预氧化对高温CO2环境下典型耐热材料腐蚀行为的影响研究

为提高耐热材料在高温CO₂中的抗腐蚀性能，以耐热材料Sanicro 25、HR6W、HR230和740H为对象，经高温O₂短时预氧化后开展CO₂腐蚀实验。采用分析天平测量耐热材料腐蚀前后质量变化；利用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱分析仪表征腐蚀产物形貌、成分及其分布。实验结果表明：预氧化后耐热材料在900℃CO₂中的腐蚀动力学曲线符合抛物线规律；预氧化后4种耐热材料表面氧化物主要为Cr的氧化物和少量零星团状的Fe氧化物，该富Cr氧化膜有效减低腐蚀行为的离子扩散，从而降低耐热材料的腐蚀质量增加；耐热材料Sanicro 25和HR6W表面腐蚀层厚度减薄，而740H内氧化加剧。结合耐热材料腐蚀质量变化与腐蚀产物，高温预氧化处理可提高HR6W和HR230的抗高温CO₂腐蚀性能。     

钒酸铋光电催化分解水的研究进展

光电化学(photoelectrochemical, PEC)催化分解水制氢被认为是生态友好、规模化和可持续性地转化与储存太阳能的理想途径之一,但光阳极较低的工作效率限制了PEC分解水的发展.近年来,钒酸铋光阳极因具有较高的理论光电流密度受到科学界的广泛关注.大量的工作聚焦在如何将钒酸铋光阳极所具有的理论潜力尽可能地发挥并应用至PEC分解水制氢.本文通过回顾和分析钒酸铋光阳极的吸光效率、光生载流子分离效率与表面催化产氧效率3个方面的研究进展,对高性能钒酸铋光阳极的设计思路与合成方法进行评述、总结与展望,为进一步挖掘钒酸铋光电极的潜力与开发下一代光电极提供参考和思路.     

信湖3煤抽提后低温氧化特性变化实验研究

为了研究煤中低分子化合物对煤低温氧化规律的影响,选用四氢呋喃溶剂对信湖3煤进行微波辅助抽提,通过低温氧化实验,测试了煤样抽提前后煤体耗氧特性及气体产物释放规律。结果表明,抽提前后煤样在低温氧化过程中产生的气体主要有CO、CO_2等气体氧化产物和CH_4、C_2H_4、C_2H_6、C_3H_8等烷烃类气体,煤样抽提后这些气体的产生量均有不同程度的降低;抽提后残煤的耗氧量和耗氧速率明显要低于抽提前原煤。可见,煤中低分子化合物的存在对信湖3煤的自燃有一定的促进作用。     

电化学聚合聚苯胺修饰电极对微生物燃料电池产电性能的影响研究

微生物燃料电池(MFC)作为一种新能源,符合人们绿色环保、可持续发展的发展理念,在MFC中,阳极材料与菌体之间的电子传递情况是制约其性能提升的主要因素.本文主要探索了方便快捷的电化学方法所得到的聚苯胺修饰阳极碳毡电极对MFC产电性能的影响情况.通过扫描电镜可以观察到阳极碳毡电极表面形成了具有一定形态的聚合物.对MFC的电压数据进行分析,表明修饰聚苯胺的碳毡电极最大输出电压可达到(330±5) mV,比对照组的空白碳毡电极提高了365%;且其最大功率密度达到了(425±5) mW·m~(-2),是对照组的6倍.实验结果表明:电化学聚苯胺修饰电极可有效利用聚苯胺导电性好、生物相容性高的优点提高MFC的产电性能.     

腐殖酸分子结构对电-Fenton性能的影响探究

采用超滤分级得到不同分子量的腐殖酸组分,并通过傅里叶红外、紫外可见、三维荧光光谱等表征其分子结构的差异.用基于Pd/Fe3O4纳米催化剂的新型电芬顿技术去除不同分子量的腐殖酸与Cr(VI)形成的复合污染物.研究表明,随着腐殖酸分子量的增大,其矿化效果越好,HA5(87.6%) HA4(79.0%) HA3(76.8%) HA2(70.0%) HA1(62.9%),且短时间内高分子量腐殖酸有较好的去除.这归因于高分子量腐殖酸表面的阴离子与Pd/Fe3O4发生静电吸附.此外,苯环取代度更高、共轭结构更多的高分子腐殖酸优先被原位生成的·OH氧化为多羟基化中间体,进而氧化开环,最终矿化为CO2和H2O.而在TOC相同条件下,低分子量腐殖酸中短链羧酸占比较高,其与·OH的反应活性低,矿化速率慢.总铬的去除同样遵循HA5(91.8%) HA4(88.2%) HA3(85.9%) HA2(85.4%)HA1(85.1%)的顺序,因为高分子量腐殖酸中含有更多能与Cr发生络合作用的活性位点,可在电解体系中协同去除Cr.本研究表明了腐殖酸分子结构对金属纳米颗粒协同电化学氧化性能和与重金属相互作用的影响,为揭示腐殖酸与Cr(VI)复合污染物的环境行为及其有效去除提供重要参考.     

