Effects of cerium on growth and physiological mechanism in plants under enhanced ultraviolet-B radiation

Effect of cerium （Ce^3＋） on the growth, photosynthesis and antioxidant enzyme system in rape seedlings （Brassica juncea L.） exposed to two levels of UV-B radiation （T1： 0.15 W/m^2 and T2：0.35 W/m^2） was studied by hydroponics under laboratory conditions. After 5 d of UV-B treatment, the aboveground growth indices were obviously decreased by 13.2%-44. 1%（T1） and 21.4%-49.3% （T2）, compared to CK, and except active absorption area of roots, the belowground indices by 14.1%-35.6%（T1） and 20.3%-42.6% （T2）. For Ce＋UV-B treatments, the aboveground and belowground growth indices were decreased respectively by 4.1%-23.6%, 5.2% -23.3%（Ce＋T1） and 10.8%-28.4%, 7.0%-27.8%（Ce＋T2）, lower than those of UV-B treatments. The decrease of growth indices appeared to be the result of changes of physiological processes. Two levels of UV-B radiation induced the decrease in chlorophyll content, net photosynthesis rate, transpiration rate, stomatal conductance and water use efficiency by 11.2%-25.9%（T1） and 20.9%- 56.9%（T2）, whereas increase in membrane permeability and activities of antioxidant enzymes including superoxide dismutase（SOD）, catalase （CAT） and peroxidase （POD） by 6.9%, 22.8%, 21.5%, 9.5%（T1） and 36.6%, 122.3%, 103.5%, 208.9%（T2）, respectively. The reduction of the photosynthetic parameters in Ce＋UV-B treatments was lessened to 3.2%-13.8%（Ce＋T1） and 4.9%-27.6%（Ce＋T2）, and the increase of membrane permeability and activities of antioxidant enzymes except POD in the same treatments were lessened to 2.4%, 8.4%, 6.6%（Ce＋T1） and 30.1%, 116.7%, 75.4%（Ce＋T2）. These results indicate that the regulative effect of Ce on photosynthesis and antioxidant enzymatic function is the ecophysiological basis of alleviating the suppression of UV-B radiation on growth of seedlings. Furthermore, the protective effect of Ce on seedlings exposed to TI level of UV-B radiation is superior to T2 level.     

Ce(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗光化学反应的影响

用水培法研究Ce(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗光化学反应的影响.结果表明, 20 mg·L^-1 CeCl₃使大豆幼苗净光合速率(Pn)、Hill反应、Mg²⁺-ATPase活性与光合磷酸化活力4项指标较对照提高23.2%～14.3%; 有效抑制UV-B辐射(T₁=0.15 W·m^-2和T₂=0.45 W·m^-2)胁迫下4项指标下降, 4项指标降幅［Ce(Ⅲ)+T₁为36.6%～15.9%,Ce(Ⅲ)+T₂为65.6%～33.2%］小于对应的UV-B辐射组(T₁为50.9%～23.3%,T₂为77.3%～51.4%). 动态变化显示, Ce(Ⅲ)减缓了胁迫期4项指标的下降趋势,促进了恢复期4项指标上升幅度. 说明Ce(Ⅲ)通过减轻UV-B辐射对大豆幼苗光化学反应的伤害, 遏制UV-B辐射胁迫下大豆幼苗Pn下降.     

