锰氧化物-海藻酸钠凝胶微球材料的制备及其在偶氮染料废水处理中的应用

采用水热法制备锰氧化物（MnO_x）,并与海藻酸钠（SA）相结合,成功制备了锰氧化物-海藻酸钠凝胶微球（MnO_x@MABs）材料.通过场发射扫描电镜（FE-SEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）等一系列的表征手段,对所制备的凝胶微球的形貌结构、组成成分等进行分析.然后,根据过硫酸盐高级氧化的原理,利用凝胶微球活化过硫酸盐来降解偶氮染料废水的代表污染物日落黄.研究了MnO_x@MABs材料的投加量、废水的pH值、废水温度、过一硫酸盐（PMS）的投加量和不同日落黄初始浓度对日落黄降解效果的影响.结果表明：MnO_x@MABs/PMS体系能在广泛的pH值范围内降解日落黄,当日落黄初始质量浓度为200 mg·L^-1时,在0.5 mmol·L^-1的PMS、30 g·L^-1的MnO_x@MABs以及体系反应温度为40℃条件下,60 min内对日落黄的降解率可达到100%.     

氨化改性Sr2Ta2O7/SrTa4O11光催化剂用于光电催化性能研究

以钽酸锶同素异质结Sr₂Ta₂O₇/SrTa₄O₁₁（STO）为原始材料,采用高温氨化法对原始材料做氮掺杂改性处理,得到了新型氮掺杂钽酸锶同素异质结材料Sr₂Ta₂O_7-xN_x/SrTa₄O_11-xN_x(STO-N),并对其光电催化性能进行研究。结果显示,对比改性前的STO,STO-N具有更强的可见光吸收能力。紫外可见漫反射光谱证明,氮掺杂使得STO的吸收阈值从319 nm红移到485 nm,相应的带隙由3.97 eV减小到2.51 eV,这主要是由于N 2p和O 2p轨道的混合作用导致价带顶部上移。性能测试结果表明：STO-N₂₀的光电催化性能提升最为显著,在施加0.7 V偏压下,STO-N₂₀电极测得的光电流密度达到了570 nA/cm²,是STO电极的光电流密度（8.6 nA/cm²）的66倍。根据推算出的STO及STO-N₂₀的能带结构可知,STO-N₂₀性能提升的原因是禁带宽度变窄。     

Mn掺杂CuCrO2纳米粉体的室温铁磁性

利用固相反应与球磨相结合的方法,制备了(Cu_1-xMn_x)CrO₂ (0≤x≤6 at%) 和 Cu(Cr_1-yMn_y)O₂ (0≤y≤6 at%)两个系列的纳米粉体.结果表明,所有样品都具有3R-CuCrO₂铜铁矿单相结构.晶格膨胀说明Mn离子已分别固溶到(Cu_1-xMn_x)CrO₂的Cu亚晶格中和Cu(Cr_1-yMn_y)O₂的Cr亚晶格中,这在X射线光电子能谱的分析中得到了进一步的证实.B位Mn掺杂样品具有室温铁磁性,磁性源于Cr³⁺-Mn³⁺离子对间以空穴为媒介的双交换相互作用.CuMO₂(M=Cr,Mn)铜铁矿纳米粉体的饱和磁化强度比文献值高出约一个数量级,并随着Mn含量的增大而逐渐减小,主要受到3个因素的共同影响:M-M离子对数目、M-M离子间距及空穴浓度.     

带隙可调铌酸钾基铁电薄膜制备与物性研究

以钡镍元素共掺形成的铌酸钾-铌镍酸钡薄膜（1-x）KNbO₃-xBaNi_0.5Nb_0.5O_3-δ（KN-xBNNO）为主要研究对象，围绕其材料发展趋势：高质量铌酸钾-铌镍酸钡薄膜材料的关键制备技术、铌酸钾-铌镍酸钡薄膜的微结构、元素化合价和拉曼声子模式等内容进行了研究.     

模板法制备CexZr1-xO2及催化餐饮废油合成生物柴油

以松木为模板,使用模板法制备了不同铈锆含量的Ce_xZr_1-xO₂复合氧化物的催化剂,用于餐饮废油与甲醇进行酯交换反应合成生物柴油.采用BET、SEM对Ce_xZr_1-xO₂进行表征分析.研究不同制备方法、CeO₂的负载量和煅烧温度对催化剂活性的影响,以及不同的酯交换反应条件对生物柴油产率的影响.制备的Ce_xZr_1-xO₂具有松木的生物形态,并有助于催化剂形成多孔道结构.以Ce_xZr_1-xO₂为催化剂,考察甲醇和餐饮废油的酯交换反应.结果表明：当x=0.5,煅烧温度为600℃时,甲醇与餐饮废油物质的量比为60：1,催化剂用量（基于餐饮废油的质量）的质量分数为5%,反应温度为190℃,反应时间为6 h的反应条件下,酯交换反应的甲酯收率达到91.1%.     

