现代化工

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超高分子量聚乙烯纤维产业现状及未来趋势

闫海燕

现代化工. 2024, 44(11): 1-5. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.001

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从生产技术、国内外市场规模、生产企业、下游消费结构和产业相关政策及标准等方面出发,综合分析了超高分子量聚乙烯纤维的产业现状,并探讨了产业未来发展趋势。

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我国新型肥料发展近十年回顾与展望

杨俊刚, 邹国元, 刘宝存

现代化工. 2024, 44(11): 6-11,17. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.002

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缓控释肥料、有机类肥料、水溶性肥料等新型肥料在推进氮肥利用效率提升、水肥一体化技术应用、养分协同利用、农业废弃物消纳上做出了重要的产品支撑,推动了新型肥料向绿色高效方向发展。与欧美发达国家相比,我国用肥强度高、化肥产品结构不均衡、缓控释肥释放期与作物吸收规律匹配度低、成本高、水溶肥质量不一等问题还较为明显。新型肥料的发展尚需在产品功能创新、与机械配合施肥、肥料剂型多样化、菌剂专用化、包膜层环保等方面深入开展工作,同时推动更多肥料企业加入新型肥料的研发和推广中,促进我国农业高质量发展。

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氢燃料电池关键技术发展态势研究

郑玉荣, 靳军宝, 白光祖, 吴新年, 王晓民, 张有余

现代化工. 2024, 44(11): 12-17. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.003

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基于多源数据对氢燃料电池不同创新环节的知识关联关系进行深入研究,描摹了技术驱动创新发展的演变过程。以2000—2023年全球主要资金项目(探索研究)、国际会议(前沿研究)、期刊论文(基础研究)、发明专利(应用研发)等公开科技文献数据为基础,对氢燃料电池研发技术体系和关键技术进行了梳理与研究,结果表明,未来氢燃料电池关键技术竞争高地主要集中在催化剂、双极板等关键材料与技术方向,其中催化剂以高活性、高稳定性、低成本、纳米协同材料、失活抑制、功能化元素等为重点研发方向;双极板以低成本材料、轻量化材料、关键涂层材料等为重点研发方向。

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磷化工产业链副产物资源农业全量利用途径分析

任韬宇, 李亚琳, 王朋顺, 贾燕翔, 肖亚楠, 朱齐超

现代化工. 2024, 44(11): 18-23. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.004

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磷化工产业是我国农业和化工工业的支柱产业,但是在从资源到产品产业链中产生了大量副产物,如磷尾矿、磷石膏、黄磷渣、萃余酸等。高效利用副产资源、挖掘利用新途径、提高废弃物利用价值是磷化工产业绿色转型和可持续发展的迫切需求。从磷化工产业全产业链的角度出发,全面剖析了从磷矿石采选到磷肥产品生产过程中主要副产物的种类、产量、特征、利用现状与问题,总结分析其在农业领域的潜在利用途径,并提出合理建议,以期为推动我国磷化工产业的绿色转型升级与工农交叉融合发展提供战略支撑。

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二硒化钨催化剂电催化析氢研究进展

王闻达, 刘思宇, 段毅, 王海平, 郭博森, 罗卫华

现代化工. 2024, 44(11): 24-27. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.005

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介绍了二硒化钨催化剂的主要制备方法及其在电催化析氢中的最新研究进展,分析了二硒化钨催化剂高效析氢的策略,并对未来的研究方向进行了展望。

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Sn-beta分子筛的合成和应用进展

薛景航, 秦波, 张通, 柳伟, 谢文杰

现代化工. 2024, 44(11): 28-32. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.006

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综述了Sn-beta分子筛合成方法及其近年来在热门研究领域(葡萄糖转化制备乳酸甲酯、丙烷脱氢制备丙烯、乳酸制备L-丙交酯)的进展。对不同方法制备的Sn-beta分子筛优缺点、Sn物种状态及其催化性能间的关系进行了阐述,指出了目前Sn-beta分子筛存在的问题,对其未来发展方向进行了展望。

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燃煤电厂废V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂失活及再生研究进展

尤兴萌, 殷进, 李伟, 张奎, 邓奥文

现代化工. 2024, 44(11): 33-37. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.007

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综述了废V₂O₅-WO₃/TiO₂(VWTi)催化剂处置现状、失活原因及再生方法和机理。通过对VWTi催化剂失活原因的讨论,分析并总结了废VWTi催化剂再生技术的研究进展,以期为高效环保处理处置废VWTi催化剂提供思路和方法。

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氮掺杂生物炭的制备及其净化处理水体中抗生素污染物的研究进展

王动尘一, 朱来英, 刘深丽, 李海霞, 蔡进军

现代化工. 2024, 44(11): 38-42,47. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.008

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综述了氮掺杂生物炭通过吸附-降解过程去除抗生素的最新研究进展,包括影响因素和主要机理,重点介绍了不同类型生物质原料、制备方法和热解温度对氮掺杂生物炭孔径结构和氮官能团及其去除效率的影响,指出氮掺杂生物炭在处理实际水体中抗生素污染物过程中面临的挑战并展望了未来发展方向。

