高铁酸钾作为贮备电池电极材料的研究

以电解法制得的高纯度K2FeO4固体为正极,锌箔或铝箔为负极制成碱性实验电池.通过对Zn-K2FeO4和Al-K2FeO4电池在不同负载下的恒阻放电测试,研究了高铁酸钾电池的电化学性能.结果表明,Al-K2FeO4电池表现出比Zn-K2FeO4电池更为优越的放电性能.基于高铁酸钾在溶液里的不稳定性,提出用Al-K2FeO4电池做贮备电池,并研究其在不同负载、不同温度下的恒阻放电性能及电池的激活时间.     

KMnO4掺杂K2FeO4碱性固态电解质电池电化学性能研究

应用次氯酸盐氧化法制备出了纯度较高的K2FeO4,并通过XRD、SEM测试对其结构和形貌进行了表征.将KMnO4与K2FeO4.进行机械复合制得KMnO4-K2FeO4复合电极用于改善K2FeO4-Zn碱性固态电解质电池的放电性能,电化学测试结果表明,添加量为5%时改性效果最佳,KMnO4可将放电过程中电极表面富集的Fe(Ⅱ)重新氧化为Fe(Ⅵ),可以有效的提高K2,FeO4的3e转移,优化K2FeO4放电过程中的传质、传荷过程,从而提高其放电容量.     

K2FeO4电极的放电机制探讨

采用三电极体系法,通过分析K2 FeO4电极的间歇放电及电极在10 mol·L-1KOH溶液中的循环伏安行为,了解K2 FeO4电极的放电机制.比较K2 FeO4电极放电前后的X射线衍射结果,表明K2 FeO4的放电机制为固一固放电,K2 FeO4的放电过程分两步进行,即Fe(Ⅵ)→Fe(Ⅴ)→Fe(Ⅲ).其放电产物形式比较复杂,最终可能转化为FeOOH,且在放电过程中,OH-,H2O等作为反应物或产物可能参与了放电过程.     

K2FeO4在KOH溶液中的电极反应特征

采用三电极体系法,研究K2FeO4电极在不同浓度KOH溶液中的放电行为、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线,以探明K2FeO4在不同浓度碱液中的电极反应特征.结果表明,电解质溶液中的OH-和H2O参与了电极反应过程,在浓度高的KOH溶液中,K2FeO4的电极过程表现为电化学控制步骤;而在稀KOH溶液中,表现为扩散控制特征.     

电化学方法测定CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO-FeO熔渣中FeO的活度

利用MgO部分稳定的氧化锆管构建固体电解质电池:(+)Pt丝│Pt(air)│ZrO_2(MgO)│Ag+FeO(slag)│Fe丝(-),测定1723K下CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO-FeO五元渣系在不同FeO含量下的开路电位,计算得熔渣中FeO活度的变化,并将实验结果与FactSage热力学软件及正规离子溶液模型的理论计算值进行对比。结果表明,当外侧电极参考气氛由Ar气变为空气时,电池的开路电位发生明显的骤变,且稳定开路电位随熔渣中FeO含量的升高而降低,其对应的FeO活度则随之增加;FeO活度测定结果介于FactSage热力学软件和正规离子溶液模型的理论计算值之间,表明采用本文构建的新电池装置测定熔渣中FeO活度是可行的。     

K2FeO4处理含Pb2+和Hg2+废水的研究

研究了高铁酸钾(K2FeO4)投加量、pH值以及反应时间对于利用K2FeO4去除废水中Pb2 和Hg2 的影响。结果表明,在中性和碱性条件下,K2FeO4的投加量为40mg/L,反应时间为30min时,铅的去除率能达到96.7%;在pH=8的条件下,K2FeO4和硫酸铝的投加量之比为1∶2,反应时间为30min,汞的去除率可达90.3%。处理后的水样中剩余的Pb2 和Hg2 的浓度都可达到国家排放标准。     

纳米SrTi03改性碱性固态K2FeO4-Zn电池的电化学性能研究

应用次氯酸盐氧化法制备出了纯度较高的K2FeO4,并采用溶胶一凝胶法合成了纳米级SrTiO3.通过XRD、SEM测试对其结构和形貌进行了表征,将其添加到K2FeO4中用于改善K2FeO4-Zn碱性固态电解质电池的放电性能.电化学测试结果表明,SrTiO3添加量为5%时改性效果最佳,放电容量可达344.0 mAh/g,放电效率为84.7%,比未添加改性时提高26%左右,同时对SrTiO3添加改性的机理进行了探索.     

