纳米Fe3O4/皂石复合材料的制备及去除2,4-二氯苯酚的性能研究

本文以水热合成法和共沉淀法制备了纳米Fe₃O₄/皂石复合材料,并用于去除水中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线荧光光谱(XRF)等表征手段测试了纳米Fe₃O₄/皂石复合材料的物相组成、结构、形貌和元素组成,并考察了纳米Fe₃O₄/皂石复合材料在不同2,4-DCP溶液浓度、反应时间和pH等条件下对2,4-DCP的去除效果。结果表明,在皂石表面原位生长的纳米Fe₃O₄分散较为均匀,有效降低了Fe₃O₄的团聚现象。纳米Fe₃O₄/皂石复合材料在溶液pH值为6时,对2,4-DCP的最大去除量为178.46 mg/g,在反应时间为5 min时,对2,4-DCP去除量达到饱和。纳米Fe₃O₄/皂石复合材料对2,4-DCP的去除动力学符合准二级动力学模型。在此基础上,通过液相质谱联用(LC-MS)检测出2,4-DCP被降解后生成了氯酚等中间产物。本研究成果为水中有机污染物的降解提供了一种新型、环保且高效的环境功能材料。     

颗粒Co3O4-g-C3N4吸附剂的制备及其对甲基橙的吸附性能研究

本文采用简单的一步热聚合法制备了钴掺杂碳基材料Co₃O₄-g-C₃N₄,并对其作为吸附剂的性能进行研究。所制备的材料通过XRD、XPS、BET对晶体结构、形貌、价态分布、比表面积以及孔径分布进行表征分析,实验以甲基橙为目标污染物进行吸附,其最大平衡吸附容量为118.83mg/g。Co₃O₄-g-C₃N₄吸附剂对甲基橙溶液吸附的动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir等温线。     

水热合成纳微尺度Co3O4及其催化解聚木质素磺酸钙性能研究

通过水热合成法制备了一系列Co₃O₄晶体,利用X射线衍射、扫描电子显微镜以及N₂物理吸附仪等对合成Co₃O₄产物的晶相、形貌以及孔结构参数进行表征,并对其解聚木质素磺酸钙的催化性能进行评价。结果表明,当Co（NO₃）₂为钴源、Co（Ⅱ）初始浓度为0.4 mol/L、NaOH为沉淀剂、反应体系pH为9、晶化温度为220℃、时间为12 h时,合成的Co₃O₄产率为82.3%,结晶度为98.47%,且晶粒呈规则的立方体结构,粒径约为80～90 nm,孔容为0.059 cm³/g。当催化解聚反应温度为260℃、反应时间为5 h、m（CLS）∶m（Co₃O₄）=2∶1、体系中乙醇体积分数为40%时,液相收率高达58.44%;其中酚类化合物选择性高达55.81%（紫丁香酚类为32.37%,愈创木酚类为7.9%,苯酚类为15.54%）。     

沉淀剂对CuCr2O4结晶动力学及呈色性能的影响

通过共沉淀法合成了CuCr₂O₄黑色颜料。研究了沉淀剂(即尿素、氨水、氢氧化钠)对相组成和颜色性能的影响。同时，计算了以氨水和氢氧化钠为沉淀剂时CuCr₂O₄的结晶动力学和结晶机制。结果表明，由于两种离子(Cu²⁺和Cr³⁺)的溶解度不同，沉淀过程的最佳pH值为7.5；由于产物中存在Cr₂O₃，尿素不适合作为沉淀剂。氨水作为沉淀剂时，CuCr₂O₄结晶的活化能为120.2 k J/mol，氢氧化钠作为沉淀剂时为141.3 k J/mol。CuCr₂O₄的结晶过程涉及成核和三维生长。较小的结晶活化能得到的CuCr₂O₄颗粒细小，分散均匀，呈色性能更优异。     

