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空心球状共价有机框架负载金纳米粒子用于光催化生产过氧化氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第2期57卷 143-153页

作者：张勇邱俊逸朱必成孙国太程蓓王临曦湖北理工学院化学与化工学院矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室湖北黄石435003 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 中国地质大学材料与化学学院太阳燃料实验室湖北武汉430074

过氧化氢是一种高效的绿色氧化剂,广泛应用于纸浆漂白、外科消毒、废水处理和化学合成等领域.目前,过氧化氢的工业生产仍依赖于传统的蒽醌氧化法,该方法存在能耗高、污染大以及工艺复杂等问题.以太阳能为驱动力,水和氧气作为原料,利用... 详细信息

过氧化氢是一种高效的绿色氧化剂,广泛应用于纸浆漂白、外科消毒、废水处理和化学合成等领域.目前,过氧化氢的工业生产仍依赖于传统的蒽醌氧化法,该方法存在能耗高、污染大以及工艺复杂等问题.以太阳能为驱动力,水和氧气作为原料,利用半导体材料光催化生产过氧化氢被认为是一种清洁、安全、经济和节能的技术.该技术的关键是开发高效稳定的半导体光催化材料.共价有机框架(COF)是一种可用于光催化产过氧化氢的新型晶态多孔有机材料,具有结构可调控、密度低、比表面积大、热稳定性和化学稳定性高等优点,但其应用受到光生载流子快速复合的限制.将助催化剂金纳米粒子负载在COF表面,可以有效促进光生载流子的迁移与分离,从而获得较好的光催化产双氧水性能.然而,这方面的研究尚未受到较多的关注.本文采用NaBH_(4)还原法将金纳米粒子原位负载在一种空心球状COF(TB-COF)的表面,制得了不同Au含量的Au/TB-COF复合物(记为AT-x,其中x代表复合物中Au的质量百分含量),并系统研究了该材料光催化生产过氧化氢的性能.粉末X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶转换红外光谱(FT-IR)等表征结果证明了Au/TB-COF复合物的成功制备,且发现原位负载的金纳米粒子并没有改变TB-COF的晶型、形貌和化学结构.在光催化反应中,以乙醇作为牺牲剂时,复合物AT-1的性能最佳,表现出最高的过氧化氢生成速率常数(Kf)和最低的过氧化氢分解速率常数(Kd),在可见光照射下过氧化氢生成速率达到6067μmol g^(-1)h^(-1),超过大多文献报道的COF基光催化剂性能.经4次光催化循环反应后,AT-1催化生成过氧化氢的产率略有下降,且FTIR谱、XRD谱和FESEM显示光催化反应前后AT-1的结构和形态几乎没有变化,表明其具有较好的光催化稳定性.此外,在本实验所制得的AT-x复合物中,AT-1具有最短的荧光平均寿命、最大的光电流响应和最小的阻抗,表明其具有最高的光生载流子迁移和分离能力.原位辐照X射线光电子能谱结果表明,界面电子在光照前后均从TB-COF转移到金纳米粒子,与密度泛函理论计算结果一致.电子顺磁共振和原位漫反射傅里叶变换红外光谱等实验证实了光催化过程中超氧自由基的存在,这表明AT-1光催化生产过氧化氢是连续两步单电子氧气还原的过程.实验还发现,当O_(2)被N_(2)替代时,几乎检测不到过氧化氢的产生,说明过氧化氢来源于O_(2)的还原反应.当用硝酸银和对苯醌分别作为捕获剂来消除·O_(2)^(−)和e^(−)时,光催化过氧化氢的产率显著下降,可推断·O_(2)^(−)和e^(−)是产生过氧化氢的关键物种.综上,本文详细研究了金纳米粒子作为助催化剂对COF光催化生成过氧化氢性能的促进作用,可为设计高效光催化生成过氧化氢的COF基催化剂提供参考.目前,光催化生产过氧化氢技术仍处于起步阶段,其产率仍处于mmol g^(-1)h^(-1)的水平,尚不能达到工业生产要求.开发高效的半导体催化剂是实现高效光催化生产过氧化氢的关键.未来还需要进一步提高光催化产过氧化氢的生成效率和选择性,解决O_(2)的有效吸附、可见光有效利用、光生载流子的分离与转移效率等问题,以推进光催化产过氧化氢技术的工业生产和商业应用.

