β-环糊精改性介孔二氧化硅材料对U（Ⅵ）的去除机制

以三乙氧基(3-异氰酸丙基)硅为交联剂,通过后接枝法合成了β-环糊精改性介孔二氧化硅（SBA-15-CD）材料。通过静态吸附试验研究了溶液pH值、SBA-15-CD投加量、吸附时间、温度等因素对SBA-15-CD吸附U(Ⅵ)的影响。通过扫描电镜（SEM）、X射线粉末衍射（XRD）、BET比表面分析、傅里叶红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）对材料进行表征分析,并探讨了SBA-15-CD吸附U(Ⅵ)的机制。结果表明,当U(Ⅵ)初始浓度为5 mg/L、温度为30 ℃时,SBA-15-CD吸附U(Ⅵ)的最佳条件为:pH=5、SBA-15-CD投加量0.20 g/L、吸附平衡时间30 min,在此条件下,平衡吸附量为24.4 mg/g,U(Ⅵ)去除率为98.3%。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型,即以化学吸附为主,且主要是通过表面的羟基、酯基和氨基与U(Ⅵ)配位。30 ℃下SBA-15-CD的饱和吸附量达330 mg/g,升高温度有利于吸附的进行。SBA-15-CD具有良好的重复使用性能。     

纳米氢氧化镁/氧化镁相转变的正电子湮没研究

用添加聚乙二醇(Polyethylene Glycol,PEG)表面活性剂的直接沉淀法合成氢氧化镁纳米粉末,将其在不同温度下煅烧得到的纳米氢氧化镁和纳米氧化镁,采用正电子湮没寿命谱(Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy,PALS)、X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)、热重分析(Thermal Gravimetric Analysis,TGA)、场发射扫描电子显微镜(Field Emission Scanning Electron Microscope,FESEM)和氮气吸附脱附实验(N2adsorption-desorption)等方法研究了纳米氢氧化镁转变为氧化镁过程中的微观变化机制。研究结果表明:实验制得的纳米氢氧化镁为厚度15 nm左右的片状形貌,在300oC左右热分解为直径30 nm左右的纳米球状氧化镁,颗粒大小均匀,分散性较好。正电子寿命测量发现两个长寿命分量τ3、τ4分别反映样品内部微孔和介孔的信息,在250~300oC的相转变温度区间,I4显著升高,同时I3却迅速减小,说明纳米氢氧化镁转变氧化镁时介孔数量突然增大,而微孔的数量迅速减少。由改进的Tao-Eldrup模型计算得到的孔径尺寸与氮气吸附脱附实验测量孔径分布的最可几孔径(2~4 nm)基本吻合,有理由推测在片状氢氧化镁转变球状的氧化镁时因晶粒长大、重组导致大量微孔发生迁移聚集成了较大的介孔;另一方面,水分子的脱离促进了晶粒内空位团和微孔不断产生、迁移和聚集。     

U(Ⅵ)在偕胺肟基功能化介孔二氧化硅上的吸附

通过嫁接法合成了偕胺肟基功能化修饰的介孔二氧化硅SBA-15-AO和SBA-15-2AO,采用傅里叶红外谱图(FTIR)、X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、比表面分析(BET)和元素分析等手段对所合成的样品进行了表征;采用批式法对比研究了U(Ⅵ)在未功能化的SBA-15和偕胺肟功能基含量不同的样品SBA-15-AO和SBA-15-2AO上的吸附行为。结果表明:偕胺肟基的引入未破坏SBA-15的孔结构,其比表面积和孔体积有所减小,但对U(Ⅵ)的吸附能力显著增强;室温下,偕胺肟基团含量较大的SBA-15-2AO对U(Ⅵ)的吸附能力最大,其最大吸附容量约为0.885mmol/g,是未功能化的SBA-15最大吸附容量的4倍;U(Ⅵ)在SBA-15、SBA-15-AO和SBA-15-2AO上的吸附均较迅速,180 min达到吸附平衡,均符合准二级吸附动力学模型;吸附过程受pH影响显著,但离子强度对吸附的影响较小,吸附为放热过程;在一系列干扰离子存在下,偕胺肟基功能化的SBA-15对U(Ⅵ)具有良好的吸附选择性。     

USY沸石中的正电子湮没

用正电子湮没方法研究了Y型沸石脱铝（高温水热处理）前后孔结构的变化，测量了在不同空气压强中的正电子寿命谱。在真空中得到脱铝前NaY沸石有4个寿命分量，脱铝后USY沸石有5个寿命分量．实验结果表明，经离子交换及高温水热处理后沸石中产生了“二次孔”。并且随着吸附空气的增加，USY沸石的τ5、I5明显减小。     

