金属相1T´ MoS2增强类石墨相C3N4的可见光催化性能

通过煅烧和静电自组装的方法制备了1T′ MoS₂超薄纳米片和类石墨烯相氮化碳(g-C₃N₄)纳米片的复合材料. 该材料在光催化实验中展现出6.24 μmol?g^?1?h^?1的产氢速率, 优于贵金属铂修饰的g-C₃N₄纳米片的性能(4.64 μmol?g^?1?h^?1). 此外, 该复合材料在光催化降解有机染料甲基橙的实验中表现出0.19 min^?1的催化速率, 而纯g-C₃N₄纳米片只有0.053 min^?1的催化速率. 材料光催化性能的提升可归结于1T′MoS₂ 和g-C₃N₄之间的协同效应, 包括光吸收的增强以及因1T′MoS₂优异电子导电性而得到的高效电荷分离.     

Pd增强缺陷态TiO2纳米管阵列的光催化产氢性能

通过光还原沉积法, 利用氧空位诱导作用, 在Ni掺杂的缺陷态TiO₂纳米管阵列(TNT-Ni)上得到金属 Pd含量不同的Pd-TNT-Ni催化剂. 采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见 漫反射(UV-Vis DRS)、 表面光电压(SPV)、 光致发光光谱(PL)和电化学测试等表征手段, 探究了Pd与Ni掺杂的缺陷态TiO₂纳米管阵列之间的强相互作用对其光吸收特性和载流子分离及传输效率的影响, 阐明了强相互 作用对材料光催化活性的调控机理, 提出了Pd增强Pd-TNT-Ni光催化性能的作用机理. 结果表明, 通过光还 原法制备的Pd纳米颗粒尺寸为10~20 nm的Pd₁₂₀-TNT-Ni样品的光响应值为4.22 mA/cm², 是未负载Pd样品光 响应值(1.14 mA/cm²)的3.7倍, 其具有最佳的平均产氢速率(5.16 mmol·g^?1·h^?1), 是TNT样品平均产氢速率 (0.45 mmol·g^?1·h^?1)的12倍, 表明Pd与缺陷态TiO₂纳米管阵列之间的强相互作用驱动了载流子的分离及传输, 且Pd作为电子捕获势阱及反应活性位点, 显著提高了材料的光催化性能.     

熔盐辅助法制备g-C3N4纳米结构及其光催化制氢性能

以尿素作为原料, 采用熔盐辅助热聚合法在KCl-NaCl-BaCl₂体系中制备了带隙可调的g-C₃N₄纳米结构. 采用X射线衍射仪、 扫描电子显微镜、 X射线光电子能谱仪、 紫外-可见漫反射光谱仪及荧光光谱仪对产物的结构、 形貌、 成分及光学性能进行了表征. 对g-C₃N₄纳米结构可见光条件下的光催化制氢性能进行了测试, 研究了不同的尿素/熔盐比对其光催化性能的影响. 结果表明, 熔盐辅助热聚合法制备的g-C₃N₄ 纳米结构吸收光谱出现明显宽化, 吸收边由普通热聚合法制备g-C₃N₄的约450 nm红移至约500 nm左右. 同时光生载流子复合几率明显降低, 从而有效提升其光催化制氢性能. 最优化的g-C₃N₄(60)样品析氢速率达到12301.1 μmol?g^?1?h^?1, 为普通热聚合法制备g-C₃N₄析氢速率的4倍.     

非贵金属三元复合Ni(PO3)2-Ni2P/CdS NPs异质结的构建及可见光高效催化产氢性能

结合异质结构建与共催化剂改性, 以花球状Ni(OH)₂为前驱体, 经热磷酸化后得到Ni(PO₃)₂-Ni₂P二元助催化剂, 借助超声化学合成法, 与CdS NPs复合, 形成非贵金属CdS基三元光催化材料Ni(PO₃)₂-Ni₂P/CdS NPs. 以Na₂S-Na₂SO₃为牺牲剂, 在可见光(λ＞420 nm)照射下, 在不借助任何贵金属的情况下, 负载量为8%(质量分数)的Ni(PO₃)₂-Ni₂P/CdS NPs复合材料的光催化产氢速率达到4237 μmol·g^?1·h^?1, 为CdS NPs(217 μmol·g^?1·h^?1)的19倍. 在产氢循环实验中, 反应进行到第6次循环(18 h)后, 复合材料的产氢速率约为初始的89%, 具有较好的稳定性. 与CdS NPs相比, Ni(PO₃)₂-Ni₂P/CdS NPs的吸收边明显红移, 禁带宽度降至1.86 eV, 并降低了H⁺还原的过电位, 显示出增强的光吸收性能和适宜的带隙结构. 通过Ni(PO₃)₂-Ni₂P与CdS NPs之间的协同效应, 有效促进了光生载流子的分离, 提高了产氢活性和稳定性.     

