掺铜TiO2/膨润土光催化剂的制备及其光催化性能研究

以天然钠基膨润土为载体,利用四氯化钛水解法制备了掺铜TiO₂/膨润土复合光催化剂;比较了不同量Cu²⁺对TiO₂/钠基膨润土的修饰作用及不同光照条件对光催化性能的影响。采用分光光度计、XRD、IR及TG-DTA等测试手段对试验结果进行表征。结果表明,铜的掺入对TiO₂/膨润土光催化活性有显著提高:当掺铜量为原土阳离子交换量的10.9%时,紫外光下催化效果最好;16.4%时太阳光下催化效果最好。复合后样品热处理温度为500 ℃,获得较理想的光催化活性。     

MnO2-UV联用光化学降解苯酚废水的初步研究

探讨了人工合成的高价锰氧化物与紫外光(UV)联用时降解苯酚废水的特性。结果表明,氧化锰矿物在无UV时对苯酚的降解能力差异大,1 g/L的氧化锰4 h对200 mg/L苯酚废水的降解率和COD去除率分别为:锰钾矿97.51%、酸性水钠锰矿89.07%、碱性水钠锰矿11.36%、钙锰矿9.67%;锰钾矿87.79%、酸性水钠锰矿53.11%、碱性水钠锰矿6.42%、钙锰矿1.43%。UV光照下,氧化锰矿物对苯酚的降解率有不同程度的提高,且表现出显著的表面光催化性质,增加了苯酚的深度降解,COD去除率显著提高。UV下氧化锰4 h对苯酚的降解率分别为:锰钾矿99.48%、酸性水钠锰矿91.86%、碱性水钠锰矿40.15%、钙锰矿35.95%);COD的去除率分别为:锰钾矿98.11%、酸性水钠锰矿68.45%、钙锰矿27.57%、碱性水钠锰矿24.27%。MnO2-UV联用时降解苯酚可能包括两种主要作用机制:氧化锰矿物的直接化学氧化降解和UV下MnO2的表面光催化降解。     

TiO2/电气石复合物的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备TiO2/电气石复合光催化剂,通过光降解甲基橙实验考察复合光催化剂的活性,发现复合物中2%电气石的制备比例就可以显著提升TiO2降解有机物活性,降解率(0.5h)达99.87%,明显优于纯TiO2(0.5h)83.64%,提高了约20%。经XRD、BET、SEM等手段对样品进行分析得知:经800℃以下长时间热处理,电气石的结晶构造不变;900℃热处理使电气石结构破坏。SEM分析显示复合物中TiO2颗粒呈球簇状,均匀包覆在电气石表面形成颗粒膜层。     

Rhondonite solubility and thermodynamic properties of aqueous MnCl2 in the system MnOSiO2HClH2O

The solubility of rhodonite, represented by the reaction MnSiO₃ (rhodonite) + 2HCl⁰ = MnCl₂⁰ + SiO₂ (quartz) + H₂O, was investigated experimentally in the temperature range 400°–700°C at 1 and 2 kbar by rapid-quench hydrothermal techniques and the Ag-AgCl buffer methods. Variations in the molalities of associated hydrogen chloride (m_HCl⁰) as a function of the molalities of total Mn indicate that Mn in the fluid in equilibrium with the assemblage rhodonite + quartz is predominantly associated as MnCl₂⁰. The Mn:Cl in the fluid ?2, indicating that Mn⁺² is the dominant oxidation state.The solubility data were used to calculate the equilibrium constant of the above reaction as a function of temperature, pressure, and the difference in Gibbs free energy of formation between MnCl₂⁰ and HCl⁰. The equilibrium constants of solubility for Mn minerals for which thermochemical data are available were also calculated. Calculated mineral solubilities were used in conjunction with the data of Frantz et al. (1981) to calculate the composition of supercritical fluids in equilibrium with Mn-bearing phases and assemblages. At 400°C and 1000 bars, supercritical fluids in equilibrium with olivines of compositions similar to those present in MORB tend to be enriched in Mn, despite the low mole fraction of tephroite in the olivine. Supercritical fluids in equilibrium with the assemblage quartz-hematite-rhodonite at 500° and 400°C and 1000 bars show high concentrations of Mn relative to Fe. Manganese concentrations in the fluids increase with decrease in the mole fraction of H, whereas Fe concentrations decrease. The data indicate that H fugacity plays a significant role in the separation of Mn from Fe in chloride-bearing hydrothermal fluids at supercritical temperatures.     