纳米SrTiO3改性碱性固态K2FeO4-Zn电池的电化学性能研究

应用次氯酸盐氧化法制备出了纯度较高的K2FeO4，并采用溶胶凝胶法合成了纳米级SrTiO3．通过XRD、SEM测试对其结构和形貌进行了表征，将其添加到K2FeO4中用于改善K2FeO4-Zn碱性固态电解质电池的放电性能．电化学测试结果表明，SrTiO3添加量为5％时改性效果最佳，放电容量可达344．0mAh／g，放电效率为84．7％，比未添加改性时提高26％左右，同时对SrTiO3添加改性的机理进行了探索．     

高铁酸钾的制备及其对水中As(III)、Pb(II)的去除效能研究

利用正交法得出次氯酸盐氧化法合成高铁酸钾的最佳工艺条件,以FTIR、XRD、SEM、EDS、TEM表征证实其纯度可达95%. 在砷、铅单独及复合污染的处理中比较了K2FeO4投加量、起始pH对处理效果的影响. 实验表明,当砷、铅起始质量浓度为2 mg/L,溶液pH 65,铁砷质量浓度比为16或铁铅质量浓度比为4时,沉淀后水中砷、铅质量浓度均可低于10 g/L;K2FeO4同样能有效处理砷铅复合污染,在K2FeO4投加量为24 mg/L时,对砷、铅的去除率分别为9930%和100%;与单独污染相比,低K2FeO4投加量下,砷与铅的竞争关系明显.通过结合Visual 〖JP2〗MINTEQ化学平衡模拟软件对实验机理进行分析表明:高铁酸钾通过氧化、电中和及表面络合等作用去除水中砷、铅.〖JP〗     

可循环生产的直接电合成固态K2FeO4新方法

对可循环生产的以KOH溶液电解铁丝网电极直接合成固态K2FeO4的新方法进行了研究,并用EDX,FTIR,XRD,SEM等技术对样品进行了表征.结果表明,在65 ℃ 14.5 mol/L KOH中以4.2～1.0 mA/cm2电流密度电解时,可获得K2FeO4电流效率为51.2%～73.2%,纯度为94.8%～98.1%,相应的能耗为3.2～2.1 kWh·(kg K2FeO4)-1.连续循环电解实验表明,该工艺操作简单,几乎不产生废碱液,在上述实验条件下铁网阳极没有发现钝化,每次所得电解效果基本一致.     

高铁酸钾的制备及其对水中As(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)的去除效能研究

利用正交法得出次氯酸盐氧化法合成高铁酸钾的最佳工艺条件,以FTIR、XRD、SEM、EDS、TEM表征证实其纯度可达95%.在砷、铅单独及复合污染的处理中比较了K2FeO4投加量、起始pH对处理效果的影响.实验表明,当砷、铅起始质量浓度为2 mg/L,溶液pH 6.5,铁砷质量浓度比为16或铁铅质量浓度比为4时,沉淀后水中砷、铅质量浓度均可低于10μg/L;K2FeO4同样能有效处理砷铅复合污染,在K2FeO4投加量为24 mg/L时,对砷、铅的去除率分别为99.30%和100%;与单独污染相比,低K2FeO4投加量下,砷与铅的竞争关系明显.通过结合Visual MINTEQ化学平衡模拟软件对实验机理进行分析表明:高铁酸钾通过氧化、电中和及表面络合等作用去除水中砷、铅.     