钌/氮掺杂石墨烯催化硼氢化钠水解制氢的研究

本文采用原位合成法制备了钌/氮掺杂石墨烯(Ru/NGR)催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等手段对催化剂的结构形貌进行了表征。将Ru/NGR催化剂应用于硼氢化钠水解制氢体系,考察了钌的负载量、硼氢化钠的浓度、反应温度等对硼氢化钠产氢的催化性能的影响。研究结果表明:当温度为25℃,硼氢化钠浓度为2 wt%,钌负载量为3.9%时,产氢速率可达32.95 L·(gRu·min)^-1。通过对Ru/NGR催化剂催化硼氢化钠水解反应动力学数据研究研究得出该催化剂的活化能为46 kJ·mol^-1。     

镁铝混合氧化物负载镍催化剂的制备及在液化石油气低温重整反应中的催化性能

采用共沉淀-浸渍法制备了不同Ni 含量的 Ni/Mg(Al)O 催化剂并用于液化石油气(LPG)的低温水蒸气重整反应. X 射线衍射和程序升温还原结果表明, 在 800 ℃焙烧的 Ni/Mg(Al)O 催化剂中, NiO 与 MgO 反应生成 Mg-Ni-O 固溶体, 还原后形成金属 Ni 纳米颗粒. 详细研究了 Ni 含量(质量分数)、反应温度和水/碳摩尔比(n_H2O/n_C) 等对催化剂性能的影响. 实验结果表明, 15%Ni/Mg(Al)O 催化剂对 LPG 低温重整反应具有最佳的催化性能. 提高反应温度能显著提高 Ni/Mg(Al)O 催化剂的催化性能. 当n_H2O/n_C=2时, 在400~500 ℃的温度范围使LPG完全转化的最大反应空速从 28900 mL·h^-1·g^-1Cat提高到 86800 mL·h^-1·g^-1Cat. 适当增大水/碳摩尔比有利于 LPG 转化为小分子气体, 但在 LPG 摩尔流量不变的情况下, 反应气中水含量过高会导致 LPG 转化率降低. 反应后催化剂的X射线衍射谱(XRD)和热重分析(TG)结果表明, Ni/Mg(Al)O催化剂优良的催化活性和反应稳定性可归因于催化剂表面Ni晶粒较高的稳定性和抗积炭性能.     

NaOH浓度对Na0.44MnO2储钠性能的影响

我们通过球磨法及后续的高温焙烧合成出了短棒状的Na_0.44MnO₂,并研究了其作为碱性水溶液钠离子电池正极时,电解液NaOH浓度对其电化学性能的影响。结果表明,提高NaOH浓度有利于抑制嵌氢反应的发生并改善电极的循环性能和倍率性能,但同时也会造成析氧反应的提前触发,浓度过高时则又会降低其倍率性能。Na_0.44MnO₂在8 mol·L^?1 NaOH中表现出了最佳的电化学性能,0.5C(1C=121 mA·g^?1)的电流密度下,比容量达到79.2 mAh·g^?1,50C时,仍能释放出35.3 mAh·g^?1的比容量,在0.2–1.2 V(vs.NHE)的电压窗口内,500周后容量保持率64.3%。此外,我们也发现缩小电压窗口可以减少副反应、改善循环性能。Na_0.44MnO₂在浓碱电解液中也表现出了优异的耐过充能力。上述结果不仅表明通过优化电解液体系和测试条件可大大改善Na_0.44MnO₂的储钠性能,同时也证实了Na_0.44MnO₂作为一种水溶液钠离子电池正极材料,在大规模储能领域具有良好的应用前景。     

