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辉铜矿化学-生物溶解机制及浸出动力学进展

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 283-297页

作者：房朝军王军邱冠周河南理工大学化学化工学院焦作454000 河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心焦作454000 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093 中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学生物冶金教育部重点实验室长沙410083

辉铜矿是最具生物冶金工业利用价值的含铜矿物之一,然而,其生物浸出效率仍有较大提升空间。为了更好地揭示辉铜矿的生物浸出过程,对辉铜矿化学-生物溶解机制和浸出动力学相关研究进展进行综述。系统阐述辉铜矿的晶体结构,总结辉铜矿的... 详细信息

辉铜矿是最具生物冶金工业利用价值的含铜矿物之一,然而,其生物浸出效率仍有较大提升空间。为了更好地揭示辉铜矿的生物浸出过程,对辉铜矿化学-生物溶解机制和浸出动力学相关研究进展进行综述。系统阐述辉铜矿的晶体结构,总结辉铜矿的化学溶解机制、电化学溶解机制和生物溶解机制,讨论辉铜矿的浸出动力学以及不同浸出参数对辉铜矿浸出的影响,总结辉铜矿生物冶金在工业应用中存在的问题。尽管如此,辉铜矿生物浸出的精细过程和浸出机制仍有待进一步研究。未来可采用同步辐射等多种新型研究方法在化学-生物多学科交叉基础上探明次生硫化铜矿的精细氧化溶解机制,为辉铜矿高效环保提铜奠定基础。

关键词：辉铜矿生物浸出溶解机制动力学同步辐射

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氯化物体系中微量金的协同萃取分离研究

湿法冶金 2024年第1期43卷 60-66页

作者：朱山卢杨潇胡久刚张谌虎六盘水师范学院化学与材料工程学院贵州六盘水553000 中南大学化学化工学院湖南长沙410083

研究了用DIBK(二异丁基酮,HA)和TBP(磷酸三丁酯,B)协同萃取体系分离和富集氯化物体系中的金,考察了萃取体系及组成、萃取时间和温度、水相中氯离子浓度、萃取相比(V_(O)/V_(A))对金萃取分离性能的影响,并采用斜率法初步探究萃取机制。... 详细信息

研究了用DIBK(二异丁基酮,HA)和TBP(磷酸三丁酯,B)协同萃取体系分离和富集氯化物体系中的金,考察了萃取体系及组成、萃取时间和温度、水相中氯离子浓度、萃取相比(V_(O)/V_(A))对金萃取分离性能的影响,并采用斜率法初步探究萃取机制。结果表明:在协同萃取体系为TBP-DIBK、萃取剂总浓度1.5 mol/L、n(TBP)∶n(DIBK)=1∶4、萃取时间20 min、萃取温度20℃、V_(O)/V_(A)=2/1、水相中氯离子浓度6 mol/L条件下,金萃取率可达98.82%,最大金/铜萃取分离系数为1189.05;斜率法研究表明,萃合物组成可能为[AuCl_(6)·3A·B],其萃取化学反应式可改写为Au^(3+)+6Cl^(-)+3HA+B→[AuCl_(6)·3A·B]+3H^(+)。

关键词：酸性溶液二异丁基酮磷酸三丁酯协同萃取微量贵金属金

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超声微反应器系统的放大及其在纳米材料制备中的应用

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化工学报 2024年

作者：董正亚朱晓晶贾竞夫张杰郑卓韬刘晓霖武志林化学与精细化工广东省实验室汕头大学化学化工学院墨格微流科技有限公司

将超声波与微反应器结合能解决常规微反应器易被固体颗粒堵塞、操作弹性欠佳、放大困难等问题，使超声微反应器有望成为了新一代微反应器技术，广泛应用于涉及固体堵塞和混合传质受限的反应过程，特别是纳米材料的合成。虽然目前有不少... 详细信息

