一维金属链常温常压储氢技术可以稳定存在么

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合肥研究院实现一维金属颗粒链的可控制备
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文章来源:合肥物质科学研究院&&&&发布时间:&&【字号:&&&&&&】
  近期,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所费广涛研究小组许少辉等在一维金属颗粒链的可控制备方面取得新进展。相关成果已发表在J. Mater. Chem. C(72)上。  一维金属颗粒链作为一种有序的周期结构,在光学、电学、光子、磁学以及气敏等领域都表现出奇特的性能。例如,金属颗粒链被认为是一种很有前途的等离子体波导结构,可以实现纳米尺度下对光的传输和控制,从而应用于纳米光波导器件。另外,研究表明磁性金属颗粒链会展现出很强的矫顽力以及高密度存储特性等。一维金属颗粒链的性能与其几何参数密切相关,因此实现颗粒链的可控制备十分重要。传统的EBL以及AFM方法成本昂贵,而目前存在的自组装技术以及利用金属的瑞利不稳定性等方法可控性差。  此项工作基于超晶格纳米线,结合电化学腐蚀手段实现了金属颗粒链的制备。首先在AAO模板中电沉积Ni/Cu超晶格纳米线,然后将其浸泡于15wt%NaOH溶液中约50min,即可制备出一维Ni颗粒链。通过调节Ni/Cu纳米线的周期长度,实现了对颗粒链的几何参数包括颗粒尺寸、长径比、颗粒间距的调控(图1),最小的颗粒尺寸和间距可分别达到6nm和15nm。对腐蚀机理进行了详细的分析,对比实验表明,Ni/Cu在NaOH溶液中发生的反应为电化学腐蚀,腐蚀类型为接触式电化学吸氧腐蚀。当两种活泼性不同的金属相接触,并被放置于一个中性或碱性环境中时,容易发生氧被还原的吸氧腐蚀,这一反应发生的必要条件是金属的电极电位低于氧的还原电位。在本实验中,沿Ni/Cu纳米线轴向方向,Cu与Ni在NaOH溶液中形成多个接触型原电池,Cu在碱性溶液中电极电位是0.219V,低于氧的还原电位0.41V。因此,Cu作为阳极失去电子被腐蚀,生成大部分可溶性产物。O2在阴极得到电子被还原,Ni作为阴极不参与反应,只是起到传输电子的作用。  这一金属颗粒链结构可应用于纳米尺度光传输、磁存储、药物输运等方面。金属颗粒链中颗粒尺寸、长径比以及颗粒间距的可控调节对研究几何参数影响下的性能变化有重要意义。&图1. 不同几何参数的Ni颗粒链&图2. Ni/Cu纳米线腐蚀机理示意图
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常温常压催化氧化技术处理污水
发布时间: 9:19:19&&中国污水处理工程网
常温常压催化氧化技术是一种新型高效的催化氧化技术,其原理就是在污水与催化剂表面接触的情况下,利用强氧化剂-二氧化氯在常温常压下催化氧化废水中的有机污染物,将大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物,直至氧化成CO2,降低了污水的COD值,较好地去除了有机污染物。在降解COD 的过程中,将有机物的双键打断,苯环类开环,发色基团随之脱离。如硝基、氨基、偶氮基和磺酸基团等,从而达到脱色的目的。同时也有效地提高了BOD/COD值,使之易于生物降解。这用二氧化氯作氧化剂的催化氧化反应,打开了一些高浓度、高毒性、高色度、高含盐量废水在常规予处理后与生化处理之间的瓶颈,有些废水可直接催化氧化后达到排放标准。
1氧化剂性质
二氧化氯氧化剂是一种黄绿色气体,具有氯相似的刺激气味,沸点为11℃,二氧化氯易溶于水,溶解度为氯的5倍,溶于水后随浓度的提高颜色由黄绿色变为橙红色。与氯不同,二氧化氯在水中以纯粹的溶解气体存在,不易发生水解反应。二氧化氯在空气中或水中,遇较高温度和光照下都会发生分解,放出氧。二氧化氯具有较强的氧化能力,其氧化还原电位E0=-1.50V,在氧化过程中,正四价[CL]变成负一价[CL],有5个电子的转移,它的理论氧化能力是氯的2.63倍。二氧化氯分子有19个阶电子,有一个未成对的电子,本身就象一个游离基,可以激活有机物分子中的活泼氢,生成进一步氧化反应的自由基,从而进一步反应将芳烃上的官能团取代下耒,生成不稳定的中间体,易于发生开环裂解,直至完全分解为无机物。例如苯环类的有机物,降解趋势为:芳烃化合物→苯环烃基化→开环生成羧酸→二氧化碳。基于这一氧化机理,以二氧化氯作氧化剂的催化氧化反应中,对含有苯环化合物的废水有相当好的降解作用,COD去除率相当高,BOD/COD增大,可生化性提高的原因之所在。
2催化氧化反应中的PH影响
在污水中,由于污染物的成份较多,各种成份在中水化行为不完全一样;另外在有机物苯环上取代基的不同,离解情况也不一样。这些都会直接影星响到催化氧化过程的进行,同时还要考虑到不同PH条件下,催化剂的选择、加工的难易,价格的贵贱,后续工序的衔接,以及氧化剂活性等因素。因此不能一概而论,综合上述因素,我们通常把PH控制在5.5~7.5的范围内为宜。
3催化剂的影响
为了尽量减少处理成本,用煤质碳作载体,颗粒大小以粒径为2.0~3.0mm,比表面积大于800,以浸渍法加工,再培烧而成。催化剂以过渡的贱金属、复合型为主。载带量的多少,还要视废水中是否还含有所用催化剂的金属元素而定。
催化剂的失活是工程应用中极为重要,通常不让焦油、SS积累在催化剂上,PH控制稳定,失活问题可以得到较好解决。在运行过程中必须加强中控监测,以避免较大的失误。
4反应设备的影响
反应设备是对催化氧化反应效果好坏起着至关重要的影响。我们研究开发的是一种常温常压催化氧化三相反应塔,材质选用工程塑料硬质PVC,外包玻璃钢,确保了长期在室外露天运行,防止老化的问题,也解决了二氧化氯氧化剂对其它材质腐蚀的问题。反应设备的设计涉及到诸多的氧化反应工程问题,其中小试设备和工程应用上大设备的放大效应问题,我们抓住了问题的关键,就是物料在设备内反应时返混现象,在设备设计时给于充分考虑,避免流态化操作的发生,因而使小试验与工程问题得到完美统一。具体参见更多相关技术文档。
5催化氧化工艺的优点
常温常压以CLO2为氧化剂的催化氧化工艺具有下列特点:
1)催化氧化反应是在常温常压下进行,反应条件温和,设备易加工,投资低廉,操作也较稳定。
2)采用CLO2作氧化剂,氧化能力强,是氯的2.6倍,对有机物的降n以生成含氧基团的小分子为主,不产生u代烃等二次污染物,氧化后污水无返色现象。
3)采用化学法现埸制备二氧化氯,制备简便,残液作碱性污水调节PH用,对投资和运行费用相对较低。
4)催化剂制备方法可靠,流失率低,使用寿命较长,无重金属污染。催化氧化反应器效率高,工艺流程短小,占地面积少,对污水适应性强,既可以降解有机物,又可以处理含氰化物、硫化物、铁、锰等无机物。扫二维码下载作业帮
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