Fe3O4@P-AC复合材料对水中头孢类抗生素的吸附效果研究

以菌糠为原料,采用共沉淀法制备Fe₃O₄@P-AC复合材料。考察了溶液pH、初始质量浓度、吸附剂质量浓度和离子强度4个因素对吸附头孢他啶效果的影响,并进行等温吸附模型和吸附动力学拟合。结果表明,头孢他啶的吸附符合准二级动力学模型,吸附过程以化学吸附为主。与Langmuir方程相比,头孢他啶的吸附过程更适合用Freundlich方程进行描述,吸附过程以多分子层吸附为主。当溶液pH为6、初始质量浓度为50 mg/L、Fe₃O₄@P-AC质量浓度为2 g/L时吸附效果最佳。同时,通过SEM、FT-IR等对Fe₃O₄@P-AC进行表征,结果显示Fe₃O₄@P-AC表面疏松多孔且官能团丰富,说明有利于对头孢他啶的吸附。     

固相法制备介孔γ-Al2O3纳米粉体及其吸附性能研究

以硝酸铝和尿素为原料,采用固相法制备尿素铝配合物前驱物,一步热分解制备介孔γ-Al₂O₃纳米粉体。通过XRD、N₂吸附-脱附、SEM、TEM表征其微观结构,探究吸附剂用量、pH、时间和CR溶液初始浓度对阴离子型染料刚果红(CR)吸附的影响。结果表明,γ-Al₂O₃纳米粉体对刚果红具有良好的吸附性能,最佳条件下：室温,CR溶液初始浓为100 mg/L,γ-Al₂O₃用量为1.5 g/L,pH为2,吸附时间为60 min,其极限吸附量为279.3 mg/g,γ-Al₂O₃对CR吸附过程符合准二级动力学模型,为化学吸附,吸附等温线符合Freundlich吸附等温模型,说明吸附过程为多分子层吸附。     

柠檬醛在La2O3/γ-Al2O3催化剂上的等温吸附

对柠檬醛-乙酸乙酯溶液中柠檬醛在La₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂上等温吸附行为进行了研究。结果表明,30 ℃柠檬醛在La₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂上的吸附动力学符合准二阶吸附动力学模型,吸附动力学方程为：1/q_t=2.350/t+0.063 3(R²=0.998 5)。（30~65） ℃柠檬醛在La₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂上的等温吸附符合Langmuir方程,温度升高使柠檬醛的饱和吸附量增加,吸附热为32.19 kJ·mol^-1。     

介孔Co-Cu-Ox吸附剂的制备及其吸附有机污染物的性能研究

以金属Co为基础,通过加入不同的金属合成双金属氧化物Co-M-Ox(M:Fe、Cu、Ni),用于水溶液中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的吸附去除。结果表明:Co、Cu金属质量比为50%∶50%,以NaOH为沉淀剂调节至pH 9,300℃焙烧条件下制得的双金属氧化物对水溶液中2,4-DCP具有很好的吸附性;在25℃吸附条件下,吸附剂的最佳用量为0.2 g;并通过离子干扰实验、动力学以及等温吸附方程拟合得知金属离子的存在基本不影响吸附剂的吸附性能,吸附过程更符合准二级动力学方程及Freundlich等温吸附模型。     

Fe-Ce-Al复合氧化物催化H2O2氧化降解2,4-DCP

采用共沉淀法,制备了Fe-Ce-Al复合金属氧化物,实现了2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)污染物的高效氧化降解。利用XRD、SEM、BET等方法对材料进行了表征;考察了pH、温度、催化剂用量和H₂O₂用量等对2,4-DCP降解率和COD去除率的影响。结果表明,在pH=2～7、温度70℃、催化剂用量为4 g/L时,都可实现2,4-DCP的氧化降解;pH=4条件下,2,4-DCP完全氧化降解,COD去除率达到84.45%。催化剂可循环使用至少4次,循环使用4次后2,4-DCP降解率仍能达到82%,2,4-DCP的COD去除率远远高于传统均相芬顿氧化。     