将超声波与微反应器结合能解决常规微反应器易被固体颗粒堵塞、操作弹性欠佳、放大困难等问题，使超声微反应器有望成为了新一代微反应器技术，广泛应用于涉及固体堵塞和混合传质受限的反应过程，特别是纳米材料的合成。虽然目前有不少关于超声微反应器的研究报道，但大多局限于实验室用的小型反应器，鲜有关于超声微反应器放大的研究。本文系统地介绍超声微反应器系统的结构组成以及各组成部件之间的谐振匹配和放大策略。一般来说，超声微反应器系统包括超声波电源、超声波换能器、微通道反应器、通道中的流体四部分，超声波能量由电源产生并经换能器、微通道传输到流体中。要保证该系统较高的能量传输效率，需要这四个部分对应的谐振频率保持一致、阻抗实现匹配。本文将超声微反应器系统的放大分成超声波电源放大、反应器辐射面放大、微通道尺寸放大三个方面，系统阐述每个方面放大遇到的核心关键问题和解决思路。本文最后重点介绍了超声微反应器在纳米材料合成领域的应用，并根据合成过程的机理将其分为反应成核生长控制、分子自组装控制、乳液及界面限域控制三种纳米材料合成类型。综合结果表明，超声微反应器在控制纳米材料尺寸形貌均一性方面展现了巨大的优势。

关键词：超声微反应器微化工超声波化学过程放大流动化学

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广义氢能体系和相关电化学技术

Chinese Journal of Catalysis 2024年第1期56卷 1-8页

作者：王功伟肖丽庄林武汉大学化学与分子科学学院化学电源材料与技术湖北省重点实验室湖北武汉430072 武汉大学索维奇国际分子科学研究中心湖北武汉430072 武汉大学高等研究院湖北武汉430072

电化学能源储存与转化对于可再生能源电力消纳,以及绿色低碳的新能源结构和化工体系构建具有重要意义.氢能作为其中一种典型的二次清洁能源,一直备受关注.通常认为氢能是一种以氢气(H_(2))作为能源载体的能源生产、储运和利用体系.然而... 详细信息

电化学能源储存与转化对于可再生能源电力消纳,以及绿色低碳的新能源结构和化工体系构建具有重要意义.氢能作为其中一种典型的二次清洁能源,一直备受关注.通常认为氢能是一种以氢气(H_(2))作为能源载体的能源生产、储运和利用体系.然而,氢能作为一种化学能,储存于H–H化学键之中,而非孤立的H原子.本文提出广义氢能体系,涵盖所有含H化学键(例如H–H,C–H,N–H等)形成或断裂过程伴随的能量储存或释放,即氢能载体不仅限于H_(2),亦可为其它含氢化合物(例如碳氢化合物、氮氢化合物).本文针对氢能储存于H–H(氢循环)、C–H(碳循环)和N–H(氮循环)所涉及的几种关键电化学技术研究现状进行总结.对于氢循环,目前H_(2)生产仍依赖化石资源,受限于电解成本高,采用电解水制备的H_(2)仅占很小比例.电解成本受电价、电解设备造价、电解效率等多重因素影响,目前商业化的碱性水电解器和质子膜水电解器技术均存在各自难以解决的问题,碱性膜水电解器技术能够集前二者所长,有望实现H_(2)的低成本、大规模制备,但其目前处于商业化起步阶段;燃料电池技术是H_(2)化学能高效释放利用的重要途径,质子膜燃料电池已经进行商业化,但成本较高.碱性膜燃料电池有望大幅降低成本,目前受限于高性能非贵金属催化剂和碱性聚电解质等关键材料开发.对于碳循环,鉴于很多碳氢化学品在化工体系及日常生活中的重要应用,如何通过非化石资源制备高价值碳氢化合物具有重要意义,CO_(2)电解转化是一条极具前景的技术路径.分别从CO_(2)电还原的催化路径控制和电解器件技术开发两方面进行剖析,明晰不同产物的反应路径、从电极催化剂和电解质微环境两个维度构筑高效催化界面,以及发展纯水膜电解器技术,将有助于促使CO_(2)电解转化从实验室研究走向工业化应用.对于氮循环,目前合成氨工业能耗高、碳排放量大,电化学N_(2)还原是一条具有应用前景的绿色氨合成路径,但由于N≡N键活化困难,导致转化速率极低.除了催化剂设计合成之外,在催化界面引入其它附加作用协同N_(2)活化、与其它反应物共还原或采用其它物理手段等促进N_(2)活化,将为电化学N_(2)还原合成氨带来新的机遇.归纳了相关电化学技术研发面临的主要问题.对于制H_(2)、CO_(2)还原和N_(2)还原的电解技术,目前阳极主要耦合氧析出反应,产生的O2经济价值较低,如果耦合其它高价值有机物的氧化合成,不仅提升电解转化整体经济性,还可同时能带来其它附加优点.综上,本篇观点文章认为氢能不应局限于以H_(2)为能源载体,而是可以拓展为其它含氢化合物.水可以作为廉价清洁的质子源,是氢能成为可再生电能高效储存利用的原因之一.本文剖析了几种重要的相关电化学技术的研发现状,旨在揭示研发及实际应用所面临的关键限制.未来,随着这些电化学技术的发展成熟,将有助于促进广义氢能体系的建立,从而为降低碳排放和实现能源结构转型提供重要支持.

