O3/H2O2去除选矿废水中丁基黄药的研究

用臭氧类高级氧化剂O₃/H₂O₂对含有丁基黄药的模拟选矿废水进行了处理。考察了O₃和H₂O₂的用量、溶液pH值、丁基黄药初始浓度、常见难免离子对废水COD_Cr去除效果的影响;并通过紫外-可见光谱和添加叔丁醇试验,探讨了O₃/H₂O₂工艺去除丁基黄药的反应机理。结果表明：丁基黄药初始浓度为400 mg/L、pH=6.8的模拟废水1 000 mL,投加100 L/h 的O₃和1 000 mg/L 的H₂O₂,反应2 h后COD_Cr的去除率可达60.25%;CO^2-₃和SO^2-₄有抑制废水中COD_Cr去除的作用,而Cu2+和Zn2+可以提高废水COD_Cr的去除率;O₃/H₂O₂工艺去除废水COD_Cr反应遵循羟基自由基反应机制。     

亚氧化钛块体电极的电化学特性及其对几种工业有机废水的降解效能研究

亚氧化钛电极Ti_nO_2n-1(4≤n≤10)具有环境友好、导电性好、耐强酸强碱、析氧电位高等优异性能,在电催化氧化处理难降解有机废水领域中极具应用潜力。采用自制的亚氧化钛块体电极,研究该电极的电化学特性及其对多种难降解工业有机废水的降解效能,并表征该电极的组成和表面形貌。结果表明：该块体电极为表面多孔结构,电极表层的主相为Ti₄O₇,电极的粗糙系数约为500,能为电化学反应提供较大的活性比表面积;同时,其电化学电位稳定窗口可高达3.6 V,电化学交换电流密度为4.606×10^-2mA·cm^-2,均高于DSA电极(2.3 V和1.861×10^-2mA·cm^-2);此外,该块体电极及DSA电极的电化学氧化降解亚甲基蓝(MB)的过程均符合准一级反应动力学方程,且反应动力学常数k_亚氧化钛=2.0 k_DSA。利用亚氧化钛块体电极对多种工业废水,如垃圾渗滤液、金属冶炼厂的残余液等样...     

Magnéli相亚氧化钛陶瓷的制备及其应用研究进展

Magnéli相亚氧化钛是一系列非化学计量比氧化钛的统称,主要包括Ti₄O₇、Ti₅O₉、Ti₆O₁₁和Ti₈O₁₅等相,其中以Ti₄O₇的导电性最好,其理论电导率可达1 500 S·cm^-1,约为石墨的二倍。此外,Magnéli相亚氧化钛在强酸、强碱环境中均表现出极强的耐蚀性能,并且能够在水溶液中保持3.0 V以上的稳定电位窗口。Magnéli相亚氧化钛优异的性能使其在化学电源如铅蓄电池、液流电池、锂硫电池、可再生燃料电池,电解水的催化剂载体,热电及光电材料,光催化制氢以及电催化氧化降解有机污染物等领域中展现出良好的应用前景。目前,科研人员已经开发出一系列制备亚氧化钛的方法。但是在高纯度、单相、纳米或亚微米尺度亚氧化钛粉体,大尺寸的一体式亚氧化钛电极和金属基亚氧化钛涂层电极的规模化生产和应用中依然存在许多问题,限制了亚氧化钛系列产品在上述领域中的...     

Bi2O3催化氧化法处理选矿废水试验研究

研究了用Bi₂O₃催化氧化法处理含黄药的模拟选矿废水的降解效果,分别考察了光照与否、反应时间、废水的pH值、Bi₂O₃用量、黄药浓度、催化剂可重复利用性等因素对催化氧化效果的影响。结果表明,黄药初始浓度30 mg/L,自然pH=7.2,Bi₂O₃用量为1 g/L且无光照条件下搅拌反应60 min,黄药降解率可达99.74%,催化剂重复利用4次仍有较好的活性,且在黄药降解过程中不产生任何中间产物,具有较高的实用价值。     

