Bi2WO6量子点(QDs)修饰Bi2MoO6-xF2x异质结的构筑及其催化活性增强机理

采用简单沉积-沉淀法合成了Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x（BWO/BMO6-xF2x）异质结,借助XRD、XPS、TEM、SEM、EDS、UV-Vis-DRS、PC和EIS等测试技术对其组成、形貌、光吸收特性和光电化学性能等进行系统表征,并以模型污染物罗丹明B（RhB）的光催化降解作为探针反应来评价Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x异质结的光催化活性增强机制。形貌分析表明,所得Bi₂MoO₆微球由大量厚度为20~50 nm的纳米片组成;FE-SEM和HR-TEM分析表明,尺寸约为10 nm的Bi₂WO₆量子点均匀沉积在Bi₂MoO_6-xF_2x微球表面,形成新颖的Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x异质结;与纯Bi₂MoO₆或者Bi₂WO₆相比,1∶1Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x异质结表现出更好的光催化活性和光电流性质,其对RhB光催化降解的表观速率常数分别为纯BMO和BWO的6.4和11.6倍。PC和EIS图谱分析表明,Bi₂WO₆量子点表面沉积显著提高Bi₂MoO_6-xF_2x光生电子/空穴的分离效率和迁移速率;活性物种捕获实验证明了·O₂^-和h⁺是主要的活性物种。根据实验结果,探讨了F^-掺杂和Bi₂WO₆量子点之间的协同效应对Bi₂MoO₆的光催化活性的影响机制。     

新半金属Fe2LaO4磁电性能的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法设计并优化了含稀土元素的新半金属Fe₂LaO₄。详细计算了其电荷分布,分子磁矩等磁电性能，并结合配位场理论分析了其电子结构。结果表明，Fe₂LaO₄是一种含稀土元素的铁磁性的新ⅡB型半金属；它的稳定相晶格常数约为0.623 nm，分子磁矩约为1.0μ_B；Fe₂LaO₄属软铁磁性半金属；La较多的外层电子增强了Fe₂LaO₄内部的库仑斥力,导致了配合物ML₄和ML₆均受强场作用,从而使Fe₂LaO₄具有软铁磁性；考虑自旋分布后ML₄和ML₆的电子结构分别为a_1g¹↑a_1g¹↓t_1u³↑t_1u³↓e_g²↑e_g²↓t_2g³↑t_2g³↓和a_1g¹↑a_1g¹↓t_1u³↑t_1u³↓t_2g³↑t_2g³↓e_g²↑e_g²↓e_g^*1↑,这些电子属于分子轨道。     

溴代烷烃与活性氮的反应发光研究

在流动余辉装置上, 利用N₂空心阴极放电制备活性氮, 研究了活性氮与溴代烷烃(CHBr₃、CH₂Br₂、C₂H₅Br、C₄H₉Br) 反应的化学发光.上述所有反应中, 在550～750 nm波段均观察到了较强的NBr (b¹Σ+→X³Σ^-)跃迁发射谱. 同时在活性氮与CHBr₃和CH₂Br₂的反应中, 在流动管下游还观察到了CN (A²π, B²π→X²Σ⁺)的发射谱. 验证性的实验表明, 激发态NBr (b¹Σ⁺)是由二步过程形成: N(⁴S)与溴代烷烃反应生成NBr (X³Σ^-), 再通过N₂ (A ³Σ_u⁺)分子能量转移到激发态NBr (b¹Σ⁺); 而激发态的CN是通过N(⁴S) + CBr→CN(A, B) + Br过程形成的.     