制备高活性纳米零价铁的甘露醇改性机理

纳米零价铁(Nano zero-valent iron,nZVI)被广泛应用于水污染治理,高纯度且分散性良好的nZVI的制备方法一直是研究热点.本文采用含不同羟基数目的醇(乙醇、乙二醇、赤藓糖醇、甘露醇和山梨醇)作为改性剂,分别制备得到n ZVI-EA,nZVI-EG,nZVI-ER,nZVI-M和nZVI-S样品.将上述样品应用于水中微囊藻毒素(Microcystin-LR,MC-LR)的还原去除.结果表明,随着改性剂羟基数目的增多,改性nZVI的抗氧化能力和分散性增强,对MC-LR的降解反应速率也随之提高.nZVI-M去除MC-LR的表面积校正特征速率常数(79.35×10^-5L·m^?2·min^?1)是nZVI-S(8.55×10^-5 L·m^?2·min^?1)的9.3倍,是未改性样品nZVI₀(1.30×10^-5 L·m^?2·min^?1)的61.0倍.通过X射线衍射...     

Cu、C共负载ZnO光催化剂固氮性能及机理

为提高ZnO催化剂光催化固氮性能,克服其光生电子-空穴复合率高、可见光响应能力差以及易光腐蚀等缺点,本研究采用Cu、C共负载方式对ZnO催化剂进行改性(以下简称CuCZ催化剂)。结果显示,CuCZ?3%(Cu占ZnO质量的3%)催化剂的光催化固氮速率最大,达到4.96 mmol·g_cat^-1·h^-1,为ZnO(0.612 mmol·g_cat^-1·h^-1)的8.10倍、CZnO(C负载ZnO,3.00 mmol·g_cat^-1·h^-1)的1.65倍。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV?Vis DRS)、光致发光光谱(PL)以及电化学阻抗谱(EIS)对CuCZ催化剂进行表征以探究其光催化固氮效果提高的机理。结果表明,Cu、C共负载产生的界面电荷转移机制和C的“电子桥梁”作用提高了ZnO催化剂的光催化固氮性能,降低了光生电子-空穴复合率。CuCZ?3%催化剂的4次光催化循环固氮速率稳定于4.61~4.96 mmol·g_cat^-1·h^-1之间,这说明C层的包覆削弱了CuCZ催化剂的光腐蚀过程,增强了其稳定性。     

多孔纳米CoFe2O4的制备及其对高氯酸铵的热分解催化性能

采用胶晶模板法制备出具有三维多孔结构的纳米CoFe₂O₄。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和N₂吸附-脱附对样品的晶型和形貌结构等进行表征,采用差示扫描量热法(DSC)对比研究多孔纳米CoFe₂O₄和球形纳米CoFe₂O₄对高氯酸铵(AP)的热分解性能的影响,并考察这两种催化剂对AP催化热分解的动力学参数。结果显示,制备出的多孔纳米CoFe₂O₄样品具有典型的尖晶石结构,孔径约200 nm;比表面积明显高于40 nm球形CoFe₂O₄,达到55.646 m²·g^-1。DSC测试结果表明：多孔纳米CoFe₂O₄的加入促进了AP的热分解,最高使AP的高温分解峰温降低91.46℃,能量释放最高达1120.88 J·g^-1,是纯AP分解放热量的2.3倍;多孔纳米CoFe₂O₄具有较高的比表面积,能提高催化反应的接触面积,使AP的高温分解峰温度更低,反应活化能较小,从而表现出比球形纳米CoFe₂O₄更高的催化活性。此外,对多孔纳米CoFe₂O₄催化AP的热分解机理进行初步探索,纳米多孔催化剂对气态中间产物的作用促进了AP的热分解。     

钴配合物催化的乙烯与三烷基铝置换反应动力学研究

研究了用钴配合物催化的乙烯与三异丁基铝的置换反应动力学. 置换反应速率相对于烷基铝浓度、配合物浓度及乙烯压力呈一级关系. 置换反应速率的动力学方程为r=1.4 ×106[R3Al][Cat.][pC2H4]. 反应的活化能为71.9 kJ/mol.     

