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冶金含铁尘泥制备的Mn–Ce掺杂Fe基催化剂及特性

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工程科学学报 2024年第3期46卷 407-419页

作者：高志芳龙红明高翔鹏李明阳张浩周海成安徽工业大学冶金工程学院马鞍山243002 安徽工业大学冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室马鞍山243002

针对冶金工业固废–含铁冶金尘泥组分复杂的特性,结合当前冶金烧结过程NO_x排放也是钢铁行业污染治理的重中之重的现状,提出对冶金含铁尘泥进行改性制备掺杂低温催化剂的思路,并制备了Mn–Ce掺杂的含铁尘泥基催化剂(Mn_(0.05)Ce_(0.1)/A... 详细信息

针对冶金工业固废–含铁冶金尘泥组分复杂的特性,结合当前冶金烧结过程NO_x排放也是钢铁行业污染治理的重中之重的现状,提出对冶金含铁尘泥进行改性制备掺杂低温催化剂的思路,并制备了Mn–Ce掺杂的含铁尘泥基催化剂(Mn_(0.05)Ce_(0.1)/ADM,ADM分别代表acidolysis,dust和mud),研究结果表明在170~430℃宽温度区间内,Mn_(0.05)Ce_(0.1)/ADM催化剂NO_x脱除率达到90%以上,并表现出优异的SO_(2)和H_(2)O抗性,抗水抗硫性测试表明Mn_(0.05)Ce_(0.1)/ADM催化剂得益于Fe、Ce优异的抗水抗硫性,其活性组分具有较好的分散性和优异的介孔结构,并降低了表面结晶度. Mn掺杂使催化剂在牺牲一定Ce^(3+)浓度和高价态Mnx+离子的同时提高了Fe^(3+)的浓度,结果使其具有最均衡脱硝活性.此外,Fe–Ce–Mn间的协同作用改善了催化剂的表面酸性从而增加了Lewis酸性位点,进而促进静电极化激活NO_(2)和硝酸盐物种生成.研究结果可为冶金固废的高附加值利用及以废治污的思路提供一定理论参考.

关键词：冶金固废含铁尘泥掺杂铁基催化剂

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铁基纳米颗粒在磁共振成像中的研究进展

医学综述 2024年第14期30卷 1749-1755页

作者：赵嘉驹胡黎文郭婷华南理工大学医学院广州510006 华南理工大学材料科学与工程学院广州510006

铁基纳米颗粒具有超顺磁性、低毒性、高磁化率等独特的物理、化学和高生物相容性的特点,是一类典型的磁共振成像(MRI)造影剂,包括磁性氧化铁纳米颗粒和超顺磁性氧化铁纳米颗粒两种。它能够与外加磁场产生局部磁矩,并引起局部磁场改变自... 详细信息

铁基纳米颗粒具有超顺磁性、低毒性、高磁化率等独特的物理、化学和高生物相容性的特点,是一类典型的磁共振成像(MRI)造影剂,包括磁性氧化铁纳米颗粒和超顺磁性氧化铁纳米颗粒两种。它能够与外加磁场产生局部磁矩,并引起局部磁场改变自旋方向,具有很好的对比度和信噪比,产生较高的MRI信号强度和对比度,能够提供清晰的图像。同时,铁基纳米颗粒具有较好的生物相容性和较低的细胞毒性,对人体安全性较高,特别是在MRI对肿瘤和炎症等疾病进行早期诊断和治疗时,在实现肿瘤协同精准治疗过程中发挥重要作用。随着铁基纳米颗粒合成技术的提高,医工多学科交叉融合可实现新型造影剂对靶点的精准定位和高分辨率成像,为疾病治疗和生物医学的发展做出巨大贡献。

关键词：磁共振成像铁基纳米颗粒磁性氧化铁

铁基双金属催化剂活化过硫酸盐去除水中抗生素研究进展

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环境科学 2023年第8期44卷 4751-4763页

作者：魏健张新怡郭壮宋永会中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 中国环境科学研究院水生态环境研究所北京100012 北京师范大学水科学研究院北京100875