三元体系YCl3-CdCl2-H2O和四元体系YCl3-CdCl2-HCl(～8.8%)-H2O (25 ℃)的相平衡及其固相新化合物的研究

The equilibrium solubilities of the ternary system YCl₃-CdCl₂-H₂O, the quaternary system YCl₃-CdCl₂-HCl(～8.8%)-H₂O were determined at 25 ℃ and the phase diagrams were constructed. The results show that the ternary system was complicated with six equilibrim solid phases CdCl₂·2.5H₂O, CdCl₂·H₂O, 8CdCl₂·YCl₃·15H₂O (8∶1 type), 4CdCl₂·YCl₃·13H₂O(4∶1 type), 5CdCl₂·2YCl₃·26H₂O (5∶2 type) and YCl₃·6H₂O. The quaternary system was also complicated with four equilibrim solid phase CdCl₂·H₂O, 4CdCl₂·YCl₃·13H₂O (4∶1 type), 5CdCl₂·2YCl₃·26H₂O(5∶2 type) and YCl₃·6H₂O. Among the three new compounds 8CdCl₂·YCl₃·15H₂O, 4CdCl₂·YCl₃·13H₂O and 5CdCl₂·2YCl₃·26H₂O, 8CdCl₂·YCl₃·15H₂O was a kind of metastable compound only in ternary system, and it was changed into 4CdCl₂·YCl₃·13H₂O with time. Both 4∶1 type and 5∶2 type existed in ternary and quaternary system, but they were also congruently soluble compounds in quaternary system. They have been prepared from the system and have been characterized by XRD, TC-DTG and DSC.     

白光LED用Sr0.955Al2Si2-xTixO8：Eu2+荧光粉的晶体结构和光谱特性

由高温固相反应制得Sr_0.955Al₂Si_2-xTi_xO₈：Eu²⁺（x=0~1.0）系列试样,研究了Ti⁴⁺置换Si⁴⁺对其晶体结构和光谱特性的影响。Ti⁴⁺以类质同相替代Si⁴⁺进入晶体晶格中,形成了连续固溶体,其晶胞参数a,b,c,β和晶胞体积V随Ti⁴⁺置换量呈线性递增。Ti⁴⁺置换Si⁴⁺对晶胞参数c的影响显著,b其次,a最小。荧光激发谱为宽带,位于230~400nm,由267nm、305nm、350nm和375nm 4个峰拟合成,表观峰值位于351nm;随着Ti⁴⁺置换量的增加,半高宽（FWHM）从105nm减小到93nm。发射光谱位于380~600nm,表观峰值位于407nm,可由406nm和441nm两峰拟合而成并且随Ti⁴⁺置换量增加线性红移,Ti⁴⁺进入晶格对长波长发射中心影响较少;Ti⁴⁺置换量为1.0时,表观发射峰位从407nm红移至417nm;利用试样荧光光谱和VanUitert经验公式,得出SrAl₂Si₂O₈：Eu²⁺中Sr²⁺的配位数为9。随着Ti⁴⁺置换量Si⁴⁺进入基质晶格,造成Eu-O距离变小,使得Eu²⁺所处的晶体场强度增强,发光中心Eu²⁺的5d能级分裂增大,造成Eu²⁺最低发射能级重心下移,两拟合谱峰峰位均呈线性红移。     

钙钛矿型LaxSr1－xNi1－yCoyO3光电催化活性研究

用甘氨酸-硝酸盐燃烧合成法, 制备La_xSr_1－xNi_1－yCo_yO₃复合氧化物的陶瓷粉末, 对钙钛矿氧化物进行了XRD结构分析. 在通氧或不通氧下测试氧还原和氧析出的循环伏安曲线. 结果表明: 该氧电极具有双功能催化特性, 但不完全可逆. 利用汞灯作为激发光源, 进行几种水溶性染料和五种混合染料光解实验, 利用紫外-可见、红外以及人工神经网络光度法研究La_xSr_1－xNi_1－yCo_yO₃的催化性能. 结果表明: La_xSr_1－xNi_1－yCo_yO₃ (x＝0.7, 0.9, 1; y＝0.3, 0.75)复合氧化物都具有较强光催化特性; La_xSr_1－xNi_1－yCo_yO₃的光催化活性高于La_xSr_1－xNiO₃, 这与B位离子(Ni^2—, Co^2－)的电子构型有关; Co^2＋的加入可使La_xSr_1－xNiO₃的光催化活性有所提高.     

