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改性羟基磷灰石/混酸氧化多壁碳纳米管的制备及应用

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复合材料学报 2024年第2期41卷 735-747页

作者：何迎迎王瑞雪周渊樊林奎窦妍长安大学水利与环境学院西安710054 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054 长安大学水利部旱区生态水文与水安全重点实验室西安710054

开发高分散性及吸附性能良好的纳米复合材料对水体中重金属离子的去除具有重要的意义。以混酸氧化多壁碳纳米管(AO-MWCNTs)为基体,引入羟基磷灰石(HAP),通过微波/光波组合加热辅助化学沉淀法分步制备氟碳掺杂的羟基磷灰石(FCHAP),并将... 详细信息

开发高分散性及吸附性能良好的纳米复合材料对水体中重金属离子的去除具有重要的意义。以混酸氧化多壁碳纳米管(AO-MWCNTs)为基体,引入羟基磷灰石(HAP),通过微波/光波组合加热辅助化学沉淀法分步制备氟碳掺杂的羟基磷灰石(FCHAP),并将其负载到AO-MWCNTs上,合成FCH/AO-MWCNTs复合材料。将制备材料在含Mn(Ⅱ)废水中进行去除效果实验,结果表明,FCH/AO-MWCNTs对Mn(Ⅱ)的理论最大吸附量为317.5 mg/g,高于AO-MWCNTs及各制备中间体。结合材料的SEM-EDS、FTIR、XPS、Zeta、BET等表征结果推测,新材料FCH/AO-MWCNTs形成更丰富的孔隙结构及吸附位点,且其分散性及稳定性能表现优异,同时新材料在去除其他重金属及再生利用方面也具有一定的应用前景。

关键词：多壁碳纳米管羟基磷灰石复合纳米材料含Mn(Ⅱ)废水吸附性能

聚吡咯/壳聚糖-海藻酸钠复合微球的制备及其药物缓释性能

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3756-3763页

作者：李莎张新浩贾睿罗钰邢建宇长安大学水利与环境学院西安710054 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054 长安大学水利部旱区生态水文与水安全重点实验室西安710054

开发新型药物控释复合材料在医药、农业等领域具有重要意义。以壳聚糖和海藻酸钠(CS-Alg)凝胶网络为载体,使用原位氧化法将聚吡咯(PPy)引入其中,制备出PPy/CS-Alg复合缓释材料。通过SEM、FTIR、XPS、UV-vis-NIR对其微观结构、结构组成... 详细信息

开发新型药物控释复合材料在医药、农业等领域具有重要意义。以壳聚糖和海藻酸钠(CS-Alg)凝胶网络为载体,使用原位氧化法将聚吡咯(PPy)引入其中,制备出PPy/CS-Alg复合缓释材料。通过SEM、FTIR、XPS、UV-vis-NIR对其微观结构、结构组成、光热转换性能进行了研究,并以吲哚丁酸(IBA)为模型药物分子,研究了其缓释性能。结果表明:PPy/CS-Alg微球的多孔微观形貌有利于IBA的装载和释放,原位氧化形成的氧化态PPy在CS-Alg凝胶网络可缓慢还原,并从带正电状态变为不带电状态,该种带电状态的改变,可促使IBA从PPy/CS-Alg微球的凝胶网络中缓慢释放,长效释放率可达到56.12%。另外基于PPy的光热效应,模拟太阳光照射下PPy/CS-Alg微球的温度可从26℃最高上升到39℃,这有利于在微球内部到外部形成温度梯度,进一步增强IBA的缓释能力。以PPy的缓慢还原和光热效应开发的植物生长素IBA控释材料在农业领域具有广阔的应用前景。

关键词：复合凝胶微球聚吡咯吲哚丁酸光热效应药物释放

豆渣基掺氮碳量子点的制备及对水中对硝基苯酚的光学检测

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农业环境科学学报 2024年第4期43卷 955-962页

作者：杨钰钰卫潇李雅倩刘欣妮王凤杰何红珠高月长安大学水利与环境学院西安710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室西安710054

为利用废弃豆渣,开发废弃生物质能源的有效利用方式,实现“以废治废”,本研究以水为溶剂、以富氮废弃豆渣为碳源和氮源,采用一步水热法合成豆渣基氮掺杂的碳量子点(N-CQDs),进而基于N-CQDs构建了一种用于水环境中痕量对硝基苯酚(PNP)的... 详细信息

