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工程泥浆全流程减量化及资源化技术研究

建材世界 2024年第1期45卷 111-114页

作者：刘正雄肖曦彬郭智刚李源张高科深圳市市政工程总公司深圳518000 武汉理工大学武汉430070

目前我国对于工程泥浆全流程减量化及资源化工艺还缺乏细致研究,相关技术更是有待提高。为此,该研究从政策与技术、成本等角度分析了几种常见的工程泥浆减量化与资源化利用途径,包括工程泥浆回填材料、路基材料、砖、陶粒、水泥混合材料... 详细信息

目前我国对于工程泥浆全流程减量化及资源化工艺还缺乏细致研究,相关技术更是有待提高。为此,该研究从政策与技术、成本等角度分析了几种常见的工程泥浆减量化与资源化利用途径,包括工程泥浆回填材料、路基材料、砖、陶粒、水泥混合材料等,并提出工程泥浆资源化必须依靠政策与技术、成本三者共同推进,协同提升我国工程泥浆的减量化与资源化率。

关键词：工程泥浆减量化资源化脱水及固化绿色发展

TiO_(2)上原子分散的Fe位点促进光催化CO_(2)还原:增强的催化活性、DFT计算和机制洞察

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Chinese Journal of Catalysis 2023年第8期51卷 145-156页

作者：李嘉明李源王小田杨直雄张高科武汉理工大学矿物资源加工与环境湖北省重点实验室硅酸盐建筑材料国家重点实验室湖北武汉430070

光催化CO_(2)高效、环保地转化为高附加值化工产品(CH_(4),CO,CH_(3)OH等),能够有效降低环境污染并且促进资源利用.商用P25(TiO_(2))因其具有无毒、化学稳定性和强氧化还原电位而被广泛研究.然而,TiO_(2)的带隙高达3.0 e V,只有在紫外... 详细信息

光催化CO_(2)高效、环保地转化为高附加值化工产品(CH_(4),CO,CH_(3)OH等),能够有效降低环境污染并且促进资源利用.商用P25(TiO_(2))因其具有无毒、化学稳定性和强氧化还原电位而被广泛研究.然而,TiO_(2)的带隙高达3.0 e V,只有在紫外光激发下才能产生光生载流子,这极大地限制了其在光催化领域的应用.单原子催化剂(SACs)具有金属原子利用率高、选择性高和活性高等优点,可用于精细化工合成、氧还原和污染物降解等催化领域.由于单个原子具有极高的表面自由能,因此如何稳定地保持原子分散,避免原子团聚成为SACs制备和反应过程中的一大挑战.本文通过简单的负压封装后热解方法实现了Fe在TiO_(2)表面的原子级分散负载,所制备的Fe SA/TiO_(2)催化剂展现出高效的光催化CO_(2)还原性能,并且利用多种表征手段及理论计算研究了TiO_(2)表面Fe位点促进CO_(2)高效转化的反应机制.扫描透射电子显微镜高角环形暗场像(HADDF-STEM)表明Fe以单原子形式分散在TiO_(2)表面.利用X射线吸收光谱研究了10Fe SA/TiO_(2)的配位情况和价态,结果表明,Fe的平均价态在Fe^(2+)和Fe^(3+)之间,10Fe SA/TiO_(2)中存在Fe-O键而不是Fe-Fe键.光电化学性能测试结果表明,Fe单原子的引入有利于光生载流子的分离,提高了可见光的利用率.光催化CO_(2)还原实验结果表明,最优的10Fe SA/TiO_(2)催化剂展示了最好的光催化CO_(2)转化为CO(48.2μmol·g^(-1)·h^(-1))和CH4(113.4μmol·g^(-1)·h^(-1))性能,而TiO_(2)体系仅产生少量CO(2.7μmol·g^(-1)·h^(-1)).13C同位素标记结果表明,产物中的C来自CO_(2)的催化转化.通过密度泛函理论计算对Fe单原子引入增强的CO_(2)还原性能机理进行探究,结果表明,CO_(2)在Fe位点的吸附能显著高于TiO_(2)中的Ti位点,Fe SA/TiO_(2)的d带中心向费米能级的偏移进一步证实了Fe位点的引入促进了催化剂对C1小分子的吸附.CO_(2)吸附在催化剂表面的差分电荷密度分布表明,Fe SA/TiO_(2)上的电子沿Ti-O-Fe-C路径快速转移.吉布斯自由能的计算结果表明,Fe SA/TiO_(2)表面形成*COOH所需能量(0.89 eV)明显低于TiO_(2)(1.51 e V),且CO^(*)在Fe位点转化为CHO*和进一步加氢生成CH_(4)在热力学上都是有利的.采用原位红外对CO_(2)在催化剂表面反应的中间产物进行检测,结果发现*CO,*COOH,CHO*等中间产物的存在,基于上述研究提出了FeSA/TiO_(2)光催化还原CO_(2)可能的反应路径.综上,本文为设计CO_(2)转化为高附加值产物的单原子催化剂提供了有效策略.