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六方氮化硼纳米片的创新制备与应用展望

孙洪鑫, 李国华, 王雅洁

现代化工. 2024, 44(11): 43-47. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.009

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对近年国内外常见的六方氮化硼纳米片(BNNSs)剥离技术进行了综述和分类,并对比分析了这些方法的技术特点、所制备纳米片的完整性以及实验的经济成本。同时,对BNNSs的发展趋势和潜在应用前景进行了展望,旨在为相关领域的研究者提供有价值的参考,并促进BNNSs在实际应用中的进一步发展。

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电催化CO₂还原生成C⁺₂产物研究进展

刘月清, 杨心媛, 阮嘉豪, 吴梅, 曹艺

现代化工. 2024, 44(11): 48-52,59. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.010

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综述了电催化还原CO₂(CO₂RR)生成C₂⁺产物的最新研究进展,包括CO₂RR生成乙醇、乙烯、乙烷以及乙酸等产物的相关研究。深入探讨了催化剂的组成和结构对反应活性、产物选择性和稳定性的影响,并对相关催化剂的作用机理进行了详细阐述。最后,总结了该领域面临的挑战,并从提高催化剂性能、优化反应条件和深化机理理解等角度提出了展望。

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改善钠离子电池用六氰基铁酸盐循环性能的研究进展

李高锋, 王鹏飞, 李艳艳, 陈玲玲, 洪小波, 阮殿波

现代化工. 2024, 44(11): 53-59. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.011

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为解决过渡金属六氰基铁酸盐(MHCF)存在的结构稳定性和循环稳定性欠佳的问题,详细阐述了结晶水、缺陷和锰的姜泰勒效应等3个要素对MHCF结构稳定性和循环性能的影响,并综述了近几年从以上3方面出发改善循环性能而提出的一些有效解决方案。

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2,6-二甲基萘的分离技术进展

刘逸群, 王超, 卢春喜

现代化工. 2024, 44(11): 60-65. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.012

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分离2,6-DMN常用的方法有蒸馏、萃取、吸附和结晶等。催化裂化柴油、煤焦油和石油裂解重芳烃等原料成分复杂,分离提取2,6-DMN面临挑战;二甲基萘共有10种异构体,沸点接近难以通过精馏分离,还需打破DMN异构体之间的共熔结晶问题,能耗大,生产成本难以控制。目前2,6-DMN进行大规模生产的装置与技术主要集中在欧美和日本等国家,突破对2,6-DMN的分离技术壁垒具有重大的战略意义。

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低温氨氮废水处理技术及研究现状

郭阳, 薛帅, 陈昊, 赵悦, 李厚芬

现代化工. 2024, 44(11): 66-70. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.013

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由于低温严重抑制微生物的数量和活性,冬季的氨氮废水处理效率下降严重,达标存在很大的困难。针对上述问题,归纳了在低温条件下(≤15℃)氨氮废水去除的可选技术方法和改进工艺,包括生物脱氮改进技术、物化脱氮技术和高级氧化脱氮技术;指出了氨氮的高效经济处理以及资源化回收利用是今后低温环境下氨氮废水处理的主要发展方向。

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聚合物基复合固态电解质的研究进展

刘海军, 陈利威, 孙腾飞, 路炜, 朱雅晴, 乃皮赛, 伊力哈木, 金冠华

现代化工. 2024, 44(11): 71-75,80. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.014

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探讨了固态电解质的组成、离子传输路径和性能增强策略,分析了复合固态电解质的优缺点,总结了不同聚合物基复合固态电解质的最新研究进展,展望了复合固态电解质的未来研究趋势。

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油气田卤水提锂工艺技术研究进展

朱秀雨, 文波, 毛小倩, 韩春春, 杨红刚, 张祎, 星占龙

现代化工. 2024, 44(11): 76-80. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.015

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介绍了中国目前油气田卤水分布状况和提锂工艺技术,分析各技术的优缺点,探讨适合油气田卤水实现产业化应用的提锂技术,并研判了油气田卤水提锂技术的发展方向,对油气田卤水提锂工艺技术未来的发展趋势进行了展望。

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高温固体氧化物电解池应用领域研究进展

王平

现代化工. 2024, 44(11): 81-84. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.016

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综述了高温固体氧化物(SOEC)电解池应用领域的研究进展,阐述了其基本原理,并对其发展现状进行了系统归纳总结,分析了SOEC电解池在各个应用领域中存在的问题,对未来发展需要重点关注的方向进行了展望。

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石墨烯形貌调控及其对鳞片状锌粉涂层防腐性能的影响

韩兴旺, 孙文, 王立达, 刘贵昌, 邢文祥, 贺永鹏, 邓海涛, 刘锦程

现代化工. 2024, 44(11): 85-91. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.017

