铬掺杂黄钾铁矾微球的制备及OER性能研究

采用水热合成法制备出不同微观形貌的铬掺杂黄钾铁矾纳米球(KFe3-xCrx(SO4)2(OH)6)。利用XRD、SEM、FTIR和Raman对催化剂的微观结构及物理化学性质进行了表征,使用电化学工作站对样品进行电催化析氧性能(OER)测试。结果表明,Cr3+取代部分Fe3+的位置,随着摩尔比n(Fe3+/Cr3+)的提高,黄钾铁钒由不规则的纳米颗粒转变成尺寸均一的纳米球。当n(Fe3+/Cr3+)=2时,合成的KFe2Cr1(SO4)2(OH)6表面光滑、直径约为450~550 nm。当电流密度为10 mA/cm2时,过电位为362 mV,塔菲尔斜率为73 mV dec-1;恒电位测试20 h后电压无明显变化,基本趋于稳定。说明KFe2Cr1(SO4)2(OH)6微球表现出良好的OER催化活性和稳定性,为黄钾铁矾的应用提供了新的方向。     

层状锂铝氢氧化物吸附锂的性能试验研究

研究了采用喷雾干燥法和离子液体法制备不同形貌(球状和核壳状)γ-AlOOH前驱体，再采用机械化学法制备Li-Al层状吸附剂(吸附剂A,球状γ-AlOOH;吸附剂B,核壳状γ-AlOOH),借助XRD、SEM、FT-IR和N₂吸附—脱附技术对所制备吸附剂物相、结构、形貌等进行表征，考察了其对锂的吸附性能和机制。结果表明：吸附剂A和B的有效成分均为锂铝层状氢氧化物；不同形貌前驱体形成的吸附剂的层状结构不同；吸附剂A的比表面积大于吸附剂B;二者对锂的吸附过程均符合准二级动力学和Langmuir模型，最大吸附量分别为12.08 mg/g和9.89 mg/g,且吸附选择性较高。     

赤泥还原焙烧—磁选尾渣制备地聚物灌浆材料

赤泥中含有大量有价金属铁，可通过还原焙烧—磁选将铁精矿进行回收，但同时会产生部分磁选尾渣难以处理。以不同焙烧温度下的赤泥还原焙烧—磁选尾渣和高炉矿渣为原料，制备了碱激发地聚物灌浆材料(CRT-S)。结果表明，不同焙烧温度下的CRT-S地聚物灌浆料均符合赫谢尔-巴克利(Herschel-Buckley)模型的表达结果，且拟合后的R²均在0.99以上。焙烧温度700℃下力学性能最高，此时，流动度为24.5 cm,初凝时间为120 min,终凝时间为380 min,最终泌水率为2.6%,7 d和28 d的抗压强度分别为9.9 MPa和18.6 MPa;三维CT分析结果表明其气孔和裂缝较小，热流演变下其放热速率和最终放热量较高。CRT-S的微观结构呈片层状结构，XRD和FT-IR表明，CRT-S地聚物灌浆料的水化产物主要以C—S—H为主。将赤泥还原焙烧—磁选尾渣应用于地下灌浆工程中，以解决其难以处理的问题，达到赤泥及其还原焙烧—磁选尾渣多角度、分批次、深层次综合利用的目的。     

低浓度溶液中金的旋流电积

针对低浓度含金溶液,研究了以旋流电积法一步电积金,考察了溶液浓度、电流密度、溶液pH等条件对Au3+电积析出的影响.结果表明:对于2 L碱性电解液,在金质量浓度5 mg/L、电流密度20 A/m2、电积时间2.0 h条件下,电积效果较好,金析出率达94.66％,溶液中Au3+质量浓度可降至0.267 mg/L,耗电量为6.72 kW·h.旋流电积法可用于从低浓度溶液中回收金.     

