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heteroatoms doped iron oxide-based catalyst prepared from zinc slag for efficient selective catalytic reduction of NOx with NH3

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International Journal of Coal Science & Technology 2024年第1期11卷 180-193页

作者： Jiale Liang Yaojun Zhang Hao Chen Licai Liu panyang he Lei Wu College of Materials Science and Engineering Xi’an University of Architecture and TechnologyXi’an710055China School of Chemistry and Chemical Engineering Xi’an University of Architecture and TechnologyXi’an710055China School of Resources Engineering Xi’an University of Architecture and TechnologyXi’an710055China

Excessive emissions of nitrogen oxides from flue gas have imposed various detrimental impacts on environment,and the development of deNO_(x) catalysts with low-cost and high performance is an urgent *** oxide-based material has been explored for promising deNO_(x) ***,the unsatisfactory low-temperature activity limits their practical *** this study,a series of excellent low-temperature denitrification catalysts(Ha-FeO_(x)/yZS)were prepared by acid treatment of zinc slag,and the mass ratios of Fe to impure ions was regulated by adjusting the acid ***-FeO_(x)/yZS showed high denitrification performance(>90%)in the range of 180–300°C,and the optimal NO conversion and N2 selectivity were higher than 95%at 250°*** them,the Ha-FeO_(x)/2ZS synthesized with 2 mol/L HNO3 exhibited the widest temperature window(175–350°C).The excellent denitrification performance of Ha-FeO_(x)/yZS was mainly attributed to the strong interaction between Fe and impurity ions to inhibit the growth of crystals,making Ha-FeO_(x)/yZS with amorphous structure,nice fine particles,large specific surface area,more surface acid sites and high chemisorbed *** in-situ DRIFT experiments confirmed that the SCR reaction on the Ha-FeO_(x)/yZS followed both Langmuir-Hinshelwood(L-H)mechanism and Eley-Rideal(E-R)*** present work proposed a high value-added method for the preparation of cost-effective catalysts from zinc slag,which showed a promising application prospect in NO_(x) removal by selective catalytic reduction with ammonia.

关键词： Flue gas NO_(x)removal Zinc slag-derived catalyst NH_(3)-SCR Catalysis activity

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One-Step Synthesis of Magnetic Zeolite from Zinc Slag and Circulating Fluidized Bed Fly Ash for Degradation of Dye Wastewater

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Journal of Renewable Materials 2020年第4期8卷 405-416页

作者： Zhichao Han Yaojun Zhang panyang he College of Materials Science and Engineering Xi’an University of Architecture and TechnologyXi’an710055China

In this study,a magnetic P zeolite was directly synthesized by utilization of industrial solid wastes of zinc slag(ZS)and circulating fluidized bed fly ash(CFBFA)via one-step hydrothermal *** effects of different CFBFA/ZS ratios and hydrothermal times on the as-synthesized zeolite were *** X-ray diffraction(XRD)and vibrating sample magnetometer(VSM)results indicated that the magnetic P zeolite possessed well-defined crystals and *** as-prepared zeolite was employed as a Fenton-like solid catalyst for degradation of direct green B dye *** was discovered that the magnetic P zeolite took the advantage of rapid separation and efficient recovery under the external magnets in a solid-liquid *** effects of the solution pH,the catalyst dosage,and the H_(2)O_(2)concentration on the degradation rate of direct green B dye wastewater were studied *** results showed that the highest degradation of 96.3%was obtained and the magnetic P zeolite showed excellent stability after four ***,the magnetic P zeolite derived from industrial solid wastes had a potential application in wastewater treatment.

关键词： Magnetic zeolite solid wastes Fenton-like reaction dye degradation

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An α-Fe_(2)O_(3)/Circulating Fluidized Bed Fly Ash Based Geopolymer Composite Anode for Electrocatalytic Degradation of Indigo Carmine Dye Wastewater

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Journal of Renewable Materials 2021年第12期9卷 2277-2289页

作者： Jiaqian Lei Yaojun Zhang panyang he College of Materials Science and Engineering Xi’an University of Architecture and TechnologyXi’an710055China

