柠檬酸和铁反应怎么有臭味？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-05-22 10:57 标签： 碱式碳酸铜与柠檬酸反应

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  1. 作者信息：中山大学童叶翔教授（共同通讯作者）、李明阳博士（共同第一作者）、美国加州大学圣克鲁兹分校李軼（Yat Li）教授（共同通讯作者）、刘田宇博士（共同第一作者）等。
  2. 研究主题：光电催化 – 产氧反应（OER）– 氧化铁光阳极
  3. 发表时间：2019年7月18日上线

光电催化中生成产物所需的超电势是电能损耗的一大原因。为减少因超电势造成的能源消耗、提高电能利用率，研发具有低超电势的光电催化电极材料是当下光电催化转化领域的研究热点之一。特别是在光电水分解应用，降低光电极表面的析氢和析氧超电势，对于提升光电极催化水分解尤为重要。实验测量时可利用起偏电位（turn-onpotential）衡量电极性能。起偏电位越小，表明超电势越小，电极催化活性越高。

近年来通过在光电极表面负载析氢/氧催化剂已成为一种重要的降低起偏电位的方法。然而该方法对性能的提升往往受限于电极和催化剂较差界面质量，如催化剂附着不牢、不均匀或界面存在孔隙等。

Li）教授（通讯作者）课题组发表了一种优化氧化铁光阳极与产氧催化剂界面质量的新方法。与传统的水热法或者原子沉积法附着催化剂不同，本工作利用了具有强络合作用的柠檬酸钠，将镍铁基析氧催化剂[NiFe(OH)x]均匀、完整地包覆在氧化铁纳米阵列表面。由于催化剂/电极界面的完整性及均一性，界面电荷转移电阻显著降低，从而提高了空穴在界面间的传输效率，使在1 M

[图片均来自文章原文，链接附后]

催化剂和氧化铁电极之间界面质量对于电极的催化性能尤为重要。催化剂和电极之间的界面若存在空隙，将使得界面光生空穴传递阻力增大。由于空穴向电极表面传递受阻，大部分空穴将会和光生电子在氧化铁内部或近表层复合湮灭，造成光电流低，产氧量小，产氧起偏电位升高（图1a）。若催化剂和电极之间界面致密紧实，则空穴在界面间传递阻力小，从而降低空穴-电子复合概率，提高光电流，增加产氧量，产氧起偏电位减小（图1b）。

图1. 两种不同光阳极界面空穴传导示意图。 （a）当电极和催化剂层间界面质量差、孔隙多时，界面空穴传递阻值大，增加了电子-空穴复合概率，增大产氧起偏电位； （b）当电极和催化剂层间界面质量优、无孔隙时，界面空穴传递阻值小，增加了空穴氧化水的概率，降低产氧起偏电位。

为提升催化剂和电极之间附着力，本工作采用了柠檬酸钠作为“分子粘合剂”，将NiFe(OH)x层和氧化铁紧密相连。X射线光电子能谱（XPS）和红外光谱表明柠檬酸根分子中的三个羧基能与两端NiFe(OH)x和氧化铁络合，从而紧紧连接二者（图2）。

图2. 柠檬酸根在NiFe(OH)x和氧化铁界面间可能的连接方式。

作者们通过简便溶液浸涂法（dip-coating）制备了NiFe(OH)x均匀包覆的氧化铁纳米线阵列电极（图3a）。首先在导电玻璃表面生长氧化铁纳米线阵列。然后将含柠檬酸钠的NiFe(OH)x前驱体溶液浸润氧化铁纳米线。后通过KOH溶液洗涤，将多余的反应物去除并同时将吸附在表面的NiFe(OH)x前驱体转变为NiFe(OH)x。电子显微镜表征结果（图3b-f）显示NiFe(OH)x均匀附着在氧化铁纳米线上。界面质量良好，无明显孔隙。

