二氧化碳的化学元素范文第1篇
电化学方法是利用外加电场作用, 在特定的电化学反应器内, 通过一系列设计的化学反应、电化学过程, 制备出氧化铝的前驱体, 在不同温度下煅烧得到不同晶型的纳米Al2O3。
2实验步骤
2.1以三氯化铝化学纯作为前驱体, 将三氯化铝溶于蒸馏水中, 配成一定浓度的三氯化铝溶液。
2.2将制好的溶液置于电解池中, 磁力搅拌, 在一定初始电压和初始电流密度下, 插人惰性电极电解。
2.3待电流密度降低到一定值时, 溶液为p H=3时得到一清亮的粘滞胶液。
2.4滴加氨水使胶液凝胶化, 用蒸馏水和无水乙醇各洗涤三次, 待除去Cl-离子。
2.5将产品进行冷冻干燥, 或将干燥后的粉体在不同温度下锻烧 (升温速度10℃/min) , 得到不同形态的氧化铝粉体。
2.6在以上实验基础上样品的X射线衍射 (XRD) 测试、激光粒度分析仪测定等表征, 并比较结果。
3实验参数研究及其影响
3.1反应浓度
考查不同浓度的反应溶液对纳米氧化铝的粒径的影响。
3.1.1配制不同浓度的三氯化铝溶液与按比例配制的不同浓度的氨水按步骤添加反应。
3.1.2实验操作与实验现象
3.1.3实验结果
由实验可得, 浓度~的电解溶液适合制备纳米氧化铝。
3.2初始电压大小
3.2.1和上述方法一样, 先配制0.5mol/L的三氯化铝溶液500ml, 每次量取50ml进行实验, 电解浓度为0.5mol/L, 电解时间为1h, 电解p H值为3, 滴加氨水量的比例为1:3, 考查不同的初始电压大小对纳米氧化铝的粒径的影响。
3.2.2实验结果及影响原因
实验可得, 制备纳米氧化铝的适合电压为13~16V。
3.3电解时间
3.3.1和上述方法一样, 每次取已配制好的0.5mol/L的三氯化铝溶液50ml, 电解浓度为0.5mol/L, 初始电压为15V, 电解p H值为3, 滴加氨水量的比例为1:3, 考查不同的电解时间长短对纳米氧化铝的粒径的影响如下:
电解时间:1.5h, 实验现象:粒径较大, 产率低;
电解时间:0.5h, 实验现象:粒径较小, 产率较高;
电解时间:1h, 实验现象:粒径较大, 产率低。
3.3.2实验结果及影响原因
由实验分析得:电解时间过短, 溶液没有电解完全, 形成的纳米氧化铝含量过少。电解时间较长, 使得电解更完全, 形成的凝胶更加粘稠, 纳米粒径小, 产率高。11.5h
实验可得, 溶液电解时间为1~1.5h的中间产物粒径小, 产率高。
3.3煅烧时间和温度
考查煅烧时间和温度的不同对纳米氧化铝的粒径的影响。浓度为0.4~0.6mol/L的三氯化铝溶液、电解电压为13~16V、电解时间为1~1.5h、滴加氨水量比例为1:2.5~1:3、用离心洗涤的方法所得的中间产物在最佳反应条件下进行煅烧和测量。
经热处理后, 粉体粒径有一定程度的增大;经500℃煅烧2h之后, 粉体粒径有一定增大, 并出现了较多团聚体;经950℃处理1h, 粉体粒径进一步增大。煅烧完毕后, 还需进行研磨, 否则粒径大, 达不到预想的结果。
4结语
4.1通过条件实验, 找到电化学制备纳米氧化铝的最佳工艺条件是:
反应浓度:0.4~0.6mol/L;初始电压:13~16V;电解时间:1~1.5h;煅烧温度和时间:500℃2h、950℃1h。
4.2实验表明:电化学制备的纳米氧化铝的粒径大小要比其他的制备方法所得的粒径要细小, 方法简单且容易收集, 产率较高, 因此各个方面的性能也有明显的提高。
4.3以分析纯Al Cl3·6H2O为原料, 采用电解三氯化铝溶液制备氧化铝溶胶, 经冷冻干燥制备了氧化铝的纳米粉体在500℃和950℃分别锻烧2h和1h, 得到了平均粒径为20~60nm的纳米Al2O3。
摘要：本文探究电化学法制备纳米氧化铝的各个反应参数, 确定最适合的反应条件。
二氧化碳的化学元素范文第2篇
1 钕铁硼永磁材料磁性研究
烧结钕铁硼永磁材料以其高磁能积和室温下退磁曲线呈线性等明显优势在各个行业中被广泛使用, 是最主要的永磁材料。但是仍然受到低居里温度、易腐蚀和低热稳定性的影响, 对采用粉末冶金工艺制备的烧结钦铁硼磁体, 研究主元合金成分Nd、B对烧结Nd Fe B永磁材料晶界成分、晶界结构以及磁体性能的影响, 以及晶界添加纳米ZrC粉末对晶界结构、成分、形貌以及磁体性能的影响。 (如图1所示) 。
当Nd含量