基于BaCo0.4Fe0.4Zr0.1Y0.1O3-δ空气电极的可逆质子陶瓷膜电池性能研究

采用柠檬酸络合-硝酸盐燃烧法合成的BaCo_0.4Fe_0.4Zr_0.1Y_0.1O_3-δ (BCFZY)作为空气电极材料,组装了燃料电极支撑的可逆质子陶瓷膜电池(R-HCMC),并且探讨了单电池在不同工作模式下的电化学性能。结果表明：在900℃下合成的BCFZY表现为单一立方钙钛矿结构,在700℃燃料电池模式下,单电池最大输出功率为424.7 mW·cm^-2、最低的极化阻抗为0.23Ω·cm²;在电解模式下,电解电压为1.4 V时,最大电流密度为1 084 mW·cm^-2、氢气产率为3.1 mL·min^-1·cm^-2。说明,BCFZY空气电极在中低温条件下表现出良好的电催化活性和结构与性能稳定性。     

Fenton氧化法处理高盐制药废水的研究

为了实现高盐制药废水的达标排放,采用Fenton氧化法对高盐制药废水出水进行深度处理,通过单因素实验与正交试验研究了废水初始p H值、H₂O₂投加量、硫酸亚铁投加量以及搅拌反应时间等因素对制药废水的处理效果。经试验确定最佳反应条件：p H值为3、H₂O₂(30%)投加量为5 m L、H₂O₂∶Fe²⁺为20∶1、反应时间为30 min。在最佳条件下,废水中COD的去除率达67.41%。经Fenton处理后的废水有机物种类与浓度均发生了变化,部分复杂有机物转化为较易分解有机物。     

(NH4)2S2O8氧化载金黄铁矿规律及E-pH研究

采用基于硫酸根自由基(SO₄^-·)的高级氧化技术,将(NH₄)₂S₂O₈作为氧化剂氧化预处理黄铁矿。考察了(NH₄)₂S₂O₈和FeSO₄浓度、浸出温度、浸出时间对氧化浸出黄铁矿效果的影响。结果表明,采用热活化(NH₄)₂S₂O₈产生SO₄^-·预处理黄铁矿,在(NH₄)₂S₂O₈浓度0.395 mol/L、浸出温度70℃、浸出时间8 h条件下,黄铁矿浸出率可达73.71%。通过动力学方程拟合,确定该体系浸出黄铁矿可采用收缩核动力学模型描述,浸出黄铁矿过程中反应速率的决定步骤为内扩散速率,其表观活化能为50.57 kJ/mol。通过绘...     

Fe(Ⅵ)/H2O2体系对焦化废水中有机物和煤颗粒物的协同处理研究

我国现有焦化废水处理技术虽可使最终排放废水达到国家标准,但在实际生产中仍有90%以上焦化厂废水处理出水的COD(化学需氧量)无法达标,难降解有机污染物的去除成本过高是主要原因之一。基于焦化废水中有机物达标去除成本高、效率较低,煤颗粒粒径小、沉降较差的问题,建立Fe(Ⅵ)/H₂O₂体系,结合Fe(Ⅵ)氧化法和类Fenton法两者的优点,以及反应产物Fe(Ⅲ)的絮凝性,研究Fe(Ⅵ)/H₂O₂体系在水溶液中对煤颗粒的快速氧化絮凝效果和该体系在实际焦化废水中对煤颗粒和有机物的协同去除效果及影响因素,以期为进一步研发该类工业废水同步去除有机物和无机物的高效低耗处理技术提供依据。选取颗粒表面Zeta电位值为反映煤颗粒物沉降性能的主要指标,采用单因素试验,考察H₂O₂投加量、Fe(Ⅵ)及H₂O₂反应时间、无机盐等对Fe(Ⅵ)/H₂O₂体系氧化煤颗粒的影响。采集焦化厂生产废水,考察p...     