关键词：氢能燃料电池水电解 CO_(2)电解 N_(2)电解

电解金属锰渣减量化、无害化处理及资源化利用技术研究进展

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中国锰业 2024年

作者：都瑞灵蔡鸿雁赵思思李小鸭马鑫王帅中南大学化学化工学院锰资源高效清洁利用湖南省重点实验室湖南埃索凯未来能源研究院有限公司

电解金属锰渣是电解金属锰生产过程产生的工业固体废物。它具有产量大、可溶性污染物含量高、颗粒细小等特点，已经成为电解金属锰工业最大的污染源。电解金属锰渣污染治理的主要途径包括减量化、无害化与资源化3个方面。减量化技术主... 详细信息

电解金属锰渣是电解金属锰生产过程产生的工业固体废物。它具有产量大、可溶性污染物含量高、颗粒细小等特点，已经成为电解金属锰工业最大的污染源。电解金属锰渣污染治理的主要途径包括减量化、无害化与资源化3个方面。减量化技术主要包括锰矿选矿技术、锰矿强化浸出技术、压滤设备及工艺优化、电解金属锰渣源头分类与处理技术等。无害化处理技术主要包括有害元素的去除与固化/稳定化，如水洗、酸浸、生物浸出、电动力修复、添加剂固化和焙烧固化技术等。资源化利用技术主要包括回收电解金属锰渣中有价元素，将电解金属锰渣用于制造胶凝材料、地聚合物、透水砖、路基材料、微晶玻璃、陶瓷和吸附材料等。论文对近年来的电解锰渣处理技术研究进展进行了综述，为电解锰渣污染治理提供借鉴。

关键词：电解锰渣工业固体废物处理减量化无害化资源化

基于晶格匹配Pt-Co-ZnO三元界面催化剂设计及其催化CO_(2)加氢性能

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石油炼制与化工 2024年第2期55卷 144-152页

作者：万雅琴张煜华李金林王立中南民族大学化学与材料科学学院催化转化与能源材料化学教育部重点实验室催化材料科学湖北省重点实验室武汉430074

针对精准构建多组分固体催化剂纳米多元界面的难题,鉴于六方晶型氧化亚钴(hcp-CoO)与氧化锌(ZnO)具有超高的晶格匹配度(大于99.8%),采用晶格匹配策略定向构建Pt-Co-ZnO三元界面,设计合成了三元催化剂Pt-ZnO@CoO,并利用扫描电镜(SEM)、... 详细信息

针对精准构建多组分固体催化剂纳米多元界面的难题,鉴于六方晶型氧化亚钴(hcp-CoO)与氧化锌(ZnO)具有超高的晶格匹配度(大于99.8%),采用晶格匹配策略定向构建Pt-Co-ZnO三元界面,设计合成了三元催化剂Pt-ZnO@CoO,并利用扫描电镜(SEM)、扫描透射电镜(STEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、氢气程序升温还原(H_(2)-TPR)、二氧化碳程序升温脱附(CO_(2)-TPD)等方法对其形貌、元素分布、物相结构、元素含量、还原能力和吸附能力进行了表征,进而在固定床反应器上评价了其CO_(2)加氢反应的催化性能。结果表明:在制备的Pt-ZnO@CoO催化剂上,Co、Pt均高度分散于ZnO表面;催化剂经过还原处理,CoO和Pt前体被还原为纳米颗粒,从而形成Pt-Co-ZnO三元界面;Pt-ZnO@CoO催化剂对CO_(2)加氢反应显示出优异的催化活性和稳定性,这是因为其具有高密度的界面位点、较强的还原能力和较强的CO_(2)吸附能力。