结果表明, 当B含量小于5.7%时, 磁体的各项磁性能指标都很低, Hci仅有500KA/m, 这是因为合金中出现了Nd2Fe17易基面相, 而Nd2Fe17是易腐蚀相的原因;当B含量5.7%~5.9%之间时各项磁性能指标都比较高, Br=1.39T, Hci=l100KA/m, Hk/Hci=0.94, (BH) m=370KJ/m 3, 根据相图可知, 此时合金进入1T+2T+Nd相区;当B含量大于5.9%时磁体的Br、 (BH) m均开始下降。因此制备高能积磁体取B含量在5.76%。
ZrC纳米粉末可以在<0.07%添加范围内提高Nd131.Dy.048Febal (Al Ga Nb Zr) .048B.576磁体的矫顽力、剩磁、最大磁能积和耐蚀性能, 当添加量为0.03%时磁体具有最好的综合性能 (如:图3所示) 。从磁体的能谱分析可以看出, 添加的纳米Zr C粉末没有进入主相, 也就是说没有改变磁体的内禀性能, 只是集中在晶界富Nd相当中, 改变了晶界相的电极电位等理化特性, 从而提高了磁体的耐蚀性, 但考虑到磁体的磁性能, 添加Zr C改善磁体耐蚀性只能在一定范围内进行.当添加的粉末过多的时候, 反而会使磁体的性能发生恶化。
2 稀土锰氧化物的磁性研究
在稀土锰氧化物REMnO3中, RE为稀土元素, 例如La、Pr、Nd、Gd等。这类氧化物具有天然钙钛矿晶体结构, 一般情况下为非导体, 并具有反铁磁性。经研究发现, 如果这类氧化物中的RE或Mn被其它适当的元素部分替代后, 样品的结构、电磁性能都会发生很大的变化, 出现金属-半导体转变和铁磁性-顺磁性的转变, 而且还存在着高达127000% (MRH) 的磁电阻效应 (CMR效应) 。掺杂稀土锰基氧化物在一定的掺杂范围内, 导电特性在磁相变温度附近具有金属一半导体转变特征, 表明导电性与磁特性密切相关。在外磁场作用下, 导电特性将发生有规律的变化。考察La1-xCa xMnO3 (x=0.25, 0.33, 0.50) 多晶体材料在零磁场和外加8T磁场下电阻率随温度变化关系、相应的磁电阻随温度变化关系以及自发磁化强度随温度变化关系 (对x=0.5样品, 同时还给出了外加5.5T磁场下的磁化强度随温度变化关系) 。在零磁场下, x=0.2, 0.33的样品具有典型的铁磁性和电阻率的金属一半导体转变, 零磁场下的金属一半导体转变温度在铁磁相变温度附近, 而在8T磁场下, 金属一半导体转变温度向高温处移动;相应的磁电阻曲线在铁磁相变温度附近有尖锐的峰, 磁电阻值峰值达到1220% (MRH) 。对于x=0.5的样品, 其具有反铁磁性, 没有金属一半导体转变, 在整个温度范围内呈半导体导电性;在ST磁场下, 电阻率急剧降低, 但相应磁电阻没有峰值效应, 磁电阻值低温下达到1×108%。
影响掺杂稀土锰基氧化物CMR效应的因素主要有以下几点: (1) 组分的影响。掺入不同的两价金属元素, 不同的掺杂量以及稀土元素的不同都会影响材料的晶格结构, 进而影响材料的磁电特性和CMR效应。 (2) 外加压力的影响。稀土元素掺杂相当于一个“化学压力”或者“内压力”, 这个“内压力”导致晶格应变的产生, 并使稀土锰基氧化物的庞磁电阻特性发生变化。 (3) 晶体学特性影响。晶体学特性对掺杂稀土锰基氧化物庞磁电阻特性影响表现在单晶材料和多晶材料具有不同的庞磁电阻特性。 (4) 制备工艺对CMR效应的影响。多晶体材料的CMR效应与晶粒大小有关。薄膜材料的沉积的条件或参数如衬底温度、退火温度及衬底材料的改变将导致CMR特性的变化。 (5) 离子注入影响。在掺杂稀土锰基氧化物薄膜中注入一定剂量的离子也将会导致磁电特性及庞磁电阻效应的变化。
3 稀土磁性能的应用
(1) 直驱永磁式风力发电。直驱永磁式风电机组具有稳定性高、结构简单、效率高、寿命长等一系列优点, 将成为未来风电技术的主流机型。 (2) 稀土永磁同步电机。目前混合动力车具有节能环保舒适等优势, 是未来汽车行业的发展趋势。混合动力车的主要部件是采用稀土永磁同步电机的发电机, 稀土永磁材料将为未来的汽车行业做出卓越的贡献。 (3) 变频压缩机。采用稀土永磁材料的变频压缩机的家电产品的能耗比传统家电节能达30%~40%。 (4) 工业节能电机。稀土永磁体具有高剩磁密度、高矫顽力、高磁能积的优异磁性能, 用它制成的各种电机产品, 具有高性能、轻型化、高效节能等特点, 在节能电机领域的应用潜力巨大。 (5) IT存储领域。计算机的发展带动了相关配套元件的发展, 硬、软磁盘、光盘驱动头是使用钕铁硼较多的一个方面, 每年用于计算机驱动器的钕铁硼磁体约达4000T, 占钕铁硼销量的50%。
4 结语