Ce3+与Cu2+协同强化芬顿体系氧化苯酚的效能与机制研究

研究了Ce~(3+)与Cu~(2+)协同强化芬顿体系在不同初始条件下对水中苯酚的氧化效能与机制.结果表明,在p H适用范围的宽度和H_2O_2浓度变化方面,Ce~(3+)/Cu~(2+)/Fe~(2+)/H_2O_2体系比传统的芬顿体系更具有优势,该体系在p H=5.0、H_2O_2浓度为2.0mmol·L-1的条件下,仍可以对苯酚保持相对较高的氧化效能;Cu~(2+)可能会借助反应过程中的中间产物(醌类物质)生成Cu+,Cu+催化H_2O_2分解生成·OH,Ce~(3+)可能促进体系内醌类物质的形成,加快Fe~(3+)与Fe~(2+)的循环效能,在一定程度上提高了芬顿体系中H_2O_2分解生成·OH的速率,说明Cu~(2+)与Ce~(3+)对芬顿体系的强化作用具有协同性;自由基终止剂依然可以抑制Ce~(3+)、Cu~(2+)强化的芬顿体系对苯酚的降解,由此说明体系中起到氧化作用的活性物种仍然是羟基自由基(·OH).     

CaH2对Cu-Ce-La-ZSM-5催化分解NO性能的影响

实验采用一步离子交换法制备Cu-Ce-La-ZSM-5催化剂,然后采用共混法制得Cu-Ce-La-ZSM-5/CaH2催化剂。采用扫描电镜（SEM）,电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）,X射线衍射（XRD）,红外（FTIR）以及NO吸脱附（NO-TPD）对催化剂进行表征。结果显示CaH2的加入使得催化剂中铜离子存在形式发生变化,催化剂表面变光滑洁净,并且吸附NO能力增强。NO催化分解实验的结果表明CaH2提高了催化剂活性和抗氧性。CaH2助催性是由于其受热分解过程中产生的H2能将Cu^2＋还原为具有催化活性的Cu^＋,同时使催化剂表面洁净光滑更容易吸附NO。     

CaH_2对Cu-Ce-La-ZSM-5催化分解NO性能的影响

实验采用一步离子交换法制备Cu-Ce-La-ZSM-5催化剂,然后采用共混法制得Cu-Ce-La-ZSM-5/CaH2催化剂。采用扫描电镜(SEM),电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES),X射线衍射(XRD),红外(FTIR)以及NO吸脱附(NO-TPD)对催化剂进行表征。结果显示CaH2的加入使得催化剂中铜离子存在形式发生变化,催化剂表面变光滑洁净,并且吸附NO能力增强。NO催化分解实验的结果表明CaH2提高了催化剂活性和抗氧性。CaH2助催性是由于其受热分解过程中产生的H2能将Cu2+还原为具有催化活性的Cu+,同时使催化剂表面洁净光滑更容易吸附NO。     

活性炭的表面性质对CeOx/AC催化臭氧氧化水中苯甲酸的影响机制

实验对活性炭(activated carbon,AC)进行了氧改性、氮改性、硫改性和氮-硫共改性,考查AC的表面性质对CeO_x/AC催化臭氧氧化苯甲酸性能的影响.结果表明,相比氧改性活性炭ACO、硫改性活性炭ACS和氮改性活性炭ACN,氮-硫共改性活性炭ACNS由于含氮官能团和含硫官能团的引入,提高了对苯甲酸的吸附性能和催化臭氧氧化性能.采用氮-硫共改性活性炭为载体制备的CeO_x/ACNS催化剂表面Ce~(3+)含量最高,因而具有最高的催化活性,反应30 min,苯甲酸的去除率由单独臭氧氧化的22%提高到88%,TOC的去除率单独臭氧氧化的7%提高到55%.CeO_x/ACNS催化剂具有良好的稳定性,循环使用6次,苯甲酸的去除率仅从88%降低到82%,整个过程中活性组分Ce的流失只占负载量的0.32%,是一种很有应用潜力的臭氧氧化催化剂.     

