不同晶型Fe2O3催化H2O2湿法脱硝的实验研究

研究了以α-Fe₂O₃、β-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃为催化剂的类Fenton试剂溶液氧化吸收NO的过程,分析了3种Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO脱除效率的影响机理。脱硝性能测试结果表明：γ-Fe₂O₃的活性最好,在H₂O₂浓度为1.5 mol/L、催化剂浓度为20 mmol/L、pH值为5以及反应温度为55℃等条件下,γ-Fe₂O₃的脱硝率可达87.5%。机理研究表明：3种Fe₂O₃催化H₂O₂分解湿法脱除NO的反应发生在催化剂表面,反应过程中存在氧化还原循环,H₂O₂催化分解的主要产物是·OH。活性差异分析结果表明：Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO的脱除效果具有显著的影响,γ-Fe₂O₃的活性最高是由于比表面积大、分散性高和表面的Fe²⁺含量更多,而β-Fe₂O₃的活性高于α-Fe₂O₃是由于表面的氧空位含量更多。     

磁性纳米CeO2/Fe3O4非均相Fenton反应催化降解氧氟沙星

为了提高Fe₃O₄的催化活性, 制备了磁性CeO₂/Fe₃O₄复合纳米粒子, 构成非均相Fenton反应体系, 催化降解水环境中的氧氟沙星抗生素。研究了CeO₂含量、H₂O₂浓度、pH等因素对CeO₂/Fe₃O₄非均相催化活性的影响, 并通过溶出铁离子测定、动力学拟合等方式对反应机理进行探究。结果表明, CeO₂/Fe₃O₄较Fe₃O₄具有更强的催化活性, 氧氟沙星的降解率随CeO₂含量、H₂O₂浓度和溶液酸度的增加而提高, 当H₂O₂浓度为100 mmol/L 以及pH为3时, CeO₂/Fe₃O₄(摩尔比=0.780)-H₂O₂体系催化降解氧氟沙星的效果最佳。CeO₂/Fe₃O₄体系催化降解氧氟沙星反应遵循一级反应动力学方程, 反应机理主要为催化剂表面的催化反应, 同时CeO₂产生氧空位的电子转移对Fe₃O₄的催化反应起到协同强化的作用。     

尖晶石型AFe2O4催化剂的制备及其催化燃烧甲苯的研究

通过溶胶-凝胶-自蔓延燃烧法制备尖晶石型AFe₂O₄(A=Cu, Co, Ni, Mg, Zn)催化剂, 以甲苯为VOCs模拟气, 考察AFe₂O₄催化剂对VOCs的催化燃烧活性, 并采用XRD、N₂吸附-脱附、SEM、TEM、H₂-TPR、XPS对催化剂进行表征分析。结果表明: AFe₂O₄表现出较好的催化燃烧活性, 其中CuFe₂O₄的催化燃烧活性最佳, 起燃温度(T50)和完全燃烧温度(T90)分别为188℃、239℃。AFe₂O₄具有明显的片状尖晶石晶体, 并形成以介孔为主的多级孔结构, 该特点为催化剂提供了大量表面活性位。A位元素种类对其催化燃烧活性影响较大, 当A位元素为Cu时, Cu的H₂还原峰面积远大于其他元素, H₂还原温度仅为289℃, 表面亲电子氧和氧空位浓度占氧元素总量(O_ele/O_1S)的36%。CuFe₂O₄为片状反尖晶石晶型, 晶格体积仅为0.294 nm³, 并伴有CuO和α-Fe₂O₃物种。以介孔为主的多级孔结构、特有的片状反尖晶石晶型以及该晶型与CuO和α-Fe₂O₃的协同作用是CuFe₂O₄催化燃烧活性提高的主要原因。     

负载过氧化铜的介孔二氧化硅纳米粒子协同化学动力学疗法和化疗联合治疗肿瘤

化学动力学治疗(CDT)是通过使用芬顿催化剂将细胞内过氧化氢(H₂O₂)催化成羟基自由基(·OH)以杀死癌细胞的一种新型治疗方法。然而，内源性H₂O₂含量不足以及单一治疗的局限性限制了CDT的治疗效率。本工作报道了一种负载过氧化铜(CuO₂)的介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)。其中，MSN内部负载化疗药物阿霉素(DOX),其表面负载催化剂CuO₂封堵孔道，避免药物提前早释。在肿瘤微环境(TME)刺激下，CuO₂分解产生外源性H₂O₂和类芬顿离子Cu²⁺,Cu²⁺消耗细胞内谷胱甘肽(GSH)生成Cu⁺,Cu⁺催化外源性H₂O₂生成高细胞毒性的·OH,协同化疗药物DOX实现CDT和化疗的联合治疗，提高抗肿瘤疗效。此外，体外细胞实验研究表明，该芬顿催化剂表现出良好的细胞...     