本文通过研究采用粉末冶金工艺制备了烧结钦铁硼磁体, 以及稀土锰氧化物效应的研究, 可以发现, 合金成分设计、热处理工艺以及微量化合物粉末添加在制备高性能烧结永磁材料中非常重要, 对磁体的组织结构、晶界形貌和成分、磁性能、力学性能、耐蚀性能产生显著影响, 对于该类材料, 有些方面还需要进行更深入的研究。
(1) 纳米高温陶瓷粉末添加对晶界富相的改性机理, 热力学分析以及热处理工艺对纳米改性磁体显微结构和性能的作用机理。 (2) 如何设计新的晶界相成分, 彻底改变磁体目前存在的缺陷, 要重新设计晶界相成分, 就必须先明确晶界富相的作用, 其作用不仅仅是促进烧结和磁硬化。在这方面, 无论是理论还是试验研究都不深入, 如能在此方面取得进展, 将极大地丰富钕铁硼的应用范围。 (3) 由于掺杂的稀土锰基氧化物具有很高的自旋极化度, 在自旋电子器件方面也具有应用前景。
摘要：易腐蚀、脆性大、工作温度偏低是制约烧结钕铁硼进一步发展和应用的主要缺陷, 本文通过研究钕铁硼永磁材料主元合金成分Nd、B及热处理工艺对烧结NdFeB永磁材料晶界成分、晶界结构以及磁体性能的影响来探讨改进钕铁硼永磁材料。以及稀土锰氧化物CMR效应的研究, 分析了CMR效应的成因及影响因素。通过对这几种稀土材料磁性的研究对比, 分析各种磁性材料的优缺点, 进而得出在不同领域不用适用环境的应用。
关键词：钕铁硼,稀土锰氧化物,CMR效应
参考文献
[1] 王尔德, 石刚, 郭斌, 等.稀土永磁材料研究新进展[J].粉末冶金技术, 2005, 23 (1) :55～59.
[2] 刘光华.稀土材料学[M].北京:化学工业出版社, 2007:159～160.
[3] 刘光华.稀土材料与应用技术[M].北京:化学工业出版社, 2005:230～233.
[4] 郭朝晖, 李卫.新型高温稀土永磁体的研究概况[J].金属功能材料, 2000, 7 (5) :1～5.
二氧化碳的化学元素范文第3篇
1 电化学氧化法处理生物难降解有机化工废水的原理
电化学氧化法是一种高级氧化方法, 由于其自身的优越性, 越来越受到人们的广泛关注。它的原理主要是阳极的高电位以及催化活性不用通过其他的辅助手段就可以直接对有机废水中的有害物质进行降解, 或者使用强氧化剂来对有害物质进行降解处理。可以按照氧化的原理将电化学氧化法分为直接电氧化和间接电氧化[1]。
(1) 直接电氧化直接电氧化的过程:直接电氧化主要是运用阳极的高电势对有机化工废水中的有毒有害物体进行氧化并对其进行降解, 在直接电氧化的过程中, 电极与废水中的有害物质进行直接的电子转换, 在氧化的过程中, 由于有机化工废水的来源不同, 所以其成分也不尽相同, 这就会使其在氧化过程后的状态也不一样, 有的有机化工废水在经过氧化可以将其中的有毒有害物质进行彻底的氧化, 使其有害的有机物变为无机物, 但是有的废水在氧化过程中, 其中的有害物质可以转化成其他的可处理的物质, 然后对其要进行进一步的处理才能真正的完全处理掉其中的这些物质, 我们可以把这种方法叫做电化学转化。但是在现如今, 我们一般都只是将有毒有害的物质氧化成其他的可进行化学处理的物质, 这样可以节约能源并缩减成本。
根据研究我们可以得知, 有机物在金属氧化物阳极上进行氧化并产生的反应同阳极金属氧化物的价态以及金属氧化物本身的类型有很大的关系。在有机物的氧化过程中会形成含氧的化合物, 它的反应与化合物的形成都与金属氧化物MOX上形成的比之更高价的金属氧化物MOX+1有关, 对于有机物的氧化燃烧并产生一定量的CO2来说金属氧化物阳极上形成的自由基MOX[OH]对其燃烧有一定的帮助作用。
具体反应的经过:由于在氧析反应的电位区可能会出现一定量的高价态的氧化物附着在金属氧化物的表层, 因此在其阳极上可能会存在物理吸附的活性氧以及化学吸附的活性氧, 其具体的反应有以下步骤:H2O或者OH-可以运用阳极的放电反应产生物理吸附的活性氧:
然后再运用其现有的氧化反应使羟基自由基中的氧进行转移并形成高价氧化物:
如果当前的污水中没有有机物时, 两种不同形态的活性氧就会通过反应形成氧气如以下反应:
但是如果现有的污水中存在有机物R时, 在电化学燃烧的过程中, 物理吸附的活性氧对其的燃烧由很大的促进作用, 化学吸附的活性氧对有机物进行选择性的氧化, 如以下反应:
如果阳极表面的氧空位的浓度很高并且吸附羟基自由基的浓度达到零, 并且K2比K1的反应的速度要快, 这样有害物质才能够有足够的条件进行完全矿化反应, 上述的步骤都是纯化学反应, 电极材料的不同其电氧化的过程也会不同, 所以只有提高k5和k6的电流效率, 并且压制k3h和k4反应的发生, 保证电流不会大量的分解水, 这样才能保证电化学氧化法对污水的处理效果[2]。