关键词：共价有机框架金纳米粒子光催化双氧水生产氧气还原

鄂东南湖泊水体中颗粒态黑碳分布特征与来源分析——以磁湖为例

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环境化学 2024年第2期43卷 561-570页

作者：陈颖颖贺梦晴周倩周玲占长林韩永明柳山方立虎湖北理工学院环境科学与工程学院黄石435003 矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室湖北理工学院黄石435003 黄土与第四纪地质国家重点实验室中国科学院地球环境研究所西安710061 湖北省地质局第一地质大队大冶435100

在地球水生态系统中,颗粒态黑碳(particulate black carbon,PBC)是颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)的重要组成部分.采用热光反射法对黄石磁湖POC、PBC及其组分(焦炭和烟炱)的含量水平、空间分布特征及可能来源进行了研究.... 详细信息

在地球水生态系统中,颗粒态黑碳(particulate black carbon,PBC)是颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)的重要组成部分.采用热光反射法对黄石磁湖POC、PBC及其组分(焦炭和烟炱)的含量水平、空间分布特征及可能来源进行了研究.结果表明,磁湖水体中POC、PBC、焦炭(char)和烟炱(soot)含量变化范围分别为2899.38—5622.80、 235.01—800.08、 24.41—310.23、 130.09—544.72μg·L^(-1),平均含量分别为3903.84、377.25、155.52、272.65μg·L^(-1),呈现较大的空间分布差异.PBC/POC的变化范围在6.89%—18.32%之间,平均值为10.92%,说明城市湖泊水体中PBC对POC含量积累的贡献较大. soot/PBC的变化范围为45.92%—89.61%,平均值为63.95%. PBC、char与soot含量和PBC/POC比值的空间变异性与环湖周边区域的道路交通和工业布局有关,且南半湖受交通污染和工业排放的影响更大. PBC与POC、char和soot含量均呈正相关,且PBC与soot的相关系数(r=0.81,P污染源和燃煤等人类活动的影响.

关键词：水体颗粒有机碳颗粒态黑碳分布来源

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LiMnBO_(3)正极材料的制备及掺杂研究进展

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湖北理工学院学报 2024年第2期40卷 34-40页

作者：洪博龙罗鼎易惠华胡成林湖北理工学院材料科学与工程学院湖北黄石435003 湖北理工学院矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室湖北黄石435003

LiMnBO_(3)具有理论容量高、环境友好和资源丰富的优点,是一种有潜力的锂离子电池正极材料。该材料容易受制备方法影响,在不同温度下呈现单斜型和六方型,两种晶型的氧化还原电位分别为3.7 V和4.1 V,但单斜型电化学活性高,六方型电化学... 详细信息

LiMnBO_(3)具有理论容量高、环境友好和资源丰富的优点,是一种有潜力的锂离子电池正极材料。该材料容易受制备方法影响,在不同温度下呈现单斜型和六方型,两种晶型的氧化还原电位分别为3.7 V和4.1 V,但单斜型电化学活性高,六方型电化学活性低。虽然LiMnBO_(3)的理论容量高达222 mAh/g,但由于存在极化大、锂离子扩散速率慢和循环性能差等问题,其实际放电容量远低于理论值,而通过掺杂能够明显提高其电化学活性。因此,本文重点介绍了制备方法和离子掺杂对LiMnBO_(3)材料结构与性能的影响,揭示了单斜型和六方型之间的转变规律,为该材料的深入研究和未来发展提供参考。

关键词：锂离子电池硼酸锰锂正极材料掺杂制备方法

苦荞提取液绿色制备金纳米粒子及其抗菌性能的研究

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化学研究与应用 2024年第5期36卷 1031-1039页

作者：董春法成志敏卢媛媛付锐平黄磊湖北理工学院机电工程学院湖北黄石435003 湖北国安特殊钢检验检测有限公司湖北黄石435003 湖北理工学院智能输送技术与装备湖北省重点实验室湖北比黄石435003

采用生物还原法,以氯金酸溶液为前驱体、天然物质苦荞提取液为保护剂和还原剂,绿色制备了纳米金粒子。通过紫外-可见光分光光度计、粒径分析仪和扫描电镜等手段对所制备的样品进行表征,得到制备纳米金粒子的最佳工艺条件为苦荞提取液用... 详细信息

采用生物还原法,以氯金酸溶液为前驱体、天然物质苦荞提取液为保护剂和还原剂,绿色制备了纳米金粒子。通过紫外-可见光分光光度计、粒径分析仪和扫描电镜等手段对所制备的样品进行表征,得到制备纳米金粒子的最佳工艺条件为苦荞提取液用量和氯金酸溶液用量分别为5mL和2mL。对最佳工艺条件下制备的纳米金粒子进行了X射线衍射、红外光谱和透射电镜等分析,并进行了抗菌性能测试。结果表明,在最佳条件下所制备的纳米金粒子的结晶性能较好,形貌为球状,平均粒径约为35nm,粒径均匀分布在20~60nm之间,具有良好的抗菌性能。