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采用硅烷偶联剂KH-550、KH-560先后对水滑石进行表面改性,硅羟基与氧化石墨烯表面羟基之间的脱水缩合使得多片层的石墨烯得以锚定在水滑石表面,实现石墨烯的形貌调控。相比未经形貌调控的褶皱石墨烯,去褶皱石墨烯表面的褶皱程度出现明显下降,化学稳定性也得到了一定程度的提升。去褶皱石墨烯作为填料所制备得到的鳞片状锌粉复合涂层经过开路电位测试、交流阻抗测试及盐雾腐蚀实验表明,与同载量褶皱石墨烯增强涂层相比,去褶皱石墨烯复合涂层的阴极保护寿命得到了不同程度的延长;同时低频阻抗模值也得到了提升,具有更高的屏蔽性能。

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高性能棒状复合催化剂用于锂氧气电池性能研究

周伟豪, 杨迟好, 罗浩, 张大伟

现代化工. 2024, 44(11): 92-97,103. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.018

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锂氧气电池的正极氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)的缓慢动力学过程严重影响了电池性能。因此,设计制备了一种一维纳米棒状CoSe₂@Co_0.85Se复合材料作为锂氧气电池正极催化剂。结果表明,独特的多孔棒状结构使材料具有高比表面积和丰富的催化活性位点,复合材料界面上的电子相互作用优化了界面电子结构,有利于电荷转移和反应中间体的吸脱附,从而提高了ORR/OER反应动力学。当该复合材料用于锂氧气电池正极催化剂时表现出优异的放电比容量(14 748 mAh/g)和循环稳定性(231圈)。

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竹基生物质硬碳的制备与储钠性能研究

邹飞杨, 吉闫, 左宇程, 张京涛, 葛志清, 陈召勇

现代化工. 2024, 44(11): 98-103. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.019

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通过调整竹基生物质硬碳粒径提高电解液的渗透,高温煅烧增加其封闭微孔数量,改善竹基生物质硬碳低电压平台储钠容量和钠离子迁移动力学。结果表明,平均粒径为19 μm的竹基生物质硬碳在30 mA/g电流密度下的可逆储钠比容量为374.37 mAh/g,首次库伦效率为76.88%,100次循环后可逆储钠比容量为326.9 mAh/g,在300 mA/g电流密度下容量保持率为91.5%。该研究为精确调节生物质衍生硬碳的微观结构以获得优异的钠离子存储性能提供了一种新的策略。

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金属离子诱导富含缺陷的二维碳基材料的构筑及其电催化制双氧水性能研究

花志雄, 杨仁春

现代化工. 2024, 44(11): 104-109,115. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.020

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二维碳基材料具有特殊的电荷传输通道和高效传质界面,是气-液-固三相电催化系统中优异的反应界面。提出了一种新颖的、可方便有效地实现二维碳材料构建的钠离子封端策略,在此基础上通过缺陷羰基化方法将丰富的不饱和含氧基团接枝到二维碳表面。结果表明,最终的产物在H型电解池中表现出高达90%的过氧化氢电催化选择性和270 mmol/(g_catalyst·h)的实际过氧化氢生产速率。该研究不仅为二维碳基结构的设计提供了一个新的方法,而且为富含不饱和含氧基团的二维碳在要求快速反应扩散和高密度活性位的气液固三相电催化系统中的应用提供了策略。

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碱性铌酸钾催化单糖异构化的研究

朱福莉, 王蕾, 李思宇, 张焕杰, 王新承

现代化工. 2024, 44(11): 110-115. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.021

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针对生物质催化转化副反应多、产物结构复杂的问题,采用铌酸钾催化剂促进果糖向葡萄糖异构化,抑制因果糖导致的过度副反应,同时起到调控反应路径的作用。系统考察了碱液中反应温度、反应物浓度等对葡萄糖、果糖异构化的影响。结果表明,以果糖为反应物,葡萄糖收率达到68.29%,相应果糖转化率为99.87%;而以葡萄糖为反应物时,果糖收率仅为44.27%。同时对铌酸钾溶液体系中葡萄糖及果糖的异构化进行了动力学分析发现,铌酸钾有效降低了果糖向葡萄糖异构化的活化能。最后对纤维素化学转化的反应机理及产物结构进行了系统分析。

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废弃油基钻井液的环境影响特性及其亚微米固相性质研究

苏锐, 黄维安, 江琳, 王婧雯, 李轩, 杨雄

现代化工. 2024, 44(11): 116-122. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.022

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采用化学絮凝方法有效清除废液中亚微米固相钻井液,利用气相色谱-质谱联用仪、X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪等分析了固控设备处理后的废弃油基钻井液的组分、污染特性、毒性以及废液中亚微米固相的性质。结果表明,废弃油基钻井液的固相、油类含量明显超标,主要有机物为长链烷烃,占总质量的91%,无机物主要有石英石、赤铁矿、硬石膏及斜长石;废液中的镉元素、COD和BOD₅的含量超标,不易被生物降解,属于危险废弃物,可根据废液特征选择合适的无害化处理方式;废弃油基钻井液中固相的粒径分布在0.1~100 μm,平均为4.5 μm。