USY沸石中的正电子漂没

用正电子湮没方法研究了Ｙ型沸石脱铝（高温水热处理）前后孔结构的变化，测量了在不同空气压强中的正电子寿命谱。在真空中得到脱铝前ＮａＹ沸石有４个寿命分量，脱铝后 石有５个寿命分量，实验结果表明，经离子交换及高温水热处理后沸石中产生了“二次孔”，并且随着吸附空气的增加，ＵＳＹ沸石的τ５、Ｉ５明显减小。     

用正电子研究水热处理对稀土Y型沸石结构的影响

本文用正电子湮没谱学研究了水热处理温度等对稀土Y型沸石(REY)结构的影响。测量了REY沸石分子筛先经150℃预脱水、再经不同温度(300—800℃)下水热处理1h后的正电子寿命谱，所有谱中都出现了5个寿命分量，其第5寿命值及其相对强度与生成二次孔的大小和数量相关。实验表明在一定温度范围内REY经水热处理后都能产生二次孔，其中水热处理温度为500℃，处理时间为1h，所产生的二次孔不仅数量多而且孔径大。并讨论了不经预脱水处理的水热处理对阳REY结构的影响。     

功能化炭基磁性介孔材料的制备及其对铀的吸附性能

以介孔氧化硅SBA-15为模板,通过纳米浇筑法在模板孔道中引入不同质量的铁源和炭源作为前驱物,经过原位聚合反应,再使用[3-(三甲氧基硅烷)丙基]脲(UPTS)和氨丙基三乙氧基硅烷(APS)有机试剂对其表面进行后嫁接改性,得到介孔结构规整有序的功能化炭基磁性介孔材料(FCMMC)。并通过红外光谱(FT-IR)、N2吸附-脱附分别表征了FCMMC的结构。考察了溶液pH值、铀初始浓度、吸附剂用量和吸附时间等因素对FCMMC吸附铀的影响。结果表明:炭基和铁基均被负载在介孔氧化硅基体上,FCMMC具有较高的比表面积和较窄的孔径分布。FCMMC吸附铀的最佳条件为:pH=6.0、铀初始浓度25mg/L、FCMMC用量40mg、吸附时间1.0h。对吸附动力学模型和吸附等温模型进行了分析,FCMMC对铀的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir等温线模型,最大理论吸附量为128.69mg/g。同时,使用3种不同的解吸剂对FCMMC解吸再生8次后,其对铀的吸附率均在80%以上,说明FCMMC具有良好的再生性能。     

Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金化过程的X射线衍射和正电子湮没研究

采用Ｘ射线衍射和正电子湮没多普勒展宽测量相结合，研究了纳米晶态材料Ｆｅ７３．５Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１３．５Ｂ９的结构随退火温度的变化。实验结果表明：急冷非晶样品在４８０℃开始明显晶化，基体中析出体心立方结构的α－Ｆｅ（Ｓｉ）固溶体。随着退火温度的高，非晶漫峰不断减弱，而晶态相的衍射谱逐渐增强。进一步计算对衍射谱的分离，给出了晶化分数和非晶相平均原子间距随退火温度的变化规律。正电子湮没实验证实了约５５０     

Fe_（73．5）Cu_1Nb_3Si_（13．5）B_9非晶合金化过程的X射线

采用Ｘ射线衍射和正电子湮没多普勒展宽测量相结合，研究了纳米晶态材料Ｆｅ７３．５Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１３．５Ｂ９的结构随退火温度的变化。实验结果表明：急冷非品样品在４８０℃开始明显晶化，基体中析出体心立方结构的α－Ｆｅ（Ｓｉ）固溶体。随着退火温度的升高，非晶漫射峰不断减弱，而晶态相的衍射谱逐渐增强。进一步计算对衍射谱的分离，给出了品化分数和非晶相平均原子间距随退火温度的变化规律。正电子湮没实验证实了约５５０℃退火时样品内出现以Ｎｂ、Ｂ原子为主的晶界非晶相，Ｓ参数随退火温度的变化与非晶相平均原子间距随退火温度的变化规律一致。     

Fe—B超细微晶合金的正电子湮没研究

用正电子湮没技术对急地制备了Ｆｅ－Ｂ合金结晶态超细微粒（ＣＵＦＰ）的微结构进行了分析，寿命谱研究结果与正电子三态湮没模型相吻合，研究了Ｆｅ－Ｂ－ＣＵＦＰ的结晶与非晶两种结构的微缺陷，并推测Ｆｅ－Ｂ－ＣＵＦＰ聚集体（纳米晶膜）材料具有类原子气态微结构的可能性。     

