钙系磷酸盐化学键合材料的制备及其固化重金属研究

利用富含氧化钙的铬铁渣(FS)和磷酸二氢钾(P)反应制备钙系磷酸盐化学键合材料,并用其作为固化重金属离子(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+))基体材料。研究了原料配比、缓凝剂及重金属掺量对胶凝材料初凝时间和抗压强度的影响。结果表明:当P/FS(质量比,下同)为1/4及硼砂掺量为2%时,材料性能最好,自然养护28d和常压蒸汽养护24h抗压强度分别可达25.65 MPa和36.86 MPa。随着重金属掺量的增加,材料抗压强度逐渐降低,掺量为3%时,自然养护28d和蒸汽养护24h试块抗压强度均大于10 MPa,满足建筑材料要求。固化体重金属毒性浸出试验表明:磷酸盐化学键合材料对重金属离子(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+))均具有很好的固化效果,浸出浓度远低于相应的鉴别标准。通过XRD、SEM和FTIR分析,钙系磷酸盐化学键合材料固化重金属的机理是通过水化产物的化学键合、吸附以及物理包裹作用将Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)固化在材料中。     

水泥熟料固化重金属Cu2+和Zn2+及水化浸出行为分析

危废处理是当前的热点问题,水泥窑协同处置作为一种有效的处理方式,逐步为社会所接受。多数的危废中包含Cu²⁺和Zn²⁺,文章研究了危废中重金属Cu²⁺和Zn²⁺在水泥熟料中的固化性能和在熟料中的分布,并探讨了重金属在水泥净浆中的浸出行为和环境安全性。通过熟料易烧性X射线衍射(XRD),矿物相分离萃取,浸出实验得出:Cu²⁺和Zn²⁺均改善了熟料易烧性;Cu²⁺促进了C₄AF的生成,同时也促进了C₃S晶粒的生长,并固溶在其中;Zn²⁺与熟料形成新的矿物相Ca₁₄Al₁₀Zn₆O₃₅。通过相对分布系数(D)和分配系数(K_f)说明Cu²⁺主要分布在硅酸盐相中,硅酸盐相固化Cu²⁺的能力强于中间相;Zn²⁺主要分布在中间相中,中间相固化Zn²⁺的能力强于硅酸盐相。掺量为2.0%的Cu²⁺和Zn²⁺在水泥净浆7 d龄期的浸出浓度最大,分别为1.724和0.387 mg·L^-1。水泥熟料固化Cu²⁺和Zn²⁺在水泥使用过程中不会对环境造成二次污染。     

磷酸盐矿化菌矿化重金属离子Zn2+的研究

选取一种菌株A,利用其在底物诱导下产生的酶化作用,分解产生PO34-,矿化固结重金属离子(以Zn2+为代表),使其沉积为结晶态的磷酸盐;并通过SEM及XRD等手段定性分析出中性条件下的矿化产物;通过对不同pH值环境下的矿化产物的定量分析,结合XRD分析出酸性、中性、碱性条件的矿化产物;通过实验可发现用该菌株矿化重金属离子的矿化率较高,环境友好、工艺简单,以期应用于实际污染修复中。     

Pb2+离子印迹材料的制备及性能研究

以Pb2+作为模板,环氧氯丙烷作为交联剂,MWNTs-CO/PEI作为功能单体,制备Pb2+-IIP材料。采用红外光谱和TEM对产物进行了表征。探讨了初始浓度、溶液pH值、吸附剂质量对吸附容量的影响。通过静态吸附实验研究Pb2+-IIP和Pb2+-NIP材料吸附实验的影响因素。结果表明,当吸附溶液的pH=5.0,吸附剂质量为0.03g,Pb2+的初始质量浓度为45mg/L时,Pb2+-IIP的最大吸附量为37.50mg/g,是Pb2+-NIP的2.47倍,40min内即可达到吸附平衡,吸附速率较快,选择识别性好,重复使用率高。     