不同锰含量纳米MnO2-Fe2O3-CeO2/Al2O3的制备、表征及其催化还原NO/NO_2性能

减少发动机冷启动极低温度下排气中的NO_x对于生态环境与人类健康至关重要,MnO₂在低温区间对NO_x具有较高催化活性,是一种极具发展前景的纳米催化剂。通过超声波辅助共沉淀法制备不同锰含量MnO₂-Fe₂O₃-CeO₂/Al₂O₃纳米催化材料,探讨表面结构特性与其脱硝活性的内在联系。研究发现:锰含量为15%(质量分数)时具有最大比表面积与最小晶粒,活性物质分布最为均匀,金属氧化物结晶度得到抑制,Mn,Fe和Ce呈现较佳共存态,能够促进化学吸附氧的富集,并通过提高NO催化氧化成NO₂来提高快速SCR反应速率,NO₂转化率在50℃时即达到了88.5%。在改善催化材料构效关系、提高NO预氧化和快速SCR反应性能方面,优化锰含量是一种极其有效的方法。     

碳包覆改性二氧化锰电极材料的制备和性能

先以高锰酸钾(KMnO₄)和硫酸锰(MnSO₄·H₂O)为原料用电脉冲辅助氧化还原法制备二氧化锰(MnO₂)粉末,再以葡萄糖(C₆H₁₂O₆)为碳源用液相烧结法制备出不同碳包覆量的MnO₂/C复合材料,研究了碳包覆量对材料的形貌、结构和电化学性能的影响。结果表明,碳的加入使MnO₂晶型由γ型转变为α型,葡萄糖加热分解后生成无定型的碳覆着在二氧化锰颗粒的表面,抑制了晶粒生长而使晶粒细化。充放电测试结果表明,在葡萄糖浓度为1.5 g/L、电流密度为2 A·g^-1条件下二氧化锰的比电容为722.2 F·g^-1。与包覆二氧化锰前比较,包覆后比电容提高了64.6%。经过4000圈充放电循环后电容保持率为74.72%,表现出良好的电容特性和循环性能。     

熔盐法制备含钴氯磷灰石及其抗氧化性能和细胞相容性研究

生物活性陶瓷骨修复材料虽然具有优异的成骨性能, 但缺乏抗氧化应激的能力, 妨碍骨修复进程。本研究以β相磷酸三钙(β-TCP)粉体为原料, 采用LiCl-KCl熔盐体系, 以六水合氯化钴(CoCl₂·6H₂O)为钴源, 利用熔盐法制备出含钴氯磷灰石(Co-MS-TCP)。通过Co-MS-TCP粉体清除过氧化氢(H₂O₂)分析了含钴氯磷灰石的抗氧化能力; 通过细胞活性、胞内活性氧(ROS)含量变化评价了材料的细胞相容性和细胞水平抗氧化性能。结果表明, 熔盐处理β-TCP粉体能够制备含钴氯磷灰石, 钴含量随CoCl₂·6H₂O加入量增加而增大; H₂O₂清除能力随氯磷灰石中钴含量的增加而增强, 6 h内对H₂O₂的清除率可达90%以上。细胞实验证实, 含钴氯磷灰石具有良好的细胞相容性和抗氧化性能, 1.5 mg·mL^-1加3% Co盐的MS-TCP (3%Co-MS-TCP)即可保证软骨细胞和骨髓间充质干细胞存活率大于85%, 并且3% Co-MS-TCP可有效清除H₂O₂, 使得细胞内ROS含量显著降低。因此, 通过熔盐法制备含钴生物活性陶瓷是实现抗氧化应激的一种有效途径, 这也为开发催化活性高、生物相容好的功能化生物活性陶瓷提供了新的策略。     