Geopolymers have been developed to various catalysts due to their ***,low conductivity restricts their application in the electrocatalysis *** this study,anα-Fe_(2)O_(3)/circulating fluidized bed fly ash based geopolymer(CFAG)composite anode was fabricated using a facile dip-coating method by loadingα-Fe_(2)O_(3) in the matrix of *** effects ofα-Fe_(2)O_(3) content on the composition,surface morphology and electrochemical performance ofα-Fe_(2)O_(3)/CFAG composite anode were *** X-ray diffraction(XRD)and scanning electron microscope(SEM)results demonstrated thatα-Fe_(2)O_(3) was successfully inlaid with the surface of amorphous CFAG *** electrochemical measurements indicated thatα-Fe_(2)O_(3)/CFAG composite anode had higher oxygen evolution potential,greater electrochemical activity area,and smaller electrochemical impedance than *** as-prepared composite anode was applied for electrocatalytic degradation of indigo carmine dye *** was discovered that the highest degradation efficiency over 10α-Fe_(2)O_(3)/CFAG reached up 92.6%,and the degradation of indigo carmine followed pseudo-first-order ***,10α-Fe_(2)O_(3)/CFAG composite anode presented excellent stability after five *** active hydroxyl radical was generated over theα-Fe_(2)O_(3)/CFAG composite anode,which acted as strong oxidizing agents in the electrocatalytic degradation process.

关键词： Geopolymers composite anode electrocatalytic oxidation dye degradation

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氮掺杂粉煤灰磁珠@碳纳米管的制备及活化过硫酸盐去除罗丹明B试验研究

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化工矿物与加工 2024年第8期53卷 1-8页

作者：刘冰张晓民陈天星贺攀阳西安建筑科技大学资源工程学院

近年来，氮掺杂碳材料因无金属浸出和良好的过硫酸盐活化能力而受到越来越多的关注，但其存在易团聚、回收难等问题。本文利用燃煤废料粉煤灰磁珠的磁性和易于回收的特点，通过化学气相沉积法和水热法合成高缺陷氮掺杂碳纳米(MSs@N-CNTs... 详细信息

近年来，氮掺杂碳材料因无金属浸出和良好的过硫酸盐活化能力而受到越来越多的关注，但其存在易团聚、回收难等问题。本文利用燃煤废料粉煤灰磁珠的磁性和易于回收的特点，通过化学气相沉积法和水热法合成高缺陷氮掺杂碳纳米(MSs@N-CNTs)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子光谱学(XPS)、拉曼光谱(Raman spectra)、比表面分析仪(BET)等手段对MSs@N-CNTs的成分和微观结构进行了分析。并以罗丹明B (Rh B)为目标污染物，探究了不同掺氮量以及催化剂、过单硫酸盐(PMS)用量、温度、pH等因素对降解的影响。结果表明：在中性室温条件下，60 mL初始浓度为50 mg/L的Rh B溶液中，当催化剂用量为0.4 g/L、PMS用量为5 mg/L时，40 min内MSs@N-CNTs/PMS体系降解Rh B的效率可达99.2%; MSs@N-CNTs在去除污染物3个循环后降解率仍高达72%;MSs@N-CNTs的饱和磁化值为18.47 emu/g,在外加磁场的作用下可迅速从溶液中分离。本研究成果为粉煤灰磁珠在催化领域的高值利用提供了一条新途径。

关键词：粉煤灰磁珠碳纳米管材料染料废水氮掺杂过硫酸盐降解催化剂

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旬阳铅锌矿带地质环境问题现状及治理对策

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黄金 2024年第1期45卷 93-98,106页

作者：杨敏杨兵陈华清聂兴信张鑫贺攀阳西安建筑科技大学资源工程学院中国地质调查局西安地质调查中心

旬阳铅锌矿带铅锌矿资源多年粗放式开发,导致地质环境问题逐步显现,主要表现为由采矿活动引发的地质环境污染、矿山土地资源损毁及矿山地质灾害隐患等。对旬阳铅锌矿带环境问题现状进行了详细分析和总结,并提出相应的地质环境治理对策。

关键词：旬阳铅锌矿带矿山地质环境治理对策环境污染地质灾害

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新型地质聚合物基分离膜的制备与应用研究进展

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材料导报 2023年第14期37卷 56-68页

作者：张枫烨张耀君贺攀阳高江雨西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055 西安建筑科技大学资源工程学院西安710055

地质聚合物是硅铝质天然矿物或固体废物经碱激发制得的一种具有三维网络结构的无机硅铝酸盐胶凝材料。因其具有孔结构可调、机械强度高、化学稳定性好以及材料相容性佳等特点,利用地质聚合物制备新型分离膜引起了研究人员的广泛关注。... 详细信息