近年来,抗生素残留物在多种水体中被普遍检出,对水生态环境和人类健康造成严重威胁.基于活化过硫酸盐高级氧化作用去除水中抗生素污染物,以其氧化性强、选择性高和pH适用范围宽等特点成为研究热点.低成本、高稳定性和催化性能优异的铁... 详细信息

近年来,抗生素残留物在多种水体中被普遍检出,对水生态环境和人类健康造成严重威胁.基于活化过硫酸盐高级氧化作用去除水中抗生素污染物,以其氧化性强、选择性高和pH适用范围宽等特点成为研究热点.低成本、高稳定性和催化性能优异的铁基双金属材料能有效活化过硫酸盐,它弥补了单一铁元素活化剂易失活、效率低和容易产生二次污染等缺陷.针对尖晶石铁氧体、铁基层状双金属氢氧化物和铁基普鲁士蓝类似物3种典型铁基双金属催化剂,开展其活化过硫酸盐降解抗生素的研究分析,系统讨论了铁基双金属活化过硫酸盐的几种内在驱动机制,并分别对自由基、单线态氧和高价金属的产生,电子转移和过硫酸盐直接氧化过程进行了梳理.最后,总结了活化过硫酸盐技术处理氟喹诺酮类、磺胺类、四环素类与β-内酰胺类抗生素等4种典型抗生素的一般降解途径,为今后研究铁基双金属催化剂及其改性、衍生物和复合物等在活化过硫酸盐技术中的应用提供参考.

关键词：铁基双金属过硫酸盐驱动机制降解途径

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高性能低维铁基材料研究现状及生物医用前景

硅酸盐学报 2023年第2期51卷 345-353页

作者：毛宇王鉴黄晓顾宁江苏省生物材料与器件重点实验室东南大学生物科学与医学工程学院南京211816 南京大学医学院附属鼓楼医院南京210096 江苏省柔性电子重点实验室江苏省先进材料协同创新中心南京工业大学先进材料研究院南京210008

以低维铁基材料为典型代表的磁性纳米材料,在医学健康领域具有重要且广阔的应用前景,近年来引起了国内外研究者的广泛关注和大量研究。综述了近几年在高性能铁基纳米颗粒合成、相关形成机制研究以及生物医学应用等方面取得的进展。此外... 详细信息

以低维铁基材料为典型代表的磁性纳米材料,在医学健康领域具有重要且广阔的应用前景,近年来引起了国内外研究者的广泛关注和大量研究。综述了近几年在高性能铁基纳米颗粒合成、相关形成机制研究以及生物医学应用等方面取得的进展。此外,也探讨了一系列典型二维铁基纳米材料及其复合结构的可控合成、界面性质调控以及其在生物医学领域的应用前景。

关键词：低维铁基合成形成机制生物医学应用

富氧空位铁基复合材料的制备及其电催化析氢性能

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复合材料学报 2023年第5期40卷 2827-2835页

作者：赖嘉俊李潇潇曾传旺刘超曾金明漆小鹏江西理工大学稀土学院赣州341000

电解水制氢绿色无污染,或将成为日益紧张的能源问题与碳中和战略的重要突破方向。目前,贵金属稀缺,以Pt/C为代表的贵金属析氢(HER)催化剂不适宜长久使用。泡沫铁(IF)结构稳定、来源广泛,以IF作为基底,采取简单的浸泡方法在IF上原位生长... 详细信息

电解水制氢绿色无污染,或将成为日益紧张的能源问题与碳中和战略的重要突破方向。目前,贵金属稀缺,以Pt/C为代表的贵金属析氢(HER)催化剂不适宜长久使用。泡沫铁(IF)结构稳定、来源广泛,以IF作为基底,采取简单的浸泡方法在IF上原位生长针形片状的羟基氧化铁(FeOOH/IF),然后通过真空处理制备含有氧空位的四氧化三铁(Ov-Fe_(3)O_(4)/IF),进一步磷化掺杂,制备出氧空位和磷原子掺杂协同调控的四氧化三铁(P-Ov-Fe_(3)O_(4)/IF)纳米针。磷原子的掺杂可以优化铁原子周围电子环境,激活Fe_(3)O_(4)的催化活性;氧空位可以增强材料的导电性,并提供缺陷,更有助于磷原子的掺杂。结果表明:P-Ov-Fe_(3)O_(4)/IF析氢性能优异,在-10 mA·cm^(-2)时,过电位仅40.96 mV,塔菲尔斜率为70.93 mV·dec^(-1),表现出类Pt/C性能,并且在不同电流下连续运作96 h后,电压变化基本忽略不计,稳定性优异。氧空位和磷原子掺杂可共同促进铁基材料的电催化析氢性能,本文为非贵金属电催化材料的制备提供了新的思路和策略。