Fe3O4/MnO2磁性复合氧化物催化剂的制备及性能

具有磁性的非均相催化剂价格低廉、低污染、高能效、容易从溶液中分离出来。经过水热合成法合成的Fe₃O₄/MnO₂磁性复合氧化物催化剂在活化过一硫酸盐（2KHSO₅·KHSO₄·K₂SO₄）产生硫酸根自由基（SO₄-）降解水中有机污染物表现出了优良的性能。把不同质量的磁性Fe₃O₄微球与线状的MnO₂负载到一起,合成三种Fe₃O₄:MnO₂质量比分别为1:3、2:3、1:1的Fe₃O₄/MnO₂催化剂,经过XRD、SEM和TEM表征,表明这两种金属氧化物负载到一起。对比不同Fe₃O₄:MnO₂质量比的Fe₃O₄/MnO₂磁性复合氧化物催化剂活化2KHSO₅·KHSO₄·K₂SO₄的活性,发现Fe₃O₄/MnO₂（2:3）催化剂催化活性最高。通过考察不同因素对Fe₃O₄/MnO₂（2:3）催化活性的影响得出,水中罗丹明B（Rh B）降解的最佳条件为10 mg/L Rh B、0.4 g/L Fe₃O₄/MnO₂催化剂、0.3 g/L 2KHSO₅·KHSO₄·K₂SO₄、pH=8。Fe₃O₄/MnO₂（2:3）磁性复合氧化物催化剂经过3次循环利用后,催化活性没有明显下降。SO₄-在降解水中Rh B起主要作用。      

SPS界面反应增强机制调控的软磁复合材料磁性能和电阻率

设计软磁复合材料(SMCs)的绝缘层要兼顾软磁性能和电阻率。本研究以Fe/Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄复合体系为例, 研究界面MnO₂氧化剂对样品软磁性能和电阻率的影响, 揭示提高软磁性能和电阻率的SMCs界面放电等离子烧结(SPS)氧化还原机制。采用球磨法制备添加0、0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%和1.0wt% MnO₂的核壳结构Fe@Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄(MnO₂)复合粉末, 随后SPS烧结制备Fe/Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄(MnO₂)块体SMCs样品, 通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征该样品的结构特征, 用精密电阻测试仪和振动样品磁强计测试该样品的电阻率和磁性能。研究发现, 添加0.5wt% MnO₂的Fe/Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄(MnO₂)块体SMCs样品比未添加样品电阻率提高33.7%、饱和磁化强度提高6.9%。研究结果表明, SPS烧结增强SMCs界面快速氧化还原反应, MnO₂氧化剂的添加使界面铁氧体离子浓度变化, 降低了B位电子跃迁频率, 提高有效波尔磁子数及B-B磁超交换作用, 表现出同时提高SMCs的软磁性能和电阻率的多重效应。     

改性二氧化锰催化剂催化氧化甲醛的进展

由于装饰材料的大量使用，甲醛(HCHO)成为主要的室内污染物，对环境和人体都有着巨大的危害，因此近年来HCHO的催化氧化引起了人们的极大关注。二氧化锰(MnO₂)因其多种价态、较强的催化性能和热稳定性，能有效地将HCHO降解为无害的CO₂和H₂O。综述了MnO₂的基础构成以及针对降解HCHO性能的关键结构和参数的研究进展，如晶体形态、暴露晶面、表面缺陷和与其他材料复合等。最后系统阐述了MnO₂氧化HCHO的反应机理并展望了MnO₂材料未来面临的挑战和研究方向，希望为综合环境应用中合理设计和制备高效MnO₂材料提供帮助。     

纳米结构LSCF-SDC复合阴极的制备及其氧还原机理研究

利用浸渍法制备了La_0.6Sr_0.4Co_0.8Fe_0.2O_3-δ(LSCF)/Ce_0.8Sm_0.2O_1.9(SDC)纳米复合阴极, 利用XRD、SEM对阴极的相组成及微观结构进行了分析。LSCF前驱体在800℃煅烧4 h后获得平均颗粒尺寸为50 nm的纯LSCF相。测试了在不同LSCF浸渍量及氧分压条件下阴极的阻抗谱, 研究了O₂在LSCF/SDC复合阴极的还原机制及LSCF的浸渍量对复合阴极性能的影响。研究结果表明, 在浸渍法制备的LSCF/SDC纳米复合阴极中, O₂在阴极的还原反应涉及到O₂在阴极表面的吸附与解离、O^2-在阴极体内的传输及O^2-在电极与电解质的界面之间的传输三个子过程, 其中O^2-在阴极体内的传输为O₂的还原反应的速率控制步骤。改变LSCF在阴极的浸渍量并没有改变O^2-在复合阴极的反应机制, 阴极极化电阻随LSCF浸渍量的增加先减小再增大, 浸渍相的体积分数为16.5%时, 阴极极化电阻最小。     