（a）柠檬酸钠法在氧化铁表面附着NiFe(OH)x产氧催化剂的步骤示意图；（b、c）负载NiFe(OH)x后氧化铁纳米线透射电镜图；催化剂和电极界面紧密，无明显针孔存在；（d-f）X射线能谱图显示NiFe(OH)x均匀附在氧化铁纳米线表面。

电化学测试展示了含有柠檬酸钠的界面对光电催化效率的提升作用。电压线扫曲线（图4a）显示含有柠檬酸钠界面的氧化铁电极 [Fe2O3/citrate/NiFe(OH)x] 较无催化剂修饰的氧化铁电极（Fe2O3）及无柠檬酸钠界面的氧化铁电极 RHE），不仅比本工作所涉及的Fe2O3和Fe2O3/NiFe(OH)x更小，比文献报道的绝大部分氧化铁光阳极的起偏电位还要低200-500 mV。拟合电化学阻抗图谱（图4c）表明Fe2O3/citrate/NiFe(OH)x的界面传荷阻值最小，证明了提升界面质量可促使界面空穴传递。此外，Fe2O3/citrate/NiFe(OH)x催化性能稳定，7小时测试后光电流仅衰减5%（图4d）。

图4. Fe2O3/citrate/NiFe(OH)x电极光电催化性能表征。（a）电压线扫曲线；（b）微分电压线扫曲线；实线与虚线的交点所对应的电压即为起偏电压；（c）电化学阻抗图谱（EIS）：Nyquist图；（d）光电流稳定性。

本研究通过引入具备络合作用的“粘合”分子——柠檬酸钠显著改善了催化剂包覆层与底层光阳极界面的均一性，降低了氧化铁光阳极的产氧起偏电位。除了光解水外，本方法有望为提升核壳包覆结构均一性与稳定性提供了新的设计思路与实现方法。

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供稿 | 深圳市清新电源研究院

部门 | 媒体信息中心科技情报部

编辑 | 清新电源特邀编辑 刘田宇

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很多花友在查找硫酸亚铁肥料怎么用，虽然硫酸亚铁在国外的盆栽养护中早已被淘汰了，但似乎我国的 养花 爱好者对它还是情有独钟，把它奉为种植喜酸 花卉 的至宝，虽然它的应用如此广泛，但怎么用好硫酸亚铁的问题并不是每个 养花 爱好者都清楚的。

硫酸亚铁本是白色粉末，我们经常看到的蓝色的硫酸亚铁使因为含有结晶水，工业硫酸亚铁因为不纯净，有时候会是绿色(如下图)，以及有黄色斑点。

硫酸亚铁的水溶液十分不稳定，亚铁离子在硫酸亚铁溶解时几乎是瞬间就变成3价铁离子而无法被植物吸收，而这些3价铁离子又进一步氧化成为铁锈沉淀下来，用一个透明的塑料瓶装些硫酸亚铁溶液，投入一块泥土，你会发现铁锈立刻沾满了瓶子，当你把硫酸亚铁溶液倒进土里的时候，相同的反应也会发生，而且反应更快，这些3价铁离子和铁锈不但植物无法吸收，还会造成植物铁中毒，硫酸亚铁应用了上百年，因为其不稳定性，南花北养始终是一个梦想，我小时候，每逢春节，象梅花、迎春花的盆栽，都得从南方运来。即使在天津市政府的花窖里，杜鹃花使用北京西山的山泥养护，寿命也不会超过3年。

如何提高亚铁离子稳定性呢?方法很多，但普遍采用的方法有两种：

1、腐植酸整合：首先发明此方法的是河南鄢陵的花农，到60年代中期已经很成熟了。这就是大名鼎鼎的矾肥水。这可是划时代的大发明。应用这项技术，鄢陵花农第一次在北方，成功的种植了原来只能在南方种植的柑橘、茶花、茉莉和杜鹃。也因为这个发明，南方的花卉才真的跨过长江，跨过黄河，走向了全中国。