模板法制备La2O3-CexZr1-xO2催化酯交换反应的研究

以松木屑为模版,制备了La₂O₃-Ce_xZr_1-xO₂复合氧化物,用于催化餐饮废弃油合成生物柴油的酯交换反应。采用BET比表面积分析仪、扫描电子显微镜（SEM）对La₂O₃-Ce_xZr_1-xO₂进行表征。研究不同制备方法对催化剂活性的影响,分析不同的反应条件对酯交换反应产率的影响。结果表明：当反应条件为x=0.5,催化剂量为餐饮废油质量的5%,甲醇与餐饮废油物质的量的比为54：1时,在165℃下反应4.5 h左右,酯交换反应获得生物柴油的产率为91.1%。     

TiO2/CB-NiCo2O4修饰玻碳电极的制备及其对葡萄糖的电化学测定

利用低温下的水化学生长法合成了镍钴氧化物（NiCo₂O₄）纳米针,因其自组装而表现出立方晶相,再用二氧化钛/炭黑（TiO₂/CB）对NiCo₂O₄表面进行了改性,合成了TiO₂/CB-NiCo₂O₄复合纳米材料.用X射线光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱仪（EDX）图谱对材料的形貌进行了表征,运用循环伏安法（CV）、时间-电流（i-t）曲线法考察了TiO₂/CB-NiCo₂O₄修饰玻碳电极的电化学行为.实验发现：TiO₂/CB-NiCo₂O₄修饰电极对葡萄糖的氧化有良好的电催化性能,其线性范围为0.001~1.780 mmol·L^-1,检测限为0.53 μmol·L^-1（信噪比S/N=3）.将该法用于实际样品中葡萄糖的测定,结果令人满意.     

Rh/Ti3C2Tx MXene催化剂用于氨硼烷催化产氢

二维过渡金属碳/氮化合物基（MXene）催化剂对于水解产氢反应具有优异的催化活性.以二维过渡金属碳化钛（Ti₃C₂T_x MXene）材料为载体,采用原位还原法,制备了超高分散度的二维Ti₃C₂T_x MXene材料担载的金属铑（Rh）催化剂（Rh/Ti₃C₂T_x MXene）.利用单层二维Ti₃C₂T_x MXene材料高度暴露的表面,实现了Rh亚纳米团簇的高度分散.在常压的温和条件下,将制得的Rh/Ti₃C₂T_x MXene催化剂用于氨硼烷的常温分解.在35℃,0.1 MPa的条件下,氨硼烷可以在3 min内完全实现氢气（H₂）的释放.催化剂的结构表征证明：Rh亚纳米团簇的平均尺寸约为0.66 nm.构效关系研究表明：二维Ti₃C₂T_x MXene载体表面高度暴露的碳钛键（C-Ti）结构可以起到锚定和高度分散Rh亚纳米团簇的作用.     

二维Ti3C2Tx MXene材料的制备与工艺优化

二维（2D）过渡金属碳/氮化物（MXene）材料是当前最受关注的二维材料之一,其中二维碳化钛（Ti₃C₂T_x MXene）材料的研究最为广泛。该材料目前主要通过刻蚀三元碳化物或氮化物（MAX相）后进一步插层得到,因此MAX相材料的纯度和制备工艺条件直接决定了Ti₃C₂T_x MXene材料的物化性质。主要完成了不同Ti₃AlC₂ MAX相材料的筛选,选择氢氟酸（HF）刻蚀,并优化了不同的插层方法,制备了一系列Ti₃C₂T_x MXene材料。通过X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）等表征,确定使用原位锂离子（Li⁺）插层法可有效获得单层Ti₃C₂T_x MXene材料。制备的单层Ti₃C₂T_x MXene材料的表面平整,片径约为150 nm,厚度约为2 nm。同时,创新性地采用涡旋震荡辅助材料分层,极大地缩短了超声时间,提高了单层Ti₃C₂T_x MXene材料的产率（可达70%）,并且可以避免材料氧化,为Ti₃C₂T_x MXene材料未来应用提供了新方法。     

