同步辐射XANES方法对FeCl3 水溶液的研究

利用X 射线近边吸收谱学(X-ray Absorption Near Edge Structure, XANES)方法研究了不同浓度的FeCl₃ 水溶液中Fe³⁺离子的电子结构和近邻结构. 在不同浓度的FeCl₃ 水溶液的XANES 谱中, XANES 谱的形状随着FeCl₃ 浓度的不同而发生改变. 在XANES 谱的边前结构中观测到边前锋的分裂, 其分裂的能量差约为1.6 eV, 随着浓度的降低约有0.2 eV 的高能方向的位移, 此边前结构由1s-3d 轨道的电子跃迁引起, 双峰分裂来源于配位体配位引起的3d 轨道分裂. 随着FeCl₃ 浓度的改变, XANES 谱的主峰也发生变化, 此变化来源于溶液中Fe—Cl 配位与Fe—O 配位的比例变化. 另外, 利用量子化学计算的方法对于Fe³⁺与不同数目的H₂O 和Cl^?配位体络合时的构型进行了计算, 得到了Fe³⁺在水溶液中近邻结构的信息, 从另一方面解释了FeCl₃ 溶液中Fe³⁺离子3d 轨道分裂能的变化     

纳米Al2O3颗粒对Cu-Al2O3性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备纳米Al₂O₃颗粒,通过粉末冶金法制备氧化铝铜（Cu-Al₂O₃）。采用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、洛氏硬度仪和涡流计分别测试了Cu-Al₂O₃的结合能、微观组织、硬度和导电率。结果表明：随Al₂O₃颗粒含量的增加,Cu-Al₂O₃的硬度先升高后降低,当Al₂O₃颗粒的质量分数达到0.084%时,Cu-Al₂O₃的硬度达到最大值75.73（HRB）。Cu-Al₂O₃的导电率随着Al₂O₃颗粒含量的增加逐渐下降。Al₂O₃颗粒的质量分数为0.084%时为最佳值,Cu-Al₂O₃的硬度达到最大值,导电率达到69.1% IACS。     

Ca掺杂的对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料及其电化学性能研究

为探讨Ca的掺杂对LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料结构和电性能的影响,以草酸为沉淀剂,以不同含量Ca对LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂进行掺杂改性,并通过X射线衍射（XRD）对产品进行表征,探讨了不同Ca含量样品的电化学性能.结果表明：大量Ca掺杂生成明显CaO杂相,而少量Ca掺杂则能顺利进入材料晶格之中.随着Ca掺入,晶体类型不变,但c轴略收缩,形成更紧密的结构. 充放电显示Ca在低倍率(2.5～4.3 V,0.5 C)时,能一定程度提高材料的循环性能;但在高倍率(2.5～4.3 V,5 C)时,能明显提高容量和循环性能.充放电曲线同时显示未掺杂的材料高倍率下极化严重,放电平台严重降低;而Ca掺杂的材料极化状况则不明显,说明Ca掺杂能抑制极化并提高电化学性能.     

Al2O3/WO3/ZrO2催化剂的制备及在酯交换反应中的研究

以松木为模板,采用模板法将不同含量的Al₂O₃添加到WO₃/ZrO₂复合氧化物中,采用X射线衍射、BET比表面积分析、拉曼光谱和NH₃等温吸附测试等手段对其进行表征,以评估其改进结果。将Al₂O₃/WO₃/ZrO₂催化剂应用到甲醇与乌桕油（非食用油）的酯交换反应中,在其他反应条件相同,Al₂O₃质量分数为3%时,生物柴油最高产率达到83.1%。结果表明：添加Al₂O₃稳定了ZrO₂的四方相结构,使得催化剂比表面积更大、孔数量增加;模板法制备的催化剂孔径分布均匀,WO₃呈高度分散无定型状态;引入Al₂O₃增加了WO₃/ZrO₂催化剂的中强酸性,对弱酸性和强酸性无明显改变。     

Ca(NO3)2在酸雨胁迫作用下对小白菜的影响研究

随着经济的发展,酸雨已成为全球性的环境污染问题,我国酸雨污染出现的频率和强度也在逐年增加。如何在酸雨影响下保护农作物产量是当前酸雨相关研究的热点问题。实验选择了我国东北地区典型的农作物小白菜作为研究对象。通过模拟实验,分析了酸雨胁迫下小白菜的生理生长指标的变化,并验证土壤中Ca(NO_3)_2的添加是否可以维持酸雨条件下小白菜的产量。研究结果表明酸雨和土壤中的Ca(NO_3)_2均会影响小白菜的部分生长生理特性,酸雨的存在会影响小白菜的可食用部分的产量等指标。但是当土壤中Ca(NO_3)_2浓度增加时,会降低酸雨的影响,间接地减弱了酸雨对小白菜产量的影响。因此可在酸雨影响较为强烈的地区,通过增加土壤中Ca(NO_3)_2浓度,以降低酸雨对小白菜的影响。     

