纳米铁颗粒物表征及其对2, 4-二氯苯酚的脱氯降解性能

对纳米铁超细粉进行了透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)等结构表征, 并研究了其对2,4-二氯苯酚的吸附降解性能. 结果表明, 实验所用纳米铁超细粉呈核-壳型结构, 颗粒粒径为30~40 nm, 其表面含有大量的Fe3O4钝化氧化层; 为去除纳米铁表面的钝化层, 提高其活性, 对其进行盐酸酸化, 探讨了酸化前后纳米铁在不同投加量下对2,4-二氯苯酚的降解去除情况. 实验发现, 活化前的纳米铁对2,4-二氯苯酚的去除主要为吸附过程, 活化后的纳米铁则能够迅速与2, 4-二氯苯酚发生降解反应. 当铁的投加量为150 mg时, 反应溶液中可检测到苯酚、2-氯酚、4-氯酚等降解产物的出现, 说明纳米铁对2,4-二氯苯酚的降解主要为脱氯反应.     

超声强化雷尼镍活化新生氢气对水中三氯生的降解机制

催化加氢脱氯是实现水中三氯生(triclosan,TCS)降毒去稳的有效方法.实际应用中,对贵金属催化剂的过度依赖和密闭的加压反应体系是制约该方法工业化应用的关键因素.本研究以阴极析氢反应产生的新生氢气(nascent H_2,Nas-H_2)作为雷尼镍(Raney Ni,R-Ni)催化剂的氢源,建立了温和条件下三氯生高效还原脱氯的催化加氢体系.结果表明,雷尼镍/新生氢气体系中三氯生的还原遵循准一级反应动力学,反应2.0 h后,三氯生的转化率为96.3%,脱氯率为68.8%.其中,雷尼镍活化新生氢气产生的吸附态氢原子(hydrogen adatoms,H_(ads)~*)为反应性物种.为了深化三氯生加氢脱氯,向反应体系中引入超声波(ultrasonic,US),三氯生转化率及脱氯率分别增至99.0%和86.5%,新生氢气的原子利用率达到0.21%.超声增强的氢化性能归因于空化作用提高了雷尼镍催化活性,并将新生氢气泡破碎为易活化的纳米氢(nanoscale H_2,Nano-H_2)气泡,促进了H_(ads)~*的产生,增加了反应物种之间的有效碰撞次数.通过对反应中间产物的测定分析,提出了三氯生逐级加氢脱氯的反应去除机制,反应最终产物为2-羟基二苯醚.该研究可望应用于水中多卤代有机污染物的高效脱卤.     

2,3,7,8-四氯代二苯并二噁英光解行为的量子化学

应用半经验量子化学计算方法,分析了2,3,7,8-四氯代二苯并二（口恶）英（2,3,7,8-TCDD）及其降解产物光激发后的电子跃迁类型,发现其紫外吸收图谱和阳光光谱有明显的重叠,光解是该类污染物的重要降解途径.通过计算2,3,7,8-TCDD及其光解产物光激发后化学键强度的变化和氢原子自由基反应描述符fR的数值,发现 UV-A和 UV-B辐射下反应以断裂 C-O键为主,而 UV-C辐射下脱氯产物增多;2,3,7,8-TCDD逐级光解脱氯生成三氯、二氯、一氯取代的异构体,并最终生成二苯并二（口恶）英;两个苯环上氯取代较多的一边更容易脱氯.2,3,7,8-TCDD及其脱氯产物也可以断裂C-O键,生成氯和羟基取代的二苯醚化合物,通过重排和进一步光解还可以生成氯取代联苯酚、苯酚以及多氯代二苯并呋喃.     