基于透明微针拉曼原位检测H2O2

在聚甲基丙烯酸甲酯-微针（PMMA-MNs）阵列上修饰聚多巴胺（PDA）层,通过离心技术将金纳米粒子（Au NPs）组装在MNs表面,构建纳米金@聚多巴胺@聚甲基丙烯酸甲酯微针阵列（Au@PDA@MNs）.Au@PDA@MNs有强表面增强拉曼散射（SERS）效应,以罗丹明6G（R6G）作为拉曼探针,在10^-4~10^-8 mol·L^-1的范围内有良好的线性响应,检测限（LOD）可达3.1×10^-10 mol·L^-1.为了检测过氧化氢（H₂O₂）,4-巯基苯硼酸（4-MPBA）被修饰在Au@PDA@MNs上以构建功能化的MNs.利用4-MPBA分子氧化生成4-羟基硫代苯酚（4-HTP）和MNs的透光性,基于1 000 cm^-1和1 068 cm^-1处拉曼强度比（I_{1 000}/I_{1 068}）的变化,完成了H₂O₂的拉曼定量检测,I_{1 000}/I_{1 068}的变化与H₂O₂浓度成定量关系.线性响应范围为10~2 000 μmol·L^-1,LOD为0.93 μmol·L^-1.MNs和SERS技术的结合为确定具有短半衰期和弱拉曼信号的疾病相关生物标志物开辟了一条新途径.     

钛基金属氧化物阳极的制备及其对有机物废水处理的研究

利用DSA(形稳阳极)电极改性来使电化学具备其他支撑功能.使用电化学氧化方法对模拟苯酚废水进行了降解,制备了锰锑掺杂的钛基Sn O2电极,以期能延长电极寿命,提高降解效率.通过SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射)、循环伏安曲线、强化寿命测试等方法,对自制电极进行表征和分析,并对影响因素进行了系统研究.结果表明,改性后的DSA电极活性和稳定性有大幅提高,析氧电位达2.3 V,加速寿命达42 h,在最佳条件下处理质量浓度为100 mg/L的苯酚废水,去除率在8 h后达到89.26%.     

Chemical states of the atoms in magnetic multilayers Ta/NiO x /Ni81Fe19/Ta and Co/AlO x /Co

Ta/NiO _x /Ni₈₁Fe₁₉/Ta and Co/AlO _x /Co multilayers were prepared by rf reactive and dc magnetron sputtering. The exchange coupling field (H _ex) and the coercivity (H _c) of NiO _x /Ni₈₁Fe₁₉ as a function of the ratio of Ar to O₂ during the deposition process were studied. The composition and chemical states at the interface region of NiO _x /NiFe were also investigated using the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and peak decomposition technique. The results show that when the ratio of Ar to O₂ is equal to 7 and the argon sputtering pressure is 0.57 Pa, the x value is approximately 1 and the valence of nickel is +2. At this point, NiO _x is antiferromagnetic NiO and the corresponding H_ex is the largest. As the ratio of Ar/O₂ deviates from 7, the H _ex will decrease due to the presence of magnetic impurities such as Ni⁺³ or metallic Ni at the interface region of NiO _x /NiFe, while the H _c will increase due to the metallic Ni. Al layers in Co/AlO _x /Co multilayers were also studied by angle-resolved XPS. Our finding is that the bottom Co could be completely covered by depositing an Al layer about 1.8 nm. The thickness of AlO _x was 1.2 nm.     

Synthesis mechanism of LiNiVO4 by wet chemical method and mixed valence of nickel and vanadium

The single phase LiNiVO₄ has been successfully synthesized by adopting a new mild liquid route with oxalic acid as both complexant and precipitant, and this method is named the CPG method. The products were obtained by sintering the dry gel precursor which was prepared by the CPG method at 200—850℃ for 2—10 h in air. The products were tested by XRD, XPS, ESR and TGA-DTA, and the results indicate that the single phase LiNiVO₄ could be obtained at 450℃ for 2—3 h in air and LiNiVO₄ was still steady at 850℃ for 10 h. The valence analyses show that in LiNiVO₄ the valence of lithium is +1, both nickel and vanadium have the mixed valence, namely +2, +3 for nickel and +4, +5 for vanadium respectively. The LiNiVO₄ can be expressed as LiNi³⁺_xNi²⁺_1-xV⁴⁺_xV⁵⁺_1-xO₄ (0≤x<1). The pyrolysis mechanism of the dry gel is also discussed.     

FERE法研究M_xO_y(M=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni)形成能

采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似法(GGA+U)对氧化物M_xO_y(M=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni)进行几何结构优化,然后计算其总能,根据形成能与总能的关系求出它们的形成能,再用FERE(Fitted Elemental-phase Reference Energies)方法对形成能进行修正。结果表明:修正后,每个单胞形成能相对实验值的平均绝对偏差由0.59 eV降低到0.46 eV,其中Ti-O、V-O、Co-O和Ni-O化合物的形成能修正值更接近实验值;而其他元素氧化物的形成能修正值相对于实验值的平均绝对偏差略有增大。     

谷胱甘肽和二氧化锰的氧化还原反应在生物领域上的应用

谷胱甘肽(GSH)是一种普遍存在的生物硫醇,具有清除毒素、维持氧化还原稳态和调控基因的作用,GSH的异常水平可能是多种疾病的触发因素.过渡金属氧化物二氧化锰(MnO_2)具有很强的氧化能力,能被GSH还原为Mn~(2+),可用于磁共振成像(MRI)以及肿瘤治疗.GSH和MnO_2之间的氧化还原反应已成为科研工作者不断研究和探索的方向.综述了GSH和MnO_2的氧化还原反应的最新研究进展.     