为利用废弃豆渣,开发废弃生物质能源的有效利用方式,实现“以废治废”,本研究以水为溶剂、以富氮废弃豆渣为碳源和氮源,采用一步水热法合成豆渣基氮掺杂的碳量子点(N-CQDs),进而基于N-CQDs构建了一种用于水环境中痕量对硝基苯酚(PNP)的快速高效检测新方法。N-CQDs制备过程绿色、简单,同时采用自身供氮、供碳的豆渣制备碳量子点实现了对废弃生物质能源的开发和再利用。通过透射电镜、红外光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等表征了N-CQDs的形貌和光学特征;并探究了N-CQDs荧光传感器对PNP的最佳检测条件和检测性能。在最佳检测条件下,N-CQDs的荧光猝灭程度与PNP的浓度呈良好线性关系。此外,通过图谱重叠分析、荧光寿命衰减曲线测定与解析以及双指数模型拟合,揭示了其检测机理为内滤效应。该传感器已成功应用于自来水样品中的PNP定量检测,且具有良好抗干扰能力,为废弃豆渣再利用提供了一种思路。

关键词：碳量子点对硝基苯酚豆渣荧光检测

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陕北黄土高原气象要素对植被覆盖的空间分异影响及风险探测

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生态学报 2024年第6期44卷 2379-2395页

作者：冶兆霞张洪波杨志芳张雨柔李同方赵孝威薛超伟长安大学水利与环境学院西安710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室西安710054

陕北黄土高原地处我国西北生态环境脆弱区,近年来受退耕还林(草)影响,区域植被覆盖变化显著,与气象要素的响应关系也呈现出了复杂的空间分异性和不确定性,亟待厘清。以不同地貌分区为响应单元,探究了陕北黄土高原变绿前后(1982—1992年... 详细信息

陕北黄土高原地处我国西北生态环境脆弱区,近年来受退耕还林(草)影响,区域植被覆盖变化显著,与气象要素的响应关系也呈现出了复杂的空间分异性和不确定性,亟待厘清。以不同地貌分区为响应单元,探究了陕北黄土高原变绿前后(1982—1992年与2005—2015年)NDVI指数的时空演化特征,分析了植被覆盖变化与气象要素之间的分异性响应关系,并透过最优参数的地理探测器模型(OPGD)探测了气象要素变化对植被覆盖演变的交互影响及风险。研究结果表明:(1)陕北黄土高原及各地貌分区在研究期内NDVI指数均呈显著上升趋势,且阶段化分异明显;各地貌区气温和实际蒸散发量在高原变绿前后趋势变化差异明显,1982—1992年主要呈不显著增加趋势,而2005—2015年则表现为不显著减少趋势;两个时期降水量的空间异质性较为显著,其中北部地区为持续增加趋势,而南部地区则由减少逆转为增加趋势。(2)不同地貌区NDVI指数与气温和蒸散发均呈正相关,且蒸散发与NDVI的相关性强于气温;相对高原变绿前,2005—2015年NDVI指数对各气象要素的响应强度均有所增大。(3)OPGD因子检测结果显示5km空间网格是评价气候变化对陕北黄土高原植被覆盖变化影响的最佳空间尺度,各地貌分区对NDVI指数变化影响最大的气象因子依次为:气温(黄土塬)、降水(盖沙黄土丘陵)、蒸散发(黄土峁状丘陵)、降水(黄土梁状丘陵)、降水(黄土宽谷丘陵)、蒸散发(风沙丘陵)、降水(土石丘陵);交互探测表明气象因子间的交互作用对NDVI指数的空间分异具有协同增强性,但不同时期各地貌区的主导交互因子略有差异。(4)风险探测发现不同实际蒸散发量对NDVI指数的影响有显著空间差异。(5)陕北黄土高原的植被覆盖变化并不能简单归因于退耕还林(草)等生态修复措施,而应是多要素耦合驱动的结果,气象要素在其中扮演了不可忽视的作用。

关键词： NDVI 时空演化气候影响最优参数地理探测器陕北黄土高原

关中平原城市群土地利用变化对碳储量时空格局的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第4期32卷 592-604页

作者：温芮高燕燕吴志豪钱会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/水利部旱区生态水文与水安全重点实验室西安710064

生态系统碳储量的变化与土地利用的格局关系紧密,研究碳储量的变化对实现“双碳”目标具有重要意义。关中平原城市群是西部地区第二大城市群,国家战略的实施影响着土地利用类型,进而影响碳储量的时空分布。本文通过集成InVEST模型与PLU... 详细信息