Co3O4-MMT催化剂的制备及其N2O催化分解性能

以MMT为载体，采用原位聚合-配位沉积法制备3种不同Co负载量的Co₃O₄-MMT催化剂。采用N₂物理吸附、XRD和TEM对载体和催化剂进行表征，并在连续流动微反装置上考察其N₂O催化分解性能。结果表明，与Co₃O₄催化剂相比，Co₃O₄-MMT催化剂的比表面积显著增大，且活性组分Co₃O₄具有较高的分散状态。Co₃O₄-MMT催化剂的催化活性随着Co含量的增加先升后降，其中0.015Co-MMT表现出最佳的催化活性，其活性远高于Co₃O₄催化剂，同时，该催化剂还表现出良好的催化稳定性和较好的杂质气体耐受性。     

硼掺杂Co3O4海胆状微球的制备及其乙醇气敏强化机制

四氧化三钴（Co₃O₄）是一种p型半导体,可作为气体传感材料。非金属硼（B）具有吸电子特性,将其与p型半导体气敏材料进行掺杂,可增加材料的空穴载流子浓度,从而提高材料的气敏性能。本文以六水合硝酸钴[Co(NO₃)₂·6H₂O]、硼酸（H₃BO₃）和尿素[CO(NH₂)₂]为原料,采用低温一步水热法成功制备了B掺杂Co₃O₄海胆状微球。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）和拉曼光谱仪（Raman）对掺杂B前后的Co₃O₄进行结构表征,探究B掺杂对其气敏性能的影响。结果表明：B掺杂对Co₃O₄材料的气敏性能有明显的强化作用。当掺杂摩尔比为Co∶B=8∶1时,B-Co₃O₄对1×10⁵μg/L乙醇的最佳工作温度为180℃,灵敏度响应达到26.8,是相同条件下纯Co₃O₄的4.4倍。B-Co₃O₄在较低的工作温度下,具有良好的灵敏度、选择性和稳定性,是一种性能优良的气敏材料。     

加热时间对Co_3O_4颗粒光催化性能的影响

以Co(NO_3)_2·6H_2O和CO(NH_2)_2为原料,十六烷基三甲基溴化铵为活性剂,采用水热-热分解法在不同加热时间(2 h、3 h、4 h、5 h)条件下制备纯相尖晶石结构的Co_3O_4颗粒。利用X射线衍射和电子扫描电镜研究Co_3O_4颗粒的结构和形貌,并以甲基橙为模拟废水,研究加热时间对Co_3O_4颗粒光催化性能的影响。结果表明,加热时间对Co_3O_4颗粒形貌影响很大,并直接影响其光催化性能。加热时间5 h制备的Co_3O_4结构疏松多孔,光催化性能最好,光照20 min,甲基橙降解率达95%。     

Ag-Co3O4: Synthesis,characterization and evaluation of its photo-catalytic activity towards degradation of rhodamine B dye in aqueous medium

Synthesis,characterization of Co_3O_4 and Ag-Co_3O_4 composites and evaluation of their photo-catalytic activities towards photo-degradation of aqueous solution of rhodamine B dye under irradiation of visible light have been described in this paper.Co_3O_4 was prepared by solid phase mechano chemical process using Co(NO_3)_2·6H_2O and NH_4 HCO_3 as precursor materials.Ag was deposited on Co_3O_4 from AgNO_3 using Calotropis gigantea extract as reducing agent.XRD,SEM and FTIR were used for characterization of prepared composites.Photo-catalytic efficiencies of as-prepared Co_3O_4 and Ag-Co_3O_4 were evaluated for aqueous phase photo-degradation of rhodamine B.It was found that deposition of Ag on Co_3O_4 highly enhanced the photo-catalytic activity of Co_3O_4.Photo-catalytic degradation followed the Eley–Rideal mechanism.About 100% and 91% photo-degradation of 40 ml dye solution achieved at 313 K in 90 and 120 min over 0.05 g of Ag-Co_3O_4 as photo-catalyst using 100 and 200 mg·L~(-1) as initial concentration of dye respectively.     