有机氯脱氯转化的铁还原菌与铁氧化物界面的交互反应

脱色希瓦氏菌(Shewanella decolorationis, S12)是一株异化铁还原菌, 在厌氧条件下能够以三价铁(Fe(Ⅲ))为末端电子受体, 将其还原成亚铁(Fe(Ⅱ)). 本研究以脱色希瓦氏菌、铁氧化物(a- FeOOH)与有机氯(三氯甲烷和五氯酚)三者为基本要素, 构建了一个有机氯脱氯转化的铁还原菌-针铁矿界面交互反应体系. 结果表明, S12对照体系的直接脱氯效果较弱, a-FeOOH非生物体系具有一定的脱氯效果, S12+a-FeOOH交互反应体系的脱氯转化动力学显著提高. 体系中铁物种浓度的变化和氧化还原性能的表征结果显示, 铁还原菌S12促进界面脱氯转化的主要原因是S12能够有效促进吸附态Fe(Ⅱ)的生成, 并持续提高体系的还原能力. 这些结果将为铁还原菌-铁氧化物界面可还原性毒害物的脱毒转化研究提供借鉴.     

多氯酚类化合物对离体培养细胞的QSAR研究及毒性机理初探

用四唑盐比色法(MTT法)研究了8种多氯酚对小鼠结缔组织成纤维细胞L929, 人肝癌细胞HepG2的急性毒性效应, 并利用正辛醇/水分配系数(K_ow)进行了多氯酚的定量结构-活性关系(QSAR)研究, 得到了有效的毒性估测模型. 在此基础上, 进一步分析了多氯酚结构与细胞毒性机理之间的内在关系, 结果表明2-氯酚(2-CP)、4-氯酚(4-CP)、2,6-二氯酚(2, 6-DCP)、2,4-二氯酚(2, 4-DCP)、2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)、2,3,4-三氯酚(2,3,4-TCP)均引起细胞凋亡, 而2,3,5,6-四氯酚(2,3,5,6-TeCP)和五氯酚(PCP)更趋向于引起细胞坏死. 为离体细胞水平的毒性风险评估及毒性作用机理的深入研究提供了科学依据.     

氧化钛/氧化石墨烯复合结构及其光催化性能

采用氧化石墨和硫酸钛作为初始反应物, 在低温下(<100℃)制备得到了纳米级的氧化钛-氧化石墨烯插层复合材料, 即TiO₂-Graphene Oxide intercalated composite, 可记为TiO₂- Graphene Oxide. 这种材料是以经碱溶液剥离后单层和多层的氧化石墨混合物(即氧化石墨烯)作为负载, 由Ti(SO₄)₂水解生成的[TiO]²⁺基团通过静电吸引扩散进入到氧化石墨烯层间, 在低温条件下成核生长, 形成了TiO₂-Graphene Oxide插层复合材料. 同时,还研究了这一复合材料的紫外光催化性能, 结果表明, 在采用TiO₂-Graphene Oxide插层复合材料对甲基橙溶液进行紫外光催化降解时, 其降解效率达到η=1.16 mg•min⁻¹•g⁻¹ (此为复合材料15 min内对甲基橙的降解效率), 明显优于同等条件下P25粉的降解率η=0.51 mg•min⁻¹•g⁻¹.还对TiO₂-Graphene Oxide插层复合材料的可重复使用性能和稳定性能进行了研究. 最后, 通过对TiO₂-Graphene Oxide插层复合材料进行XRD, XPS, TGA, ESEM和HRTEM测试, 表征了产物的晶相、界面状况、热性能及其显微结构, 并分析了这一复合结构对改善光催化性能的主要影响因素和作用机理.     

TiO_2纳米管的阳极氧化法制备及对对氯苯酚的光电降解研究

在含有乙醇的氢氟酸溶液中,用阳极氧化法制备了高度取向的TiO2纳米管阵列,并用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、紫外-可见漫反射(DRS)和荧光光谱(PL)对样品进行表征,探讨了TiO2纳米管阵列的形成机理.结果表明,制备的TiO2纳米管阵列垂直生长于钛基底表面,分布均匀,管径约为90nm,管壁厚约20nm,管长约400～500nm,并且表现出更大的禁带宽度和良好的光致发光特性.此外,使用该纳米管对对氯苯酚的光电催化降解实验表明,光电催化效率明显高于光催化和电化学过程之和,表现出一定的光电协同作用;施加的阳极偏压也存在一个最佳值.     

