不同晶型纳米二氧化锰制备及对亚甲基蓝吸附性能

以高锰酸钾（KMnO₄）为氧化剂、硫酸亚铁铵[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]为还原剂,用水热氧化还原反应制备了层状δ-二氧化锰和隧道型α-二氧化锰纳米材料。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和氮气吸-脱附技术对产物的晶型、形貌及孔结构进行了表征。实验结果表明,δ-二氧化锰呈花状微球形貌,具有介孔结构（平均孔径为3.4 nm）,BET比表面积为219 m²/g;α-二氧化锰呈纳米线束形貌,具有部分介孔结构（平均孔径为35.7 nm和154.6 nm）,BET比表面积为26 m²/g。研究了不同晶型纳米二氧化锰对亚甲基蓝的吸附性能。实验结果表明,在相同条件下α-二氧化锰的吸附性能优于δ-二氧化锰,且在碱性环境下吸附效果较好。当反应时间达到120 min时,α-二氧化锰和δ-二氧化锰对亚甲基蓝的去除率分别为84.4%和82.9%。     

CaO-Al2O3二元氧化物吸附剂的制备、表征及除氟性能研究

以δ-Al_2O_3为前驱体,用浸渍及高温焙烧技术制备了结构新颖的CaO-Al_2O_3二元复合氧化物吸附剂。用XRD、SEM、FT-IR、TG及BET等手段对产物的晶型、形貌、热稳定性及孔结构等进行了表征。同时,研究了pH值及吸附时间对CaO-Al_2O_3除氟率的影响。结果表明,δ-Al_2O_3及CaO-Al_2O_3均为纳米颗粒形貌,具有介孔结构,比表面积分别为167.8m~2/g和72.3m~2/g;在pH=8.0时,CaO-Al_2O_3的除氟效果最佳,当吸附时间超过220min时,CaO-Al_2O_3的除氟效率明显高于δ-Al_2O_3,且在480min时F-的去除率达65.42%。     

利用吸附技术提取盐湖卤水中锂的研究进展

综述了无机吸附剂提取盐湖卤水中锂的研究进展。详细叙述了铝基吸附剂,层状离子交换吸附剂,钛基、锑基和锰基锂离子筛的提锂原理及发展现状,并根据物质结构特点指出了各类吸附剂的优势以及在提锂过程中存在的不足,提出了相应的改进方向。作为一种新型、高效、绿色的提锂剂,锰基吸附材料的发展前景被普遍看好,重点讨论了锰基吸附材料制备手段及掺杂改性研究,并对其发展进行了展望。     

玛纳斯湖卤水自然蒸发析盐规律及硼、锂富集规律研究

以ISLEC软件模拟计算了新疆玛纳斯湖晶间卤水20 ℃自然蒸发的结晶路线,以模拟计算的结果指导在室内进行了自然蒸发实验,得出了与模拟计算一致的玛纳斯湖自然蒸发结晶路线。并研究了蒸发过程中硼、锂等微量元素的富集和分布规律。玛纳斯湖水室内自然蒸发时的结晶路线:①CaSO₄·2H₂O+NaCl;②CaSO₄·2H₂O+NaCl+MgSO₄·6H₂O;③NaCl+MgSO₄·6H₂O+KCl（少量）+KCl·MgCl₂·6H₂O;④NaCl+MgSO₄·6H₂O+KCl·MgCl₂·6H₂O+MgCl₂·6H₂O。ISLEC计算得到的光卤石矿中KCl的品位为14.24%,实验得到的光卤石矿中KCl的品位为10.59%。同时,蒸发过程中硼、锂未以固相形式析出,一直富集于卤水中,至蒸发结束约富集16倍,w（B₂O₃）约为1%,Li⁺约100 mg/L。依据自然蒸发结果,给出了湖水开发利用的建议,即先经过冬季冻硝脱硫再进行盐田晒卤以获取高品质的光卤石矿。     

水系锂离子电池负极材料LiTi2(PO4)3的研究进展

锂离子电池作为一种绿色可充电电池, 具有较高的能量密度及功率密度, 但市售锂离子电池主要以有机物为电解液, 当电池过充或短路时存在一定的燃烧及爆炸风险。为应对此问题, 水系锂离子电池逐渐走进人们的视野, 它具有清洁环保、安全性能高等优点, 其工作电压为1.5~2.0 V, 主要应用于储能领域。考虑到水系电池的析氢析氧反应, 常规负极材料无法应用于水系锂离子电池, 因此水系锂离子电池的研发关键在于负极材料的选取。LiTi₂(PO₄)₃具有开放的三维通道以及合适的嵌锂电位, 可以作为水系锂离子电池的负极材料。LiTi₂(PO₄)₃的合成方法主要有高温固相法、溶胶-凝胶法和水热法等。为进一步提高LiTi₂(PO₄)₃的电化学性能, 可以采用颗粒纳米化、形貌控制、元素掺杂及碳包覆等方式进行改性。本文从合成方法及改性手段的角度, 对近年来国内外水系锂离子电池负极材料LiTi₂(PO₄)₃的研究进行综述, 并对LiTi₂(PO₄)₃负极材料的发展前景做出展望。     

