基于正交试验设计的十三聚铝[Al13]7+含量多因素优化研究

采用碱中和滴定法合成羟基铝的过程中影响十三聚铝[Al₁₃]₇₊含量的因素较多,本文选取了总铝浓度、碱化度、反应温度和碱化率等4个主要因素进行了综合优化研究,分析各因素的敏感性影响程度,最终确定合成[Al₁₃]₇₊的最佳条件组合。对4个因素分别选取了代表性的3个水平,运用正交试验设计原理建立了9组实验方案,根据确立的方案合成羟基铝溶液并进行₂₇Al-NMR检测,然后以各铝形态的含量为指标进行极差分析。分析结果表明,4个因素中碱化度影响最显著,总铝浓度次之,反应温度和碱化率显著性较弱;合成[Al₁₃]₇₊的最佳因素组合为总铝浓度为0.1 mol/L、反应温度为60 ℃、碱化度为2.5和碱化率为50 ml/min。     

羟基铝[Al13]7+对膨胀土自由膨胀率的影响

利用碱中和滴定法制备羟基铝溶液,通过~(27)Al核磁共振(~(27)Al nuclear magnetic resonance,~(27)Al-NMR)对羟基铝溶液中的[Al_(13)]~(7+)相对含量进行技术分析,并采取正交实验法确定羟基铝合成过程中影响[Al_(13)]~(7+)相对含量的主要因素。将羟基铝溶液与膨胀土进行混合交联,研究碱化度和铝土比对胶结样自由膨胀率的影响并探讨胶结土自由膨胀率的变化机理。试验结果表明:在羟基铝的合成中,碱化度是影响[Al_(13)]~(7+)相对含量的主要因素;[Al_(13)]~(7+)是改变胶结土自由膨胀率的主要铝形态,它与黏土矿物晶层的亲和力较大,很难被其他阳离子置换出来;胶结土样的自由膨胀率随铝土比的增大而先快速减小然后基本不发生变化,表明了胶结土中黏土矿物对[Al_(13)]~(7+)的吸附达到了饱和;胶结土自由膨胀率的变化与扩散双电层的厚度有关。     

~(27)AINMR对碱式氯化铝的研究

实验室制得的碱式氯化铝,用~(27)Al NMR进行分析,发现在众多聚合体中存在[AlO_4Al_(12)(OH)_(24)(H_2O)_(12)]~(7+)离子,其化学位移相对于六水合铝离子[Al(H_2O)_6]~(3+)的零位移为δ=63ppm,试铁灵定时比色法对其存在进行了验证。研究了反应条件如酸浓度、铝酸当量比和陈化时间对产物组成及质量的影响,得出最佳条件为盐酸浓度16%,铝酸当量比为1:0.5,陈化时间为50h左右。     

水处理絮凝剂聚合硫酸铝的合成及性能评定

在反应温度70℃、反应时间8～12h条件下,以硫酸铝、氢氧化钙等物质为原料合成了聚合硫酸铝(PAS),碱化度为45%,含铝量为11%(以Al_2O_3计),pH值为4.5。经加入有机酸作为稳定剂,PAS具有很好的稳定性。经红外光谱,~(27)Al核磁共振谱及X-射线衍射分析,PAS为不同聚合度的铝羟基配合物,具有较好絮凝性能,尤其具有较好的低温、脱色、去氟和去高浊度的性能,出水可过滤性强。     

用于回收废旧锂离子电池中Co(Ⅱ)的2种新型螯合剂的制备及其性能

以对甲基苯硫酚为原料,通过硝化、还原、重氮化等一系列反应合成4-甲基-2-羟基硫酚(A)。考察重氮化过程中NaNO2的用量、硫酸浓度、反应温度以及水解时硫酸浓度对产率的影响。在最佳影响因素下得到最高产率71.2%。通过氯磺化、还原以及最佳反应条件合成含有邻羟基苯硫酚的螯合树脂(B)。使用傅里叶红外光谱表征4-甲基-2-羟基硫酚与螯合树脂。在废旧锂离子电池浸出液中进行分批实验考察4-甲基-2-羟基硫酚与螯合树脂的性能,并且使用HCl溶液提取所螯合的Co2+。研究结果表明:螯合树脂显示良好的可循环性。     

磷钨酸/活性炭催化合成7-羟基-4-甲基香豆素

7-羟基-4-甲基香豆素是一种重要的医药化工中间体.笔者研究了活性炭负载磷钨酸催化合成7-羟基-4-甲基香豆素的反应,考察了反应的各种影响因素,通过单因素实验得到合成7-羟基-4-甲基香豆素的最佳工艺条件：n(间苯二酚) ：n(乙酰乙酸乙酯)=1∶1;反应温度为100 ℃;反应时间为3 h;磷钨酸/活性碳的负载比为22.3%,用量为0.15 g;收率达74.3%.     