高纯度高铁酸钾的稳定合成

通过次氯酸盐氧化法可稳定合成纯度98%以上的高铁酸钾(K2FeO4).稳定合成高纯度高铁酸钾与原材料选择、投料顺序、反应时间、温度等多种因素有关,试验研究结果表明其优化合成条件为:Fe(NO3)3·9H2O、过量NaClO溶液和自制复合稳定剂在饱和NaOH溶液中,20℃下反应1.5 h;除盐后,滤液中加饱和KOH溶液,20℃下反应15 min,即可析出粗产品高铁酸钾;经重结晶、有机物洗涤、干燥等后处理工序纯化后得到高纯度高铁酸钾.稳定合成K2FeO4的关键是自制复合稳定剂的加入,得到高纯度K2FeO4的关键是后处理纯化条件的控制.     

油田用Fe(Ⅵ)杀菌技术研究

Fe(VI)杀菌剂是一种氧化型杀菌剂,对各种细菌具有广泛的杀灭作用。首先该杀菌剂由室内合成;然后取K2FeO4固体粉末加(2~6)mol/L KOH水溶液,配制成0.1%—1%碱性溶液,即为杀菌剂工作液。最后采用绝迹稀释法,测定加杀菌剂前后水样中硫酸盐还原菌、腐生菌和铁细菌的含量,计算杀菌率,评价杀菌效果。     

油田用Fe(VI)杀菌技术研究

Fe（VI）杀菌剂是一种氧化型杀菌剂,对各种细菌具有广泛的杀灭作用。首先该杀菌剂是室内合成;然后取K2FeO4固体粉末加2~6 mol/L KOH水溶液,配制成0.1~1%碱性溶液,即为杀菌剂工作液;最后采用绝迹稀释法,测定加杀菌剂前后水样中硫酸盐还原菌、腐生菌和铁细菌的含量,计算杀菌率,评价杀菌效果。     

Staged reaction kinetics and characteristics of iron oxide direct reduction by carbon

Staged reduction kinetics and characteristics of iron oxide direct reduction by carbon were studied in this work. The characteristics were investigated by simultaneous thermogravimetric analysis, X-ray diffraction (XRD), and quadrupole mass spectrometry. The kinetics parameters of the reduction stages were obtained by isoconversional (model-free) methods. Three stages in the reduction are Fe₂O₃→Fe₃O₄, Fe₃O₄→FeO, and FeO→Fe, which start at 912 K, 1255 K, and 1397 K, respectively. The CO content in the evolved gas is lower than the CO₂ content in the Fe₂O₃→Fe₃O₄ stage but is substantially greater than the CO₂ contents in the Fe₃O₄→FeO and FeO→Fe stages, where gasification starts at approximately 1205 K. The activation energy (E) of the three stages are 126–309 kJ/mol, 628 kJ/mol, and 648 kJ/mol, respectively. The restrictive step of the total reduction is FeO→Fe. If the rate of the total reduction is to be improved, the rate of the FeO→Fe reduction should be improved first. The activation energy of the first stage is much lower than those of the latter two stages because of carbon gasification. Carbon gasification and Fe_xO_y reduction by CO, which are the restrictive step in the last two stages, require further study.     

等离子体引发CeO_2低温活性协同脱除空气中甲醛

为考察放电电压、甲醛初始体积分数和水体积分数对空气中甲醛脱除率的影响,选取催化剂MnO2、CeO2、TiO2分别与等离子体结合,在标准大气压、40℃条件下进行脱除甲醛实验。结果表明:空气中甲醛的体积分数为2.01×10-4、水的体积分数为1.0%、空速为13 650 h-1、放电电压为18 kV时,CeO2与等离子体结合的甲醛脱除率达98.5%;在相同条件下,单纯等离子体和单纯CeO2催化氧化(不放电)对甲醛的脱除率分别为62.5%和8.0%。等离子体与催化剂在脱除空气中甲醛的过程中产生了显著的协同作用。该研究为脱除空气中甲醛提供了理论参考。     