生态系统碳储量的变化与土地利用的格局关系紧密,研究碳储量的变化对实现“双碳”目标具有重要意义。关中平原城市群是西部地区第二大城市群,国家战略的实施影响着土地利用类型,进而影响碳储量的时空分布。本文通过集成InVEST模型与PLUS模型,解析2000—2020年关中平原城市群土地利用类型和碳储量的时空演化特征,预测在自然增长、生态保护和经济发展3种情景下,2030年关中平原城市群土地利用和碳储量的变化。结果表明:1)2000—2020年关中平原城市群主要土地利用类型为耕地和林地,草地向耕地和林地转换以及耕地向建设用地转换是研究区土地利用类型转换的主要方式。2)2030年关中平原城市群在3种情景下,耕地面积均呈减少趋势。在自然增长、经济发展情景下,林地和草地面积呈减少趋势,建设用地存在显著式外延扩张;在生态保护情景下,林地和草地面积呈上升趋势,建设用地面积略有下降。3)2000—2020年,导致碳储量降低的主要原因是林地和草地面积的萎缩,碳储量累计减少7.02×10^(6)t。4)2030年在自然增长和经济发展情景下,关中平原地区建设用地和耕地扩张明显,碳储量明显降低;生态保护情景下建设用地扩张面积相对较小,在中部和东北部地区碳储量并无明显减小现象,总体碳储量呈散落增加。研究结果可为关中平原城市群未来的城市规划、国土空间管理提供科学依据。未来关中平原城市群可在生态保护情景的基础上进一步发展,在保护生态的同时限制建设用地的扩张。

关键词：土地利用变化碳储量关中平原城市群 InVEST模型 PLUS模型

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柔性电纺BiOCl@PAN/TiO_(2)纳米纤维光催化还原水中Cr(VI)

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环境科学学报 2024年第8期44卷 259-269页

作者：何家慧向婉婷邹伟魏心语朱雪梅周美梅罗平平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水利部旱区生态水文与水安全重点实验室西安710054

为改善纳米TiO_(2)的光催化活性和可回收性,采用静电纺丝技术制备了柔性PAN/TiO_(2)纳米纤维,再通过溶剂热法在纤维表面负载BiOCl,构筑了BiOCl@PAN/TiO_(2)复合纳米纤维光催化剂,并考察了其对水相中Cr(VI)的光催化还原性能.结果表明,Bi... 详细信息

为改善纳米TiO_(2)的光催化活性和可回收性,采用静电纺丝技术制备了柔性PAN/TiO_(2)纳米纤维,再通过溶剂热法在纤维表面负载BiOCl,构筑了BiOCl@PAN/TiO_(2)复合纳米纤维光催化剂,并考察了其对水相中Cr(VI)的光催化还原性能.结果表明,BiOCl均匀致密地负载在预先热氧化稳定(TOS)处理的PAN/TiO_(2)纳米纤维表面,TOS处理不仅可以改善PAN/TiO_(2)的物理化学性质,提高其稳定性,还能使TiO_(2)颗粒向纤维表面迁移,从而与BiOCl形成异质结构.所制备的BiOCl@PAN/TiO_(2)复合纳米纤维具有良好的可见光响应性,光生电子空穴对复合率低,对水相中Cr(VI)表现出增强的光催化活性,可见光照射下180 min内对Cr(VI)的光催化还原效率达到81%,且拥有良好的稳定性和可回收性.5次循环后,光催化活性仅降低了5%左右,反应后光催化剂回收方便.本研究为基于TiO_(2)的高效可持续光催化剂的设计开发提供了一种新的策略.

关键词：静电纺丝光催化六价铬二氧化钛氯氧化铋

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离子液体多酸在燃油氧化脱硫中的研究进展

化工进展 2024年第6期43卷 3322-3335页

作者：李斯文雷敏刘玉霜董兆琪薛丽丽赵建社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和水利部旱区生态水文与水安全重点实验室陕西西安710064 西北大学化学与材料科学学院陕西西安710069

氧化脱硫,因其反应条件温和、成本较低等特点被广泛应用于燃油脱硫领域。近年来,有研究者发现离子液体中的阴阳离子结构具有可调性,可借此通过物理化学法制备出高效的催化剂,为更深度的氧化脱硫提供有利条件。本文总结了离子液体多酸的... 详细信息

氧化脱硫,因其反应条件温和、成本较低等特点被广泛应用于燃油脱硫领域。近年来,有研究者发现离子液体中的阴阳离子结构具有可调性,可借此通过物理化学法制备出高效的催化剂,为更深度的氧化脱硫提供有利条件。本文总结了离子液体多酸的合成与分类,详细叙述了单纯离子液体多酸和以金属有机框架或无机非金属材料为载体的负载型离子液体多酸的特点以及目前其在燃油氧化脱硫领域的研究进展,包括脱硫率和重复使用次数等脱硫效果。单纯离子液体多酸的初次脱硫效率都在80%以上,最高可达99.2%,而负载后的离子液体多酸的脱硫率都在98%以上,大多数高达100%,重复利用次数最高可达13次。众多研究者一致认为负载型离子液体多酸不仅能有效增强多酸的催化活性,而且可提高催化剂的热稳定性与重复利用性,在燃油氧化脱硫中有着良好的使用效果。最后对离子液体多酸在氧化脱硫领域的发展方向提出了展望,指出了具有良好催化性能、可重复利用性好、绿色高效的离子液体多酸是未来的研究方向,为进一步研究离子液体多酸提供了参考。