CaF2/hBN自润滑Fe基孕镶金刚石钻头性能研究

针对地矿、油气行业面临的钻探新挑战,将材料科学领域的自润滑技术引入热压烧结孕镶金刚石钻头领域,以期实现钻头在高温井底工作环境中的自润滑功能,从而降低摩擦放热,防止金刚石热损伤,提高钻头使用寿命。本文作为自润滑孕镶金刚石钻头设计的初步尝试,通过对固体润滑添加剂的优选与试验,首先确定了氟化钙（CaF2）、六方氮化硼（hBN）两种固体润滑添加剂,以Fe基胎体为基体,通过热压烧结制备了具有不同浓度的固体润滑添加剂的自润滑孕镶金刚石钻头胎体试样,利用一系列仪器测定了其物理力学性能和摩擦学特性;制备了微型自润滑孕镶金刚石钻头,在微钻实验台上进行了钻进试验。试验结果表明：随着固体润滑剂含量的增加,两组自润滑钻头胎体试样的物理力学性能均有所降低,但幅度不同,CaF2组明显小于hBN组;两组胎体试样摩擦系数均显著降低;CaF2组胎体试样的磨损率先增后减,hBN组试样磨损率大幅增加;钻头进尺CaF2组有所提高,hBN组逐渐减小。     

水泥土性能的试验研究

水泥土作为一种新型建筑材料,它是由水泥,土料和水三种材料构成,它不仅具有土工的一些特点,诸如最优含水量,最大干度,同时也具有混凝土的某些性质,诸如水硬性,强度随时间增长等;在大量的试验基础上,对水泥土的性能进行分析并得出水泥土的一些性能特点,有助于在岩土工程中的广泛应用。     

Preparation and Properties of TiO_2/Montmorillonite Nano-Composite with Different TiO_2

The hydrated-titanium-oxide/montmorillonite composite samples were prepared using a hydrolysation- intercalation composite method by controlling the amount of TiOSO4·2H2O. The TiO2/montmorillonite composite samples were got after calculated at 700℃ and 1100 ℃. The results show that: when the value of Ti/montmorillonite is 12.5 mmol/g, the c axis of hydrated-titanium-oxide/ montmorillonite composite sample began to disorder, moreover, the crystal size of anatase is just 13.4nm in the TiO2/montmorillonite composite sample calculated at 700 ℃, and after calculated at 1100 ℃, the crystal size of anatase is 55.8 nm, and the relative content of anatase reaches the highest (55.7%). Compared with pure TiO2 nano-particle sample, TiO2/montmorillonite composite sample has a higher phase transition temperature from anatase phase to rutile phase and smaller crystal size of TiO2. Montmorillonite structure layer has a significant blocking effect on TiO2 phase transformation and grain growth, and the blocking effect reaches saturation when the value of Ti/montmorillonite is 12.5 mmol/g.     

β-环糊精聚合物修饰电极的电化学行为研究

利用合成的环糊精聚合物与亚甲基蓝间的超分子作用及与戊二醛的缩聚作用,将介体和酶共同固定在电极上,制成的过氧化氢传感器有良好的稳定性和充分的电子流动性,在pH6.80的磷酸盐缓冲溶液,100mV/s的扫速条件下,以-0.8~0.4V范围内用循环伏安法对过氧化氢溶液进行扫描测定分析。实验结果显示,还原峰电流与过氧化氢浓度在4·0×10-6~2.5×10-3mol/L范围内成良好的线性关系,相关系数达0.9984,最低检出限为5.0×10-7mol/L。用于样品测定,效果良好。     