新装修室内空气中甲醛浓度的影响因素及甲醛清除剂去除效果

建筑材料和装修材料的过度使用导致了室内空气中的甲醛浓度超标,为了探究甲醛浓度与环境因素之间的关系.本文以新装修住宅、校医院、实验室等为研究对象,采用紫外分光光度法对室内甲醛浓度进行检测,探究了温度、相对湿度、房间类型、通风对室内甲醛浓度的影响.同时,做了市售甲醛清除剂喷洒前后甲醛浓度的对比实验.研究结果表明:1)温度和相对湿度与装修材料中的甲醛挥发速度呈显著正相关(R~20.900);2)木质家具和胶黏剂是室内甲醛的两大来源;3)通风对各房间(化学楼419、化学楼119、地下实验室、校医院、住宅卧室)空气中的甲醛去除率分别为11.0%、7.4%、7.0%、16.0%、35.0%;4)FC空气触媒甲醛清除剂对不同房间(阳台、厨房、次卧、主卧、客厅)空气中甲醛去除率分别为30.8%、7.6%、36.7%、40.0%、28.0%.由此可见,升高室内的湿度和温度有利于材料中甲醛的释放;甲醛清除剂净化室内甲醛的效果略高于通风.     

铁酸锌气体还原的热力学分析

根据热力学原理,计算并分析了含锌冶金粉尘中的重要成分ZnFe2 O4在CO- CO2气体还原过程中的热力学行为. ZnFe2 O4的气体还原遵循逐级还原规律,且ZnFe2 O4很容易被CO还原到ZnO和Fe3 O4.较高温度条件下,ZnO的气体还原易于FeO的还原.随着反应温度升高,锌完全反应和挥发所需要的CO含量不断降低,当反应温度从1100 K升高到1400 K时所需的CO体积分数由0.4降低到0.01以下.要达到还原分离金属锌的目的,不必将铁氧化物还原到金属铁,而只需将铁氧化物还原到Fe3 O4或FeO,同时满足锌的还原条件即可.在高炉炉身中上部,由于发生锌的还原反应和内部循环,给高炉生产带来危害,因此应减少和控制高炉的锌负荷.     

含FeO熔渣对ZrO2固体电解质侵蚀性研究

采用热力学计算软件FactSage中的Equilib平衡计算模块,模拟研究静态条件下SiO2-CaO-Al2O3-MgO-FeO五元渣系对ZrO2材质的侵蚀特性。利用MgO稳定的ZrO2固体电解质管与碳饱和铁液以及酸性渣构建可控氧流电池,分别进行电池在开路条件与外加电势条件下的侵蚀实验,并通过SEM、EDS分析检测,讨论酸性渣可控氧流电解时ZrSiO4新相的形成机理以及对固体电解质导电性能的影响。结果表明,ZrO2的侵蚀程度随温度的升高和渣中FeO含量的增加而增加;在低碱度和高碱度条件下,熔渣与氧化锆之间分别会有ZrSiO4和CaZrO3生成;相对于静态以及开路条件,外加电势电解条件下酸性熔渣与氧化锆之间易形成新相层,从而显著增大电池内阻,阻碍氧离子迁移,但也能减轻或阻碍熔渣对ZrO2固体电解质的渗透侵蚀;可控氧流电解时酸性渣中初始FeO含量最好低于20%,碱度R最好在0.23～0.80之间。     

壁纸固载石墨烯/TiO2降解甲醛及动力学研究

以溶剂热法制备的石墨烯/TiO_2复合光催化剂,采用涂布法将石墨烯/TiO_2固载于无纺布壁纸表面,研究石墨烯/TiO_2的固载量、甲醛初始质量浓度及空气相对湿度对甲醛降解的影响,并对其光催化降解动力学进行探讨.结果表明:在光照4 h的条件下,当石墨烯/TiO_2固载量为2 g·m-2、甲醛初始质量浓度为0.40 mg·m~(-3)、空气相对湿度为58%时,甲醛降解率可达86%;石墨烯/TiO_2对甲醛的降解效果优于商品化TiO_2(P25);石墨烯/TiO_2对甲醛的光催化降解过程服从一级反应动力学方程.