CuO-Fe2O3吸附水中酸性红B及其催化热解再生机制

采用共沉淀法制备出具有较强磁性和较大比表面积的CuO-Fe2O3复合氧化物, 并研究了其吸附偶氮染料酸性红B(ARB)及其通过催化热解有机物进行再生的性能.结果表明, 该CuO-Fe2O3复合氧化物在弱酸性条件下对酸性红B(ARB)有较强的吸附能力, 溶液中共存的Cl?对吸附基本没有影响, 而对吸附却影响显著.吸附后经磁分离, 可在300℃、空气气氛中催化氧化吸附质而使吸附剂再生, 吸附剂经连续7次吸附-再生使用, 性能稳定.用原位FTIR反射光谱法研究了偶氮染料酸性红B单独热解及在CuO-Fe2O3复合氧化物上热解的反应过程, 通过跟踪反应体系IR谱图随温度及时间的变化, 推断了反应历程及其产物.研究证明, 酸性红B在两种条件下的氧化反应有很大区别: CuO-Fe2O3复合氧化物对酸性红B的氧化有很强的催化作用, 不仅大大降低了染料的降解温度, 而且可使其发生完全氧化, 无有机副产物产生; 而对无CuO-Fe2O3吸附的酸性红B进行热氧化时, 需在较高温度下进行, 而且氧化不完全, 产生大量含N有害化合物.     

2,3,7,8-四氯代二苯并二噁英光解行为的量子化学

应用半径量子化学计算方法，分析了2，3，7，8－四氯代二苯并二恶英（1，3，7，8－TCDD）及其降解产物光激发后的电子跃迁类型，发现其紫外吸收图谱和阳光光谱有明显的重叠，光解是该类污染物的重要降解途径，通过计算2，3，7，8－TCDD及其光解产物光激发后化学键强度的变化和氢原子自由基反应描述符fR的数值，发现UV－A和UV－B辐射下反 以断裂C－O键为主，而UV－C辐射下脱氯产物增多；2，3，7，7－TCDD逐级光解脱氯生成三氯，二氯，一氯取代的异构体，并最终生成二苯并二恶英，两个苯环上氯取代较多的一边更容易脱氯，2，3，7，8－TCDD及其脱氯产物也可以断裂C－O键，生成氯和羟基取代的二苯醚化合物，通过重排和进一步光解还可以生成氯取代联苯酚，苯酚以及多氰代二苯并呋喃。     

Bi-Mo/SiO_2催化剂活性中心性质的研究

一、反应过程的性质和研究的方法 铋和钼的混合氧化物是低级烯烃氧化过程中(如丁烯氧化脱氢制丁二烯、丙烯氨氧化制丙烯腈)比较广泛采用的催化剂。 丁烯氧化脱氢生成丁二烯的催化反应过程,我国和国外都已进行了研究。这一过程的性质目前比较一致的看法是属于氧化-还原机理,即在反应过程中,由于催化剂的晶格氧参与反应而被反应物还原,而气相中的     

Zn掺杂TiO2纳米管电极制备及其对五氯酚的光电催化降解

采用阳极氧化法在Ti基底上制备TiO2纳米管电极,再通过浸渍法制备出Zn掺杂TiO2纳米管电极.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电子探针显微分析(EPMA)、紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)技术对其进行表征,电极表面分布有均匀的纳米管状阵列,管径50～90nm,管长约200nm,管壁厚约为15nm,锐钛矿型TiO2,Zn元素以ZnO小团簇形态沉积在TiO2纳米管电极表面,与TiO2纳米管电极相比起始吸收带边红移近20nm.分别使用Zn掺杂TiO2纳米管电极和TiO2纳米管电极对相同五氯酚(PCP)溶液(初始浓度为20mg/L,电解质Na2SO4浓度为0.01mol/L,初始pH为7.03)进行光电催化降解120min.结果表明:在紫外光(400μW/cm2)或可见光(4500μW/cm2)的照射下,Zn掺杂TiO2纳米管电极对PCP的降解率分别为73.5%和18.4%,而TiO2纳米管电极对PCP的降解率分别为48.5%和3.2%.Zn掺杂TiO2纳米管电极光电催化降解PCP的准一级反应动力学常数分别为TiO2纳米管电极的2.0倍和5.8倍,且其光电催化性能与Zn掺杂浓度有关,最优掺杂浓度为0.909%.Zn掺杂TiO2纳米管电极的稳定性良好.     