烧结时间对YBa2Cu3O7-δ超导体的正交结构及正电子寿命参数的影响

报告了利用X射线衍射（XRD），扫描电镜（SEM）和正电子湮没等实验对YBa2Cu3O7-δ（Y－123）体系正交畸变度和正电子寿命谱随烧时间变化的研究结果。发现在950℃温度的烧结条件下，在12－72h这一相当宽的烧结时间范围内，正电子实验具有足够的稳定性和可靠性，实验表明足够的烧结时间在Y－123多晶材料制备方面是必须的。     

钯铋催化剂在乙炔加氢中的构效关系研究

乙烯是石油化工重要的工业原料，对经济发展有着重要的影响，乙炔半加氢生产乙烯是重要化工反应。传统的钯催化剂具有较高的活性，由于过度加氢和绿油的生成导致选择性和催化剂的催化周期低。因此，制备出一种高活性及选择性的催化剂并借助同步辐射技术探究其反应机理变得至关重要。利用沉积-沉淀法制备了二氧化硅负载的钯铋双金属催化剂，在乙炔半加氢反应中与传统催化剂进行催化活性及选择性方面的对比研究。借助X射线吸收精细结构（X-ray Absorption Fine Structure,XAFS）和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（High-Angle Annular Dark-Field Scanning Transmission Electron Microscopy,HAADF-STEM）等多种表征手段，发现独特的PdBi催化剂可以有效抑制PdHx的形成，减弱氢气的裂解速度和乙烯在钯表面的吸附，抑制乙烯的过度加氢产生副产物乙烷。新型钯铋结构催化剂及机理探索为今后制备高效的乙炔加氢制乙烯催化剂提供了一种新的思路和手段。     

DVB用量对SDB结构和Pt-SDB催化性能影响研究

以苯乙烯(St)为单体,共聚单体二乙烯基苯(DVB)为交联剂,通过悬浮聚合法制备了不同交联结构的大粒径(2~5mm)多孔聚苯乙烯-二乙烯基苯(SDB)小球,并用浸渍还原法制备了Pt-SDB疏水催化剂。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重(TG)、N2吸附-解吸、微机控制电子万能试验机、静态水接触角(CA)、场发射扫描电镜(FSEM)和氢-水催化交换实验等手段分析了DVB用量对SDB的分子结构、热稳定性、孔结构、抗压强度、疏水性、Pt的分散度及催化活性的影响。结果表明:随着DVB用量的增大,热稳定性、抗压强度以及疏水性明显提高,Pt的分散度显著增大,比表面积和孔容逐渐增大,平均孔径则逐渐减小。当DVB与St的摩尔比(n(DVB)∶n(St))=1∶1时,SDB疏水催化剂载体性能优异,孔结构、Pt的分散度及疏水性最佳,制得的Pt-SDB催化剂柱效率达95.6%(65℃)、96.1%(80℃)。     

用PS作探针研究化学反应中间态及中间过程

介绍了一种奇特原子－正电子素的基本性质及作为探针研究化学反应历程、探测中间产物的实用性。为了检验这种应用的可能性，选用Ｒｈ（Ⅲ）与乙烯作用制备Ｒｈ（Ｉ）催化剂的合成反应．根据观测到的正电子素湮没寿命及强度随反应时间的异常变化讨论了中间态的Ｒｈ（Ⅱ）的形成及反应机理。     

有机官能化硅基介孔分子筛的界面层表征

采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、红外(IR)、核磁共振(NMR)、拉曼(Raman)光谱、热重(TG)、N2吸附／脱附分析、元素分析等现代物理技术对有机官能化介孔材料的物相、表面组成、稳定性等织构性能进行表征。对所合成的系列有机官能化硅基MSL—X介孔材料，表征了各种有机硅氧烷由于其反应速率、空间位阻的不同，使其对硅基骨架的缩聚程度、孔道和表面所带来的性质差异。运用小角X射线散射方法(SAXS)实验技术对所合成的有机官能化介孔材料结构和表面的表征方法，揭示了有机官能化基团在介孔孔道的存在状态及在孔道表面所形成的界面特征。     

甲基两烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物/梯形聚苯基硅倍半氧烷原位共混物的正电子寿命谱研究

用正电子湮没技术研究了甲基丙烯酸甲酯－甲基丙烯酸共聚物（Ｐ（ＭＭＡ－ＭＡＡ））／梯形聚苯基硅倍半氧烷（ＰＰＳＱ）原位共混体系的自由体积孔穴尺寸及浓度与其组成的关系。具有两种不同配比的该共混物的正电子寿命温度谱表明：该共混物有两种结构转变，即：Ｔｂ、Ｔｇ，因含５％ＰＰＳＱ的共混试样Ｃ５中的自由体积分数较大，其Ｔｐ、Ｔ均小于含１％ＰＰＳＱ的共混试样．Ｃ１。研究了热历史对Ｐ（ＭＭＡ－ＭＡＡ）／梯形ＰＰＳＱ共混物结构的影响。还发现正电子平均寿命与自由体积分数有着类似的随温度变化的规律     