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磺化聚砜/Ti₃C₂T_x阳离子交换膜的制备及应用研究

张祥路, 张旭, 袁玉婷, 包志琦, 朱稳定, 张阳

现代化工. 2024, 44(11): 123-128. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.023

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通过MILD法(制备过程较为温和)从MAX相制备了常见的MXene-Ti₃C₂T_x,并对该Ti₃C₂T_x进行了FE-SEM、TEM、AFM、XRD、XPS表征。通过流涎法制备了磺化聚砜(SPSF)/Ti₃C₂T_x阳离子交换膜,并对膜进行形貌、理化性能表征。将SPSF/Ti₃C₂T_x膜应用于电渗析脱盐过程,考察膜堆电压、脱盐率、电流效率和能耗。结果表明,MILD法刻蚀得到的Ti₃C₂T_x片是单层或少层的,并且与SPSF相容性良好;当Ti₃C₂T_x添加量为2.0%时,膜(SPSF/Ti₃C₂T_x-2.0%膜)的离子交换容量最高(1.37 mmol/g)、面电阻最低(7.07 Ω·cm²),在电渗析脱盐过程中的脱盐率(80.12%)和电流效率(90.03%)最高、能耗最低(10.98 kWh/kg)。

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不同吸附基团对低黏吸附型缓速剂的影响

全红平, 廖笔钰

现代化工. 2024, 44(11): 129-135. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.024

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低黏吸附型缓速剂主要依靠吸附单体吸附在岩石表面形成保护膜来实现缓速效果,而不同类型的吸附单体之间性能差异大。利用丙烯酰胺(AM)、烯丙基聚乙二醇(APEG-2400)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)和十四烷基马来酰胺(C14MA)分别制备一种主要靠APEG-2400吸附的缓速剂AAM(AM/APEG-2400/C14MA)和另一种靠DMC吸附的缓速剂ADM(AM/DMC/C14MA)。采用单因素实验法优化合成方案,并利用红外光谱和核磁氢谱表征缓速剂分子结构;对2种缓速剂的缓速性能进行评价,利用XPS、SEM、AFM对岩样表面进行观察。结果表明,在50℃和80℃条件下,质量浓度为9 000 mg/L的AAM和ADM型缓速酸均保持在低黏状态,AAM型缓速酸缓速性能更好,在岩石表面形成的吸附膜更致密。

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共沉淀pH对钠离子电池O3-NaNi_0.4Fe_0.2Mn_0.4O₂正极材料性能的影响

何一芃, 李灵均, 吴奇峰, 邹康宇, 宁天翔, 谭磊

现代化工. 2024, 44(11): 136-141,147. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.025

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采用共沉淀法制备Ni_0.4Fe_0.2Mn_0.4(OH)₂前驱体并将其配钠煅烧为O3-NaNi_0.4Fe_0.2Mn_0.4O₂正极材料,研究pH对前驱体物化性质及正极材料电化学性能的影响。结果表明,随着pH的增加,前驱体二次颗粒粒径减小,Ni元素质量分数升高,相应正极材料二次颗粒粒径减小,首次放电比容量增加。2.0~4.0 V的电压范围内,pH=10.0下制备前驱体配钠煅烧后的NaNi_0.4Fe_0.2Mn_0.4O₂正极材料表现出最优循环性能,1 C下循环100次后容量保持率为75.75%;pH=10.6下制备前驱体配钠煅烧后NaNi_0.4Fe_0.2Mn_0.4O₂正极材料表现出最优倍率性能,5 C下放电比容量为87.07 mAh/g。

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Sc₂O₃∶Eu及ScOOH∶Eu粉体的可控制备及发光性能研究

刘杰, 付虎辉, 谢文峰, 张琪, 李霄, 刘敏

现代化工. 2024, 44(11): 142-147. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.026

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通过添加表面活性剂PEG-1000并优化NaAc的用量及反应温度,以水热法制备了γ-ScOOH∶5% Eu、γ-ScOOH+α-ScOOH∶5% Eu、α-ScOOH∶5% Eu及Sc₂O₃∶5% Eu片状、棒状和花状形貌粉体。结果表明,在254 nm的光激发下,所有样品发射出了615 nm的红光,其中,Sc₂O₃∶Eu粉体具有最强的红光发射,这是因为ScOOH中有较多的羟基,其声子能量高(约1 550 cm^-1),导致更多的光子能量损失,从而导致发光减弱;同时,高温煅烧提高了Sc₂O₃∶Eu的结晶性,进一步增强了发光。

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电沉积法制备Ce-Ps-LaCoO₃/Al₂O₃及臭氧催化降解焦化废水尾水的研究

段淑茹, 朱开金, 孙心, 冯中营, 赵彦亮, 谭俊华, 任晓莉

现代化工. 2024, 44(11): 148-152,158. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.027