(2) 间接电氧化间接电氧化是电极通过化学反应产生强的氧化剂, 运用这些氧化剂将其与污水进行反应使其中的有害物质进行降解, 提高了污水处理的效率。间接电氧化主要是在阳极产生一些氧化性的活性中间物质, 其中包括溶剂化电子、氧离子等等, 这些活性的中间物质可以对污水中的有害物质进行不可逆转的分解, 物质中的氧化反应速率与这些中间物质的扩散速率息息相关, 间接氧化法的氧化过程:
如今通过使用, 间接的电氧法在对处理污水上有很好的效果, COD与BOD分别都有很大的降幅, 也可有效的清除其色度以及总氮的含量[3]。
2 电化学氧化降解效率的影响因素
(1) 电极电化学的反应依附于电极以及溶液, 由于电极对于电化学的反应有很重要的作用, 所以在电极的选材上应该更加重视, 在电化学反应过程中, 电极的材质会对氧化的过程产生一定的影响, 不同的电极材质会造成电氧化的不同反应, 如电化学产生燃烧现象或者产生电转化现象;同时还会对氧化的效率产生一定的影响。所以在氧化之前一定要选择正确的对应的电极。
电极反应是以电子作为媒介与溶液发生氧化还原反应, 所以电极电位越正电子越容易丢失, 反之则反。所以根据这一特点, 我们可以根据电极电位来选择合适的电极, 在污水的处理过程中, 使用的电极应该具有高析氧超电势、催化活性等性质, 同时阳极还应该具有很强的耐腐蚀性以及很好的稳定性, 这样能够有效的提高氧化的效率[4]。
(2) 反应器高效率的反应器能有效的对污水与氧化剂进行快速的融合, 并有效的提高污水的传质过程, 电化学氧化反应的进行必须依靠电解池, 其结构对于污水的处理也有很大的影响。在对污水进行电解时, 需要将有害的物质传质到电极的外部, 在运用间接电氧法对污水进行处理时, 也要使氧化剂与污水充分的融合才能进行高效率的降解, 所以, 在使用电化学氧化法对污水进行高效处理时, 就必须要用到反应器。
为了提高电解的效率, 可以使阳极的表面面积增大, 使其能够充分的进行氧化反应, 如今的三维电极就可以使阳极的表面面积增大, 从而提高了电解的效率。
(3) 电解质电解质浓度的大小会影响电化学氧化降解效率, 随着电解质浓度的降低, 其电流也会相应的减小, 所以降解的速率也会降低, 但是随着电解质浓度的不断增大, 槽电压逐渐降低, 降解的速率也会相应的增大, 但是在电解质的浓度上还要对其进行控制, 应为其浓度太大, 不利于降解, 所以还要对其进行有效的处理, 但是这样会增加处理的花费。同时不同类型的电解质就会发生不同的电化学反应[5]。
(4) 其他因素在了解电极以及反应器和电解质对电化学氧化降解效率的影响之后, 我们对其他的影响因素也做一定的了解与分析, 其他的影响因素主要包括电流的密度、污水溶液反应时的温度以及污水的酸碱值等等。在对一般的有机物进行降解时, 若降解的去除速率加快, 降解的中间的产物减少时, 同时电化学氧化指数下降, 在这种情况之下, 说明电流的密度有所增加。但是应该将污水的反应温度控制在最佳的数值, 这样就可以尽量的使产生的自由基不会失活加剧, 在此同时, 高温度可以促进电子与有机物之间的融合与传递, 这样可以使反应的速率大大增加, 同时也可使有机物的降解速率增大。污水间的酸碱值对电氧化降解的速率也有一定的影响, 根据其污水中的酸碱值的不同以及降解方式的差异, 选择适宜的最佳条件。
3 结语
电化学氧化法在我国处理难降解的有机化工污水上的应用越来越广泛, 其在污水处理方面相比较其他的方法有很大的优越性, 能够有效的对难降解的有机化工水进行降解处理。但是, 由于它在我国的起步较晚, 所以在技术以及应用上还存在一定的问题, 所以一方面我们应该对电化学氧化法处理污水方面进行更加先进的科学研究, 另一方面还应该进一步的发展科技水平, 创造或者研究出处理难降解有机化工污水的更好的方法, 使其得到广泛的应用, 这样可以提高我国对化工污水处理的整体综合水平, 节约资源, 使经济与科技的综合水平得到更好的进步与发展。
摘要：随着社会时代的改革发展, 工业企业也快速发展起来, 同时工业污染也日渐严重, 尤其是工业废水的排放, 对空气和水环境都造成了严重的影响, 破坏了生态的基础平衡, 并在一定程度上不利于我国经济与社会的可持续发展。由于它的危害极大, 所以引起了人们的广泛关注与重视, 工业废水的处理方法有很多, 本文主要通过对电化学氧化法处理生物难降解有机化工废水进行研究, 从而提出发展的意见和建议。
关键词：电化学氧化法,生物难降解有机物,废水处理
参考文献
[1] 程聪.高级氧化法处理难降解有机废水的研究[D].武汉纺织大学, 2013.