使用有机肥和硫酸亚铁制作酸化肥，一种方法是：硫酸亚铁与有机肥原料的比是1:5。先把原料腐熟至半熟或全熟。这是最重要的一步。然后再加入硫酸亚铁。如果一开始就把硫酸亚铁和有机肥原料混合发酵，因为没有腐植酸存在，硫酸亚铁的亚铁离子就会失效。究竟是做成固态的酸性有机肥还是矾肥水，由腐熟有机原料时加水多少决定。

2、使用柠檬酸+硫酸亚铁溶液：把硫酸亚铁溶解在柠檬酸溶液中，硫酸亚铁中的亚铁离子就会与柠檬酸生成柠檬酸亚铁。因为柠檬酸亚铁是有机酸盐，离解度很低。它在溶液中大部分是以分子状态存在的。因此大大提高了亚铁离子稳定性。另外柠檬酸是植物体内运送所有金属离子的载体。柠檬酸盐可以为植物直接吸收。

具体的做法是：首先配制0.05%柠檬酸溶液。在50公斤水中加入25克的柠檬酸，溶解后加入125g硫酸亚铁，充分搅拌。这做生成了0.25%硫酸亚铁+0.05%柠檬酸的溶液。这种溶液最适合叶面喷淋。植物吸收很快，不会造成烧伤。如果再加入50g尿素，形成0.25%硫酸亚铁 +0.05%柠檬酸 +0.I%尿素的复合铁肥，效果更是倍增。如果用于灌溉，根据不同植物，可以把硫酸亚铁的量提高到0.5-1%。柠檬酸的量也应相应提高。

值得注意的是在水中先溶解柠檬酸，然后再加入硫酸亚铁，柠檬酸在化工原料商店，食品店和超市的调味品柜台出售，有不对的地方请花友斧正。

对于北方的花友来说，种一些喜欢偏酸性土壤的 花卉 植物，往往需要用到硫酸亚铁，但是因为硫酸亚铁的水溶液十分不稳定，亚铁离子在硫酸亚铁溶解时几乎是瞬间就变成3价铁离子而无法被植物吸收，所以溶解硫酸亚铁前应将水调到PH5.5左右。

上图左边是加了白醋，中间是柠檬汁、右边是什么也没有加

这个时候我们可以用柠檬酸、乙酸（醋酸）、草酸、乳酸等有机酸，但是酸性较弱使用量稍大一些，成本也高一些（对家庭 养花 来说一般不会在乎成本的），简单的说就是白醋、柠檬汁等常见有机酸也是可以的，本文我们主要来说说柠檬酸和硫酸亚铁的使用方法。

使用柠檬酸+硫酸亚铁溶液：把硫酸亚铁溶解在柠檬酸溶液中，硫酸亚铁中的亚铁离子就会与柠檬酸生成柠檬酸亚铁。因为柠檬酸亚铁是有机酸盐，离解度很低。它在溶液中大部分是以分子状态存在的。因此大大提高了亚铁离子稳定性。另外柠檬酸是植物体内运送所有金属离子的载体。柠檬酸盐可以为植物直接吸收。

首先配制0.05%柠檬酸溶液。在50公斤水中加入25克的柠檬酸，溶解后加入125g硫酸亚铁，充分搅拌。这做生成了0.25%硫酸亚铁+0.05%柠檬酸的溶液。这种溶液最适合叶面喷淋。植物吸收很快，不会造成烧伤。如果再加入50g尿素，形成0.25%硫酸亚铁 +0.05%柠檬酸 +0.I%尿素的复合铁肥，效果更是倍增。如果用于灌溉，根据不同植物，可以把硫酸亚铁的量提高到0.5-1%。柠檬酸的量也应相应提高。

值得注意的是在水中先溶解柠檬酸，然后再加入硫酸亚铁，柠檬酸在化工原料商店，食品店和超市的调味品柜台出售，有不对的地方请花友斧正。

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