钙钛矿型La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(1-x)Co_xO_3催化剂的制备及其三效催化活性

采用自燃烧法制备了一组钙钛矿型复合氧化物La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(1-x)Co_xO_3(x=0.9,0.7,0.5,0.3,0.1),并考察了其对CO、C_3H_6和NO的三效催化活性。XRD和SEM表征结果显示,La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(1-x)Co_xO_3具有良好的钙钛矿型晶体结构,晶粒大小为纳米级并自组装成片状结构。催化剂的比表面积为14.73~22.43 m~2/g,含有微孔和介孔结构。催化活性评价结果表明:La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(0.1)Co_(0.9)O_3具有很好的三效催化活性,在理论空燃比的条件下,CO、C_3H_6和NO的起燃温度分别为195℃、264℃和290℃,完全转化温度分别为239℃、418℃和415℃,低温三效催化活性良好;Fe和Co的掺杂量同时影响着La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(1-x)Co_xO_3的催化效果。     

CeO2负载型双金属Pd/Fe催化还原四氯化碳的实验研究

实验采用共沉淀法制得CeO_2负载型双金属Pd/Fe催化剂,并对催化剂的结构特征进行了X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析.使用负载型双金属催化剂对四氯化碳进行还原脱氯研究,探究了温度、溶液初始pH值、催化剂投加量及不同钯载率对四氯化碳脱氯的影响;对比了不同催化剂包括纳米零价铁、纳米钯铁双金属和CeO_2负载型双金属Pd/Fe对四氯化碳的脱氯效果.实验结果表明负载型双金属催化剂在温度为40℃,溶液初始pH为6.5,催化剂投加量为0.4 g·L-1,钯载率为0.5%的条件下,对初始浓度为5 mg·L-1的四氯化碳的去除率高达99.88%.在相同的反应条件下,纳米零价铁和纳米钯铁双金属对四氯化碳的脱氯率分别为58.25%、87.94%.此外,对四氯化碳的脱氯机制进行了探讨.     

V2O5/CeO2催化剂用于低温NH3-SCR的性能研究

采用浸渍法制备了系列V2O5/CeO2催化剂,用于低温NH3选择性催化还原(NH3-SCR)NO.同时,考察了催化剂中V2O5负载量和煅烧温度对催化活性的影响,并运用SEM,BET和XRD物理化学技术对催化剂进行了表征.结果表明,V2O5/CeO2催化剂对模拟烟气中的NO转化呈现出较高的活性,但是V2O5负载量和催化剂的催化活性并不呈线性递增的关系.当V2O5负载量超过10%时,催化剂的催化活性开始下降.随着煅烧温度的升高,由于钒酸铈的生成,催化剂的催化活性下降.400℃为最佳煅烧温度.     

Fe3O4@SA/Ce微球的表征及对染料的吸附特性

以天然高分子化合物海藻酸钠(sodium alginate,SA)为骨架,结合磁性Fe₃O₄和稀土铈离子Ce(Ⅲ)通过溶液反应制备出一种新型的磁性海藻酸铈复合微球(Fe₃O₄@SA;Ce).采用X射线衍射(XRD)、孔结构比表面积分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)及振动样品强磁计(VSM)对Fe₃O₄@SA;Ce的结构进行了表征,并以直接桃红12B(direct red 12B,DR 12B)和直接橙S(direct orange S,DO S)两种染料为吸附对象,探讨了Fe₃O₄@SA;Ce的吸附剂性能、吸附动力学和热力学.结果表明,Fe₃O₄@SA;Ce对室温下自然pH染料溶液中DR 12B和DO S均表现出良好的吸附效果,吸附量分别可达464 mg·g^-1和730 mg·g^-1.在不同温度下(298、313、328 K),Fe₃O₄@SA;Ce对DR 12B和DO S的吸附过程均可用拟二级吸附动力学方程准确描述.通过等温吸附研究,发现Fe₃O₄@SA;Ce对两种染料的等温吸附较好地符合Freundlich模型.各种表征结果表明,SA与Ce(Ⅲ)和Fe₃O₄交联反应后生成的Fe₃O₄@SA;Ce凝胶球表面有大量深浅不一的褶皱沟纹,形貌发生了显著变化.作为一种绿色环保、制备方法简单、可高效吸附的磁性高分子复合吸附剂,Fe₃O₄@SA;Ce对高浓度染料具有很好的吸附效果,期望能够在染料废水处理中得到广泛应用.