[2] 魏琳.工业难降解有机污染物的电化学氧化处理方法研究[D].武汉大学, 2011.
[3] 付杰.常温常压电催化氧化技术处理高浓度有机废水[D].华东师范大学, 2014.
[4] 聂冬, 金明姬, 董微巍, 周善英.高级氧化法在水处理领域中的应用研究[J].延边大学农学学报, 2014, 02:179-185.
二氧化碳的化学元素范文第4篇
石墨烯, 一种新型的二维纳米材料, 由单层的碳原子sp2网络组成。因为其本身极佳的电性能, 机械性能和热性能, 使石墨烯无论在理论研究或是实际应用中, 均得到了越来越广泛的关注[1,2,3,4]。氧化石墨被剥离为纳米薄片, 甚至于单层石墨烯片, 可能是导致石墨烯性能优越的原因。
近年来, 出现多种石墨烯的制备方法, 如微观机械剥离[1], 化学气相沉积 (CVD) [5,6], 外延生长[7,8], 和氧化石墨的化学还原[3]等。尽管还原机理仍然有待研究, 但化学还原氧化石墨已经是大批量制备石墨烯的最基本防范之一。目前, 化学还原通常使用肼还原、二甲肼, 对苯二酚或者Na BH4作还原剂。
本研究中使用氧化石墨作为石墨烯的制备途径。首先将GO完全剥离为单层的GO片, 然后再将其还原为类石墨烯的氧化石墨片。本论文中, 我们详细描述了剥离GO片的还原方法以及对还原后产物的表征。特殊的是, 我们直接将GO在FTO衬底上还原。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
石墨 (上海慈太龙实业有限公司, 含碳量99.95%, 粒度1.3μm) ;高锰酸钾, 浓硫酸, 浓磷酸, 双氧水, 无水乙醇和乙腈 (国药试剂, 分析纯) ;实验用水为高纯水 (自制, ρ=18.2M·cm) ;FTO导电玻璃 (14·□-1, 2cm×6cm, 武汉奥格) 。Cy26不锈钢数控恒温水浴电磁搅拌器 (上海持盈化工仪器科技有限公司) ;TG16-WS台式高速离心机 (湖南湘仪有限公司) ;FD-1型冷冻干燥机 (北京德天佑科技公司) ;三电极电化学测试槽和Ag/Ag+准参比电极 (杭州赛奥斯化学仪器公司) ;CHI660C电化学工作站 (上海辰华仪器有限公司) 。
1.2 氧化石墨烯的制备
采用磷酸法制备氧化石墨烯。在500ml烧杯中加入360ml浓H2SO4和40ml浓H3PO4, 搅拌后, 加入3g石墨, 在30min中时间内边搅拌边缓慢加入9g KMn O4。密封反应体系, 在50℃条件下恒温水浴搅拌12h, 期间超声一次 (时长45min) 。水浴结束后将产物倒入装有400ml冰块 (高纯水制备) 的1000ml烧杯中, 搅拌30min, 冷却体系后加入用高纯水稀释5倍的H2O2溶液, 直至混合液中无气泡冒出。用高纯水离心清洗三遍, 得到GO溶胶, 冷冻干燥后得到GO固体粉末。
1.3 电化学还原氧化石墨
电化学沉积采用三电极体系。以FTO玻璃为工作电极, Pt片为对电极, 参比电极为饱和甘汞电极。工作电极和对电极间距离固定为1.5cm, 工作电极浸入面积为2cm×2cm。采用CHI660C电化学工作站, 用循环伏安法 (CV) 作电沉积。还原氧化石墨 (r GO) 的沉积时间为10min, 电沉积液使用GO溶液。沉积结束后, 用乙醇将得到的薄膜冲洗干净并在氮气气氛下120℃热处理12小时。
2 结果与讨论
2.1 石墨的氧化
按不同C∶KMn O4的比例, 将KMn O4加入浓硫酸, 浓硝酸以及石墨的混合溶液中, 如表1所示。
GO的结构分析中, 用XRD检测石墨是否被充分氧化。结果如图1所示:在10°左右出现了GO (002) 晶面产生的衍射峰, 是由于含氧官能团的引入, 层间距由石墨的0.34nm增加到0.91nm。随着KMn O4的增加, 石墨特征峰逐渐降低, 在C∶KMn O4 (质量比) 为1∶3时, 石墨特征峰完全消失。从GO-2~GO-4, KMn O4的量逐渐增加, GO (002) 晶面产生的衍射峰逐渐左移。根据布拉格公式 (F1) 计算, GO间距由0.91nm增加到1.03nm, 说明GO氧化程度进一步增加。
2.2 GO的电化学还原
在水相中用阴极电沉积制备氧化石墨烯薄膜。将一定量的GO分散到360ml高纯水中, 用1mol/L的HCl调节p H值, 使显负电性的GO表面通过吸附H+而带正电, 从而能够在阴极沉积。选用三电极体系, 以FTO为工作电极、Pt片为对电极、饱和甘汞电极为参比电极, 工作电极与对电极间距为1.5cm。实验技术选循环伏安技术, 选取合适电位范围, 扫描速度为10m V/S, 扫描段数为25seg。每次沉积之前先静置20min至体系稳定, 沉积结束之后立即取出样品用乙醇冲洗干净, 在120℃条件下热处理2h去除自由水, 样品编号及沉积参数见表2。
2.3还原GO的表征
见图3。
图3为FTO和Edr GO的SEM图。从图3看出GO片平铺在FTO衬底上, 且厚度极薄, 透明度高, 为氧化石墨烯片。说明通过循环伏安法, 确实可以将GO片阴极沉积至FTO基底表面。