Al2O3对Mo-W-Co高温合金力学性能的影响

通过改变Mo-W-Co高温合金中Al₂O₃的含量,研究Al₂O₃对Mo-W-Co高温合金硬度和耐磨性能的影响.采用球磨、压制成形和真空烧结等工艺制备Mo-W-Co-Al₂O₃高温合金,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜(OM)对制备好的合金的相结构、形貌和粒度进行分析,并测试合金的硬度和耐磨性能.结果表明:添加Al₂O₃能提高Mo-W-Co高温合金的硬度和耐磨性能,当w_Al2O3为5%时,Mo-W-Co高温合金的硬度和耐磨性能达到最佳效果;在真空烧结时,Al₂O₃在合金中形成了γ-Al₂O₃相,是影响合金组织和性能的关键相.     

磁性Fe3O4/In2S3可见光催化剂的制备及其性能

采用简单的油浴法制备出磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂,利用XRD、SEM、FTIR、BET、UV-Vis DRS以及磁滞回线等手段对其进行表征,以可见光(λ≥420 nm)为光源,以罗丹明B的光催化降解为模型反应,考察不同Fe_3O_4/In_2S_3复合比的磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂的催化性能及循环使用性能.结果表明,当物质的量n(Fe_3O_4)与n(In_2S_3)之比为6∶5时制备的磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂具有最好的光催化活性.光照90 min后,罗丹明B的降解率高达96%;磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂的饱和磁化强度达10.31 A·m2·kg-1,在外加磁场作用下,5 s内可以快速从水相中分离,具有良好的磁分离效果;样品经3次循环使用后其催化活性基本保持不变.     

柠檬酸对重金属复合污染土壤的淋洗修复效果与机理

土壤淋洗修复是永久性的污染土壤修复方法之一.以Cd、Cu、Pb复合污染土壤为研究对象,采用振荡淋洗法结合形态分析技术研究了柠檬酸对重金属复合污染土壤的淋洗修复效果及其去除机理.结果表明,柠檬酸对复合污染土壤中的Cd和Cu具有较好的洗脱效果,而Pb的淋洗去除率相对较低.80mmol.L-1的柠檬酸对Cd、Cu、Pb的去除率分别能够达到90.4%、82.5%和38.6%.柠檬酸淋洗去除的重金属在土壤中主要以可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的形式存在.     

球磨法制备Bi12GeO20/WO3复合材料及可见光催化去除NO性能研究

采用简易球磨法制备了一系列Bi₁₂GeO₂₀/WO₃二元半导体复合材料,并对其物相、光学和电化学性质进行了分析。可见光光催化去除NO试验表明：随着WO₃负载量的逐渐增大,材料去除活性先增大后减小,这主要归结于合适的相组成以及异质结提高了界面载流子的分离效率。另外,WO₃的加入可有效抑制有毒中间产物NO₂的生成,从而促进硝酸根与亚硝酸根的生成。通过活性物种捕捉试验发现,超氧自由基和空穴在光催化反应中均起到了主要作用,羟基自由基起到了辅助作用。能带结构分析表明,复合材料的光催化机制遵从Ⅰ型过程。循环试验证明,材料具有较好的重复利用性和结构稳定性。     

复合淋洗剂对土壤中铬的淋洗规律

采用静态实验方法, 考虑研究成本及环保要求, 选用价格低廉且生物可降解的柠檬酸、 酒石酸、 水、 鼠李糖脂、 草酸及富里酸6种淋洗剂, 对高质量比Cr污染土壤进行淋洗修复. 首先考察土壤中不同陈化时间Cr对淋洗效果的影响; 其次筛选淋洗剂并优化淋洗条件; 最后考察多种复配淋洗组合, 确定最佳复配淋洗剂. 结果表明： Cr陈化时间对总Cr去除率的影响较小, 而对Cr（Ⅵ）去除率影响明显; 不同淋洗剂对总Cr和Cr（Ⅵ）淋洗效果不同, 草酸和柠檬酸均可有效去除总Cr和Cr（Ⅵ）; 对总Cr和Cr（Ⅵ）去除最优的淋洗条件是0.5 mol/L草酸或柠檬酸、m(固)∶V(液）=1∶10, 淋洗1次; 在最优淋洗条件下, 对土壤重金属Cr的去除效果较好.     