化学键合型锌粉的制备及其防腐蚀性能

为了提高锌粉的使用性能,分别以磷酸、三乙醇胺为原料对球状锌粉进行改性制备2种化学键合型锌粉,通过正交实验探索最佳反应条件,采用盐水浸泡实验、交流阻抗技术评价锌粉的耐腐蚀性能。结果表明:锌粉经磷酸、三乙醇胺改性后,球形颗粒表面生长出片状或块状物,分别出现水合磷酸锌Zn3(PO4)2·4H2O、水合氢氧化锌Zn(OH)2·0.5H2O的物相,锌粉分别与磷酸、三乙醇胺发生了化学键合作用;磷酸、三乙醇胺改性键合型锌粉的防腐蚀性能优于球形锌粉的,而磷酸改性键合型锌粉的防腐蚀性能优于三乙醇胺改性键合型锌粉的。     

红色长余辉材料Y2O2S:Eu3+,Si4+,Zn2+的微波合成及性能研究

采用微波法合成了红色长余辉发光材料Y2O2S:Eu3+,Si 4+,Zn2+,研究了微波辐射功率和加热时间对制备Y2O2S:Eu3+,Si 4+,Zn2+的影响。并且对样品进行了XRD、SEM、荧光光谱和热释光谱等表征。XRD测试表明所制备的Y2O2S:Eu3+,Si 4+,Zn2+为单相,六方晶系;荧光光谱测试表明,用λem=626nm作为监控波长,在200～400nm之间有宽的激发光谱,峰值位于325nm。而发射光谱的谱线较窄,来源于Eu3+的5 D0→7F2跃迁的发射峰627.0nm最强。其中以辐射功率为750w,反应时间为25min所制备的样品发光性能最好。     

SrAl2O4:Eu2+,Dy3+荧光粉复合硫磷酸盐玻璃制备及其发光性能

用二次熔融法制备了SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+荧光粉掺杂低熔点硫磷酸盐的发光玻璃复合材料。采用DSC、透射光谱、XRD、发射光谱、SEM等测试手段对样品进行了表征。研究了熔制温度、熔制时间等因素对复合材料光学性能的影响。结果表明:熔制温度为700℃、熔制时间为30min的发光玻璃复合材料在365nm紫外光激发下,发射出峰值波长为514nm的黄绿光,保留了荧光粉的发光性能。     

Ce3+掺杂磷酸盐玻璃的紫外与可见光学性能

研究了基于钆和钠磷酸盐Ce3+掺杂磷酸盐玻璃的紫外吸收和发射光谱.与不含Ce3+的磷酸盐玻璃相比,掺Ce3+的样品紫外吸收边向长波方向移动,发射光谱也随玻璃组成的变化发生相应地红移.该现象的解释基于玻璃光碱度的变化,光碱度不仅与碱金属含量有关,也与O/O值有关.O/P值与PO4单元中的非桥氧数成比例,并且对玻璃的整体光碱度起着主要的决定作用.     

Ce3+对磷酸盐闪烁玻璃耐辐射性能的影响

研究了空气气氛下制备的掺Ce3+磷酸盐闪烁玻璃.XPS分析结果显示,玻璃网络结构中的铈离子以低化合价(三价)形式存在.分别测试了含Ce3+及不含Ce3+玻璃样品在辐射前及经特定剂量辐射后的紫外可见透过光谱.实验结果表明,含Ce3+玻璃在大于390nm波长处的辐射诱导吸收带消失或明显减弱.通过计算样品的辐射诱导吸收系数μ发现Ce3+离子的引入有效提高了磷酸盐闪烁玻璃的抗辐射能力.     

氨基化磁性纳米粒子的制备及其对Pb2+吸附性能研究

采用改进的高温分解法制备单分散Fe3O4纳米粒子,以正硅酸乙酯为硅源在其表面包覆SiO2,以N-氨乙基-γ氨丙基三甲氧基硅烷为改性剂对复合粒子进行表面氨基化修饰,制备出氨基化磁性复合纳米粒子Fe3O4@SiO2—NH2。利用红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD),振动样品磁强计(VSM)等手段对复合粒子进行了表征,并研究其作为吸附剂在不同条件下对Pb2+的吸附性能。表征结果显示,所制备的复合粒子具有核壳结构,粒径均匀大约在50nm,粒子表面拥有丰富的氨基功能基团;复合粒子饱和磁化强度为69.50A.m2/kg,具有超顺磁性。吸附实验表明所制备的氨基化磁性复合纳米粒子对Pb2+具有较大的吸附容量,是一种能够有效处理含铅废水的吸附材料。     