用正电子湮没方法测定铌酸钾晶体的色心浓度

铌酸钾(简称KN)晶体是一种优良的非线性光学材料。它不仅在激光技术应用上有广阔的前景,而且对晶体缺陷、结构相变等基础理论研究亦可提供丰富的信息。 制得的KN晶体常会呈现不同的颜色,认为这种颜色是色心引起的,建议用退火方法消除之。现在缺少一种简便的测量KN晶体色心浓度的方法。我们用正电子湮没方法测量了:①无色、淡蓝、蓝色(化学成份相同)三种KN晶体的寿命谱;②同一块KN晶体退火(1000℃,10小时)前、后的正电子湮没谱。③同一块KN晶体辐照前、后的正电子湮没谱(辐照处理条件是,X光管电流200mA,功率12kW,辐照时间80min),测量结果如下。     

粉煤灰衍生介孔硅钙材料吸附去除Co(Ⅱ)及放射性过渡金属离子性能研究

针对含低水平放射性过渡金属离子废水的处理需求,本工作以Co(Ⅱ)为代表,研究了粉煤灰衍生介孔硅钙材料对Co(Ⅱ)的吸附去除性能。研究结果表明,高铝粉煤灰“预脱硅-碱石灰烧结提铝”工艺在预脱硅阶段产生的硅钙材料副产品,以水化硅酸钙（C-S-H(Ⅰ)）（钙硅原子摩尔比n(Ca)/n(Si)=0.98～1.00）为主要矿相,属于具有高比表面积（733 m²/g）且孔隙发达的介孔材料,同时,其具有良好的酸碱缓冲性能（pH=2～10）以及一定的阳离子交换性能（Ca²⁺/H⁺）。介孔硅钙材料在35～60℃对Co(Ⅱ)吸附容量最高可达209~296 mg/g,整个过程符合Langmuir单分子层化学吸附,为吸热反应,吸附可在3 h内快速达到平衡,吸附机理主要为离子交换（占84.5%）。而对实际核电站大修废水的吸附试验结果表明,对其中的放射性Co(Ⅱ)去除率大于98.6%,并且其他放射性过渡金属离子也得到去除。在当前放射性核素的水泥固化处置中,介孔硅钙材料不仅与水泥有较高的相容性从而实现放射性核素的高效稳定化,同时还可替代部分水泥从而实现固化产物的减量化,具有较好的环境和经济效益,因此,该介孔硅钙材料在放射性废水核素去除方面具有较大的资源化应用潜力。     

正电子湮没研究Al、Nb共掺CaCu3Ti4O12陶瓷高介电常数机理

关于CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的高介电常数机理,目前广泛接受的是非本征的内阻挡层电容模型。该模型认为在多晶中元素变价、缺陷和非化学计量比等导致的半导化晶粒被绝缘晶界层,即内阻挡层所包围。其中内阻挡层的厚度对材料的介电性能影响较大,而扫描电子显微镜（SEM）测试表明样品晶界呈稀烂的果酱状,SEM难以测量晶界区域绝缘内阻挡层厚度。本文采用正电子湮没技术表征其厚度,通过对CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷共掺不同浓度的Al、Nb（CaCu₃Ti_4-xAl_0.5xNb_0.5xO₁₂,x=0.2%、0.5%、5.0%）改变其晶粒和晶界的微观结构,研究CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷高介电常数机理。正电子湮没结果显示,掺杂样品符合多普勒展宽谱S参数的变化趋势与平均寿命的变化趋势一致。x=0.5%掺杂样品的介电常数最高,其平均寿命、S参数和湮没长寿命成分均最小,阻挡层最薄。实验结果验证了描述CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷高介电常数机理的内阻挡层电容模型的预测。     

YBa_2Cu_（3－x）Sn_xO_y超导体系的正电子寿命谱研究

研究了Ｓｎ作Ｃｕ位元素替代的ＹＢａ２Ｃｕ３－ｘＳｎｘＯｙ超导体系（ｘ＝０－１．５）的正电子寿命谱，计算了局域电子密度和缺陷浓度的变化；发现了存在于高浓度替代区域（ｘ＝０．８－１．０）的正电子湮没特征；讨论了对超导电性的影响以及相应的物理机制。