3结语
总之, 当C∶KMn O4比例为1∶3时, 石墨可以被完全氧化。氧化后剥离GO类似于石墨烯。在纳米结构上, 氧化石墨片组成的碳基材料有高比表面积。还原氧化石墨的表征表明电化学还原导致不饱和和共轭的碳原子, 反过来影响电导性。还原的氧化石墨可以应用于储氢或者复合材料的导电材料等一系列的应用中。
摘要：通过磷酸法制备氧化石墨, 通过扫描电镜 (SEM) 、X射线衍射 (XRD) 、紫外可见 (UV-Vis) 光谱、X射线光电子能谱 (XPS) 对样品进行表征, 研究不同的C:KMn O4比例对石墨氧化程度的影响。采用电化学沉积氧化石墨悬浮胶体的方法, 还原剥离后的氧化石墨片, 制备出高比表面积的氧化石墨烯片, 并用SEM等研究方法进行结构表征。
关键词：石墨,氧化石墨烯,电化学,还原氧化石墨烯,薄膜
参考文献
[1] Novoselov, K.S.;Geim, A.K.;Morozov, S.V.;Jiang, D.;Zhang, Y.;Dubonos, S.V.;Grigorieva, I.V.;Firsov, A.A.Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films.Science 2004, 306:666-669.
[2] Yoo, E.;Kim, J.;Hosono, E.;Zhou, H.;Kudo, T.;Honma, I.Large Reversible Li Storage of Graphene Nanosheet Families for Use in Rechargeable Lithium Ion Batteries.Nano Lett.2008, 8:2277-2282.
[3] Park, S.;Ruoff, R.S.Chemical Methods for the Production of Graphenes.Nat.Nanotechnol.2009, 4:217-224.
[4] Geim, A.K.Graphene:Status and Prospects.Science 2009, 324:1530-1534.
[5] Kim, K.S.;Zhao, Y.;Jang, H.;Lee, S.Y.;Kim, J.M.;Kim, K.S.;Ahn, J.-H.;Kim, P.;Choi, J.-Y.;Hong, B.H.Large-Scale Pattern Growth of Graphene Films for Stretchable Transparent Electrodes.Nature2009, 457:706-710.
[6] Sutter, P.W.;Flege, J.-I.;Sutter, E.A.Epitaxial Graphene on Ruthenium.Nat.Mater.2008, 7:406-411.
二氧化碳的化学元素范文第5篇
新疆某稠油油田污水经处理后回用于锅炉,但回用于锅炉有部分剩余水量。剩余部分水量需处理至合格后排放,因此需要对其化学需氧量(COD)、氨氮、挥发酚等排放指标进行处理控制。经调查发现,该部分污水水质中的化学需氧量、挥发酚、硫化物等污染物质有超标现象。如果这两部分废弃物直接排放,将会给自然环境造成污染,同时对排放水域的生态环境造成严重的破坏。因此,污水达标排放处理已成为该油田急需解决的问题。
目前,针对污水排放指标通常处理技术有生物技术和化学处理技术。生物处理技术是指利用自然界广泛存在的大量微生物氧化、分解、吸附废水中有机物从而净化废水的方法。生物降解不仅能氧化分解一般的有机物并将其转化为稳定的无机物,而且还具有转化有毒有害有机污染物的能力,是有机化合物在自然界中去除和再循环的重要途径和方式。微生物用于处理污水中有机物的优势有:个体小,比表面积大,代谢速率块;种类繁多,分布广泛,代谢类型多样;降解酶专一性强,且很多酶是在污染物的诱导下产生的;微生物繁殖快,易变异,适应性强等。这些特点使得微生物在降解、转化物质方面有着巨大的潜力,被国内外研究者广泛应用于高盐有机废水处理工艺之中。但在新疆地域、冬夏温差大、气候较恶劣的环境条件下,使得建设投入成本过高,该技术应用困难。
化学处理技术是指将氧化剂及相关助剂按照一定投加方式投加入废水中,待反应一段时间后废水中的有机物被氧化降解,从而降低污水化学需氧量的方法。常用的氧化剂有臭氧、过氧化氢、Fenton试剂、高铁酸盐等。化学氧化法具有反应速率快,操作简便,对COD的去除具有很强的针对性等特点。相比一般的化学氧化剂,Fenton试剂具有很大优势[1,2],在反应过程中,二价铁离子作为催化剂,使H2O2分解产生羟基自由基·OH,而·OH具有极强的氧化活性,因此针对有机物均有很好的降解作用。该方法药剂简单,药剂成本低廉,操作方便,并且对COD、挥发酚、硫化物等去均有较好的效果。
1.实验
(1)实验仪器及药剂