纳米Mn-Zn铁氧体的制备和研究

Nanosize manganese zinc ferrites were fabricated by hydrothermal precipitation route using Fe₂(SO₄)₃, ZnSO₄·7H₂O, MnSO₄·H₂O as material, then some calcinated at 500 ℃ and studied by XRD, TEM, IR and VSM. The results showed that the products were spinel crystal structure and uniformly sized nanoparticles (15～25 nm) with little aggregation. The analysis of IR showed that the superficial water can be eliminated, but that was embedded in crystal lattice can not be removed by calcinating. The effect Zn content x on the lattice (a) of nanosize Mn_1-xZn_xFe₂O₄ was also discussed. The lattice of nanosize Mn_1-xZn_xFe₂O₄ decreases with x increasing; and its value deviated the standard lattice (a₀) of normal size manganese zinc ferrites. A lot of water was absorbed during the hydrothermal process owing to the large surface of nanosize particles. The change of magnetic properties of Mn_xZn_1-xFe₂O₄ with x increasing was studied: nanosize Mn_xZn_1-xFe₂O₄ particles synthesized by us exhibited peculiar magnetic properties curve with Zn content (x) increasing, Superparamagnetic behaviors of the synthesized ZnFe₂O₄ samples were confirmed by magnetic characterization, which can be explained by the difference between the distribution of the metal ions (Mn²⁺, Zn²⁺ and Fe³⁺) among the tetrahedral (A) and the octahedral (B) sites of nanosize ferrite and that of bulk ferrite.     

不同温度下VUV光激发的Pr3+离子的发光性质

The luminescent properties of Pr³⁺-doped LaB₃O₆, SrAl₁₂O₁₉, SrB₄O₇ and NaYF₄ in the vaccum ultraviol-et (VUV) range at different temperatures were investigated under the excitation of high-energetic synchrotron radiation. For Pr³⁺ ions in LaB₃O₆, SrAl₁₂O₁₉ and SrB₄O₇, only the parity-forbidden ¹S₀→4f² transitions were observ-ed in the emission spectra at relatively low temperature; but the parity-allowed 4f5d→4f² transitions appeared simultaneously when the temperature was high enough. And the intensity of broad 4f5d→4f² emission increased relative to the intensity of ¹S₀→4f² emissions with increasing temperature. Then the thermal equilibrium model of energy levels was employed to the lowest 4f5d state and ¹S₀ state of Pr³⁺ in the three hosts. The calculated curves were in good agreement with the experimental values, indicating the occurrence of the thermal excitation from ¹S₀ state to 4f5d states at high temperatures when the lowest 4f5d state lies higher than ¹S₀ state and the photon energy is high enough.     

VB2n-(n=8~12)团簇几何结构、电子及热力学特性的理论研究

基于卡里普索结构预测程序和密度泛函理论的第一性原理计算,搜索确定了VB_2n^-（n=8~12）团簇的基态和亚稳态结构。结果发现,V原子的掺杂完全改变了原硼团簇的结构并提高了原体系的稳定性。掺杂体系基态结构分别呈现高对称性的鼓状（VB₁₆^-：C_2v）、管状（VB₁₈^-：C_2v和VB₂₀^-：C_s）及笼状（VB₂₂^-：C₂和VB₂₄^-：D_3h）结构。基于基态结构,研究了体系的电荷转移和极化率,拟合出了光电子能谱、红外和拉曼谱图,分析了流变键和芳香特性。最后,研究了体系的热力学特性,讨论了温度对热力学参数的影响。     