关键词：光催化CO_(2)还原负压封装 Fe SA/TiO_(2) 单原子催化剂 d带中心

C–Cl共掺杂TiO_2/凹凸棒复合催化剂的制备及其可见光催化性能（英文）

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Chinese Journal of Catalysis 2017年第2期38卷 379-388页

作者：邓丽娟谢毅张高科武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室湖北武汉430070 武汉理工大学资源与环境工程学院湖北省矿物资源加工与环境重点实验室湖北武汉430070

TiO_2光催化剂具有无毒、物理化学性质稳定及光催化活性较高等优点,因而在能源及环境净化等领域备受关注.但是,TiO_2纳米颗粒作为催化剂仍存在以下不足:(1)TiO_2带隙较宽,只能吸收利用太阳光能的紫外光部分,而照射到地球表面的太阳光大... 详细信息

TiO_2光催化剂具有无毒、物理化学性质稳定及光催化活性较高等优点,因而在能源及环境净化等领域备受关注.但是,TiO_2纳米颗粒作为催化剂仍存在以下不足:(1)TiO_2带隙较宽,只能吸收利用太阳光能的紫外光部分,而照射到地球表面的太阳光大部分为可见光;(2)光生载流子(电子/空穴)的复合使得光催化活性不高;(3)纳米催化剂的回收利用困难;(4)单独使用TiO_2,成本较高;(5)针对低浓度有机污染,常见TiO_2催化剂比表面积较小,吸附富集能力较差,导致光催化降解效率较低.TiO_2自身这些缺陷大大限制了其进一步的实际应用.针对上述这些问题,我们在本研究中设计了一种简便易行的溶胶凝胶法,在较低的温度(70℃)下合成了非金属C-Cl共掺杂的TiO_2/凹凸棒(TiO_2/ATT)复合催化剂.XRD及HRTEM分析证明,通过调节反应溶液的pH可以分别合成含锐钛矿/金红石、锐钛矿/金红石/板钛矿的两相和三相的混合相TiO_2,且锐钛矿/金红石比例可以通过改变pH而进行调节.XPS分析证明,C和C1同时成功掺进TiO_2/ATT复合催化剂.UV-Vis漫反射结果显示,非金属C和C1的掺杂使得所合成复合催化剂的光吸收性能明显拓展到可见光区,因而可以充分利用可见光能进行有机污染物催化降解,而ATT作为TiO_2的载体,减少了TiO_2使用量,改善了TiO_2的表面特性和孔结构,且有利于光催化剂的回收利用.以酸性红G为目标有机污染物,在可见光照射下对复合催化剂的可见光催化活性进行了测试.结果表明,当合成反应体系的pH值为3.0时,所获得的锐钛矿/金红石/板钛矿三相TiO_2/ATT复合催化剂具有良好的可见光吸收特性,其可见光催化活性远远高于市售P25型TiO_2,对难降解的酸性红溶液G具有优异的脱色效果和良好的TOC去除性能.循环光催化实验和FTIR表征结果表明,在5次循环利用后,TiO_2/ATT复合催化剂仍表现出很高的催化活性,表明其稳定性优异.荧光分析和自由基捕获实验表明,光催化降解反应中的主要活性物种是羟基自由基、空穴和超氧自由基.TiO_2/ATT复合催化剂高效稳定的可见光催化性能主要归因于:(1)非金属C和Cl的共掺杂改善了其可见光吸收性能;(2)催化剂中的TiO_2由金红石、锐钛矿和板钛矿混合相组成,有利于抑制光生载流子的复合;(3)多孔结构的ATT作为载体提高了TiO_2的比表面积,增加了反应活性位,同时改善了孔结构,从而有利于模拟有机污染物(酸性红G)分子的吸附和降解,有利于反应产物扩散,从而提高了催化剂的可见光催化效率.