实验器材:DHG-9030A干燥箱,上海申贤恒温设备厂;AE-260电子天平,日本AND公司;HH-S6型恒温水浴锅,江苏金怡仪器科技有限公司;KDM型调温电热套,山东甄城永兴仪器厂。
实验药剂:浓硫酸,分析纯;重铬酸钾,优级纯;邻苯二甲酸氢钾,优级纯;硫酸亚铁铵,分析纯;硫酸汞,分析纯;硫酸银,分析纯;硝酸银,分析纯;铬酸钾,分析纯;双氧水(过氧化氢浓度约30%),分析纯;硫酸亚铁,分析纯;过硫酸钠,分析纯;次氯酸钠溶液(有效率约10%),分析纯。除样品水样外,实验用水均为蒸馏水。
(2)实验方法
评价方法:取实验水样500ml置于53℃水浴锅中恒温,投加不同化学氧化剂搅拌均匀,反应一定时间后,终止反应,然后参照《HJ 828-2017水质化学需氧量的测定 重铬酸盐法》测定氧化前后废水COD含量的变化,评价去除效果。
水质状况:水样温度为53℃,CODCr为318mg/L,挥发酚为7.94mg/L,氨氮10.2mg/L,石油类5.2mg/L,硫化物6.1mg/L。根据标准《GB8978-1996 污水综合排放标准》中规定的二级排放指标,化学需氧量、挥发酚、硫化物严重超标,需处理后使污水达到外排标准后进行排放。
2.结果及讨论
(1)不同氧化剂对COD的去除效果
本次实验选择双氧水、过硫酸钠、次氯酸钠、Fenton试剂(Fe2+和H2O2摩尔比为1:4)分别进行氧化处理,对比处理效果和药剂用量。反应时间为60min,不同浓度氧化剂条件下对水样COD的去除效果见图1。
由图1可以看出,在投加浓度较低的情况下,H2O2的氧化效果最好,分析原因为:在氧化剂浓度较低时,氧化剂可有效氧化易被氧化的物质,此时Fenton试剂中的二价铁离子将消耗部分H2O2,相比单独使用H2O2,Fenton试剂中有效氧化浓度相对较低,所以COD去除率低于H2O2。但随浓度增加,Fenton试剂的氧化效果明显优于其他氧化剂。在次氯酸钠投加浓度过高时,由于次氯酸根的残留,导致COD测定值增加,去除率反而降低。
(2)Fenton试剂H2O2和Fe2+比例优化
Fenton试剂中Fe2+作为催化剂,是反应的必要条件[3,4]。当Fe2+的浓度过低时,反应速度极慢,反应过程受到抑制;但当Fe2+的浓度过高时,自身作为还原剂又将消耗大量的H2O2,降低氧化剂的有效浓度,使药剂消耗量过大。因此合适的Fe2+比例决定是Fenton试剂氧化效率的关键因素。
实验控制药剂使用浓度为1000mg/L,分别调节H2O2和Fe2+比例进行氧化,反应温度为53℃,氧化时间为60min,氧化后测定污水COD值,实验结果见表1所示。
根据表1看出,当H2O2与Fe2+比例低于8:1时,随H2O2比例增加,COD去除率增加;当H2O2与Fe2+比例高于8:1时,随比例增加,COD去除率反应降低。因此,最佳H2O2与Fe2+最佳比例为8:1,在浓度为1000mg/L时,COD去除率达到57.5%。
(3)Fenton试剂反应时间
调节Fenton试剂H2O2与Fe2+比例为8:1,投加浓度为1000mg/L,在53℃条件下分别氧化不同时间,终止反应后测定污水COD值,实验结果见表2。
从表2可以看出,随反应时间增加,COD去除率增加,但当反应时间达到60min时,COD去除率增加不明显,因此最佳反应时间为60min。
(4)Fenton试剂浓度优化
Fenton试剂浓度是决定水样COD的去除深度。调节H2O2与Fe2+比例为8:1,投加不同浓度Fenton试剂,在53℃条件下氧化60min,然后测定污水COD值,实验结果见表3。
根据表3可以看出,当Fenton试剂投加浓度增加,水样COD值降低,当Fenton试剂浓度为1200mg/L时,随浓度增加,COD降低值较小。此时,污水COD降低至98mg/L,且挥发酚、硫化物未检出,均达到排放指标要求。
3.结论
(1)对比Fenton试剂、H2O2、过硫酸钠、次氯酸钠,Fenton试剂对水样COD的去除效率明显优于其他氧化剂。
(2)针对该稠油采出水,最佳H2O2与Fe2+最佳比例为8:1,最佳反应时间为60min,最佳投加浓度为1200mg/L,此时,处理后污水中COD、挥发酚和硫化物含量均和满足外排指标要求。可有效减少污水对环境的污染,具有很好的环保效益。
摘要：新疆某稠油油田污水外排指标中化学需氧量、挥发酚、硫化物超标,实验室针对该污水超标指标进行氧化处理。结果表明:在相同药剂浓度条件下,Fenton试剂的氧化效果明显优于过硫酸钠、H2O2和次氯酸钠。针对该稠油采出水水质状况,Fenton试剂在Fe2+和H2O2摩尔比为1:8,反应时间为60min,投加浓度为1200mg/L时,可将污水COD从318mg/L降低至98mg/L,去除率达到69.2%,同时挥发酚和硫化物浓度降低至未检出,三项超标指标均达到排放指标要求。
关键词：稠油采出水,COD,化学氧化,Fenton试剂
参考文献
[1] 李冬菊,周少雄,李平原,等.稠油油田高含盐废水COD去除氧化药剂体系探讨[J].化工管理,2018(20):199-200.