空气中合成固溶体荧光粉Ba2(Zn, Mg)Si2O7:Ce3+,Eu2+,Eu3+及其发光特性

采用高温固相法在空气中合成了Ba_1.97-yZn_1-xMg_xSi₂O₇:0.03Eu,yCe³⁺系列荧光粉。分别采用X-射线衍射和荧光光谱对所合成荧光粉的物相和发光性质进行了表征。在紫外光330~360 nm激发下,固溶体荧光粉Ba_1.97-yZn_1-xMg_xSi₂O₇:0.03Eu的发射光谱在350~725 nm范围内呈现多谱峰发射,360和500 nm处有强的宽带发射属于Eu²⁺离子的4f⁶5d¹-4f⁷跃迁,590~725 nm红光区窄带谱源于Eu³⁺的⁵D₀-⁷F_J (J=1,2,3,4)跃迁,这表明,在空气气氛中,部分Eu³⁺在Ba_1.97-yZn_1-xMg_xSi₂O₇基质中被还原成了Eu²⁺;当x=0.1时,荧光粉Ba_1.97Zn_0.9Mg_0.1Si₂O₇:0.03Eu的绿色发光最强,表明Eu³⁺被还原成Eu²⁺离子的程度最大。当共掺入Ce³⁺离子后,形成Ba_1.97-yZn_0.9Mg_0.1Si₂O₇:0.03Eu,yCe³⁺荧光粉体系,其发光随着Ce³⁺离子浓度的增大由蓝绿区经白光区到达橙红区;发现名义组成为Ba_1.96Zn_0.9Mg_0.1Si₂O₇:0.01Ce³⁺,0.03Eu的荧光粉的色坐标为(0.323,0.311),接近理想白光,是一种有潜在应用价值的白光荧光粉。讨论了稀土离子在Ba₂Zn_0.9Mg_0.1Si₂O₇基质中的能量传递与发光机理。     

直接甲醇燃料电池阴极催化剂的研究进展

直接甲醇燃料电池阴极催化剂的研究进展;直接甲醇燃料电池;阴极催化剂;氧还原;耐甲醇     

炭载Pd-Pt催化剂中Pd和Pt原子比对直接甲醇燃料电池阴极催化性能的影响

研究了不同Pd和Pt原子比的炭载Pd-Pt(Pd-Pt/C)催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲醇性能。 发现当Pd和Pt原子比从20∶0增加至17∶3时,Pd-Pt/C催化剂对氧还原的电催化活性逐步增加,而对甲醇氧化均元电催化活性,表明有很好的抗甲醇能力。 但当Pd和Pt原子比增加至16∶4时,虽然对氧还原的电催化活性还在增加,但抗甲醇能力下降。 所以当Pd-Pt原子比为17∶3时,Pd-Pt/C有很好的对氧还原的电催化性能和抗甲醇能力,可以用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的阴极催化剂。     

Pd-Fe/C催化剂中Fe的状态对氧还原电催化活性的影响

直接甲醇燃料电池;Pd-Fe/C催化剂;氧还原;合金化     

直接甲醇燃料电池的耐甲醇阴极电催化剂炭载四羧基酞菁钴的研究

比较了甲醇对Pt/C和炭载四羧基酞菁钴(CoPcTc/C)催化氧还原性能的影响.结果表明,甲醇使Pt/C催化氧还原的性能严重降低,而对经800℃热处理的CoPcTc/C(CoPcTc/C-800)基本没有影响;并且CoPcTc/C-800催化氧还原的性能优于经其它温度热处理的CoPcTc/C,CoPcTc/C-800是一种较好的直接甲醇燃料电池的耐甲醇阴极电催化剂.XPS结果表明,CoPcTc/C-800的活性位可能是含CoN₄结构的物质和零价Co的混合物.     

以多聚甲醛为还原剂制备新型阳极Pt/CMK-3催化剂

 以多聚甲醛为还原剂,采用液相还原法制备了Pt/CMK-3直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极催化剂,并采用透射电镜和X射线衍射技术对其进行了表征. 结果表明,有序介孔碳CMK-3具有规整的二维有序孔道结构,为DMFC中电子和燃料的传输提供了方便的路径,同时它较大的比表面积使得Pt纳米粒子很好地分散在其表面; Pt/CMK-3催化剂中Pt粒子的平均粒径为2.8 nm, 小于E-TEK公司的商品化Pt/XC-72和以甲醇为还原剂制备的Pt/C-M催化剂,并且粒径分布范围窄,结晶度低. 察了Pt/CMK-3催化剂对甲醇的电催化氧化性能,发现Pt/CMK-3催化剂对甲醇氧化的电催化性能优于Pt/XC-72和Pt/C-M催化剂.     