高值化利用含Sb(Ⅲ)废水制备Fe3O4/Sb2O4@C复合材料及其性能研究

采用液相还原法制备纳米零价铁(nZVI),以其吸附废水中的Sb(Ⅲ),得到nZVI/Sb颗粒; 将其在500 ℃下氧气煅烧8 h,制得Fe₃O₄/Sb₂O₄材料; 再以葡萄糖为碳源、600 ℃氮气热处理,制备了Fe₃O₄/Sb₂O₄@C复合材料,并对其性能进行了研究。结果表明,nZVI吸附含Sb(Ⅲ)废水的适宜条件为:中性溶液Sb(Ⅲ)初始浓度100 mg/L,nZVI投加量1.2 g/L,室温下吸附50 min,该条件下废水中Sb(Ⅲ)去除率为73%; 引入Sb₂O₄后,铁基负极的首次放电比容量高达1065.6 mAh/g; 包覆碳后,Fe₃O₄/Sb₂O₄@C复合材料电化学性能明显改善,100 mA/g电流密度下,循环150圈后放电比容量仍可保持在483.7 mAh/g,电流密度2000 mA/g时,放电比容量仍有118.2 mAh/g。     

过硫酸盐电解质支撑的BDD-PS电化学氧化RB-19的研究

采用热丝化学气相沉积法制备掺硼金刚石薄膜(BDD)电极,以过硫酸盐(PS)作为支撑电解质构建BDD-PS体系,电化学降解蒽醌类活性蓝19(RB-19)模拟染料废水。研究了BDD-PS体系中电流密度、染料初始浓度、pH值、温度等工艺参数对RB-19降解效率的影响。结果表明,BDD-PS体系结合了羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(·SO₄^-)氧化有机物,更有利于有机物的降解;电解质浓度0.05 mol/L时,BDD-PS体系降解RB-19的最优参数为:电流密度10 mA/cm²,染料初始浓度100 mg/L,初始pH值1.5,溶液温度50℃。在此条件下电化学降解120 min后,色度移除率达到100%,能耗为2.2 kWh/m³,TOC移除率达到64%。表明BDD-PS体系在降解有机污染物方面具有应用潜力。     

LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2表面包覆TiO2改性研究

为进一步改善LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM622)一次物料性能,采用简便易行的干法包覆方式,主要研究了TiO₂包覆量一定的情况下热处理温度、保温时间对正极材料的物理指标,以及容量、倍率、循环寿命和存储等电性能的影响。X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、扣式电池、全电池等测试分析表明,材料表面有明显的包覆物,但无新物相生成。当热处理温度为500℃、保温时间为12h时,所制备NCM622材料在3.0～4.3V电压范围0.1C放电容量为181.2mAh/g,比未包覆材料提高了2.6mAh/g;在3.0～4.4V电压范围45℃下1C充放80周,循环保持率由未包覆的95%提升至97.2%。包覆物消耗了材料表面的残碱,减缓了电解液的侵蚀,从而改善了材料的循环寿命和存储性能。包覆前后的材料分别做成600mAh的小软包电池,60℃时放置7天后材料鼓胀率由8.3%降低到4.5%;容量保持率和容量恢复率分别由89.1%、94.3%提升到90.2%、98.3%。     

高镍正极材料LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2双包覆改性及软包锂离子电池应用研究

对电极材料进行包覆改性,是提升锂离子电池能量密度、循环寿命和安全性等重要特性的有效策略。基于高镍三元正极材料Ni_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂（Ni83）,通过纳米ZrO₂和纳米B₂O₃双组分包覆,制备得到了ZB-Ni83材料,并对其材料特性和软包锂离子电池性能进行了研究。ICP-OES元素分析结果表明,ZrO₂和B₂O₃已成功实现包覆,ZB-Ni83材料中锆含量为0.166 4%,硼含量为0.068 9%。XRD和SEM结果表明,ZB-Ni83材料为具有层状结构和良好结晶度的紧密实心二次球形颗粒,该结构有利于提高材料的振实密度及电解液浸润性。采用ZB-Ni83正极材料的软包锂离子电池具有良好的倍率、循环和安全性能。在2 C条件下,ZB-Ni83电芯的比容量为182 mA?h?g^–1、容量保持率为92.6%;在45 ℃高温循环及截止容量保持率85%条件下,ZB-Ni83电芯的循环次数约为1100次,而原始Ni83电芯的循环次数仅为约600次。对ZB-Ni83电芯进行满电130 ℃的热箱实验,结果未发生破裂、冒烟、爆炸、着火等现象。本研究为高镍材料的创新和改进提供了实验参考和可行思路。     