溶胶凝胶法合成CaY_(1-x)AlO_4:xEu~(3+)红色荧光粉及其发光性能研究

采用溶胶凝胶法合成CaY_(1-x)AlO_4:xEu~(3+)荧光粉,对样品进行X射线光电子能谱(XPS)、X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及荧光光谱(PL)等表征,探讨反应的合成温度、时间及铕离子的掺杂浓度对样品发光性能的影响。结果表明,在900~1 000℃时,晶体初步形成,在1100~1350℃时,可生成很纯的四方晶体结构。在温度1 200℃和铕离子的掺杂量x=0.01时,样品在反应时间为6h时发光强度最强。在λ_(ex)=273nm光激发下,发射光谱位于589nm、623nm和704nm处的三个尖峰,分别归属于Eu~(3+)离子的~5D_0→~7F_1、~5D_0→~7F_2和~5D_0→~7F_4能级跃迁,当铕离子的掺杂浓度x=0.02时(温度1200℃及时间6h),样品发光强度最强,荧光体发射红光。铕离子浓度猝灭的作用机理为邻近离子间的相互作用,其荧光寿命为1.325ms。     

N-(4-羟基苯基)-乙酰胺的合成及表征

以4-甲氧基苯胺为原料,经乙酰化、去甲基化两步反应合成得到了目标产物N-(4-羟基苯基)-乙酰胺,并采用IR、1H NMR和13C NMR对产物结构进行了表征.探讨了乙酰化反应时催化剂Al Cl3用量、反应温度及反应时间对N-(4-甲氧基苯基)-乙酰胺产率的影响,以及去甲基化反应中催化剂TBAB用量、溴化氢用量、反应温度及反应时间对产物N-(4-羟基苯基)-乙酰胺产率的影响.在最佳合成条件下,N-(4-羟基苯基)-乙酰胺的产率可达94.1%.     

5-硝基-2-羟基苯甲酸合成实验改进

确定超声波辅助方法合成5-硝基-2-羟甲基苯甲酸的最佳合成条件。以丙酮为溶剂,硝酸铝为催化剂,水杨酸发生硝化反应制备5-硝基-2-羟基苯甲酸。结果表明,合成5-硝基-2-羟基苯甲酸的最佳反应条件为:n_(水杨酸)∶n_(硝酸)∶n_(硝酸铝)=1.0∶14∶0.2,反应时间60 min,反应温度70℃,产率可达50.8%。     

新型荧光传感器的合成及其对Al~(3+)的特异性识别

为了准确、方便地检测3价铝离子(Al~(3+))的含量,合成了具有酰腙基团的简单化学传感器2-羟基-1-萘甲醛草酰二腙(BHNOD);新型化学传感器BHNOD以酰腙基团作为结合位点,萘基作为荧光信号组,以结合Al~(3+)作为荧光开启反应;考察了传感器的水溶性,及其他金属离子、溶液pH、温度等对传感器的影响。结果表明:该传感器具有一定的水溶性,且与Al~(3+)络合后有很好的稳定性;相比于其他金属离子,该传感器对Al~(3+)表现出高的灵敏性和选择性,对Al~(3+)检出限为1.6×10~(-7)mol/L;溶液pH在5.5~7.5之间时,传感器与Al~(3+)络合后有较强的荧光强度,检测温度与时间对传感器的荧光强度几乎没有影响。     

抗癌药1,4-二[2-(二甲胺基)乙胺基]-5,8-二羟基蒽醌的合成研究

以2,3-二氢-1,4,5,8-四羟基蒽醌和N,N-二甲基乙二胺为原料,合成了抗癌药物1,4-二[2-(二甲胺基)乙胺基]-5,8-二羟基蒽醌(下称:AQ4),考察了温度、溶剂、催化剂、氧化方式等对其产品收率的影响.确定的较佳工艺方法为:以2,3-二氢-1,4,5,8-四羟基蒽醌和N,N-二甲基乙二胺为起始原料进行缩合反应,用N,N-二甲基乙二胺兼做溶剂,首先制得1,4-二[2-(二甲胺基)乙胺基]-5,8-二羟基蒽醌隐色体(AQ4隐色体),进而用硝基苯进行氧化反应制得AQ4,产品总收率达到67.5%,产品结构利用红外(IR)、核磁(1H NMR)进行了表征.较佳的缩合反应条件为:反应温度50~55℃、反应时间2 h;较佳的氧化反应条件为:反应温度140~145℃、回流反应时间15 min.     