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采用电沉积法在磷酸盐缓冲溶液中制得稳定且性能优异的催化剂CeO_x-Ce(PO₄)_x-LaCoO₃/Al₂O₃(记为Ce-Ps-LaCoO₃/Al₂O₃)。对Ce-Ps-LaCoO₃/Al₂O₃及在纯水中电化学沉积制得的CeO_x-LaCoO₃/Al₂O₃的形貌、晶型和比表面积等进行表征,结合电化学中电极析氧和电阻抗测试以及三维荧光光谱图进行催化剂性能测试,结果表明,在磷酸盐缓冲溶液中制备得到的催化剂Ce-Ps-LaCoO₃/Al₂O₃表现出优异的催化性能且具有更强的氧化性和稳定性。在同等条件下,对比加入Ce-Ps-LaCoO₃/Al₂O₃与CeO_x-LaCoO₃/Al₂O₃进行臭氧催化降解焦化尾水实验,结果表明,Ce-Ps-LaCoO₃/Al₂O₃对废水的化学需氧量去除率达到81%,比CeO_x-LaCoO₃/Al₂O₃提高了11%,且最佳投药量为1.0 g/L。

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湿污泥/秸秆水蒸气共气化制氢及其碳减排评估研究

黄明, 戴泽军, 毛文煜, 刘良才, 杨弘熙, 陈丽舟, 张紫璇, 胡智泉

现代化工. 2024, 44(11): 153-158. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.028

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以高湿污泥和玉米秸秆为原料,利用热重分析仪分析了2种物质掺混后的热解特性,并在固定床反应器中研究了污泥/秸秆共气化特性,考察了污泥与玉米秸秆不同掺混质量比下合成气的变化情况。结果表明,污泥和秸秆掺混物比污泥表现出更优的热解特性。当污泥和秸秆掺混质量比为4∶6时,制氢效果最佳,H₂和CO的气体体积分数分别为49.56%和27.42%,H₂的产量为0.61 L/g。在此条件下,综合比较了共气化和污泥/秸秆其他处置方式所产生的碳排放量,共气化可实现负碳排放,碳减排量为1812.17 kg CO₂/(t原料),表明污泥与秸秆共气化的碳减排潜力巨大,对环境的负面影响小,是一项可同时实现污泥/玉米秸秆资源化利用、高效气化制氢和节能减排等多重目标的制氢技术。

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Ce改性Mn-Fe碳基催化剂低温脱硝性能及抗硫活性研究

李浩杰, 辛力坚, 刘岗, 张志勇, 刘显丽, 李霞, 郭江源, 张海峰, 宋涛

现代化工. 2024, 44(11): 159-164,169. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.029

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以硝酸氧化处理后的椰壳活性炭为原料,负载硝酸锰、硝酸铁和硝酸铈等活性物质,经中低温煅烧制备Ce改性Mn-Fe碳基低温抗硫脱硝催化剂。利用固定床脱硝评价实验装置并结合BET、SEM-Mapping、XPS等表征方法研究其低温脱硝性能及抗硫活性。结果表明,Ce改性Mn-Fe碳基催化剂具有高比表面积,且表面Mn均匀分布,较高的Mn⁴⁺、Ce³⁺和表面吸附氧(O_α)含量增强了碳基催化剂脱硝及抗硫性能。在130~220℃的脱硝效率高达99%以上;低SO₂浓度对催化剂脱硝性能基本无抑制作用,持续反应8 h脱硝效率仍高达88.78%。

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磷原子诱导钒酸铋光阳极高效光电化学分解水的研究

王宇宏, 成伟杰, 王朝霞, 郭少青, 管晓垒, 高利珍, 王志豪

现代化工. 2024, 44(11): 165-169. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.030

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通过在电镀过程实现P体相掺杂制备P-BiVO₄光阳极,P-BiVO₄光阳极的起始电位相比于BiVO₄光阳极发生明显的阴极位移。在光电化学分解水反应中,P-BiVO₄表现出高效的选择性和活性。EIS和UPS测试结果表明,P掺杂能够显著加快光阳极的电荷转移,加速BiVO₄光阳极载流子的分离,从而延长了空穴寿命和促使空穴向表面转移,能够有效地提升光电化学分解水的OER动力学。

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煤制油沥青改性制备包覆沥青及其表征分析

朱思颖, 张硕, 乔海燕, 韩冬云, 石薇薇

现代化工. 2024, 44(11): 170-175. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.031

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以煤制油沥青(coal to oil asphalt,CTOA)为原料,加入乙烯焦油沥青(ethylene tar pitch,ETP)进行改性,采用热聚合法制备出高品质的包覆沥青。在最佳热聚合工艺条件下制备出200^#包覆沥青;利用元素分析仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、热重分析仪等对包覆沥青的微观形貌、结构和组成进行分析。结果表明,相较于空气氧化法和催化交联聚合法,改性和热聚合所制备的200^#包覆沥青的QI和灰分质量分数显著降低,产品性能优异;微观结构和组成分析表明,包覆沥青分子具有较高的碳质量分数和芳香缩合度,分子中类石墨结构增多,碳微晶排列规整,热重分析结果进一步证实其热稳定性显著增强,可用作锂电负极包覆材料。