[2] 叶凌枫,任立,夏强,等.过氧化氢高级氧化法在废水处理中的应用[J].广东化工,2012,39(04):122-123.
[3] 李涛,李凡修,胡三清.Fenton试剂法降解油田污水COD(Cr)的技术研究[J].化学与生物工程,2004(01):45-46+53.
二氧化碳的化学元素范文第6篇
1性能
ANPy O是一种粉末状小颗粒,显金黄色,分子呈平面状,分子可形成分子间、分子内氢键,所以分子为层状或片状,理论密度为1.878g/cm3,实测爆速7294m/s,实测爆压28GPa,成本低。它是一种高能钝感炸药,具有很低的冲击波感度,能量几乎达到了HMX,相能介于HMX、TATB之间。溶于二甲基亚砜(DMSO)、三氟乙酸(CF3COOH)、N,N-二甲基酰胺(DMF)。
ANPy O本身的成型性较差,所以需改善其成型性能,一般都是添加一些粘结剂,比如丁腈橡胶或氟橡胶。如果以ANPy O为基,能制成耐热的混合炸药,爆速、破甲深度和装药密度也会大大提高,但机械感度会稍有降低。
ANPy O的高效、钝感的含能催化剂也随即被研发出来,即合成了ANPy O的三种过渡金属配合物,它们分别是Ni(Ⅱ),Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅱ)的配合物。“锲入”过渡金属后,使ANPy O稳定性和安全性能有进一步的提升。
2合成和精制
2.1合成
一般采用Ritter-Licht方法(硝化法)进行合成,但是,AN-Py O总收率为45%左右,可见产率较低,这是由于硝化反应本就伴随着副反应,例如:中间体和产物的硝解、水解;反应使用的硝化剂也是浓硝酸,会加大原料本身的副反应,所以即使生成目标产物,也会掺杂很多的副产物,纯化时步骤也比较复杂。原料上的N原子活性低,所以需要的反应条件也比较剧烈,使反应过程有一定的危险性。再加上反应溶剂需求量大, 反应时间较长,寻求新的合成方法必不可少。
研究发现,通过使用超酸硝化剂、H2SO4/Na HSO4作催化剂, 收率大大提高,产品纯度提高,后续处理有所简化,但仍然没有摆脱一些缺陷,如:温度高,反应时间长。之后又研究发现先保护氨基再进行反应,不仅可以使反应简单安全的进行,还可以提高产率。
2.2精制
经酰化、重结晶和还原等过程可以精制ANPy O,这样更满足了LOVA(低易损弹药)的需求。一般用CF3COOH对产物进行重结晶,因为CF3COOH重结晶后使样品的机械感度最低、粒度最小。DMSO和DMF也可以对ANPy O重结晶精制,但效果都不如CF3COOH。
3展望
ANPy O是由Jackson和Wing首次合成TATB后逐渐被发现的,当时国内外均在研究,其被发现也是由于结构和性能与TATB相似。被发现后,由于其合成工艺简单安全,又有丰富的原料,逐渐被很多人重视了起来。后又对其的合成成本进行了计算,发现成本也很低,不到TATB的l/3,因此很多人预测, ANPy O在不久的将来会替代TATB。ANPy O还有一个突出的优点在于成品易于精制。精制的方法一般是重结晶,精制后可获得不同粒度的晶体,可以放大生产。现在又有人用ANPy O对硝胺类炸药进行钝感,这又会给炸药领域带来前所未有的影响。
如此看来,ANPy O有很好的发展前景,甚至会得到比TATB更好的应用,它至合成以来,很多性能都取得了很大的进展。 但它的发展仍有很多的限制因素,比如合成中存在毒性问题; 并且精制时要大量的溶剂且溶解性差;其的应用也需要深入开展。或许这些会成为ANPy O研究的一个重要方向。作为一种新型钝感炸药,其合成、精制的研究广受关注。然而,一些客观因素的影响使得ANPy O获得时条件难以达到,就算条件达到产物也很不纯,采用三氟乙酸虽可改善反应条件和纯度,但这样不仅会增加毒性,还会增加成本,因此进一步开发条件好纯度高的制备方法将是今后的研究热点,另外,ANPy O开发后还没有进行应用的研究,这也将成为今后研究的热点。
摘要：综述了新型化学能源ANPyO,即阐述了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(2,6-diamino-3,5-dinitropyridine-1-oxides,ANPyO)的发现、发展、性能、合成、精制、展望。做为具有潜能的新型含能材料,其顿感性广受关注,很多新的合成方法也渐渐被发现。其在炸药的应用中有重要的地位。
关键词：ANPyO,性能,合成
参考文献
[1] 成健.吡啶类钝感炸药的合成、表征和性能研究[D].南京:南京理工大学博士论文,2011.