关键词：锐钛矿金红石板钛矿凹凸棒碳–氯共掺杂二氧化钛可见光

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高质量发展是新时代的硬道理

时事（高中版） 2023年第3期 14-15页

作者：张高科不详

2024年1月17日,我国经济数据出炉。从量上看,国内生产总值超过126万亿元,增长5.2%,对全球经济增长贡献率超过30%,占世界经济比重达18%左右,依旧是全球经济增长最大引擎。从质上看,战略性新兴产业占GDP比重超过13%、全球货物贸易额连续7... 详细信息

2024年1月17日,我国经济数据出炉。从量上看,国内生产总值超过126万亿元,增长5.2%,对全球经济增长贡献率超过30%,占世界经济比重达18%左右,依旧是全球经济增长最大引擎。从质上看,战略性新兴产业占GDP比重超过13%、全球货物贸易额连续7年全球第一、汽车产销量连续15年全球第一、造船业三大指标连续14年全球第一、城乡居民收入比降至2.45、非化石能源占能源消费总量比重提高至17.5%、成为世界首个国内有效发明专利数量突破400万件的国家……我国高质量发展的步伐走得更加坚定。

关键词：国内生产总值战略性新兴产业能源消费总量经济增长贡献率汽车产销量经济数据造船业非化石能源

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红色复合云母铁珠光颜料的研制

涂料工业 1997年第3期27卷 17-18页

作者：张高科雷绍民武汉工业大学非金属矿研究设计所 430070

采用云母片上包覆SiO2和Fe（OH）3的方法，研制成珠光效应和分散性均好的红色复合云母铁珠光颜料。介绍了制备该颜料的原理和操作步骤。讨论了影响颜料珠光效应和分散性的各种因素。

关键词：颜料云母铁珠光颜料发光颜料

丹江口库区及上游COD和氨氮工业污染源解析

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长江流域资源与环境 2014年第2期23卷 243-251页

作者：雷沛张洪单保庆张高科中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 武汉理工大学资源与环境工程学院湖北武汉430070

利用2010年工业污染源普查更新数据,以COD和氨氮为分析对象,从排放总量、排放经济强度以及石化、冶金等13类工业行业分类来综合解析丹江口库区及上游工业污染源排放特征和行业贡献。结果表明:丹江口库区及上游工业点源COD、氨氮排放量... 详细信息

利用2010年工业污染源普查更新数据,以COD和氨氮为分析对象,从排放总量、排放经济强度以及石化、冶金等13类工业行业分类来综合解析丹江口库区及上游工业污染源排放特征和行业贡献。结果表明:丹江口库区及上游工业点源COD、氨氮排放量分别为17 919.7t、2 841.3t;十堰、汉中、商洛工业源COD和氨氮贡献率分别为39.7%、22.6%、19.4%和18.8%、35.9%、38.1%,是COD、氨氮排放贡献率最大的3个地级市。制药、食品和石化为丹江口库区及上游COD排放贡献较高的行业,贡献率分别为40%、19%和16%;而石化、采掘和冶金分别为氨氮排放贡献了45%、20%和17%,为丹江口库区及上游高氨氮排放行业。皮革、造纸2个行业的万元工业产值COD及氨氮排放量均位于前列,分别为33.5kgCOD/万元、25.1kgCOD/万元和4.70kg氨氮/万元、2.27kg氨氮/万元。丹江口库区及上游区域污染防治与管理应从流域层面综合考虑,实施"分区管理、重点控制,分期执行,长久监管"措施。