四价钼体系催化丁二烯聚合动力学

本文报导了MoCl₂(n-C₈H₁7O)₂-(i-Bu)₂AlOph体系催化丁二烯聚合动力学研究结果,得到聚合速率方程式R=k(C)_O(2)[M]=k_pa(c)_o(M),表观活化能18.6千卡/摩尔,指数前因子1.6×10¹⁰分^-1,以及不同温度下的催化剂利用率,活性中心浓度,活性中心平均寿命等,还证明了等聚合速率的聚合时间t_O与活性中心平均寿命相近。     

一种新的反应路径实现高体积能量密度的锂硒电池

作为硫(S)的同族元素,硒(Se)在化学和电化学性质上与硫类似。应用于二次锂金属电池时,Se作为正极活性物质,通过Se+2Li?Li2Se的电化学转化进行可逆地锂化和脱锂,具有较高的理论比容量(675 mAh·g^?1)。虽然其理论比容量低于S(1672 mAh·g^?1),但是Se的密度较大,从而其理论体积比容量(3253 mAh·cm^?3)与S(3467 mAh·cm^?3)相当1。另外,Se具有远高于S的电导率(Se:≈10?5 S cm^?1;S:≈10?30 S·cm^?1),以及与商用碳酸酯电解液更好的兼容性2–4,这些特性使得锂硒(Li-Se)电池体系有望兼具高功率和体积能量密度。     

铜氨配合物还原动力学研究——硫酸四氨合铜

氨(或胺)常被用作液相还原法镀铜或制备铜纳米线的还原剂,但氨(胺)对铜离子还原过程及动力学的影响缺乏系统的研究。本研究通过计时电量法测定了硫酸四氨合铜溶液中不同温度下在不同阶跃电位时Cu(NH₃)4²⁺还原为Cu的反应速率常数,进而求得标准速率常数K 0(4.12×10^-5 m·s^-1~7.33×10^-5m·s^-1)及表观活化能(23.60 kJ·mol^-1)。所得参数为研究氨(胺)对铜离子还原反应影响规律提供基础数据,并可为铜纳米线制备过程中长径比的调控提供参考。     

光热效应增强的Au/RGO/Na2Ti3O7光催化加氢性能

将典型的光热等离激元石墨烯和纳米金简便地负载在钛酸钠(Na₂Ti₃O₇)载体上, 构建出具有较窄禁带宽度和较高光催化活性的Au/RGO/Na₂Ti₃O₇光热辅助光催化体系. 研究发现, 石墨烯片层与金纳米颗粒在光照下, 通过局域表面等离激元共振效应诱导产生大量的热电子, 以活化反应物并降低反应活化能, 其引发的光热效应还可精准提升光催化体系中反应位点附近的温度, 从而大幅提升光催化反应速率. 通过构建特殊微支结构, 进一步增强了Au/RGO/Na₂Ti₃O₇催化剂对光的捕获, 并限域锚定高表面能催化剂以增强体系的稳定性. 在光热、 光催化的高效协同增强下, Au/RGO/Na₂Ti₃O₇催化剂体系对对硝基苯酚和肉桂醛的加氢反应均表现出增强的光催化活性. 光热辅助下的Au/RGO/Na₂Ti₃O₇光催化剂在对硝基苯酚反应中的转换频率（TOF）值高达54.4 min^-1, 反应活化能显著降低至15.78 kJ/mol, 且其在长效测试中表现出良好的稳定性（4次循环催化后, 转化率的保持率近90%）.     

Fe掺杂CuS纳米颗粒的合成及其在光热/化学动力学联合治疗中的应用

以乙酰丙酮铜和硫粉为铜源和硫源,在油酸(OA)-油胺(OM)-十八烯(ODE)体系中合成了近红外吸收的硫化铜(CuS)纳米颗粒,并通过改变硫元素活化状态的方式调节其吸收峰到适合光热治疗的1 064 nm附近。通过阳离子交换法进一步制备了Fe、Mn等元素掺杂的CuS纳米颗粒,并保持其吸收峰位置几乎不变。使用微乳法进行聚乙二醇(PEG)化修饰后,这些纳米颗粒在水溶液中表现出良好的分散性和稳定性。分别测试了CuS纳米颗粒在Fe³⁺掺杂前后的光热性能及羟基自由基(·OH)生成能力。结果表明,PEG修饰后Fe³⁺掺杂的CuS纳米颗粒(CuS∶Fe-PEG)在1 064 nm处的质量消光系数为37.5 L·g^-1·cm^-1,光热转换效率可达43.7%。虽然光热性能略低于未掺杂的CuS-PEG,但其·OH生成能力有大幅提升。细胞实验也表明,在弱酸性条件下,CuS∶Fe-PEG具有更好的肿瘤细胞抑制能力,在1 064 nm激光照射下能够有效杀死肿瘤细胞,可用于光热/化学动力学联合治疗。     