关键词：苦荞提取液还原法纳米金抗菌性能

不同配体对CdHgTe/ZnTe的质量及稳定性的研究

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功能材料 2024年第8期55卷 8208-8213页

作者：刘西京郑汉张家泉湖北理工学院环境科学与工程学院湖北黄石435003 利物浦大学化学院利物浦L697ZD

研究了负载巯基丙酸(MPA)、半胱氨酸(L-Cys)和谷胱甘肽(GSH)3种配体的高亮度水溶性近红外CdHgTe/ZnTe纳米晶体。实验首次采用冻解熔融分段控温微波一步合成高质量的CdHgTe/ZnTe核壳纳米晶。纳米晶体的荧光产率极大程度的受到了合成时组... 详细信息

研究了负载巯基丙酸(MPA)、半胱氨酸(L-Cys)和谷胱甘肽(GSH)3种配体的高亮度水溶性近红外CdHgTe/ZnTe纳米晶体。实验首次采用冻解熔融分段控温微波一步合成高质量的CdHgTe/ZnTe核壳纳米晶。纳米晶体的荧光产率极大程度的受到了合成时组分、浓度、以及表面配体的影响。对CdHgTe/ZnTe纳米晶体采用了紫外光谱、荧光光谱对其光谱性能进行分析,透射电镜、X射线衍射、光电子能谱对其表面形态和结构进行表征。结果显示纳米晶体的荧光产率能显著提高的最主要的原因是CdHgTe核与ZnTe壳层的晶格错配率仅为6%,极大的降低了其表面缺陷同时提高了纳米晶体的荧光稳定性。此外,CdHgTe/ZnTe核壳纳米晶体成功的运用于细胞的标记。在紫外光连续40 min的照射下,半胱氨酸和谷胱甘肽所负载的纳米晶体荧光基本没有变化,表明其较高的抗光漂白和抗氧化性能。

关键词：近红外纳米晶体冻解熔融晶格错配荧光稳定性

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土壤重金属植物有效性的化学评价法综述

农业环境科学学报 2024年

作者：陈伟魏志莹杨秀雯易佳佩秦超杰景一鸣郭军张家泉罗泽娇祁士华中国地质大学(武汉)地下水质与健康教育部重点实验室中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心中国地质大学(武汉)环境学院中国地质大学(武汉)地质调查研究院湖北理工学院矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室

随着城市化、工业化发展的脚步加快，土壤重金属污染成为国内外普遍关注的环境问题。土壤中重金属可能被植物或者农作物吸收，并经由食物链对人体造成健康风险。目前，土壤中重金属含量的测定及污染程度的评估以土壤重金属总量为主，但... 详细信息

随着城市化、工业化发展的脚步加快，土壤重金属污染成为国内外普遍关注的环境问题。土壤中重金属可能被植物或者农作物吸收，并经由食物链对人体造成健康风险。目前，土壤中重金属含量的测定及污染程度的评估以土壤重金属总量为主，但土壤重金属总量既无法反映重金属的地球化学过程，也无法准确评估土壤中重金属的污染程度，导致难以精准地评价土壤中重金属对生物以及环境造成的危害程度。而土壤重金属的植物有效性可表征土壤中重金属的赋存状态以及植物吸收过程，能更精准地评估其对人体及环境造成的危害程度。本文首先介绍了生物有效性及植物有效性概念的发展历程；系统总结和对比了常用于土壤重金属植物有效性评价的化学方法（包括化学提取法（单独提取法和连续提取法）、自由离子活度法、同位素稀释法和梯度扩散薄膜（DGT）技术）的原理及其在土壤重金属植物有效性的测定工作中的应用，以期待进一步推动国内外有关土壤中重金属植物有效性的研究以及土壤中重金属污染防治工作。

关键词：土壤重金属植物有效性化学评价法化学提取法自由离子活度法稳定同位素稀释技术梯度扩散薄膜(DGT)技术

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环境工程专业本科实验课程教学6S应用模式

湖北理工学院学报 2024年第1期40卷 72-76页

作者：李燕妮张莹郭建林张丽王振章诗辞柳山湖北理工学院矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室湖北黄石435003 湖北理工学院环境科学与工程学院湖北黄石435003 襄阳职业技术学院医学院湖北襄阳441050 江汉大学环境与健康学院湖北武汉430056