关键词：三元界面 Pt-Co催化剂 CO_(2)加氢晶格匹配

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量子化学在氧化锌矿浮选中的应用研究进展

有色金属(选矿部分) 2024年

作者：张晨阳刘思源李凯孙伟吴淋琳中南大学资源加工与生物工程学院中南大学金属资源开发利用碳减排教育部工程研究中心中南大学微纳材料界面科学湖南省重点试验室中南大学化学化工学院

锌矿资源的高效利用对于保障我国资源安全和高质量发展具有重大意义。随着优质硫化锌矿资源的开发殆尽，低品位的复杂氧化锌矿资源高效分离越来越受到重视。然而传统的浮选方式存在分离效率低且环境污染严重等问题，亟需从更精细化角度... 详细信息

锌矿资源的高效利用对于保障我国资源安全和高质量发展具有重大意义。随着优质硫化锌矿资源的开发殆尽，低品位的复杂氧化锌矿资源高效分离越来越受到重视。然而传统的浮选方式存在分离效率低且环境污染严重等问题，亟需从更精细化角度针对性开发新的理论和方法。量子化学是量子力学在电子、原子和分子层面研究化学问题的有效工具，能够从微观上深层次地解释浮选作用的本质，从而为高效浮选新技术的开发和高精度浮选新药剂的筛选设计，提供有效的理论和方法支撑。本文主要介绍了近年来量子化学在氧化锌矿浮选上研究应用的发展情况，并总结了该领域的优势以及存在的挑战和未来发展的方向。

关键词：量子化学浮选反应机理氧化锌矿

检测食品中有机磷农药的酶生物传感器制备与研究

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食品安全质量检测学报 2024年第11期15卷 98-105页

作者：向俊唐万里陈同强李涛李宏荆辉华中南大学化学化工学院长沙410083 湖南省产商品质量检验研究院长沙410017 食品安全监测与预警湖南省重点实验室长沙410017

目的研究食品中有机磷农药检测酶生物传感器,并探索其最佳制备条件。方法本研究制备了用于检测食品中有机磷农药的酶生物传感器,包括电极和酶片的制备,并通过研究银镜反应时间、温度和pH找到制备其电极的最佳条件。同时对传感器的参数... 详细信息

目的研究食品中有机磷农药检测酶生物传感器,并探索其最佳制备条件。方法本研究制备了用于检测食品中有机磷农药的酶生物传感器,包括电极和酶片的制备,并通过研究银镜反应时间、温度和pH找到制备其电极的最佳条件。同时对传感器的参数进行了优化,并研究了传感器的一致性和稳定性。结果制备电极的最佳条件是银镜反应10次、温度至少为25℃、pH为5.7~8.2。传感器检测的最佳参数是反应时间60 s、酶降解温度60℃和纯酶制剂,且单个酶传感器性能具有良好的一致性。结论本研究自制的酶片为一次性酶片,检测到氧化信号时,响应信号是规律性的,适用于食品中多种有机磷农药残留的检测。

关键词：检测酶生物传感器有机磷农药制备

高分辨质谱技术在食用农产品质量安全检测中应用的研究进展

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食品安全导刊 2024年第19期 187-189页

作者：邱亚锋郭路遥雷婉婷唐思慧欧阳庆沈超中南大学化学化工学院湖南长沙410083 湖南省产商品质量检验研究院食品安全监测与预警湖南省重点实验室湖南长沙410117

食用农产品作为人类社会生存和发展的基础,其质量安全的重要性不言而喻,加强食用农产品质量安全检测是推动农业发展和社会进步的重要手段。本文详细概述高分辨质谱技术的基本原理、种类及特点,综述近些年高分辨质谱技术在食用农产品质... 详细信息

食用农产品作为人类社会生存和发展的基础,其质量安全的重要性不言而喻,加强食用农产品质量安全检测是推动农业发展和社会进步的重要手段。本文详细概述高分辨质谱技术的基本原理、种类及特点,综述近些年高分辨质谱技术在食用农产品质量安全检测领域中的应用情况,旨在为未来相关研究人员开展食用农产品质量安全检测提供参考。

关键词：高分辨质谱食用农产品质量安全检测应用