直接甲醇燃料电池的Ir-Fe/C 阴极催化剂性能

合成了直接甲醇燃料电池的Ir-Fe/C阴极催化剂, 用X射线衍射(XRD)谱和X射线能量色散谱(EDS)等方法对该催化剂进行表征, 研究了碳载Ir-Fe(Ir-Fe/C)催化剂对氧还原的电催化活性和抗甲醇能力. 研究发现, 氧在碳载Ir(Ir/C)和Ir-Fe/C催化剂电极上还原的起始氧还原电位分别为0.57和0.65 V. 在0.2 V下的电流密度分别为4.6和5.8 mA/cm², 表明Ir-Fe/C催化剂对氧还原的电催化性能要优于Ir/C催化剂, 而且Ir-Fe/C催化剂也有很好的抗甲醇能力.     

Fe对Pt-Fe/C催化剂电催化氧还原反应活性的影响

制备了用作直接甲醇燃料电池的碳载Pt-Fe(Pt-Fe/C)阴极催化剂, X射线能量色散谱(EDX)、X射线衍射谱和电化学测量的结果表明, 在Pt-Fe/C催化剂中, Fe以3种形式存在. 质量分数大约为20％的Fe进入Pt的晶格, 形成Pt-Fe合金, 质量分数大约为80％的Fe没有进入Pt的晶格而以Fe和Fe2O3的形式单独存在. 该催化剂经酸处理后, 非合金化Fe和Fe2O3被溶解, 而使Pt-Fe/C催化剂的电化学活性比表面积要比未经酸处理前的增加约30％左右, 导致Pt-Fe/C催化剂对氧还原的电催化活性优于未经酸处理前的Pt-Fe/C催化剂. 研究结果表明, Pt-Fe/C催化剂的电化学活性比表面积对氧还原的电催化活性起重要的作用, 另外, 只有与Pt形成合金的Fe能提高Pt对氧还原的电催化活性, 而非合金化的Fe对Pt催化剂对氧还原的电催化活性基本没有影响.     

Pt/RuO2/CNTs纳米催化剂中RuO2含量对甲醇电催化氧化性能的影响

制备了一种新的甲醇直接燃料电池Pt/RuO2/CNTs阳极催化剂,在相同Pt负载量下,其甲醇电催化氧化活性是Pt/CNTs的3倍.采用循环伏安法研究发现Pt/RuO2/CNTs纳米催化剂中RuO2含量对甲醇电催化氧化活性有明显影响,当Pt和RuO2在碳纳米管上含量分别为15%和9.5%时,Pt/RuO2/CNTs催化剂具有最佳的甲醇电催化氧化活性.RuO2负载在碳纳米管上比电容的变化,反映了水合RuO2结构中质子与电子传输平衡的能力,分析表明,催化剂中RuO2含量不同导致电容的变化是影响甲醇电催化氧化活性的主要原因.当催化剂结构中质子与电子传输达到平衡时,催化剂比电容最大,电催化氧化活性最高.这种基于电容关联电催化剂的观点对甲醇直接燃料电池阳极催化剂的设计非常有意义.     

高分散直接甲醇燃料电池Pt／C阴极电催化剂的制备过程机理与表征

 通过调变的多元醇法制备了40％Pt／C直接甲醇燃料电池阴极电催化剂，应用透射电镜（TEM）及X射线衍射（XRD）方法表征催化剂．结果表明，由该制备方法可得到高分散，金属粒子粒径分布窄的高载量贵金属催化剂．TEM统计结果表明，调变多元醇法制备的40％Pt／C催化剂的金属粒子平均粒径约为2．9nm．直接甲醇燃料电池单池性能测试表明，该方法制得的40％Pt／C的电催化氧还原能力比同型商品催化剂更好．另外，利用UV－Vis光谱研究了催化剂的制备过程．结果表明，在调变的多元醇法中，Pt4＋的还原是一步完成的．     

Methanol Tolerant PWA-Pt/C Catalyst with Excellent Electrocatalytic Activity for Oxygen Reduction in Direct Methanol Fuel Cell

It was reported for the first time that phosphorictungstenic acid （PWA） could promote the oxygen reduction reaction （ORR） and inhibit the methanol oxidation reaction at the cathodic Pt/C catalyst in the direct methanol fuel cell （DMFC）. When the weight ratio of PWA to Pt/C is 1, the composite catalyst increases the reduction current of oxygen by about 38% and decreases the oxidation current of methanol by about 76% compared with that of the Pt/C catalyst.