关键词：电解水析氢铁基氧空位磷掺杂电催化

铁基磁性金属有机框架材料的合成及其在水处理领域应用

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应用化工 2023年第3期52卷 904-910,916页

作者：赵思媛郝丽莹郭冀峰长安大学水利与环境学院、旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室陕西西安710054

总结了近年来铁基磁性金属有机框架材料(MMOFs)的主要合成方法如混合合成法、原位生长法、层层自组装法、缓冲封装法以及其他的合成方法;同时对铁基MMOFs材料在污水修复中催化如多相催化和光催化和吸附领域如对重金属的吸附处理、对有... 详细信息

总结了近年来铁基磁性金属有机框架材料(MMOFs)的主要合成方法如混合合成法、原位生长法、层层自组装法、缓冲封装法以及其他的合成方法;同时对铁基MMOFs材料在污水修复中催化如多相催化和光催化和吸附领域如对重金属的吸附处理、对有机物的吸附处理和对景观水体的磷酸盐吸附处理的应用进展进行了总结;对多种代表性的MMOFs材料的应用特性如比表面积、孔径、磁饱和强度、处理的污染物、吸附量和重复使用次数等进行了比较。对未来铁基MMOFs材料的研究进行了展望,认为在MMOFs的稳定性和选择性提高、MMOFs的应用规模扩大以及价格低廉、更简便的制备方法是未来MMOFs材料的研究方向。

关键词：磁性金属有机框架铁基合成方法催化吸附

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铁基多孔材料SCR催化剂的研究进展

应用化工 2022年第1期51卷 150-154,163页

作者：米雪张慧茹赵毅华北电力大学环境科学与工程学院河北保定071000

综述了以单金属铁或复合金属铁为活性中心,以三种典型的多孔材料碳基材料、沸石、金属有机骨架材料为载体的催化剂的实验研究。对Fe负载后的SCR催化性能进行了分析,催化剂主要存在抗硫抗水性能弱和金属有机骨架材料高温稳定性差等问题... 详细信息

综述了以单金属铁或复合金属铁为活性中心,以三种典型的多孔材料碳基材料、沸石、金属有机骨架材料为载体的催化剂的实验研究。对Fe负载后的SCR催化性能进行了分析,催化剂主要存在抗硫抗水性能弱和金属有机骨架材料高温稳定性差等问题。可以采用前驱体处理,复合其他金属等方法进行改进,改善铁基多孔材料催化剂的催化性能。

关键词：铁基碳基材料沸石金属有机骨架材料 SCR

铁基磁性离子液体萃取耦合催化氧化燃油深度脱硫

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炼油技术与工程 2022年第1期52卷 16-21页

作者：余文卉王涛李谭香凝王雨婷栗静文胡兵湖北工业大学材料与化学工程学院湖北省武汉市430068

以1,8-二氮杂二环[5.4.0]壬-7-烯(DBU)为阳离子,利用两步合成法制备了铁基的磁性离子液体(MIL)[C_(4)DBU]Cl/2FeCl_(3),将其作为一种高效的催化剂和萃取剂用于萃取-催化氧化脱硫,氧化剂选用H_(2)O_(2),实现了对噻吩类硫化物的深度脱除... 详细信息