Co~(2+)催化超声/H_2O_2降解环丙沙星

论文研究过渡金属离子Co~(2+)对超声/H_2O_2(US/H_2O_2)降解环丙沙星的催化效果,考察了Co~(2+)、H_2O_2添加浓度、反应温度及初始pH值等主要因素的影响。结果表明,Co~(2+)能够有效催化超声/H_2O_2体系降解环丙沙星,降解过程符合假一级反应动力学。H_2O_2浓度在4.0~32.0mmol/L,Co~(2+)浓度在25.8~96.8mmol/L范围,环丙沙星的降解率随H_2O_2和Co~(2+)添加浓度的增加而升高;温度对环丙沙星的降解影响较大,15℃~45℃范围,降解率随温度的升高而升高;初始pH值为3.0时环丙沙星的降解率最高。异丙醇的抑制实验表明,Co~(2+)增强环丙沙星超声降解主要在于·OH的氧化作用。HPLC谱图表明,环丙沙星在Co~(2+)/US/H_2O_2降解体系中主要生成三种产物,推断其通过两种途径进行降解。     

双核配合物[(NH_3)_5CoO_2Co(NH_3)5]~(4+)的形成、性质及应用

阐述双核配合物[(NH_3)_5CoO_2Co(NH_3))_5]~(4+)的形成、性质及应用,同时介绍一种在混合气体中测定氧的新方法.在常温和常压下,用[Co(NH_3)_5(H_2O)]~(2+)的水溶液处理一定体积的空气,空气的体积减小21.03%,此值与空气中氧含量相一致.这说明[Co(NH_3)_5(H_2O)]~(2+)与 O_2在水溶液中的反应是一定全反应.     

正交试验法优化合成8-羟基喹啉及应用研究

采用Skraup法催化合成8-羟基喹啉,通过正交试验法研究了反应物物质的量比、催化剂用量、反应时间、反应温度对其产率的影响,确定了其最佳合成条件:n邻硝基苯酚∶n邻氨基苯酚=1.2∶2,催化剂浓硫酸用量为4.5 m L,反应温度为145℃,反应时间为2 h,8-羟基喹啉的产率为56.4%。用8-羟基喹啉荧光分光光度法测定油炸食品中铝的含量,该方法操作简单,测定准确,适合质检部门测定油炸食品中铝的含量。     

化学沉淀法去除木薯制备酒精废水中氨氮的试验研究

针对NH_3-N质量浓度为500~900mg/L木薯制备酒精的废水,采用正交试验及单因素试验研究了用化学沉淀法去除废水中氨氮的工艺条件,结果表明:以MgCl_2·6H_2O和Na2HPO4·12H_2O为沉淀剂,在pH=9.0时废水溶液中PO_4~(3-)与Mg~(2+)和NH_4~+一起发生沉淀反应生成MgNH4PO4·6H_2O,从而达到去除废水中的氨氮的目的;影响废水中的氨氮去除率的因素依次为n(Mg~(2+):NH_4~+),反应时间,n(PO_4~(3-)∶NH_4~+)和pH值。最佳反应条件是当pH=9.0,n(Mg~(2+))∶n(NH_4~+)∶n(PO_4~(3-))=1.4∶1.0∶1.2,常温下反应30min,静置30min,该工艺条件下,对初始氨氮为644.5mg/L的木薯制备酒精的废水进行处理,其氨氮的去除率90%。     