An efficient green route for hexamethylene-1,6-diisocyanate synthesis by thermal decomposition of hexamethylene-1,6-dicarbamate over Co3O4/ZSM-5 catalyst:An indirect utilization of CO2

The utilization of CO2 as rawmaterial for chemical synthesis has the potential for substantial economic and green benefits. Thermal decomposition of hexamethylene-1,6-dicarbamate (HDC) is a promising approach for indirect utilization of CO2 to produce hexamethylene-1,6-diisocyanate (HDI). In this work, a green route was developed for the synthesis of HDI by thermal decomposition of HDC over Co3O4/ZSM-5 catalyst, using chlorobenzene as lowboiling point solvent. Different metal oxide supported catalysts were prepared by incipientwetness impregnation (IWI), PEG-additive (PEG) and deposition precipitation with ammonia evaporation (DP) methods. Their catalytic performances for the thermal decomposition of HDC were tested. The catalyst screening results showed that Co3O4/ZSM-525 catalysts prepared by different methods showed different performances in the order of Co3O4/ZSM-525(PEG) N Co3O4/ZSM-525(IWI) N Co3O4/ZSM-525(DP). The physicochemical properties of Co3O4/ZSM- 525 catalyst were characterized by XRD, FTIR, N2 adsorption-desorption measurements, NH3-TPD and XPS. The superior catalytic performance of Co3O4/ZSM-525(PEG) catalyst was attributed to its relative surface content of Co3+, surface lattice oxygen content and total acidity. Under the optimized reaction conditions: 6.5% HDC concentration in chlorobenzene, 1 wt% Co3O4/ZSM-525(PEG) catalyst, 250 °C temperature, 2.5 h time, 800 ml·min?1 nitrogen flow rate and 1.0 MPa pressure, the HDC conversion and HDI yield could reach 100% and 92.8% respectively. The Co3O4/ZSM-525(PEG) catalyst could be facilely separated from the reaction mixture, and reused without degradation in catalytic performance. Furthermore, a possible reaction mechanism was proposed based on the physicochemical properties of the Co3O4/ZSM-525 catalysts.     

蛋白土与硫酸铵煅烧反应产物及过程动力学

蛋白土具有良好的应用前景,但是其自然白度较低制约了其开发应用。蛋白土硫酸铵煅烧法可去除其中的显色金属氧化物,提高蛋白土的白度,同时提取其中Al₂O₃。本文采用热重-差示扫描量热（TG-DSC）、同步热分析与红外质谱（TG-FTIR-MS）联用系统,结合X射线衍射对煅烧过程的固相及气相产物进行了表征分析,明析了其化学过程。结果表明,蛋白土中的Al₂O₃和Fe₂O₃在200~350℃时反应生成（NH₄）₃（Al,Fe）（SO₄）₃,同时逸出NH₃和H₂O;350~450℃时,进一步反应转化为NH₄（Al,Fe）（SO₄）₂,同时逸出NH₃、H₂O、SO₂和O₂;450~550℃时,NH₄（Al,Fe）（SO₄）₂分解生成（Al,Fe）₂（SO₄）₃,同时逸出NH₃、H₂O、SO₂和O₂;550~750℃时（Al,Fe）₂（SO₄）₃分解生成Al₂O₃和Fe₂O₃,同时逸出SO₂和O₂。采用Kissinger微分法与Ozawa积分法分别计算出4个阶段表观活化能后取二者平均值,分别为101.74kJ/mol、104.52kJ/mol、201.40kJ/mol、232.51kJ/mol,并获得对应4个热化学反应阶段的频率因子、反应级数和动力学方程。     