CaF2对CAMS系矿渣微晶玻璃析晶特性及抗腐蚀性能的影响

以白云鄂博二次选后尾矿、高炉渣和粉煤灰为主要原料,采用熔融法制得不同CaF_2含量的CaOAl_2O_3-MgO-SiO_2(CAMS)系微晶玻璃,利用DSC、XRD、SEM、EDS等测试手段,研究了CaF_2对微晶玻璃析晶行为、显微结构及抗盐酸腐蚀性能的影响。结果表明:氟化钙添加量由2%增加至8%(质量分数),基础玻璃的析晶温度降低,析晶活化能由416.28kJ/mol降为309.02kJ/mol,但微晶玻璃的主晶相仍为透辉石相。氟化钙的添加在一定程度上降低了微晶玻璃的抗盐酸腐蚀性能,当氟化钙添加量为2%时,微晶玻璃经盐酸溶液浸泡21d,腐蚀层厚度为240μm;随着CaF_2添加量继续增大,微晶玻璃抗盐酸腐蚀性能急剧下降,当氟化钙添加量为8%时,盐酸腐蚀21d后,腐蚀层厚度为743μm。     

Effects of pH and initial Ca2+?H2PO4? concentration on fibroin mineralization

In the present study, the effects of pH and initial Ca²⁺−H₂PO₄ ⁻ (Ca-P) concentration on fibroin mineralization were studied. The crystal growth of calcium phosphates was regulated by regenerated silk fibroin for 8 h (at pH 4.0, 7.0 and 10.0, respectively). Meanwhile, different concentrations of Ca²⁺ were employed at a certain pH value, keeping the initial Ca-P molar ratio constant at 1.67, i.e., the stoichiometry of hydroxyapatite [Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂, HAP]. The products were characterized by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TGA). The results demonstrated that, compared to pH 4.0 and 10.0, pH 7.0 promoted the transformation of brushite (CaHPO₄·2H₂O, DCPD) to HAP. In the composites of mineralized fibroin, DCPD is the main inorganic phase at both relatively low and high pH, while HAP is the main inorganic phase at pH 7.0. Additionally, the initial Ca-P concentration does not affect the kind of inorganic phase in the synthesized mineralized fibroin, but induce to different contents of inorganic mineral and different morphology of DCPD at pH 4.0 and pH 10.0.     

HKUST-1/KCoFC复合材料的制备及其对Cs+的吸附研究

在这项工作中,制备了一种以金属有机配位聚合物(MOFs)材料(HKUST-1)为载体,通过KCoFC(Co(NO₃)₂与K₄Fe(CN)₆反应产物)功能化修饰后的新型复合材料,并通过FTIR、SEM、XRD对其进行表征。研究初始Cs⁺浓度、吸附时间、溶液pH值对吸附效果的影响,用吸附动力学和吸附等温线模型研究HKUST-1/KCoFC对Cs⁺的吸附过程。实验表明:在40 min内,Cs⁺吸附量迅速增加,复合材料对Cs⁺吸附量最佳的pH为8;HKUST-1/KCoFC对Cs⁺吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型。     

SrO-Nb2O5-TiO2系压敏陶瓷中Nb5+和Sr2+的研究

用显微观察分析，I－V特性及复阻抗频谱的测量，研究了不同Nb^5 和S r^2 掺量的SrO-Nb2O5-TiO2系半导体压敏陶瓷材料的微观结构和相关电学性质；讨论了掺杂Nb^5 和Sr^2 的分布和作用；Nb^5 固溶在TiO2中取代Ti^4 并使晶粒成为半导体，同时也有助于晶粒生长；而Sr^2 主要分布在晶粒边界处，对表面受主态及材料相关电学性能有重要影响；在大气气氛中热处理后的实验结果表明：处理温度在800℃以上时，能显著提高压敏电压，但只有适当的热处理温度，才能使非线性系数有所改善。     

基于纳米镍锌铁氧体以Co2+逐步替代Ni2+制备钴锌铁氧体及吸波性能对比

应用水热法掺杂钴离子到纳米镍锌铁氧体粉末中,制备处纳米镍锌钴铁氧体,继而用钴离子代替镍离子制备钴锌铁氧体.并利用XRD、TEM、VNA对其进行表征和分析,研究了纳米镍锌钴铁氧体和纳米钴锌铁氧体的样品粒度、形貌、电磁损耗性能及吸收性能.结果表明：纳米镍锌钴铁氧体由原先纳米镍锌铁氧体的类球形转变为不规则四边形结构.掺杂钴离子后增加吸收器的带宽, 改善材料在低频率的吸波性能。钴锌铁氧体中当Co²⁺: Zn²⁺=1: 1时,对于电磁波吸收性能比镍锌钴铁氧体要好,在16.47 GHz处到达33.9 dB.     