MoS2/In2Se3异质结电子结构与光电性质研究

二维材料异质结可以利用各组份二维材料的优异物理性质,实现按需设计制备新型的功能器件。通过构建二维半导体材料MoS₂与二维铁电材料In₂Se₃的异质结,研究了铁电极化对异质结的能带结构、电荷转移、压电系数及光电响应的影响。结果发现:当极化方向沿着从MoS₂指向In₂Se₃方向时,异质结能量更低、结构更稳定、电荷转移更多、能带带隙也更小;相比于面内应变对异质结带隙产生的微弱影响,利用极化方向的翻转可有效地调控异质结的带隙,实现从Ⅰ型能带对齐到Ⅱ型能带对齐;针对最稳定的异质结结构,发现压电系数e₃₁相比于单层In₂Se₃提升了24倍。通过实验采用干法转移制备出MoS₂/In₂Se₃异质结,利用拉曼光谱与光致发光光谱对其光电特性进行表征,发现异质结区保留着各自组份材料的拉曼特征峰与激子峰信号,相比于单独的In₂S...     

锂金属专刊 废旧动力锂离子电池中LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料的回收与再利用

通过碱液浸出法对废旧动力锂离子电池中的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料进行处理,在NaOH浓度为0.5 mol/L、固液比为0.1 g/mL条件下,25 ℃超声15 min,浸出率可达100 %。将浸出物料通过共沉淀法,控制陈化时间分别为16、20和24 h制备新NCM523正极材料。当陈化时间为20 h时,SEM结果表明所制备出的材料形貌呈类球型,表面最为光滑。XRD精修数据显示其锂镍混排值最低,为3.21 %。将其组装成扣式电池后,在0.1 C下首次放电比容量为153.1 mAh/g,库伦效率为83.49 %。在2.0 C下循环50圈后,放电比容量为120.4 mAh/g,容量保持率为89.9 %。     

(Cr,Fe)7C3颗粒原位自生的Fe3Al基金属陶瓷涂层磨损行为

制备研究了一种以Fe₃Al金属间化合物为基相,原位自生(Cr, Fe)₇C₃颗粒为陶瓷相的新型低成本金属陶瓷涂层及其摩擦磨损性能。通过投料成分的精准设计,采用真空冶金+堕气雾化的冶金方法直接制备了(Cr, Fe)₇C₃/Fe₃Al新型复合粉末,获得碳化物原位自生于Fe₃Al基相且呈弥散分布的(Cr, Fe)₇C₃/Fe₃Al金属陶瓷涂层原料;采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备(Cr, Fe)₇C₃/Fe₃Al涂层,并通过销-盘往复干摩擦磨损实验,研究了具有原位自生(Cr, Fe)₇C₃颗粒弥散强化的(Cr, Fe)₇C₃/Fe₃Al金属陶瓷涂层在室温及400℃下的耐摩擦磨损性能。结果表明：(Cr,...     

具有高效光催化析氢和污染物降解性能的三维多孔V2O5/g-C3N4制备

面对能源日益短缺和水环境污染问题,开发高性能催化剂用于光催化析氢和污染物降解具有重要意义。采用热聚合法制备复合催化剂V₂O₅/g-C₃N₄,测试结果表明该复合催化剂具备稳定的三维多孔结构,比表面积大,表面活性位点多。V₂O₅负载可以增强g-C₃N₄的光吸收能力,促进光生电荷的分离转移,进而提高其光催化活性。在可见光照射下V₂O₅/g-C₃N₄具有优异的产氢活性和较高的光催化降解RhB性能,其析氢活性为1.38 mmol?g^-1?h^-1,降解RhB性能为96.85%。通过活性粒子捕获实验探究了催化过程中RhB的降解机制,结果表明在RhB的光催化降解过程中超氧自由基起着至关重要的作用。该研究对制备高活性的可见光响应催化剂具有指导意义。     