Influence of Mn doping on microstructure and DC-accelerated aging behaviors of ZnO–V2O5-based varistors

The microstructure, electrical properties, dielectric characteristics, and DC-accelerated aging behavior of the ZnO–V₂O₅–MnO₂ system sintered were investigated for MnO₂ content of 0.0–2.0 mol% by sintering at 900 °C. For all samples, the microstructure of the ZnO–V₂O₅–MnO₂ system consisted of mainly ZnO grain and secondary phase Zn₃(VO₄)₂. The incorporation of MnO₂ to the ZnO–V₂O₅ system was found to restrict the abnormal grain growth of ZnO. The nonlinear properties and stability against DC-accelerated aging stress improved with the increase of MnO₂ content. The ZnO–V₂O₅–MnO₂ system added with MnO₂ content of 2.0 mol% exhibited not only a high nonlinearity, in which the nonlinear coefficient is 27.2 and the leakage current density is 0.17 mA/cm², but also a good stability, in which %ΔE_1 mA = −0.6%, %Δ = −26.1%, and %Δtan δ = +22% for DC-accelerated aging stress of 0.85E_1 mA/85 °C/24 h.     

Recovery of valuable elements from spent Li-batteries

This work examines two recycling processes for spent Li/MnO₂ and Li-ion batteries. The anode, cathode and electrolyte (LiPF₆) were submitted to one of the following procedures: (a) calcination at 500 °C (5 h) followed by solvent extraction to recover lithium salts (fluoride, phosphate) in good yield (90 wt%). The residual solid was treated with H₂SO₄ containing H₂O₂ and on evaporation gave high purity grade cobalt or manganese sulfate; (b) fusion with KHSO₄ (500 °C, 5 h). The resulting aqueous solution was added dropwise to a solution of NaOH, giving cobalt or manganese as impure precipitate. Addition of KF precipitated high purity grade LiF in moderate yield (50 wt%). The final aqueous solution on treatment with calcium sulfate precipitated the corresponding phosphate and fluoride salts.     

锂离子筛前驱体Li4Mn5O12的制备及性能研究

吸附法是目前从低锂浓度的盐湖卤水中提取锂的最有前途的方法。采用EDTA-柠檬酸络合法制备了Li₄Mn₅O₁₂前驱体, 经酸浸脱锂后得到对Li⁺具有特殊选择性的锰氧化物锂离子筛。通过热重、XRD、SEM、FT-IR、化学组成、吸附动力学及共存金属离子的分配系数等手段对样品的晶相结构和Li⁺选择性吸附性能进行了研究。结果表明: 煅烧时间对Li₄Mn₅O₁₂前驱体生成有较大影响, 由400℃煅烧24 h所得的前驱体几乎为纯相的Li₄Mn₅O₁₂化合物, 经酸浸脱锂后的离子筛仍保持着与前驱体相同的尖晶石结构; 前驱体Li₄Mn₅O₁₂和离子筛MnO₂均为 200 nm左右的球状颗粒; 离子筛的最大吸附容量为43.1 mg/g, 并具有较好的Li⁺选择性。     

固相化学法制备纳米Ce0.75Zr0.25O2粉体的表征及应用（英文）

以Ce2(CO)3,ZrOCl2.8 H2O和H2C2O4.2 H2O为原料,第一次成功地采用了机械力活化固相化学法制备纳米Ce0.75Zr0.25O2粉体。以XRD、TEM分析及XPS等测试手段对Ce0.75Zr0.25O2粉体的结构和形貌进行了表征,结果表明,产物为单一立方相的球形粉体,平均粒径小于20nm,比表面积为85.4m2/g。通过TG-DTA分析,对合成过程中可能发生的化学反应机理进行了分析。对Ce0.75Zr0.25O2氧化物固溶体在三效催化剂中的活性进行了评价。