介孔氧化铝的结构调控及除氟性能研究

以铝酸钠（NaAlO₂）和氯化铝（AlCl₃·6H₂O）为铝源,分别以葡萄糖、壳聚糖、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为结构导向剂,采用水热反应和高温煅烧技术制备了纳米氧化铝粉体材料。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、氮气吸附-脱附和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等手段对产物进行了表征。结果表明,产物均为介孔γ-氧化铝（γ-Al₂O₃）,呈纳米颗粒状形貌,分散较为均匀。其中,葡萄糖调控的γ-氧化铝具有较大的比面积（437 m ²/g）和孔体积（0.60 cm ³/g）。4种γ-氧化铝对氟离子（F ^-）的吸附结果表明,葡萄糖调控的γ-氧化铝除氟效果最好。     

MnCO3微球的可控制备、表征及高温热分解行为

以高锰酸钾(KMnO_4)为锰源,柠檬酸(C_6H_8O_7)为还原剂,采用水热合成技术在160℃条件下一步制备了碳酸锰(MnCO_3)微球。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、同步热分析(TG-DSC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、N_2吸附脱附技术及激光粒度仪对制备产物的结构、形貌、热稳定性、孔结构和粒度分布进行了表征。系统研究了柠檬酸用量、反应温度、反应时间对合成产物晶型和形貌的影响,探讨了MnCO_3在空气氛围中不同温度下的热分解行为。研究结果表明,产物MnCO_3为介孔材料,其孔径、比表面积和孔容分别为20.9nm、27.9 m~2·g~(-1)和0.19cm~3·g~(-1)。柠檬酸用量对制备产物的晶体结构具有控制作用,其浓度达1.49mol/L时产物为高纯MnCO_3微球。反应温度和时间对产物MnCO_3的晶型和形貌几乎没有影响。MnCO_3在空气氛围中发生热分解,300~400℃时产物以MnO_2为主,560℃时煅烧产物为Mn_2O_3,1000℃时分解生成Mn_3O_4。     

碱式硫酸镁形貌对碱式硫酸镁/聚丙烯复合材料力学性能的影响

以三种不同形貌的碱式硫酸镁(颗粒状(MOS_P)、晶须状(MOS_W)和扇形(MOS_S))为填料、月桂酸(LA)为改性剂、聚丙烯(PP)为树脂基体,通过熔融共混法制备了系列MOS/PP复合材料。SEM结果显示,改性后的MOS_P和MOS_W在基体中分散均匀,但与基体PP的相容性依然较差;MOS_S/PP样品中同时存在着尺寸较大且形貌复杂的MOS_S和部分分散的MOS_W,界面缺陷更加明显。广角X-射线衍射(WXRD)结果表明,三种MOS均能诱导β-晶型PP的产生,与月桂酸的加入无关,其中MOS_P诱导效果更明显。力学性能测试结果表明,三种形貌MOS的加入稍降低了基体的屈服强度,一方面是MOS与基体相容性差,另一方面归结于β-晶型PP生成;相比之下,MOS_W加入能较好地保持PP基体的屈服强度和拉伸断裂韧性,且明显增强基体的模量,主要归因于MOSW较大的长径比;MOS_P对基体的增韧效果更为明显,一方面是由于MOS_P诱导生成β-晶型PP的效果强于MOSW和MOS_S,另一方面则可能是由于MOS_P较大的比表面积附着了较多的脂肪酸盐,其增塑效果更强。     

锰氧化物锂离子筛的掺杂改性及吸附性能研究

以二氧化锰和氢氧化锂为原料,采用高温固相法合成了锂锰氧化物前驱体,再经离子交换技术制备了锰氧化物锂离子筛并用于溶液中Li ⁺的吸附。考察了Al ³⁺和La ³⁺掺杂对锂离子筛结构、形貌和吸锂性能的影响。用粉末X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）对制备产物进行了表征。结果表明,产物为尖晶石型锰氧化物锂离子筛,呈片状形貌,分散性较均匀。Al ³⁺和La ³⁺掺杂后产物仍然保持尖晶石结构,形貌有所变化,分别呈现出不规则的立方体和纳米颗粒。吸附结果表明,掺杂后锰氧化物锂离子筛的吸附容量有所提高。     

介孔氧化铝的合成及其除氟性能评价

以铝酸钠和氯化铝为铝源,葡萄糖为调孔剂,采用水热合成及高温煅烧法制备了介孔氧化铝吸附剂。用XRD、SEM、TEM和N_2吸附-脱附技术对产物的物相结构、形貌及孔结构进行了表征,并研究了对F~-离子的吸附性能。结果表明,制备产物为颗粒状γ-Al_2O_3,具有蠕虫状介孔结构特征,孔径分布范围较窄(5 nm)。溶液中共存阴离子对介孔γ-Al_2O_3的除氟率有明显影响,影响大小顺序为PO_4~(3-)HCO_3~-SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-。介孔γ-Al_2O_3的循环利用性能稳定,经5次吸脱附之后除氟率基本保持不变。