钙镁离子对胶磷矿表面电性及可浮性的影响

本文选取贵州典型磷矿区海相沉积型磷矿石为研究对象,通过ξ电位测定和纯矿物浮选试验,考察了Ca2+、Mg2+对胶磷矿表面电性及可浮性的影响。结果表明:加入Ca2+、Mg2+后,胶磷矿表面负电性降低,由此可推知,胶磷矿是优先吸附溶液中的Ca2+、Mg2+而使表面负电性降低。Mg2+在胶磷矿表面的吸附使其表面形成类似白云石的覆盖层,从而会降低分选的选择性。在酸性条件下,Ca2+、Mg2+对胶磷矿浮选影响不大,但在中性及碱性条件下,金属离子的加入会明显地抑制胶磷矿的上浮,其原因可能是金属离子与脂肪酸类捕收剂发生沉淀反应,从而消耗捕收剂,并且在碱性条件下形成氢氧化物沉淀,并吸附罩盖在矿物表面,使矿物表面亲水,不易上浮。     

页岩气等温解吸特性研究

页岩气以吸附态、游离态和溶解态存在于页岩储层中,其中吸附态为主要赋存状态,考察页岩气解吸特征对于我国页岩气勘探开发研究有着重要的理论指导意义。选取了位于南方海相页岩储区的四川和湖北荆门等地的页岩样品,对其常规地球化学性质进行了分析,结果表明页岩样品有机碳含量较高且发育较为成熟;采用MSB磁悬浮天平等温吸附仪进行等温解吸实验并对解吸速率和解吸效率进行计算,结果表明：30~10 MPa时页岩解吸量很低并且无明显变化;10~05 MPa时页岩解吸量迅速上升,该阶段为主要解吸段;吸附势理论可用于判断页岩气解吸情况和页岩样品解吸性能强弱,吸附势越大越不利于解吸     

尾矿砂的动力特性研究

目前国内许多尾矿坝的初始坝本身不透水且无排渗设施,因而整个尾矿坝体浸润线很高,坝内大部分尾矿砂处于饱和状态。在动荷载的作用下,这些尾矿砂的动力特性对尾矿坝的安全稳定具有重要的意义。本文利用液压式振动三轴仪,研究了某尾矿坝内尾矿砂的动力特性,讨论了影响尾矿砂液化的因素。     

UV/H2O2法降解乙酸影响因素的研究

通过采用UV/H₂O₂法,以乙酸为研究对象,高压汞灯为光源,在温度为（35±2）℃、曝空气量为0.8 L/min的条件下,研究了UV/H₂O₂技术对500 mL浓度为8 mmol/L的乙酸溶液进行的光降解反应。考察了各种因素对UV/H₂O₂降解乙酸的影响。实验表明,H₂O₂浓度为15 mmol/L、pH值为3.4时,乙酸降解效果最佳,此时,在240 min内,乙酸、TOC和COD的去除率可分别达到98%、98%和97%,体系中乙酸完全矿化。利用UV/H₂O₂法对实际糠醛废水进行了降解,效果良好。     

水泥改良黄土力学特性试验研究

利用多种室内试验手段对重塑黄土和不同配合比（4%、5%、6%、7%）水泥改良黄土的物理力学性质进行了研究,试验结果表明：未经改良的黄土的力学性质不能满足高速铁路路基的设计要求,不能直接作为路基填料使用;水泥改良黄土的工程性质较重塑黄土有大幅度的提高;配合比达到5%及以上的水泥改良黄土的力学控制指标均能达到高速铁路对路基填料的要求;建议改良黄土路基填料的水泥配合比为5%~6%。     

硫化物固—液界面电化学效应实验探讨

硫化物作为一类重要的常见矿物，目前国内外对其表面矿物学特征研究有限。具体到硫化物固－液界面处的行为机理，前人的研究程度就更低了。笔者自行设计了一个Fe1-xS-Cr^6 原电池，通过实测电动势（E），t-E关系曲线，溶液可见光吸收谱及其λ－A关系曲线，阐明硫化物与Cr^6＋溶液间的界面行为机理。认为其界面行为过程为；硫化物溶解→离子反应（氧化还原）→吸附Cr^3 。该原电池与一般原电池结构不同，其主要差别在于将反应电极和测量电极分开，从而解决电极反应过程中的浓度极化问题，提高了电化学实验的精度。该研究成果有助于揭示矿物－液体相互作用机理，完善和丰富表面矿物学研究内容，深化化界面成矿理论，并对环境治理，矿物材料应用等开发领域具有重要的参考价值。     