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孔径分布对超高交联树脂吸附己内酰胺的影响

陈思行, 陈安童, 张鹏, 赵浩, 赵贤广

现代化工. 2024, 44(11): 176-182,189. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.032

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以氯甲基苯乙烯树脂(CMPS)为原材料,通过控制Friedel-Crafts反应条件合成了一系列超高交联树脂并用于吸附水溶液中的己内酰胺。结果表明,A-8-12树脂对己内酰胺表现出优异的吸附性能,其对己内酰胺的吸附量是商业树脂H-103的1.4倍,且吸附量不受pH变化和干扰离子的影响,在经过5次吸附-脱附后,A-8-12树脂仍有良好的吸附性能。吸附动力学分析结果表明,A-8-12树脂和H-103树脂对己内酰胺的吸附均符合准一级动力学模型,A-8-12树脂颗粒内扩散速率是H-103树脂的1.8倍,这归因于其在2~4 nm的孔径范围内具有较大的比表面积和孔体积。吸附等温线、热力学表征结果表明,A-8-12对己内酰胺的吸附符合Freundlich模型,吸附过程是一个自发的物理放热反应。

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载胺糖基炭材料吸附CO₂机理研究

郝晓峰, 郑仙荣, 王玉莹, 李燕华, 唐付豪, 马新月

现代化工. 2024, 44(11): 183-189. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.033

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以葡萄糖为原料制备了一系列糖基炭材料(CMS),并将四乙烯五胺(TEPA)负载到炭材料上,得到载胺糖基炭材料(CMS-xTEPA)用于吸附燃煤烟气中的CO₂。研究了TEPA负载量、吸附温度和孔结构对CMS-xTEPA吸附性能的影响,并揭示其吸附机理。结果表明,CMS的CO₂吸附能力主要与其微孔孔径和孔容密切关联,介孔结构丰富、孔容较大的炭材料更适合作载胺载体。CMS-xTEPA的CO₂吸附能力相较于CMS大幅提高,CMS-xTEPA中胺基与CO₂反应生成氨基甲酸酯和氨基甲酸盐类物质,且适宜的吸附温度和TEPA负载量可以提升CMS-xTEPA的CO₂吸附能力。CMS-2-30% TEPA在75℃、15% CO₂+85% N₂气氛下具有较好的CO₂吸附性能和良好的循环CO₂吸附性能,在5次吸附循环后,仍具有3.04 mmol/g的吸附容量。

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多元响应介孔二氧化硅纳米药物递送体系构建及性能分析

朱家建, 俞吉阳, 茅张钰, 詹乐意, 罗奕欣, 杜轶君

现代化工. 2024, 44(11): 190-195,201. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.034

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采用共沉淀法制备了Fe₃O₄并作为SA@Fe₃O₄@SiO₂的磁性核心,从而实现磁靶向。在Fe₃O₄表面包覆介孔二氧化硅得到Fe₃O₄@SiO₂。此外,将海藻酸钠修饰在介孔二氧化硅表面作为pH响应物质,能够实现在低pH下解离并在其他情况下结合在介孔二氧化硅表面阻塞其孔道,防止在中性pH下发生突释。利用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、BET分析仪、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和Zeta电位分析仪对该药物递送体系进行表征。盐酸阿霉素作为模型药物被负载在药物递送体系的介孔中,用于评估药物递送体系的药物负载和释放能力。药物负载和释放研究表明,载药量和包封率分别为1.62%和24.31%;在pH 7.4和pH 5.0的条件下,SA@Fe₃O₄@SiO₂的累计释放率分别为35.82%和88.51%,表现出良好的pH响应性能。

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多相流阻垢热泵蒸发系统特性研究

侯超, 李伟钊, 张冲, 杨鲁伟, 张桂兰, 孙椰望, 魏娟

现代化工. 2024, 44(11): 196-201. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.035

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为验证多相流热泵蒸发系统的在线阻垢及强化换热性能,以蒸氨废液为液相工质、氧化铝及聚甲醛粒子为阻垢颗粒进行实验研究。结果表明,氧化铝颗粒的加入可有效去除蒸发器已有垢层,换热系数由结垢后的392.5 W/(m²·K)提升至 1 712.2 W/(m²·K),且连续运行130 h换热系数未降低;蒸发器换热系数受颗粒物性参数影响较大,随着颗粒直径、密度、体积分率增加换热系数逐渐增大,但增加过量时导致流动不畅,换热系数降低;颗粒自身材质导热系数越高强化换热效果越好;循环流量、颗粒分布形式对换热系数也有较大影响,提高循环流量有助于强化换热;不同分布形式在一定程度上均可提高换热系数,双层多孔分布器可实现颗粒逐级输运,增加其进入换热管比例,强化换热效果最佳。