Cr3+掺杂CaLu2Al4SiO12宽带近红外荧光材料发光性能与器件研究

近红外光谱技术在食品质量检测与分析、夜视、生物组织成像、植物生长调控等领域有重要的应用价值,宽带近红外光源在这些应用中起着重要的作用,而通过荧光材料转换实现宽带近红外LED光源有着不可比拟的优势。采用高温固相法制备了CaLu_2-xAl₄SiO₁₂:xCr~(3+_x=1%—13%荧光粉。研究结果表明,CaLu_2-xAl₄SiO₁₂:xCr³⁺荧光粉在423 nm的蓝光激发下,光谱覆盖了650—1000 nm范围,荧光粉的发射峰值位于752 nm,半高宽有167 nm。当Cr³⁺离子掺杂浓度为5%时,量子效率达到了60.9%。同时,CaLu_2-xAl₄SiO₁₂:xCr³⁺具有良好的热稳定性,在373 K时的发光强度为室温下的60.6%。此外,将CaLu₂Al₄Si...     

Ce含量对Ti/IrO_2-SiO_2-CeO_2电极电催化性能的影响

为降低析氧电位,改善电极表面形貌,制备电催化性能良好的Ti基IrSi电极,在煅烧温度为450℃条件下,采用热分解法制备了不同Ce含量的Ti/IrO_2+SiO_2+CeO_2氧化物电极,采用SEM对电极的表观形貌进行表征,采用循环伏安曲线、析氧极化曲线及交流阻抗图谱对电极的电催化性能进行表征。结果表明,添加适量Ce可使晶粒分散均匀,裂纹数目增多,电极表面变得平坦、致密、均匀,同时析氧电位降低,孔隙率增加,电催化活性大大提高。但过量Ce又会对电极电催化性能产生不利影响,Ce含量达到10%时,裂纹数量最多且分布均匀,涂层形貌良好,析氧电位达到最低,为1.23V,电催化性能达到最佳。     

SiCf/SiC复材表面Sc2O3-Y2O3-ZrO2基梯度可磨耗涂层设计及性能研究

SiC_f/SiC陶瓷基复合材料是未来航空发动机重要材料之一,其表面涂层是保护SiC_f/SiC陶瓷基复合材料关键技术。针对陶瓷基复材表面的Sc₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂基可磨耗涂层与EBC涂层结合力不够高、应力匹配性差等问题,开展Sc₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂基梯度可磨耗涂层设计、制备与考核技术研究,并且与非梯度可磨耗涂层进行性能对比。研究结果表明:梯度可磨耗涂层比非梯度可磨耗涂层结合强度提高了6.7%;在(1 250±50)℃高温冲击1 000次后,梯度可磨耗涂层剥落面积仅为非梯度可磨耗涂层剥落面积的1/6。因此,梯度可磨耗涂层具有更好的力学性能,有望在未来航空发动机中得到广泛应用。     

Zn取代对尖晶石Li2MnTi3O8负极材料微观结构及电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶结合固相烧结的方法制备了具有复杂尖晶石结构(空间群为P4332)的Li₂Mn_1-xZn_xTi₃O₈(x=0,0.1,0.5)负极材料。研究了Zn部分取代Mn对Li₂MnTi₃O₈材料微观结构及电化学性能的影响。结果显示,Zn取代之后,Li₂MnTi₃O₈材料的晶胞体积以及晶粒尺寸有明显的降低,然而颗粒大小却没有显著的变化。电化学测试结果表明,Zn取代对改善Li₂MnTi₃O₈材料电化学性能非常有利,在0.1C倍率条件下进行充放电, 50次充放电循环之后,Zn取代之后的材料放电容量为269mAh/g(Li₂Mn_0.9Zn_0.1Ti₃O₈),298mAh/g(Li₂Mn_0.5Zn_0.5Ti₃O₈),且都在第一次循环之后表现出优异的循环稳定性。在1C倍率条件下充放电36次,材料的放电容量得到了显著提高,并且在一定程度上提高了材料的循环稳定性。