TiO2纳米管的阳极氧化法制备及对对氯苯酚的光电降解研究

在含有乙醇的氢氟酸溶液中, 用阳极氧化法制备了高度取向的TiO₂纳米管阵列, 并用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、紫外-可见漫反射(DRS)和荧光光谱(PL)对样品进行表征, 探讨了TiO₂纳米管阵列的形成机理. 结果表明, 制备的TiO2纳米管阵列垂直生长于钛基底表面, 分布均匀, 管径约为90 nm, 管壁厚约20 nm, 管长约400~ 500 nm, 并且表现出更大的禁带宽度和良好的光致发光特性. 此外, 使用该纳米管对对氯苯酚的光电催化降解实验表明, 光电催化效率明显高于光催化和电化学过程之和, 表现出一定的光电协同作用; 施加的阳极偏压也存在一个最佳值.     

聚丙烯基体原位功能化对插层聚合制备的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料结构稳定性的影响

将MgCl₂/TiCl₄催化剂插层于有机蒙脱土(十六烷基三甲基溴化铵改性钠-蒙脱土)中, 配合三乙基铝(AlEt3)助催化剂及二苯基二甲氧基硅烷(DDS)外给电子体, 催化丙烯与5-己烯基-9-硼杂双环[3,3,1]壬烷的共聚合反应. 在实现蒙脱土纳米片层有效剥离的同时, 在聚丙烯基体上同步引入反应性硼烷基团. 在温和条件下(40℃, 3 h), 产物在四氢呋喃中进行硼烷基团的水解反应, 从而在保持蒙脱土纳米片层剥离状态下, 聚丙烯基体原位引入羟基功能基团. 与基体未功能化的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料对比, 聚丙烯基体中羟基的原位引入有效地提高了复合材料的纳米结构稳定性.     

聚氨酯/环氧互穿网络纳米复合材料的玻璃化温度及微结构

将原位插层聚合与聚合物互穿技术相结合, 制备了有机蒙脱土改性的聚氨酯/环氧树脂互穿网络纳米复合材料. 差示扫描量热法(DSC)分析表明, 随着有机蒙脱土含量的增加, 纳米复合材料的玻璃化温度先升高后降低. 溶胀法、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)分析结果表明, 有机蒙脱土改变了聚氨酯/环氧树脂互穿网络的交联密度及氢键指数, 促进了聚氨酯与环氧树脂互穿网络结构的形成, 同时妨碍了聚氨酯硬段的结晶.     

氧化的碳化硅与铝镁合金之间的界面反应

通过FE－SEM（filed emission-scanning electron microscopy),TEM(transmission electron microscopy)和X射线衍射研究了高温氧化的SiC颗粒增强含镁铝合金基复合材料的界面反应过程。发现该界面反应首先形成纳米MgO，然后是否继续与铝液反应取决于Mg的含量以及纳米MgO层致密程度。在Mg含量不足以形成致密的纳米MgO层时，SiO2与MgO和铝液继续反应形成MgAl2O4晶体；当Mg的含量足以形成致密的纳米MgO层，则其能良好地保护内层SiC免受铝液的进一步侵蚀。表明MgO和MgAl2O4为高温热稳定界面反应产物。澄清了对于该界面反应过程的模糊认识和推测。这对于复合材料界面反应控制及界面设计具有重要价值。     

3-氯-2,7,7-三甲基双环[4,1,1]辛-2-烯的酸性重排

乙烯基氯衍生物在硫酸中水解通常生成羰基化合物。然而当我们试图用该法由3-氯-2,7,7-三甲基双环[4,1,1]辛-2-烯(1)合成双环[4,1,1]辛酮衍生物时,并没有得到预期的产物(2),得到的是一个芳香族化合物——3-甲基-2-苯基丁烷(3)。(1) 由α-蒎烯和二氯卡宾的加成物——3,3-     