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有机酸浸法绿色回收废旧磷酸铁锂电池正极金属的研究

罗家玲, 刘昕烨, 刘思怡, 何嘉成, 文婕

现代化工. 2024, 44(11): 202-207. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.036

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采用绿色有机酸对磷酸铁锂电池正极粉末进行回收,考察了浸出过程的影响因素。结果表明,柠檬酸+抗坏血酸体系对Li浸出率最高可达92.7%,最佳反应条件为:柠檬酸浓度为1.5 mol/L、抗坏血酸浓度为0.3 mol/L、酸浸温度为80℃、酸浸时间为60 min、固液比为1∶20。采用液体边界层传质控制模型和化学反应控制模型对浸出过程进行分析,结果表明,Li的浸出过程符合化学反应控制模型,反应活化能为30.56 kJ/mol。SEM和XRD表征结果表明,在浸出反应过程中,Li以Li₃Cit的形式释放到溶液中,LiFePO₄正极粉末中的Fe²⁺被氧化为Fe³⁺,酸浸反应后LiFePO₄可以直接转化为FePO₄,而不需要形成其他铁化合物。

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电解-电吸附耦合技术对循环冷却水高效软化研究

周彦好, 张鹏, 夏江楠, 陈安童, 赵浩, 赵贤广

现代化工. 2024, 44(11): 208-214. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.037

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针对传统电化学软化技术在处理循环冷却水时存在效率欠佳、能耗较高以及受限于水体碱度的问题,设计了一种电解-电吸附耦合软化系统。结果表明,耦合系统在最适工艺参数条件下,总硬度、碱度的去除效率分别达到70.25%、92%,相比单独的电解单元分别提高了9.5%、5%,运行能耗低至5.6 kWh/(kg CaCO₃);耦合系统在长时间的连续运行情况下仍保持着较高的稳定性,活性炭纤维毡(ACF)电极展现出较好的抗结垢性能。因此,通过电解与电吸附的耦合协调作用,可以有效提升基于电化学技术对循环冷却水软化的能力。

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Pt NPs增强ZnO@ZnS核-壳异质纳米棒光催化产氢性能研究

朱泉雯, 任华娟, 刘学方, 张军, 陈铭, 侯建华

现代化工. 2024, 44(11): 215-222. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.038

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采用原位光沉积方法将铂纳米颗粒(Pt NPs)负载在核-壳异质纳米棒ZnO@ZnS表面,制备出ZnO@ZnS/Pt复合光催化剂。调控Pt NPs在ZnO@ZnS表面的负载量,探究了不同质量的Pt NPs对光催化产氢气性能的影响。结果表明,当贵金属Pt的负载量为2%(ZnO@ZnS/Pt-2)时,复合光催化产H₂性能最好,产氢速率为4.52 mmol/(g·h),是ZnO@ZnS的1.8倍,催化剂表现出优异的催化稳定性。在此复合材料中,贵金属Pt纳米颗粒作为助催化剂,Pt对H⁺具有较低的吸附能,优先吸附H⁺,光生电子转移到Pt纳米粒子表面,H⁺在其表面得到光生电子,被还原为氢气,成功地抑制了光生电子和空穴的复合,有效地提升了催化剂的催化性能。

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1000×10⁴ m³/d天然气碳捕集工艺方案优选

张天娇, 刘欣, 刘永铎

现代化工. 2024, 44(11): 223-227. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.039

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针对处理规模为1 000×10⁴ m³/d的含碳天然气,确定了醇胺溶液类型和配比,并提出了2种工艺流程:一段吸收+闪蒸、汽提再生工艺(方案一)和原料气分流+深度脱碳工艺(方案二)。根据HYSYS模拟结果及设备厂商制造能力调研,重点对关键设备选型、溶液循环量、公用工程消耗及系统能耗等进行研究和分析。研究结果表明,对于1 000×10⁴ m³/d的天然气碳捕集,方案二有效降低了胺液循环量,故方案二的装置尺寸及占地面积显著减小,同时方案二的热负荷及用电负荷均低于方案一,因此方案二具有明显优势。

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喷氨调平技术在燃煤锅炉SCR法烟气脱硝中的应用

郭明远, 李磊, 金平, 陈新, 李欣

现代化工. 2024, 44(11): 228-231,236. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.040

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我国大部分火电机组使用选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)技术对锅炉烟气进行NO_x脱除,以满足日趋严格的环保要求。但在锅炉装置实际运行过程中,经SCR反应器脱硝处理后,锅炉烟气出口仍普遍出现NO_x浓度分布不均现象,造成出口NO_x排放超过标准要求,同时也增加了氨逃逸风险。以某公司的燃煤锅炉脱硝装置为例,分析喷氨调平改造前后烟气中氨逃逸指标和NO_x浓度数据的差异,从而论证喷氨调平技术在控制氨逃逸及NO_x脱除中所起到的作用。