复合淋洗剂对土壤中铬的淋洗规律

采用静态实验方法, 考虑研究成本及环保要求, 选用价格低廉且生物可降解的柠檬酸、 酒石酸、 水、 鼠李糖脂、 草酸及富里酸6种淋洗剂, 对高质量比Cr污染土壤进行淋洗修复. 首先考察土壤中不同陈化时间Cr对淋洗效果的影响; 其次筛选淋洗剂并优化淋洗条件; 最后考察多种复配淋洗组合, 确定最佳复配淋洗剂. 结果表明： Cr陈化时间对总Cr去除率的影响较小, 而对Cr（Ⅵ）去除率影响明显; 不同淋洗剂对总Cr和Cr（Ⅵ）淋洗效果不同, 草酸和柠檬酸均可有效去除总Cr和Cr（Ⅵ）; 对总Cr和Cr（Ⅵ）去除最优的淋洗条件是0.5 mol/L草酸或柠檬酸、m(固)∶V(液）=1∶10, 淋洗1次; 在最优淋洗条件下, 对土壤重金属Cr的去除效果较好.     

生物淋洗法修复2,4-DNT-3-SA污染土壤

采用静态生物淋洗法处理含2,4-二硝基甲苯-3-磺酸钠(2,4-DNT-3-SA)的土壤。考察供氧条件、土水比及温度对2,4-DNT-3-SA去除效果的影响,结果表明,在好氧、37oC、土水比为10:5的条件下,2,4-DNT-3-SA去除率最高,达到98.75%。采用高通量测序法分析土壤中微生物菌落结构及多样性,结果表明,土壤中的优势菌属主要为假单胞菌属、鞘脂菌属和芽孢乳杆菌属。     

喷雾热解法制备Al_2O_3粉末

以AlCl3.6H2O为原料,采用喷雾热解法制备了纯度较高的Al2O3粉末,并利用XRD,SEM技术和比表面积分析仪研究了Al2O3粉末的物相组成、微观形貌及比表面积.热力学计算和DSC-TGA分析分别表明:在800~2 200 K温度范围内,热解主反应可以发生,提高温度更有利于反应发生;氯化铝热解适宜的温度为800℃.实验结果表明:喷雾热解最优条件是热解温度为750~850℃,AlCl3溶液质量分数为15%,热解时间为20 min.热解产物Al2O3粉末满足电解铝要求.     

固化/稳定化重金属污染土力学及浸出特性试验研究

为解决传统固化剂在固化/稳定化法处理重金属复合污染土和重度污染土方面存在的不足,研发了一种新型固化剂。以人工制备的Pb、Cd、Cu复合重金属污染土壤为研究对象,开展了室内无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验。在此基础上分析了固化体力学特性、浸出特性等随养护龄期、污染土粒径、重金属污染水平的变化规律。以某金矿区三处重金属污染土壤为治理对象,开展了相关测试,验证了新型固化剂对于重金属污染土的固化效果。研究表明：新型固化剂对于复合重金属污染土和重度污染土的效果较好;固化体无侧限抗压强度随养护龄期的增加而增大,随重金属污染水平、污染土粒径的增加而降低,固化体强度达17.35-33.45 MPa,均能满足固废填埋标准及建筑材料强度要求;重金属浸出浓度随养护龄期的增加而降低,随着污染土粒径和污染水平的增加而增加,浸出浓度均远低于（<0.1%）浸出安全标准限值,固化率>99.99%。所研发的高效重金属污染土固化剂,可用于重金属污染场地的固化修复及资源化利用。     

单一及复合环境友好型淋洗剂修复铅污染土壤

为了探索一种针对重金属铅(Pb)的高效环境友好型淋洗剂,采用水平实验法探究了乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMPA)、聚酰胺酸(PAA)、鼠李糖脂三种淋洗剂对Pb污染土壤的淋洗特征,使用响应面法对EDTMPA和PAA进行了淋洗参数优化.首次将这两种螯合剂EDTMPA,PAA与表面活性剂鼠李糖脂复合淋洗.结果表明,单独淋洗时,EDTMPA的效果最佳,最佳淋洗参数为质量分数2.3%,pH 5.7,淋洗时间167 min,对Pb的去除率为57.6%.鼠李糖脂复合EDTMPA对Pb的最大去除率为70.9%,比EDTMPA单独淋洗提高了12%;鼠李糖脂复合PAA的最大去除率为63.3%,比PAA单独淋洗提高了16%.鼠李糖脂复合EDTMPA是一种高效且环境友好型淋洗剂.     