一种新型羟基自由基产生分子机理的研究

羟基自由基(·OH)被公认是生物系统中最具活性的活性氧物种,能导致生物体内DNA,蛋白质和脂质氧化损伤.目前,关于·OH的产生机理,最被广泛接受的是过渡金属离子催化的Fenton反应.五氯酚(PCP)是一种重要的工农业生物杀灭剂,主要用作木材保护.采用水杨酸羟基化法和电子自旋共振自旋捕获等作为分析手段,发现H2O2和五氯酚的代谢产物之一四氯-1,4-苯醌(TCBQ)能通过不依赖于金属离子的途径产生·OH;进一步的研究发现,TCBQ而非其相应的半醌自由基对·OH的产生极其重要.TCBQ和H2O2反应的主要产物被鉴定为三氯羟基-1,4-苯醌(TrCBQ-OH),其中的氧原子被证明来源于H2O2.基于这些数据和分析,提出以下假设:TCBQ和H2O2反应产生·OH不是通过依赖于半醌自由基的有机Fenton反应进行,而是H2O2对TCBQ进行亲核攻击,形成不稳定的三氯氢过氧基-1,4-苯醌(TrCBQ-OOH)中间产物,其可均裂产生·OH和三氯羟基-1,4-苯醌自由基(TrCBQ-O·).上述反应途径展示了一类新型的·OH产生机理,即·OH的形成不需要具有氧化还原活性的过渡金属离子参与.该机理可部分解释五氯酚等其他多卤...     

TiO2纳米颗粒薄膜光催化降解苯酚的研究

ＴｉＯ2是光催化降解苯酚及其衍生物的较为理想的催化剂.纳米颗粒薄膜与粉末相比具有可重复使用、易回收等优点,因而具有更广泛的应用前景.为此,我们制备了一系列ＴｉＯ2纳米颗粒膜,考查了其对苯酚的光催化降解活性,探讨了薄膜的表面性质与催化活性之间的关系.膜催化剂制备流程如下:采用溶胶凝胶法[1]在玻璃载片上拉制薄膜,室温干燥后,450℃烧结30ｍｉｎ,即得ＴｉＯ2纳米颗粒双面薄膜.改变所用水和盐酸的配比,制得1#～6#个样品.Ｘ射线衍射结果表明,ＴｉＯ2颗粒尺寸为50～60ｎｍ.苯酚降解反应在圆柱形Ｐｙｒｅｘ玻璃反应器(60ｍＬ)内进行.以4…     

微生物燃料电池协同处理含氯酚废水

采用能作为电子受体的特征污染物氯酚化合物为阴极氧化剂, 构建微生物燃料电池, 利用阴极室协同处理含氯酚废水, 为有机废水的资源化提供了一种新思路. 研究表明, 该电池具有较好的产电性能, 最大电池输出功率密度为12.4 mW/m², 库仑效率达到22.7%. 同时, 阴极室降解污染物的效果明显, 45 h内60 mg/L的对氯酚被完全还原, 对氯酚脱氯与电池产电过程具有明显的协同关系.     

光电协同新技术降解饮用水中微量邻氯酚

研究和讨论了一种联合应用紫外光解和电极电解的方法高效净化饮用水的新技术. 在自制的集成光解-电解一体化反应器中, 以邻氯酚(2-CP)为模型污染物, 通过实验研究了外加电解电压、pH值、流速、温度、反应体系通气情况等对降解反应的影响, 并初步分析了光电复合降解有机微污染物的机理. 实验得出的优化条件为: 同时施加5 V的直流电压和254 nm的紫外线照射(30 W), pH值为8, 反应体系内通入氧气. 流速和温度以及污染物的初始浓度在实验条件下的影响较小. 研究发现: 在30 min内2-CP的去除率达到50%以上, 2.5 h后2-CP去除率达到100%, 总有机碳(TOC)去除率达到90%以上, 并能最终完全去除. 研究表明, 紫外光的光解作用和电极电解作用在研究条件下对模型污染物的降解具有显著的协同作用, 可能是通过对污染物的不同降解机理互补和光电激发形成自由基反应链所致.