以1,8-二氮杂二环[5.4.0]壬-7-烯(DBU)为阳离子,利用两步合成法制备了铁基的磁性离子液体(MIL)[C_(4)DBU]Cl/2FeCl_(3),将其作为一种高效的催化剂和萃取剂用于萃取-催化氧化脱硫,氧化剂选用H_(2)O_(2),实现了对噻吩类硫化物的深度脱除。使用红外光谱仪、紫外-可见吸收光谱仪和振动样品磁强计对[C_(4)DBU]Cl/2FeCl_(3)进行表征,采用高效液相色谱法对脱硫产率进行检测。考察了不同参数下该MIL对模拟油中硫化物的脱除效果,优化了反应条件,提出了可能的脱硫机理。结果表明,在反应温度为60℃、反应时间为100 min,[C_(4)DBU]Cl/2FeCl_(3)用量为1.0 g、氧硫比(摩尔比)为5的条件下,[C_(4)DBU]Cl/2FeCl_(3)对二苯并噻吩脱除率最高,达到了98.38%。各种硫化物的脱除效果为二苯并噻吩>4,6-二甲基二苯并噻吩>苯并噻吩>噻吩。在附加磁场的辅助下,可实现[C_(4)DBU]Cl/2FeCl_(3)与油相的高效分离;[C_(4)DBU]Cl/2FeCl_(3)循环使用6次后,其脱硫性能未明显降低。

关键词：铁基磁性离子液体萃取催化氧化燃油深度脱硫

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铁基纳米催化剂的制备及其电催化氧还原性能

铁基纳米催化剂的制备及其电催化氧还原性能

作者：邓方健东北石油大学

学位级别：硕士

氧还原反应(ORR)是锌空气电池等能源转换装置的阴极核心反应。Pt/C是氧还原反应中性能较好的的电催化剂。由于Pt的成本、稀缺性以及耐久性不佳等问题,寻求成本低廉、高活性、高稳定性和具有优异耐甲醇中毒能力的非贵金属基催化剂成为了... 详细信息

氧还原反应(ORR)是锌空气电池等能源转换装置的阴极核心反应。Pt/C是氧还原反应中性能较好的的电催化剂。由于Pt的成本、稀缺性以及耐久性不佳等问题,寻求成本低廉、高活性、高稳定性和具有优异耐甲醇中毒能力的非贵金属基催化剂成为了当前重要的研究课题。本文分别通过热解策略以及主客体策略,分别制备了兼备优异ORR活性、高稳定性的Fe/NC-900和Fe/BNC催化剂。主要内容如下:1.采用高温热解策略制备了一种以g-CN衍生氮碳材料为载体的铁基纳米催化剂Fe/NC-900。高温碳化后的材料产生碳层包覆结构,将铁粒子锚定于碳层中。其中的铁粒子是以FeC/Fe复合粒子的形式存在,FeC本身也具有一定的ORR活性,与Fe-N活性中心产生协同作用,从而引发高效氧还原反应。ORR测试结果表明,Fe/NC-900在碱性条件下的半波电位达到了0.91 V,比Pt/C高出50 mV;在0.85 V的电位下的动力学电流密度达到了23.86 mA cm,约为Pt/C的2.5倍;经10000次CV循环,半波电位仅衰减13.2 mV。应用此方法制备的电催化剂具有高活性以及优异的稳定性,具有应用前景。2.采用主客体策略引入Fe、B,制备出前驱体Fe-B@ZIF-8,随后通过高温热解合成了氮、硼共掺杂的铁催化剂(Fe/BNC)。Fe/BNC保留了部分ZIF-8原有的正十二面体结构,同时伴有碳纳米管结构的产生。Fe/BNC中的Fe粒子被碳层包裹,这种结构有利于促进ORR反应过程。由于硼的电负性(2.04)低于碳的电负性(2.55),B相对C是缺电子原子,将B引入碳的晶格结构中可调控Fe的d带中心,从而调控了催化剂的电子结构,与Fe-N活性位点发生协同作用,提升ORR活性。测试结果表明,Fe/BNC在碱性条件下的半波电位达到0.90 V,比Pt/C高出50 m V;经10000次CV循环后,半波电位衰减26.1 mV。本实验由氮、硼共掺杂的铁催化剂,具有高活性、优异的循环稳定性以及耐甲醇中毒能力。

关键词：铁基纳米催化剂碳氮材料氧还原反应催化活性