熔盐法制备NaCa_2Mg_2(VO_4)_3:Eu~(3+)白色荧光粉

采用熔盐法合成了NaCa_2Mg_2(VO_4)_3:Eu~(3+)白色荧光粉,通过X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和荧光光谱仪(FL)对样品的物相、形貌和发光性能进行了分析表征,结果表明:所得NaCa_2Mg_2(VO_4)_3:Eu~(3+)样品为纳米棒状,平均直径约为50nm,平均长度约为100nm;在279nm紫外光激发下,NaCa_(2-x)Mg_2(VO_4)_3:xEu~(3+)的发射光谱由一个宽带谱(400～580nm)和若干个尖锐特征峰组成,宽带峰属于VO_4~(3-)的~3T_2→~1A_1辐射跃迁,特征峰分别位于592 nm、612 nm、655 nm和710 nm处,属于Eu~(3+)的~5D_0→~7FJ跃迁,其中,对应于~5D_0→~7F_2跃迁的612nm发射峰强度最高。样品的最佳合成温度为600℃。当Eu~(3+)掺杂量为x=0.100时,NaCa_(1.9)Mg_2(VO_4)_3:0.1Eu~(3+)的色坐标(0.3242,0.3268)接近标准白光色坐标(0.333,0.333)。     

3’-(4-溴萘-1-基)[1,1’-联苯基]-4-腈的合成及性能

以4-溴苯腈为起始原料经过Suzuki偶联反应、Miyanra硼化反应等合成了3’-(4-溴萘-1-基)[1,1’-联苯基]-4-腈(Ⅲ),利用~1 H NMR、~(13) C NMR对其结构进行了表征.考察了反应温度、膦配体及碱等因素对3-溴-4’-腈基联苯(Ⅰ)收率的影响.结果表明,55℃为最佳反应温度、Pd_2(dba)_3作为催化剂、三(对甲苯基)膦为配体,化合物Ⅰ收率最高,达到92.3%.通过TG、荧光发射光谱研究了化合物Ⅲ的发光效率和稳定性.化合物Ⅲ具有很好的热稳定性,失重5%的温度为321.5℃.     

H_(12)[P_2Mo_(12)V_6O_(62)]·12H_2O催化合成乙酸正丁酯的研究

合成了Dawson型H_(12)[P_2Mo_(12)V_6O_(62)]·12H_2O杂多酸,采用红外、X射线、热重表征了其结构;讨论了杂多酸催化合成乙酸正丁酯的催化剂质量分数、醇酸物质量比和反应时间3个变化因素,利用3因素3水平正交实验L9(33),考察反应条件对酯化率的影响,得出最佳反应条件为醇酸物质的量比为1.2∶1,催化剂质量分数为0.4%,反应时间为4h.     

A_(1-3x)~(2+)A_(2x)~(3+)φ_xMoO_4催化体系热处理方法对丙烯氨氧化的影响

以Pb_1 _(3x)Bi_(2xφx)MoO_4为例,研究了白钨矿A_1~(2+)_(3x)A_(2x)~(3+)φ+xMoO_4型催化剂的热处理方法对丙烯氨氧化制丙烯腈催化活性的关系。利用DTA及XRD研究温度对PbMoO_4晶体生长的影响以确定焙烧温度。阳离子空位x=0.04对催化性能最佳,丙烯转化率76%,丙烯睛收得率51%。没有空位的PbMoO_4(x=0)基本上没有催化活性。研究了焙烧温度、时间和气氛对30X催化剂比表面和表面总酸度的影响,并与催化性能相关联,从而优化了此催化体系的焙烧条件。在空气气氛中650℃停留25min获得的催化剂(比表面约为43m~2/g,表面总酸度0.33mmol/g)用于氨氧化反应,丙烯转化率大于99.5%,丙烯睛收得率约86%。     

原位合成四氧化三锰处理模拟核电厂含Co~(2+)放射性废水

在硼酸体系中,以59Co作为模拟非放射性同位素研究了原位合成四氧化三锰处理模拟核电厂放射性废水中Co~(2+)的工艺条件。考察了反应时间、n(Mn~(2+))∶n(Co~(2+))、空气流量、反应温度以及pH对出水Co~(2+)质量浓度的影响,并由正交试验L9(43)优化工艺条件。研究表明:在废水Co~(2+)初始质量浓度10mg/L,硼酸质量浓度(以B计)1 000mg/L条件下,最佳工艺条件为反应时间105min、n(Mn~(2+))∶n(Co~(2+))=25∶1、空气流量0.7L/min、反应温度65℃以及pH 10.5,在此条件下出水Co~(2+)质量浓度约为5.68ng/L,去除效率大于99.99%,产物经XRD分析证明沉渣为Mn3O4和CoMn2O4混合物。