以贝壳替换部分传统水泥基材料, 研究其对污染物的吸附能力, 可扩大水泥基材料的功能型工程应用范围。本文通过吸附动力学、等温吸附等原理论证了贝壳材料的吸附机理, 讨论了pH值、接触时间和污染物浓度等影响因素对贝壳吸附性能的影响, 并综述了贝壳在建筑领域的相关应用。结果表明, 在水泥基材料中采用贝壳替代胶凝材料或天然骨料都展现出较好的吸附能力。贝壳吸附过程中最佳pH值为5~7, 贝壳颗粒表面的活性位点有限, 在一定浓度下就会达到饱和, 同时贝壳的活性位点会随着粒径的减小而增多, 选取小粒径的贝壳粉有利于增加吸收容量, 提高去除效率。本文通过分析贝壳吸附性能及贝壳在水泥基材料中的应用, 可为设计功能型水泥基吸附材料提供思路。

随着粉煤灰堆存量逐年增加, 其资源化利用迫在眉睫。以粉煤灰(FA)为主要原料, 硅灰(SF)为增强剂和外加硅源采用高温蒸养法制备免烧粉煤灰基沸石化陶粒(FACZ), 从而实现粉煤灰的高值化利用。采用比表面及孔径分析仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)等手段, 表征了各阶段样品的孔结构、晶体结构、微观形貌及官能团特征, 并探究了碱浓度、SF质量分数、温度、蒸养时间对FACZ的影响, 以及pH值、Ni2+浓度、时间、FACZ投加量、温度对FACZ去除Ni2+的影响。XRD、SEM、FTIR均表明FACZ中合成了结晶度良好的方沸石, 优化后的工艺为8 mol/L NaOH、15% SF、190 ℃蒸养48 h; 优化后的FACZ的比表面积可达14.4 m2/g, 强度可达27.25 MPa。在最佳条件下, FACZ对Ni2+去除效率可达99.9%, 最大去除量为31.934 mg/g; 去除机理为硅羟基和沸石离子交换联合作用, 且离子交换为主要原因。

以具备阳离子交换性能的Y分子筛颗粒为载体，设计合成了Y分子筛颗粒负载纳米铁材料，用于同步去除水中Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)污染。结果表明：Y分子筛颗粒负载纳米铁后，对Cu(Ⅱ)-Cr(Ⅵ)体系中Cu(Ⅱ)的吸附量由46.6 mg/g提升至67.6 mg/g，并具备去除Cr(Ⅵ)的能力(13.2 mg/g)。溶液中共存的Cu(Ⅱ)会显著促进负载材料对Cr(Ⅵ)的去除。负载材料对Cu(Ⅱ)的去除机理包括Y分子筛的阳离子交换作用和零价铁的还原作用，Cr(Ⅵ)的去除主要归结于零价铁的还原作用，同时Cu(Ⅱ)的还原产物可促进负载材料对Cr(Ⅵ)的去除。

地质聚合物作为一种新型铝硅酸盐绿色材料, 具有机械性能优异、耐久性高、原料来源广、能源消耗小和生产工艺简单等优点, 被广泛应用在建筑材料、耐火材料和固定重金属离子等领域。地质聚合物固定重金属离子的机制可分为物理机制(物理包封和离子交换)和化学机制(化学键合、形成化合物和还原剂耦合)。本文综述了近年来地质聚合物在固定重金属离子领域的研究进展, 简要介绍了地质聚合物的制备流程及地质聚合反应过程, 重点介绍了地质聚合物固定重金属离子的机制。此外, 介绍了添加剂种类和掺量、碱激发剂种类和掺量、硅铝比、养护温度和重金属离子对固定效果的影响。最后, 总结了近年来地质聚合物固定重金属离子领域的研究应用进展, 分析了存在的问题并对未来研究方向进行了展望。

The rapid progress of micro/nanoelectronic systems and miniaturized portable devices has tremendously increased the urgent demands for miniaturized and integrated power supplies. Miniaturized energy storage devices (MESDs), with their excellent properties and additional intelligent functions, are considered to be the preferable energy supplies for uninterrupted powering of microsystems. In this review, we aim to provide a comprehensive overview of the background, fundamentals, device configurations, manufacturing processes, and typical applications of MESDs, including their recent advances. Particular attention is paid to advanced device configurations, such as two-dimensional (2D) stacked, 2D planar interdigital, 2D arbitrary-shaped, three-dimensional planar, and wire-shaped structures, and their corresponding manufacturing strategies, such as printing, scribing, and masking techniques. Additionally, recent developments in MESDs, including microbatteries and microsupercapacitors, as well as microhybrid metal ion capacitors, are systematically summarized. A series of on-chip microsystems, created by integrating functional MESDs, are also highlighted. Finally, the remaining challenges and future research scope on MESDs are discussed.