组织呈现节瘤状, Y₂O₃: Eu³⁺和CeMgAl₁₁O₁₉: Tb³⁺粒子明显提高了涂层硬度。三基色荧光粒子在腐蚀前后表现出不同的发光特性, 可以有效指示出涂层工作周期内的完整性, 起到良好的自敏检测作用。     

Nd3+:Lu2O3放电等离子烧结及光学性能

Lu₂O₃是具有高热导率而成为极具潜力的高功率激光介质材料。实验以商用氧化物粉体为原料, LiF为烧结助剂, 采用放电等离子烧结法制备了不同Nd³⁺掺杂浓度(C_Nd=0, 1at%, 3at%和5at%) Lu₂O₃透明陶瓷, 并研究了Nd³⁺掺杂浓度对Lu₂O₃陶瓷的物相、烧结性能、微观结构及光学性能的影响。结果表明：在高Nd³⁺浓度(5at%)掺杂后烧结样品仍为纯Lu₂O₃相;Nd³⁺掺杂对Lu₂O₃陶瓷烧结性能及微观形貌的影响有限;所有样品最终均表现出高致密性(99.5%以上)和优异的透光性能, 其中3at% Nd³⁺:Lu₂O₃的透过率最高, 在1064和2000 nm处的透过率分别为82.7和83.2%。Nd³⁺:Lu₂O₃透明陶瓷的最强发射峰位于1076和1080 nm;且随着Nd³⁺掺杂浓度的增加, 荧光强度降低, 寿命变短, 发生浓度淬灭。