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油田伴生气的液化联产工艺方案技术研究

黄靖珊, 杨铜林, 田银, 李浩玉, 朱友庄

现代化工. 2024, 44(11): 232-236. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.041

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为了对国内油田伴生气进行高效回收利用,以某油田伴生气为基础,对油田伴生气回收技术方案进行研究,开发出适合于小规模油田伴生气的液化联产工艺,并对工艺进行了热力学分析及参数优化设计。基于Aspen HYSYS软件对液化联产方案进行模拟计算,对流程中特性参数脱乙烷塔压力、原料气液化温度、混合冷剂增压压力以及混合冷剂节流压力进行模拟分析。研究表明,设备的 GFDA3 损改进潜力明显,其中改进设备性能、提高系统效率最快的是压缩机,其次是换热器以及水冷器。大多数设备的可避免内源 GFDA3 损(E^AV,EN_D,K)在总 GFDA3 损中占比最高,且 GFDA3 损量大,对E^AV,EN_D,K占比多的压缩机进行改进是减小流程 GFDA3 损最有效的措施。通过减小冷箱夹点,提升脱乙烷塔 GFDA3 效率也可大幅降低流程总 GFDA3 损。水冷器的E^AV,EN_D,K和可避免外源 GFDA3 损(E^AV,EN_D,K)占比均较高,降低水冷器 GFDA3 损不仅可从自身内源 GFDA3 损入手,还可改善其他设备性能以降低空冷器 GFDA3 损。

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焦油汽化技术在炼化一体化工厂的应用研究

张洪涛, 王治龙, 雷凡浩, 祝海丽, 徐家裕

现代化工. 2024, 44(11): 237-239. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.042

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利用焦油气化技术将石油炼制过程中副产的液体残渣(苯酚焦油、双酚焦油、乙烯焦油等)在高温高压下生成以CO、H₂为有效成分的粗合成气,作为制氢的原料气或燃料。该技术一方面将这部分原设计需焚烧处理的残渣用于生产工艺气体,大大提升了其中碳含量的利用效率;另一方面利用煤气化技术内含的酸脱技术有效脱除了残渣中的硫元素(硫也转化为H₂S,进而变成产品硫磺),大幅降低了脱硫成本,具有一定的环保意义。该应用可实现石油炼制高硫液体残渣的高效清洁利用,进一步提高原油的综合利用效能,可为同类型的炼化一体化工厂生产流程优化和降本提效提供方向性参考。

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燃气管网压力能耦合蒸汽联合发电系统分析

韩金珂, 刘建辉, 徐彬

现代化工. 2024, 44(11): 240-243,249. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.043

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提出了一种燃气管网压力能耦合蒸汽联合发电系统,采用Aspen Plus软件对该流程进行了模拟和热力学分析,并与常规燃气蒸汽联合发电系统进行了对比。考察了燃气入口压力和组成对系统能源利用效率和 GFDA3 效率的影响。研究结果表明,该系统能源利用效率和 GFDA3 效率分别达到57.48%和54.68%,高于常规参比系统0.23%和0.15%。系统最大 GFDA3 损发生在燃烧室,占总 GFDA3 损的63.5%。燃气入口压力增加,有利于系统整体效率的提升,但不同组分的燃气对系统的效率影响较小。

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稠杂环醛缩氨基硫脲类席夫碱汞离子荧光探针的合成及其性能研究

史天柱, 解正峰, 吴福勇, 余梅, 赵晶晶, 李宏河

现代化工. 2024, 44(11): 244-249. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.044

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通过席夫碱缩合反应策略,成功合成了2种新颖的稠杂环结构氨基硫脲类席夫碱型荧光离子探针M1与M2。为验证化合物M1与M2的分子结构,采用红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(¹HNMR)、核磁共振碳谱(¹³CNMR)以及高分辨质谱(HRMS)进行表征。通过紫外光谱法和荧光光谱法研究了M1和M2对金属离子的识别特性。实验发现,M1和M2能对汞离子进行选择性识别,并伴随着明显的颜色变化和荧光完全淬灭,且其他共存金属离子对其干扰较小。M1和M2的检出限分别为6.79×10^-7、5.81×10^-7 mol/L(通过3σ法则计算)。

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水溶性荧光硅纳米颗粒的简易制备及在胭脂红检测中的应用

王晓霞, 马素黛, 年芳

现代化工. 2024, 44(11): 250-255. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.11.045

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以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和腐殖酸为原料,通过一步水热法快速制备了发射墨绿色荧光的Si NPs,并对其形貌和性质进行了考察。基于胭脂红(CRM)可以有效猝灭Si NPs荧光强度的现象,建立了快速、准确的荧光检测胭脂红新方法,在最优的条件下,该方法的线性检测范围为0.1~90 μmol/L,检测限为0.056 μmol/L;应用于糖果和饮料中CRM的测定,回收率为99.1%~100.8%。

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2024年, 第44卷, 第11期　刊出日期：2024-11-20

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