钙钛矿镧钛酸钾电子结构的第一性原理研究

采用赝势法的第一性原理,计算了K2La2Ti3O10的电子密度分布和能带结构等基态物理性质.结果表明,K2La2Ti3O10属间接带隙半导体,理论带隙为3.2 eV,其导带主要由Ti的3d轨道构成,价带主要由氧的2p轨道构成.钛原子的d电子与镧原子的d电子和氧原子的2p电子之间的轨道杂化对K2La2Ti3O10的能带结构和光催化活性有着重要的意义.     

嵌岩抗拔桩承载性状研究

嵌岩桩抗拔承载性状的研究目前仍较缺乏。运用灰色系统理论和非线性有限元方法,探讨了桩径、桩长、嵌岩深度对嵌岩桩抗拔承载眭状的影响规律。结果表明：桩径对嵌岩桩抗拔承载力的影响最大,嵌岩深度次之,桩长最小;桩径和嵌岩深度在一定范围内与桩抗拔割线刚度呈非线性递增关系,桩长则与之呈非线性递减关系。     

脉冲电镀工艺参数对镀层性能影响的研究

对脉冲电镀原理进行了分析，研究了脉冲电镀工艺参数对Ｎｉ镀层硬度、耐磨性的影响，得出了比较理想的工艺参数，为生产脉冲电镀镍基金刚石制品打下了基础。     

Determination of the Electrochemical Properties of a Soluble Aqueous FeS Species Present in Sulfidic Solutions

Field and laboratory data are presented that show a soluble FeS species(FeS_aq) exists in sulfidic seawater solutions, and is observedwhen the IAP exceeds the K_sp of amorphous FeS. TheFeS_aq yields a discrete signal (double peak) using square-wavevoltammetry and two one-electron waves in sampled DC polarographyexperiments at the Hg electrode. The aqueous FeS species reacts irreversiblyat the electrode as a single FeS subunit and not as a polymeric entity. Thepeak potential of FeS_aq occurs at -1.1 V whereas the peakpotential of Fe occurs at-1.45 V; the positive shift for Fe²⁺ reduction inFeS_aq indicates a change in geometry for Fe²⁺from octahedral to tetrahedral. The kinetics of electron transfer at theelectrode are determined to be similar for both Fe²⁺ andFeS_aq. Molecular orbital energy diagrams, further indicatethat Fe(II) does change from octahedral to tetrahedral geometry in solution.First, Fe(II) exists as octahedralFe in solution whichundergoes a substitution reaction of bisulfide for water. The resultingcomplex, Fe(H₂O)₅(HS)⁺, thentransforms to a tetrahedral complex on further addition of sulfide. Thisgeometry change is consistent with the formation of amorphous FeS thatconverts to mackinawite which has tetrahedral Fe(II). The process is entropydriven because of the water loss that occurs. The overall sequence can berepresented as: Soluble FeS species are important asreactants in the formation of iron-sulfide minerals including pyrite.     

岩石地震波性质的实验与理论研究

岩石的地震波性质是解释地震观测资料的基础。本文首先以中国大陆超深钻主孔的榴辉岩为例,将榴辉岩在高温高压(最大为500MPa和700℃)下观测矿物组成、晶格优选定向(LPO)、温度和压力对其地震波性质的影响。然后对岩石地震波性质数据库进行统计分析,指出长英质岩石的波速与石英或长石的含量没有相关性;从酸性岩、基性岩到超基性岩,随着SiO2含量的降低和铁镁矿物含量的增高,岩石波速逐渐增高,云母和角闪石的LPO是陆壳地震波各项异性的主要来源;波速与孔隙率的负相关受流体与压力的影响。