Nb2O5对透辉石基矿渣微晶玻璃显微结构和力学性能的影响

为研究Nb_2O_5对透辉石基矿渣微晶玻璃显微结构和力学性能的影响机理,以富铁白云鄂博西尾矿、粉煤灰为主要原料,采用熔融工艺制备了添加质量分数0%~4%Nb_2O_5的透辉石基矿渣微晶玻璃。DTA、XRD、SEM和力学测试结果表明,Nb_2O_5主要以Ca2Nb2O7第二相的形式存在于辉石相界,其含量随Nb_2O_5添加量升高而增大。同时辉石主晶相从类菊花状枝晶组织转变成平均尺寸逐渐减小的圆角岛状组织。微晶玻璃的抗折强度平均为207 MPa,当Nb_2O_5质量分数为2%时最高,达236 MPa。     

BaFe12O19/SiO2微晶玻璃陶瓷的柠檬酸盐Sol-Gel合成及其微波性能的研究

采用柠檬酸sol-gel工艺合成了BaFe12O19/SiO2微晶玻璃陶瓷,并对其介电常数及其磁导率在100MHz-6GHz下的变化规律进行了研究。结果表明,BaFe12O19/SiO2微晶玻璃陶瓷的合成与体系中Fe/Ba,烧结温度密切相关;其介电常数、磁导率基本都随测试频率的增加而下降,介电损耗值最大达到0．40,磁损耗值较小。     

Co2+、C共掺杂纳米TiO2光催化降解苯酚的研究

以钛酸丁酯、硝酸钴和葡萄糖为原料,采用溶胶凝胶法制备钴、碳共掺杂的纳米Co-C/TiO_2催化剂,通过X射线衍射(XRD)和紫外可见漫反射光谱(UV-vis)表征分析,鉴定样品的晶型,估算晶粒大小以及测定样品的光学性能,并计算带隙能。结果表明,Co-C/TiO_2催化剂仍然以锐钛矿型存在,晶粒尺寸约为12.08nm;催化剂的带隙能降低,吸收带边发生红移。在紫外光照下,考察光照时间、催化剂用量、苯酚初始浓度和pH值等因素对Co-C/TiO_2光催化降解苯酚的影响。利用响应面优化设计及降解模型拟合,得到降解苯酚的最佳条件为:加入0.05g催化剂,初始浓度为17.44μg/mL,pH=5.68,此时苯酚降解量最大可达15.67mg/g。     

Ca~(2+)和臭氧对A3碳钢表面磷化膜的影响

在低温磷化条件下, 在磷化液中加入Ca ²⁺并以臭氧作为促进剂, 在A3碳钢表面制备了磷化膜。通过SEM、
XRD、EDS、FT--IR以及腐蚀电化学测试等手段对磷化膜进行表征, 研究了Ca ²⁺和臭氧对磷化膜的结构和性能的影响。结果表明, 在磷化液中添加Ca ²⁺所得磷化膜的质量随着Ca ²⁺浓度的提高而减小, 添加Ca ²⁺可细化磷化膜的晶粒、提高磷化膜的致密度和耐蚀性能; 溶解在磷化液中的臭氧具有细化磷化膜晶粒和促进晶粒生长的作用, 能大幅提高磷化膜晶粒的形核率和磷化膜的主体形成速度。当磷化液的pH=2.70、Ca ²⁺浓度为1.8 g/L、臭氧含量为2.50 mg/L时, 磷化膜的质量为5.46 g/m², 其耐硫酸铜点滴腐蚀时间超过122 s, 在5% NaCl溶液中的腐蚀电流为0.50 μA/cm²。