用于水中有机污染物处理的Co3O4/TiO2/多孔炭复合材料

具有高吸附、强降解、易回收特性的新型功能材料在治理水中有机污染物上具有广泛的应用前景。本研究以多孔Ti基MOF材料NH₂-MIL-125(Ti)为前体,通过后修饰方法在孔洞中引入Co²⁺,再通过高温炭化制备得到Co₃O₄/TiO₂/多孔炭复合材料,并通过多种手段对复合材料进行了表征。实验用甲基橙模拟水中有机污染物,研究了复合材料对甲基橙的吸附性能、光催化降解性能及回收再利用能力。研究结果表明复合材料对甲基橙的吸附过程符合准二级动力学方程,其吸附能力随着复合材料中Co₃O₄含量先增加后减小,C120（5.23% Co₃O₄/48.72%TiO₂/多孔炭）具有最强的平衡吸附量,达到273.22mg/g_sample。同时该样品对甲基橙也具有较强的光催化降解能力,并且由于Co₃O₄的强磁性,可以很容易地通过外磁场从水中分离。本工作为应用于有机废水处理的新型功能材料的开发提供了实验依据。     

Co3O4改性USY分子筛吸附和催化氧化甲苯特性研究

利用水热法合成Co₃O₄/USY复合材料,研究其对有机污染物甲苯的吸附和催化氧化特性,同时结合微波对Co₃O₄的精准加热特性,考察不同负载量Co₃O₄/USY在微波作用下的升温特性及催化甲苯氧化降解特性。结果表明,通过水热反应,Co₃O₄在USY表面形成多孔蜂窝状结构;负载Co₃O₄后的USY保持较高的吸附容量,Co₃O₄/USY-1.5m室温下的吸附容量为85 mg/g;Co₃O₄/USY在干、湿两种状态下均在325℃表现出优良的催化氧化特性、CO₂选择性和稳定性;Co₃O₄/USY能够与微波高效耦合,快速升温启动其催化作用,控制反应温度为250℃,发现微波诱导甲苯催化氧化过程的CO₂选择性优于常规催化,表明所制备Co₃O₄/USY复合材料具备吸附甲苯并进行微波快速再生协同有机污染物高效催化氧化降解的可行性。     

铵盐体系电解锰渣中石膏的转变规律

电解锰渣已成为阻碍电解锰行业发展的瓶颈,其中锰渣含有的大量石膏是限制其资源化利用的关键。针对锰渣中石膏浸出问题,本文研究了NH₄HCO₃和NH₄Cl用量、浸出初始pH、浸出时间、浸出温度对锰渣中石膏转变规律的影响。研究结果表明,当锰渣与NH₄HCO₃和NH₄Cl之间的质量比为20∶8∶1.5、固液比为1∶5、浸出初始pH为7.5、浸出温度为70℃、浸出时间为120min时,石膏的浸出率达到90.0%;浸出锰渣主要物相含有CaCO₃、SiO₂、Ca₂Mn₂(OH)₄Si₄O₁₁·2H₂O、Mg_5.0Al₆Fe₄Si_2.5Al_1.5O₁₀(OH)₈以及KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂等,其中浸出锰渣中MnO含量由未浸出前的7.45%提高到14.71%。转变规律表明,NH₄HCO₃与锰渣中的石膏反应转变成(NH₄)₂SO₄和CaCO₃,而NH₄Cl作为盐试剂可进一步促进石膏的溶解,从而提高石膏的浸出率。     

过硫酸铵冷却结晶过程研究

针对工业生产中过硫酸铵从硫酸铵的电解液中结晶分离过程,研究了过硫酸铵在硫酸铵水溶液中的结晶热力学和动力学。首先,测定了(NH₄)₂S₂O₈-(NH₄)₂SO₄-H₂O体系在不同温度下的三元相图,为优化过硫酸铵冷却结晶工艺提供了热力学依据;此外,采用激光动态法测定了(NH₄)₂S₂O₈的结晶介稳区,研究了降温速率和搅拌速率对介稳区宽度的影响,计算了相关的成核动力学参数;最后,测定了(NH₄)₂S₂O₈在纯水中不同温度下的诱导期,并探究了诱导期与过饱和度之间的相关性。