关键词：离子液体多酸载体金属有机框架氧化催化剂

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牡丹果荚基多孔碳材料对水中四环素的吸附

农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1389-1399页

作者：何红珠王欣怡卫潇王凤杰刘欣妮杨钰钰罗莎 Ilhem Kerboua 长安大学水利与环境学院西安710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室西安710054

为解决牡丹果荚废弃物焚烧处理造成的环境污染及资源浪费问题,并进一步实现废弃物资源化利用,本文以生物质废弃物牡丹果荚为碳源,KHCO3为活化剂,且牡丹果荚与活化剂质量比为1∶3,经一步活化法800℃煅烧2 h制备出孔结构发达的牡丹果荚基... 详细信息

为解决牡丹果荚废弃物焚烧处理造成的环境污染及资源浪费问题,并进一步实现废弃物资源化利用,本文以生物质废弃物牡丹果荚为碳源,KHCO3为活化剂,且牡丹果荚与活化剂质量比为1∶3,经一步活化法800℃煅烧2 h制备出孔结构发达的牡丹果荚基多孔碳(PC-800-3)材料吸附水中四环素。通过调控活化温度、牡丹果荚/KHCO3质量比,得到的最佳产物PC-800-3较直接热解的牡丹果荚基多孔碳(PC)比表面积增加60倍,298 K下对100 mg·L^(-1)四环素溶液的最大吸附量为394.3 mg∙g^(-1)。通过比表面积孔径分析、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射等对PC与PC-800-3进行表征,结果显示活化剂的加入促进了多孔碳中微孔与介孔的生成。选择PC-800-3进行后续吸附实验,吸附等温线和吸附动力学拟合结果表明吸附过程符合Langmuir等温模型和拟二级动力学模型,热力学实验证实吸附为自发吸热过程,以单分子层物理吸附为主,存在静电相互作用。所制备的PC-800-3材料在较宽pH范围内和离子干扰下的吸附性能良好。再生实验表明,PC-800-3具有良好的重复利用性能。因此,将牡丹果荚转化为多孔碳制备性能优异的吸附剂,在解决水环境中抗生素污染问题的同时拓宽了其应用范围,进一步实现了废弃生物质的资源化利用。

关键词：牡丹果荚多孔碳四环素吸附

柔性电纺BiOCl@PAN/TiO纳米纤维光催化还原水中Cr（VI）

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环境科学学报 2024年

作者：何家慧向婉婷邹伟魏心语朱雪梅周美梅罗平平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水利部旱区生态水文与水安全重点实验室

为改善纳米TiO2的光催化活性和可回收性，采用静电纺丝技术制备了柔性PAN/TiO2纳米纤维，再通过溶剂热法在纤维表面负载BiOCl，构筑了BiOCl@PAN/TiO2复合纳米纤维光催化剂，并考察了其对水相中Cr（VI）的光催化还原性能.结果表明，BiOC... 详细信息

为改善纳米TiO2的光催化活性和可回收性，采用静电纺丝技术制备了柔性PAN/TiO2纳米纤维，再通过溶剂热法在纤维表面负载BiOCl，构筑了BiOCl@PAN/TiO2复合纳米纤维光催化剂，并考察了其对水相中Cr（VI）的光催化还原性能.结果表明，BiOCl均匀致密地负载在预先热氧化稳定（TOS）处理的PAN/TiO2纳米纤维表面，TOS处理不仅可以改善PAN/TiO2的物理化学性质，提高其稳定性，还能使TiO2颗粒向纤维表面迁移，从而与BiOCl形成异质结构.所制备的BiOCl@PAN/TiO2复合纳米纤维具有良好的可见光响应性，光生电子空穴对复合率低，对水相中Cr（VI）表现出增强的光催化活性，可见光照射下180 min内对Cr（VI）的光催化还原效率达到81%，且拥有良好的稳定性和可回收性.5次循环后，光催化活性仅降低了5%左右，反应后光催化剂回收方便.本研究为基于TiO2的高效可持续光催化剂的设计开发提供了一种新的策略.

关键词：静电纺丝光催化六价铬二氧化钛氯氧化铋