不同形貌γ-AlOOH的制备及其对刚果红的吸附试验研究

研究了不同形貌(球状、中空球状及块状)γ-AlOO H的制备及球状 γ-AlOO H对废水中刚果红的吸附性能,借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附—脱附技术表征γ-AlOOH.结果表明:3种不同形貌的 γ-AlOO H均为正交晶相;球状 γ-AlOO H颗粒表面具有多层致密的薄片,比表面积较大,达272.72 m2/g;在废水初始pH为5～9、体积200 mL、刚果红质量浓度300 mg/L、球状 γ-AlOOH加入量0.5 g/L条件下,刚果红脱除率达96％,吸附量为576 mg/g;5次循环吸附后刚果红吸附量仍为573 mg/g左右.制备的球状γ-AlOO H是一种具有良好应用前景的染料废水治理吸附材料.     

富氧侧吹熔炼-多枪顶吹吹炼炼铜工艺杂质元素行为

通过对富氧侧吹熔炼-多枪顶吹吹炼炼铜工艺过程的生产数据进行整理，计算得出了铁、锌、铅和砷在整个系统的分布率。通过XRD、SEM/EDS等测试手段，对冰铜、熔炼渣和吹炼渣等部分中间产物的物相组成和微观结构进行了表征。综合分析了主要杂质元素铁、锌、铅和砷在富氧侧吹熔炼-多枪顶吹吹炼炼铜工艺中的分布行为规律。结果表明，铁主要以铁橄榄石、铁酸锌、铁酸铜等形式分布于炉渣中，锌绝大部分也会造渣并以铁酸锌的形式进入炉渣，即大部分铁和锌能在炉渣中直接开路除去；而大部分铅和砷进入炉渣和烟尘中，可通过渣的形式及挥发机理脱除和回收，但还有相当数量的铅和砷会残留于粗铜中，只能在后续电解工序中脱除。总结了这几种杂质元素减量化控制的有效方法和途径，为铜冶炼过程中杂质元素的综合处理和稳定生产提供了参考。     

NaFexCry(SO4)2(OH)6的合成及电化学性能研究

随着国内外能源的过度消耗和环境污染，寻求高效、清洁、可持续的能源已成为当前的首要任务。关于易合成的黄钠铁矾在析氧反应(OER)方面的研究较少。因此，通过水热法合成了4种不同铁铬物质的量比的铬掺杂黄钠铁矾[Na Fe_x Cr_y(SO₄)₂(OH)₆]催化材料。利用SEM、XRD、Raman和电化学方法对其结构和性能进行表征。结果表明，Cr³⁺成功地掺入到黄钠铁矾晶格中，随着Cr³⁺掺杂量的增加，黄钠铁矾颗粒尺寸逐渐减小；在1 mol/L KOH的电解液中，n(Fe³⁺)/n(Cr³⁺)为1∶1的样品的OER催化性能最佳；当电流密度为10 m A/cm²时，其过电位为370 m V，塔菲尔斜率为92.99 mV/dec，电化学双层电容(C_dl)为10.94 mF/cm²。     

模板法制备非晶态CoFe(OH)x的电催化材料的研究

开发具有高效、持久活性析氧反应(oxygen evolution reaction, OER)的过渡金属电催化剂对于清洁制氢生产有重要意义。利用模板法制备非晶态的二元金属氢氧化合物CoFe(OH)_x。利用X射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、激光拉曼共聚焦显微镜拉曼光谱仪(Raman)对催化剂的相结构和微观形貌等进行表征，标准三电极的电化学系统在饱和N₂气氛的1 mol/L KOH碱性溶液中，考察催化剂在析氧反应中催化性能。得益于非晶态结构存在大量缺陷和反应活性位点以及金属间的协同作用，通过电化学测试CoFe(OH)_x/65在电流密度在10 mA/cm²下，过电位为288 mV;此外，其稳定运行14 h内无明显削弱，表现出良好的OER稳定性。