A Novel Fluorinated Metal-organic Framework for Xenon/Krypton Separation

A porous metal-organic framework[C21H20CoF6O7]was synthesized with Co(CH3 COO)2·4 H2 O and CPHFP(2,2’-bis(4-carboxyphenyl)hexafluoro-propane)under hydrothermal conditions.This FMOF-Co has been characterized by elemental analysis,infrared spectroscopy,thermogravimetric analysis,single-crystal and powder X-ray diffraction.The crystal is of monoclinic space group P21/n with a=7.8911(2),b=29.9053(8),c=10.5811(3)?,β=90.193(10)°,V=2499.70(12)?³,Z=4,M_r=557.3,D_c=1.481 g·cm^–3,F(000)=1132,μ=0.768 mm^–1,GOOF=1.035,the final R=0.0722 and w R=0.2326 for 6347 observed reflections with I>2σ(I).The structure of FMOF-Co is constructed form the linkage of Co(II)through CPHFP,forming a 3 D net framework.The Kr and Xe uptake values are 0.225 and 0.484 mmol·g^–1 at 303 K(100 KPa)with their mol selectivity to be 0.46;while the Kr and Xe uptake values are 0.486 and 0.077 mmol·g^–1 at 233 K(100 KPa),with their mol separation being 6.29 at this condition.     

量子点自修饰TiO2p-n同质结的构建及光催化性能

在n型TiO₂纳米片表面原位沉积p型TiO₂量子点构建了量子点自修饰的TiO₂ p-n同质结(PNT-x), 并利用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线光电子能谱(XPS)、 稳态荧光光谱(PL)、 拉曼光谱(Raman)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、 电化学测试及电化学交流阻抗谱(EIS)对复合物的组成、 结构和光催化性能进行了表征和研究. 结果表明, PNT-x具有TiO₂量子点自修饰的结构, 量子点和纳米片中分别含有金属缺陷和氧缺陷, 其含量随组成变化可控, 并使得PNT-x表现出p-n同质结的典型特征, 与n-n Ⅱ型同质结以及块状p-n同质结相比, PNT-x中费米能级相差更大, 界面内电场更强, 具有更高的电荷分离和传递效率. 光照下, 样品的光催化活性顺序为PNT-400>p-25>PNT-600>PNT-200>p-TiO₂>n-TiO₂, 其中PNT-400的光催化产氢速率高达41.7 mmol·g^-1·h^-1, 分别为n-TiO₂纳米片、 Ⅱ型同质结和块状p-n同质结的4.3倍、 3.6倍和2.3倍, 并表现出优异的催化稳定性.     

MIL⁃53(Al)催化甲基氯硅烷的歧化机理

利用B3LYP/6?311++G(3df,2pd)方法计算了MIL?53(Al)的3个位点催化甲基氯硅烷以制备二甲基二氯硅烷的活性差异,并对反应通道、能量、过渡态虚振模式、内禀反应坐标(IRC)、关键原子间距的变化等进行了分析和讨论,得出了一致的结论:1~3号活性位催化的主反应速控步的活化能分别为157.15、155.31和123.44 kJ·mol-1;副反应速控步的活化能分别为206.48、214.87和166.07 kJ·mol-1。MIL?53(Al)能顺利催化歧化反应的原因在于其催化中心Al—O—H上的Br?nsted酸H,活性的差异来源于其配位环境的不同。     

PdAg/MIL-101(Fe)催化NaBH4水解制氢

将PdAg纳米颗粒负载到MIL-101(Fe)上作为硼氢化钠水解制氢的催化剂。采用XRD、TEM、HRTEM、XPS、SEM和EDS等方法对催化剂PdAg/MIL-101(Fe)的结构进行了表征。PdAg/MIL-101(Fe)在硼氢化钠水解制氢中表现出较高的催化活性,在温和的条件下水解制氢最大速率为2.60 L·min^–1·g_cat.^–1。详细研究了反应温度、催化剂用量、氢氧化钠和硼氢化钠浓度对该催化反应的影响规律。结果发现,制氢速率很大程度上依赖于反应温度,随着反应温度的升高,制氢速率明显增加,制氢的表观活化能为54.89 kJ·mol^–1。该催化剂重用性能好,5次循环后仍能保持活性。