有机物种类对恒电位电解法测定COD值准确性的影响

以β-PbO2/石墨电极为工作电极,在支持电解溶液中加入一定量待测有机物,在低于析氧电位下进行恒电位电解时,因电极表面吸附态羟基自由基的消耗速率受电解质溶液中有机物分子向电极表面的扩散过程控制,表现为阳极电流强度的增加值(ΔI)与有机物质量浓度ρ之间呈线性关系。本文研究了多种待测有机物的ΔI与ρ的线性关系,发现由于有机物种类不同造成羟基自由基消耗速率不同,因而线性比例系数有所不同。实验结果表明在测定混合水样的化学需氧量(COD)值时,应采用与待测水样具有相似有机物混合比例的标准溶液制作工作曲线,以减少测量误差。     

阳极电解制备n型多孔硅及光反射特性的影响研究

采用双槽电化学阳极蚀刻法制备了n型多孔硅,并用带积分球的光度分光计测试了多孔硅的光反射率.研究了蚀刻电流密度、蚀刻时间和HF浓度等对多孔硅孔隙率和反射率的影响规律.结果表明:随着电流密度和蚀刻时间的增加,多孔硅表观孔隙率增加;多孔层的存在能显著降低反射率,且较小的电流密度和蚀刻时间,更有利于反射率降低;电流密度10 m A·cm-2制备的多孔硅平均反射率降低到9%,蚀刻时间10 min下制备的多孔硅平均反射率降至5%;HF浓度对反射率的影响不大.     

玉米芯活性炭改性及其对CO_2吸附性能

研究了提高玉米芯活性炭对CO2气体吸附性能的方法和途径,对自制的玉米芯活性炭进行了氧化改性和还原改性.改性后C元素质量分数都减少了10%左右.经硝酸和硝酸盐氧化改性后其表面含氧官能团明显增多;经碳酸盐碱性还原改性后引入了CO2-3根;经氨水碱性还原改性后引入了大量氨基基团,表明成功地对制备的玉米芯活性炭进行了氧化和还原改性.其中,利用Ca(NO3)2改性后样品对CO2的吸附量比改性前提高了21.2%;经过Na2CO3改性后样品对CO2的吸附量提高了28.5%.因此,制备的玉米芯活性炭经过Na2CO3改性后更有利于其应用于CO2吸附分离.     

固载型杂多酸(盐)-桥键嵌入型离子液体合成新方法及其对苯甲醇催化氧化作用研究

本文采用了一种新的合成方法----一步法合成固载型杂多酸(盐)-双硅烷型(桥键嵌入型)离子液体,并对合成的催化剂进行XRD,低温N2吸附-脱附,FT-IR等一系列表征,用于催化苯甲醇的绿色选择性氧化反应,得到了88%的转化率和>99%的选择性,催化剂重复使用5次,催化活性未见明显降低。为比较不同的合成方法及离子液体在介孔材料中不同的位置所得到的催化剂的物理化学性质、催化活性等方面的差异,我们又采用传统的多步法(后嫁接法)及一步单硅烷法合成了2种催化剂作为对照,结束显示出了一步双硅烷法合成催化剂的优势所在。     

氧化还原介体催化强化污染物厌氧降解研究进展

 由于厌氧生物处理技术具有产生剩余污泥少、可回收能源等优点而被广泛用于处理各种有机污染物，尤其在有毒、有害、难降解污染物的去除方面取得了良好的效果。然而，厌氧生物法的处理速率通常比较低，而氧化还原介体可通过自身不断的氧化和还原来传递电子，提高电子在氧化还原反应过程中的传递速率，从而促进污染物高效厌氧降解。醌类物质和腐殖酸是应用较多的氧化还原介体，在催化难降解污染物降解方面取得了一定效果。讨论了氧化还原介体的特点、作用机制，并总结了其对偶氮染料厌氧脱色、反硝化和多氯联苯厌氧降解的强化作用，提出了氧化还原介体未来的研究方向。