关键词：丹江口库区及上游工业污染源

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化学镀法制备钴包覆碳化硅复合粉末的研究

武汉理工大学学报 2011年第7期33卷 5-9页

作者：周超兰张高科甘慧慧武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 武汉理工大学资源与环境工程学院武汉430070

采用化学镀法制备钴包覆碳化硅复合粉末,通过研究化学镀过程中钴盐浓度、还原剂浓度、络合剂浓度、缓冲剂浓度、温度以及pH值等因素对沉积速率的影响规律,得到化学镀钴的优化条件。利用XRD、SEM和EDAX等测试手段对该复合粉末的组分及形... 详细信息

采用化学镀法制备钴包覆碳化硅复合粉末,通过研究化学镀过程中钴盐浓度、还原剂浓度、络合剂浓度、缓冲剂浓度、温度以及pH值等因素对沉积速率的影响规律,得到化学镀钴的优化条件。利用XRD、SEM和EDAX等测试手段对该复合粉末的组分及形貌进行了表征。实验和表征结果表明,当硫酸钴浓度为30～50g/L,次磷酸钠浓度为40g/L,柠檬酸钠浓度为60～70g/L,控制温度为50～70℃以及调节pH值等于8时,镀层沉积速度较快,所得粉体表面被钴均匀包覆。

关键词：化学镀法碳化硅钴沉积速率

SrCoO_x粉体的合成及其光催化氧化活性

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硅酸盐学报 2005年第3期33卷 375-379页

作者：刘颖张高科邹曦龚洁武汉理工大学资源与环境工程学院武汉430070

采用柠檬酸聚络合法,在800℃焙烧10h合成了纯度较高、具有氧空位的SrCoOx复合金属氧化物。用X射线衍射和扫描电子显微镜对SrCoOx进行了分析,确定其具有六方晶系结构,所属空间群为P63/mmc(194),晶格参数a为(0.5486±0.006)nm,c为(0.420... 详细信息

采用柠檬酸聚络合法,在800℃焙烧10h合成了纯度较高、具有氧空位的SrCoOx复合金属氧化物。用X射线衍射和扫描电子显微镜对SrCoOx进行了分析,确定其具有六方晶系结构,所属空间群为P63/mmc(194),晶格参数a为(0.5486±0.006)nm,c为(0.420±0.006)nm。粉体的颗粒形态相似,大小较为均匀,粒径为250nm左右。在含SrCoOx催化剂悬浮液中进行水溶性偶氮型酸性染料(酸性红G)光催化降解实验,结果表明:SrCoOx粉体具有较好的催化性能,紫外光照射60min,可将酸性红G完全分解。

关键词：钴酸锶柠檬酸聚络合法光催化氧化酸性红G 钙钛矿

Sm^(3+)掺杂CaO-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃性能研究

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武汉理工大学学报 2010年第22期32卷 56-59页

作者：田培静张高科柳叶武汉理工大学资源与环境工程学院武汉430070 武汉理工大学硅酸盐工程教育部重点实验室武汉430070

采用烧结法制备了Sm3+掺杂CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光光谱仪研究了该微晶玻璃的析晶及发光性能。结果表明:微晶玻璃的主晶相为硅灰石(CaSiO3)与钙长石(Ca(Al2Si2O8)),该微晶玻璃能够被紫外及... 详细信息

采用烧结法制备了Sm3+掺杂CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光光谱仪研究了该微晶玻璃的析晶及发光性能。结果表明:微晶玻璃的主晶相为硅灰石(CaSiO3)与钙长石(Ca(Al2Si2O8)),该微晶玻璃能够被紫外及蓝光激发出红光。此外该微晶玻璃的发光强度高于同组分的玻璃,随着热处理时间从1 h延长至4 h,该微晶玻璃的结构、显微形貌及发光性能基本没有改变。

关键词：发光析晶微晶玻璃 Sm3+ 硅灰石