地质聚合物是硅铝质天然矿物或固体废物经碱激发制得的一种具有三维网络结构的无机硅铝酸盐胶凝材料。因其具有孔结构可调、机械强度高、化学稳定性好以及材料相容性佳等特点,利用地质聚合物制备新型分离膜引起了研究人员的广泛关注。地质聚合物基分离膜具有制备简单、无需烧制、无CO_(2)排放、可资源化利用固体废弃物、环境友好等优点,在水处理、气体净化和催化分离等领域具有潜在的应用前景。本文将地质聚合物基分离膜分为地质聚合物膜和地质聚合物基复合膜两大类,总结了两类地质聚合物基分离膜的制备工艺,系统综述了其在各种膜分离领域中的应用及作用机理,指出了目前地质聚合物基分离膜研究中存在的问题并提出了解决对策以及未来的发展方向。

关键词：地质聚合物膜分离水处理气体净化催化

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地质聚合物原位转化沸石分子筛的研究进展

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材料导报 2020年第23期34卷 23033-23041页

作者：张耀君张叶韩智超贺攀阳陈浩西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055

沸石分子筛是一种具有特定的-Si(Al)-O-Si-骨架结构的无机晶体材料,因其独特的空间网络结构而被广泛应用于吸附、分离、离子交换及催化等领域。然而,沸石分子筛的传统合成方法大多采用水热法,以化学试剂作为硅源及铝源,通过添加模板剂... 详细信息

沸石分子筛是一种具有特定的-Si(Al)-O-Si-骨架结构的无机晶体材料,因其独特的空间网络结构而被广泛应用于吸附、分离、离子交换及催化等领域。然而,沸石分子筛的传统合成方法大多采用水热法,以化学试剂作为硅源及铝源,通过添加模板剂及助模板剂,在一定温度和酸碱条件下进行水热反应。该方法的优点在于制得的粉体具有晶粒发育完整、粒度小等优点,但存在原料昂贵以及粉体沸石分子筛二次成型等诸多弊端。地质聚合物是以天然矿物或铝硅酸盐固体废弃物为前驱体与碱性激发剂反应生成的一类绿色胶凝材料。将地质聚合物原位转化为块体沸石分子筛,不仅具有以生态友好的天然矿物及固体废弃物为原料、无需加入模板剂、成本低廉、反应条件缓和等优点,而且制得的块体沸石分子筛避免了传统粉体沸石分子筛在使用过程中的二次成型,开拓了块体沸石分子筛的制备新工艺及新方法。在环境温度和压力下,将无定形的地质聚合物转化为沸石分子筛晶体在热力学上是难以实现的。但在一定的热养护或水热条件下,地质聚合物可原位转化为沸石分子筛。其原料组成、Si/Al物质的量比、Na 2O/SiO 2物质的量比、H 2O/Na 2O物质的量比、激发剂浓度、水热温度、水热时间等是影响沸石分子筛类型以及沸石分子筛微观结构的主要因素。地质聚合物原位转化沸石分子筛的机理可归结为金属阳离子结构导向机理、有机模板结构导向机理以及晶种结构导向机理。地质聚合物原位转化的沸石分子筛在海水淡化、醇水分离、吸附重金属离子以及气体吸附等领域展现出潜在的应用潜力。将无定形的地质聚合物转化为块体沸石分子筛是地质聚合物发展的新趋势,延伸了地质聚合物的产业链及使用价值。本文提出了目前地质聚合物原位转化沸石分子筛存在的问题以及解决对策,展望了该研究领域未来的发展前景。

关键词：地质聚合物原位转化沸石分子筛碱性激发剂水热反应

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酸激发锌渣/偏高岭土地质聚合物的制备及催化性能

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硅酸盐学报 2021年第10期49卷 2061-2069页

作者：冯凯张耀君贺攀阳韩智超陈浩西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055 西安建筑科技大学资源工程学院西安710055

以锌渣和偏高岭土为原料,磷酸为激发剂制备地质聚合物(ZMG)。研究原料配比对地质聚合物力学性能、物相组成、微观结构和孔径分布的影响。将所制地质聚合物应用于Fenton-like催化降解直接铜盐蓝2R模拟染料废水,系统考察了原料配比、催化... 详细信息

以锌渣和偏高岭土为原料,磷酸为激发剂制备地质聚合物(ZMG)。研究原料配比对地质聚合物力学性能、物相组成、微观结构和孔径分布的影响。将所制地质聚合物应用于Fenton-like催化降解直接铜盐蓝2R模拟染料废水,系统考察了原料配比、催化剂用量、pH值、H_(2)O_(2)浓度对染料降解率的影响。结果表明:锌渣占比为50%(质量分数)地质聚合物样品(ZMG-50)的7 d抗压强度可达19.9 MPa;锌渣可消除地质聚合物的机械孔、改善介孔结构、提高比表面积。催化结果表明,在催化剂用量为8 g/L、pH值为2.5、H_(2)O_(2)浓度为0.32mmol/L的条件下,样品ZMG-50的催化性能最佳,经42 min反应后直接铜盐蓝2R染料的降解率可达96.2%,且具有良好的稳定性和重复使用性能。