纳米CaCO3对冻融循环水泥土力学性能影响的试验研究

在广阔的冻土区,水泥土抗冻性差是限制水泥土应用的一个关键性问题;在这些地区,如何提高水泥土的抗冻性是实际工程中面临的一个重大课题。通过对不同纳米CaCO_3掺量的水泥土进行冻融循环试验和无侧限抗压试验,探讨了纳米水泥土的抗压强度变化规律。试验表明:随着纳米CaCO_3的掺量的增加水泥土的抗压强度表现出先提高后降低;且对提高水泥土强度有一个最优掺量。通过冻融循环试验得到水泥土的无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增加而逐渐降低,两者之间几乎成线性关系。在冻融循环次数相同的情况下,随着纳米CaCO_3掺量的增加,水泥土的抗压强度损失率先减小后增大;同样对降低水泥土的强度损失率也存在一个最优掺量。综合考虑水泥土试验和在实际工程中的应用,建议纳米CaCO_3掺量范围10‰~20‰。     

碳酸盐岩溶蚀作用中Cd的淋溶/残余行为

揭示碳酸盐岩溶蚀作用中镉(Cd)的淋溶/残余行为是完整理解碳酸盐岩风化剖面形成与演化过程中Cd的地球化学的重要环节。本文对一件白云岩试样进行了淋溶实验,设计了收集淋溶残余物与淋出液的两种装置,随淋溶进程,对淋溶残余物及淋出液相关组分进行了测试。贫Cd碳酸盐岩中的Cd(0.12 mg/kg)在酸不溶相富集(0.98 mg/kg),且样品中酸不溶物质量分数仅为2.48%。由于酸不溶物质量分数极低,酸溶相中Cd占全岩中Cd的质量比仍具有绝对优势。碳酸盐岩溶蚀过程中,在排水条件良好的条件下,酸溶相的Cd随碳酸盐溶解而淋失,酸不溶相的Cd随酸不溶物在淋溶残余物中的集聚而富集。碳酸盐岩溶蚀形成残积土的过程就是基岩中大量Cd绝对淋失与少量Cd显著相对残余富集的过程。     

大田条件下稻田土壤氮素淋失研究

在大田条件下研究了稻田土壤渗漏水中氮素淋失规律.结果表明,稻田土壤渗漏水中的氮素(N)淋失形态以硝态氮(NO^-₃-N)为主,土壤中高硝态氮含量和施氮肥是造成种稻田前期氮淋失的主要原因.种稻期间的淹水作用,增强了土壤的还原性并抑制了土壤的硝化反应,可减少硝态氮的淋失.稻田土壤氮素淋失数量与渗漏水中氮素的浓度和水的渗漏速率有关,而水的渗漏速率主要受土壤犁底层的透水性和水文条件的控制和影响.试验以施用氮肥250 kg/hm²和渗漏水量214 mm估算出单季稻田氮素淋失总量为6.44 kg/hm²,占当季施肥量的2.58%.     

两种水稻土磷素渗漏流失及其与Olsen磷的关系

采用田间试验的方法,研究了太湖地区两种水稻土(爽水型水稻土和囊水型水稻土)稻季磷素向下渗漏流失情况及其与土壤Olsen-P浓度的关系.结果表明:在每季度30 kg/hm2常规施磷处理水平下,两种水稻土土壤渗漏水的溶解态磷(Dissolved P,简称DP)平均浓度均远超过了水体富营养化的阈值(0.02 mg/L).施磷处理能显著增加30 cm深度渗漏水磷浓度.土壤磷素渗漏迁移流失的主要形态是颗粒态磷(Particulate P,简称PP).爽水型水稻土和囊水型水稻土各处理土壤渗漏水PP/TP的平均值分别为70.9%和67.0%.囊水型水稻土稻季的磷素渗漏流失量约为每季度469.7 g/hm2大干安镇爽水型水稻土378.5 g/hm2.爽水型水稻土和囊水型水稻土土壤渗漏水中磷浓度各存在一个突变点(Change-point),两者分别为33.0 mg/kg和26.3 mg/kg.即当爽水型水稻土和囊水型水稻土土壤(0～10 cm)中的Olsen-P浓度分别大干33.0 mg/kg和26.3 mg/kg时,土壤30 cm深度的渗漏水磷浓度将随着Olsen-P浓度的增加迅速增大.两种水稻土突变点的差异可能与它们的有机质和黏粒含量不同有关.