在应用型本科高校建设的大背景下,实验教学作为实践环节的重要组成部分,是实现高水平本科教育教学的重要途径。目前,高校本科实验教学形式单一,存在重视灌输忽视启发教育、重视理论忽视实践、重视文本报告忽视创新能力、重视专业知识忽... 详细信息

在应用型本科高校建设的大背景下,实验教学作为实践环节的重要组成部分,是实现高水平本科教育教学的重要途径。目前,高校本科实验教学形式单一,存在重视灌输忽视启发教育、重视理论忽视实践、重视文本报告忽视创新能力、重视专业知识忽视科学精神和重视技术忽视科学本质等问题。文章通过构建6S管理法(S1整理、S2整顿、S3清扫、S4清洁、S5素养和S6安全)的PDCA循环应用模式,达到强化学生梳理知识体系、激发学生自主学习和发现问题、启发学生自主改进和改进问题、调动学生主动参与教学、培养学生科学素养和提升学生实验安全意识的目的,以期为应用型本科高校的实验教学新模式和提升学生综合能力提供新思路。

关键词：实验教学 6S管理法 PDCA循环教学新模式

曝气与电流密度调控下电芬顿系统亚铁投加量的优化研究

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生物化工 2024年第2期10卷 141-145页

作者：涂飞王浩然綦威刘先利陈丽湖北众诚环境技术有限公司湖北黄石435004 湖北理工学院矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室湖北黄石435003 湖北众宜环保科技有限公司湖北黄石435004 黄冈市生态环境局罗田县分局湖北黄冈438600

近年来,高级氧化水处理技术引起了众多环境工程研究者和技术人员的关注,其中电芬顿技术具有操作简单、实验安全且高效等特点,已受到广泛关注。铁盐投加量是电芬顿效能的一个重要影响因素,铁盐投加过多可能会降低系统效能,并产生大量铁泥... 详细信息

近年来,高级氧化水处理技术引起了众多环境工程研究者和技术人员的关注,其中电芬顿技术具有操作简单、实验安全且高效等特点,已受到广泛关注。铁盐投加量是电芬顿效能的一个重要影响因素,铁盐投加过多可能会降低系统效能,并产生大量铁泥,增加处理成本。优化电芬顿系统的铁盐投加量在工程运用上具有重要意义。本文采用石墨棒(阳极)和碳毡(阴极)组合构建电芬顿系统,以罗丹明B染料为降解对象,研究曝气与电流密度调控下的较优铁盐投加量。结果表明,在曝气量为40~120 mL/min,电流为20~50 mA,罗丹明B初始浓度在25~100 mg/L的反应条件下,罗丹明B去除的最优亚铁投加量均为0.5 mmol/L。该结果可为电芬顿的其他研究和应用提供帮助。

关键词：电芬顿亚铁投加量优化

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铜草花人工育苗及控花技术

中南农业科技 2024年第8期45卷 34-37,58页

作者：徐杭李桂林梅林刘作林郑进康薇阳新县交通运输局湖北黄石435200 湖北省鄂东南基础工程有限公司湖北黄石435000 矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室湖北黄石435002

以大冶铜绿山矿区野生铜草花为研究材料,采集未成熟种穗进行后熟及人工催芽,研究种子后熟的合适条件;利用L_(9)(3^(3))正交试验,筛选育苗基质材料的最优组合和化学促花剂的最佳配比,开展每日8 h光照周期控制试验,研究铜草花提前开花条... 详细信息

以大冶铜绿山矿区野生铜草花为研究材料,采集未成熟种穗进行后熟及人工催芽,研究种子后熟的合适条件;利用L_(9)(3^(3))正交试验,筛选育苗基质材料的最优组合和化学促花剂的最佳配比,开展每日8 h光照周期控制试验,研究铜草花提前开花条件。结果表明,未成熟铜草花种穗经温度27℃、相对湿度50%、光照时数10 h、光照度3 000 lx处理25 d,穗平种子数比对照高116.7%;后熟种子合适的催芽剂为0.5~1.0 mg/L IAA溶于5.0 mg/L CuSO_(4)溶液,发芽率最高达99.3%;人工育苗基质每千克土壤使用保水剂15 g、生物有机肥200 g、硫酸铜0.5 g配比,成苗率高达99.8%;以硫酸铜60 mg、磷酸二氢钾1.5 mg和赤霉素10 mg配比溶于1 000 mL水作为促花剂,初花期比对照提前46 d;昼/夜处理时长35 d,初花期提前37 d。

关键词：铜草花种穗后熟种子催芽人工育苗花期调控控花技术