关键词：锌渣偏高岭土地质聚合物 Fenton-like反应染料降解

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磷酸基地质聚合物的制备及其性能研究进展

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化工进展 2023年第3期42卷 1411-1425页

作者：高江雨张耀君贺攀阳刘礼才张枫烨西安建筑科技大学材料科学与工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055

磷酸基地质聚合物是硅铝质前体与磷酸(盐)溶液反应生成的一类新型地质聚合物材料,原料、激发剂用量、水用量以及养护条件是影响磷酸基地质聚合物组成和结构的主要因素,也进一步决定其使用性能。本文综述了磷酸基地质聚合物形成机理及网... 详细信息

磷酸基地质聚合物是硅铝质前体与磷酸(盐)溶液反应生成的一类新型地质聚合物材料,原料、激发剂用量、水用量以及养护条件是影响磷酸基地质聚合物组成和结构的主要因素,也进一步决定其使用性能。本文综述了磷酸基地质聚合物形成机理及网络结构的发展;总结了不同原料、养护制度、激发剂种类与用量等因素对磷酸基地质聚合物制备的影响;详细论述了多种制备条件对磷酸基地质聚合物力学性能的影响,并简述了磷酸基地质聚合物的耐热、耐腐蚀以及介电等性能特点。此外,文中指出了磷酸基地质聚合物的形成机理研究中对网络结构认识的不足及其制备过程中存在的问题,提出应进一步明确磷酸基地质聚合物的反应机理并建立系统的性能检测标准,展望了磷酸基地质聚合物的高附加值应用及其在固体废物资源化方向的发展前景。

关键词：磷酸基地质聚合物制备工艺形成机理性能

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粉煤灰磁珠Fe含量和研磨粒径对Fe_(3)C@CCNTs复合材料结构和吸波性能的影响

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复合材料学报 2023年第1期40卷 342-354页

作者：朱培张晓民俞洁杨爽陈天星贺攀阳西安建筑科技大学资源工程学院西安710055 中国科学院固体物理研究所安徽省纳米材料与纳米安全研究所合肥230031 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究中心哈尔滨150080

以粉煤灰磁珠作为原料,采用化学气相沉积(CVD)方法制备纳米结构铁/碳复合材料。该复合材料呈现良好的吸波性能,但存在磁珠性质不均一、结构调控难等问题。本文采用摇床方法对磁珠进行分选,并进行研磨处理,考察了磁珠Fe含量和研磨粒径对... 详细信息

以粉煤灰磁珠作为原料,采用化学气相沉积(CVD)方法制备纳米结构铁/碳复合材料。该复合材料呈现良好的吸波性能,但存在磁珠性质不均一、结构调控难等问题。本文采用摇床方法对磁珠进行分选,并进行研磨处理,考察了磁珠Fe含量和研磨粒径对CVD生成产物的影响。结果表明,富铁磁珠CVD生成产物为碳包覆磁性颗粒与碳纳米管组成的复合材料(Fe_(3)C@C-CNTs),该复合材料呈现多孔团簇球形结构。磁珠Fe含量增加,复合材料的相对碳沉积量(C/Fe值)减小,石墨化程度降低(D峰和G峰面积比I_(D)/I_(G)值升高),导致材料阻抗匹配值升高,吸波性能获得提升。磁珠Fe含量为71.43wt%时,复合材料有效吸收频带达到4.5 GHz,最小反射损耗(RL_(min))达到−16.1 dB。对磁珠进行研磨后,CVD生成产物的C/Fe值不变,但碳沉积速率增大,I_(D)/I_(G)值升高,电磁波衰减常数下降,但阻抗匹配明显提高,吸波性能大幅度提升。研磨粒径为18.23μm时,复合材料有效吸收频带达到4.8 GHz,RL_(min)可达到−34.7 dB。分析表明,复合材料优异的吸波性能得益于CNTs和Fe_(3)C@C对电磁波的协同吸收作用;独特的多孔团簇结构增强了电磁波在材料中多次反射,促进了界面极化。

关键词：粉煤灰磁珠碳包覆碳纳米管衰减常数阻抗匹配吸波性能

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