Effects of calcination temperature on the structure and adsorption performance of Ce-Mn/AC materials

Activated carbon-supported bimetallic cerium-manganese (Ce-Mn/AC) materials were prepared by impregnation method to study the effect of calcination temperature on the structure and adsorption performance of absorbents. The obtained materials were characterized by using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), N₂ adsorption-desorption isotherm, Fourier transformed infrared (FT-IR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). As the results showed, the diffraction peaks of CeO₂ decreased and even disappeared; Mn species were transformed from Mn₃O₄ to Mn₂O₃ on the surface of Ce-Mn/AC; the BET specific surface area increased first and then decreased on the elevating calcination temperature; the number of acid functions of AC was reduced after being modified by cerium and manganese. All these changes were directly attributed to the synergistic effects between MnO_x and CeO₂. AC800 exhibited the best phenol adsorption capacity. The adsorption mechanism of phenol on Ce-Mn/AC was discussed with hydrophilic (hydrophobic) interaction and hard and soft acid-base theory.     

Magnetoelectric and converse magnetoelectric res ponses in TbxDy1-xFe2-y alloy ＆ Pb（Mg1/3Nb2/3）（1-x）TixO3 crystal laminated composites

Measured results of magnetoelectric （ME） and converse magnetoelectric （CME） effects of TbxDy1-xFe2-y/ Pb（Mg1/3Nb2/3）（1-x）TixO3/TbxDy1-xFe2-y （TD/PMNT/TD） and PMNT/TD/PMNT laminated composites are presented. ME effect was determined by measuring laminate voltage output under a Helmholtz-generated AC field biased by a DC field （0-1 kOe） （1Oe = 79.58 A/m）. The CME effect was measured by recording the voltage induced in a solenoid encompassing the ME sample while exposed to a DC bias field and PMNT layer driven by a 10 V AC source. The ME and CME responses in the two laminated structure are linear. The highest values of ME coefficients in TD/PMNT/TD and PMNT/TD/PMNT composites are 384 mV/Oe and 158 mV/Oe, respectively, while the highest values of CME coefficients in the two composites are 118 mG/V and 162 mG/V （1 G=10^-4 T）, respectively.     

钙钛矿La0.7CexBa0.3-xMnO3的磁热性能研究

【目的】通过固相反应法制备La_(0.7)Ce_xBa_(0.3-x)MnO_3(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)的钙钛矿锰氧化物,研究Ce元素的不同掺杂量对原体系磁热性能的影响。通过Ce元素的掺杂,来调节原体系过高的居里温度以及改善体系的磁热性能。【方法】通过X射线粉末衍射的方式确定其单相结构,并使用振动样品磁强计对钙钛矿样品进行磁性能的测试。【结果】La0.7CexBa0.3-xMnO3(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)的居里温度分别为342.1K,319.8K,270.0K,244.3K和199.7K。在0~2T的外磁场下,该体系的最大磁熵变分别为2.54J/(kg·K),2.32J/(kg·K),2.51J/(kg·K),2.03J/(kg·K)和1.87J/(kg·K),且最大磁熵变都在居里温度附近。【结论】随着Ce元素掺杂量的增加,化合物居里温度逐渐降低;而最大磁熵变则呈先减小后增大又减小的趋势。同时由Arrott曲线判断这5个样品的相变都是二级相变。当Ce元素的掺杂量为0.05~0.10时,该体系的居里温度在室温附近,且最大磁熵变仍保持较大的值。     

Au/CexZr1-xO2催化剂在高浓度CO室温催化氧化中的活性

 以柠檬酸溶胶凝胶法制备的铈锆氧化物为载体,采用沉积-沉淀法制备了Au/Ce_xZr_1-xO₂催化剂.探讨了载体组成、焙烧温度、金担载量对该催化剂催化氧化一氧化碳性能的影响,并对催化剂进行XRD表征,优化了制备条件.结果表明:当载体为Ce_0.75Zr_0.25O₂,焙烧温度为550℃,金担载量为4.7%的催化剂在室温下催化氧化CO的效果最好.该催化剂的优点是具有较强的耐水性;在用量少,一氧化碳浓度高的条件下仍能氧化CO₃0%~40%左右.