大孔SiO_2/ATO电极的制备及其电化学性能研究

以大孔SiO2为载体,通过SnCl2/SbCl3的乙二醇溶液的浸渍,孔道内两步水解和高温煅烧等处理,制备出大尺寸大孔径的ATO/SiO2导电材料,用SEM﹑FTIR﹑XRD﹑XPS对其进行结构表征,用稳态极化和苯胺电化学聚合研究其电化学特性。结果表明,ATO以10nm尺寸的微粒形式均匀致密的负载在SiO2薄层上,电导率随ATO含量的增加而提高,负载三次后的体积电阻是18Ω·cm,比表面积达到77m2·g-1。ATO/SiO2大孔电极在酸性和中性条件下分别具有2.5和2.2V的析氧电位。SiO2/ATO电极在恒电流下可以使苯胺发生电氧化聚合,并在ATO表面覆盖上聚苯胺导电膜,循环伏安实验表明聚苯胺具有电活性,并且电信号随着电极润湿程度的增加而增加,表明大孔电极的高比表面积对电化学反应有促进作用。     

Ni2P/SiO2-Al2O3催化剂的制备、表征及其对4,6-二甲基二苯并噻吩加氢脱硫反应的催化性能

 以硅酸钠为原料,以大孔Al2O3为基载体,采用水解沉积法制备了SiO2-Al2O3复合载体. 进而以非晶态镍基合金为前驱体,在低温下通过PH3处理制备了Ni2P/SiO2-Al2O3催化剂. 用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、电感耦合等离子体发射光谱和N2吸附技术对复合载体和催化剂进行了表征,并以4,6-二甲基二苯并噻吩为探针在小型连续流动固定床反应器上考察了催化剂的加氢脱硫性能. 结果表明,在γ-Al2O3载体表面引入SiO2能够明显减少γ-Al2O3表面四配位的Al3+离子,从而减弱Ni2P/SiO2-Al2O3催化剂中Ni2P和γ-Al2O3载体表面的强相互作用. 加入适量的SiO2后, SiO2-Al2O3复合载体仍能保持大孔γ-Al2O3载体孔结构的优势. 在实验范围内, Ni2P/SiO2-Al2O3催化剂表现出很好的加氢脱硫性能.     

大尺寸TiO2/SiO2大孔材料的制备及光降解性能

先以三维骨架聚合物为整体型模板,利用硅酸酯原位溶胶-凝胶过程并结合高温烧结的方法制备出大尺寸大孔径的SiO2载体,然后通过钛酸丁酯溶液浸渍、原位水解、煅烧制备出大尺寸的TiO2/SiO2大孔材料并用SEM、TEM、FTIR、XRD和XPS对其表征,结果表明SiO2载体具有三维连续的超薄层,TiO2以纳米薄层方式均匀地沉积在SiO2的三维超薄层上,形成TiO2/SiO2/TiO2三层夹心结构,层与层界面存在Si-O-Ti键,同时复合结构提高了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变温度.以甲基橙为目标降解物考察不同条件下制备的复合材料的光催化活性,采用复合材料吸入甲基橙溶液的方式,并借助甲醇萃取手段研究光降解动力学过程.结果表明,该复合材料具有较好的光降解催化活性,当焙烧温度为600℃和TiO2的负载量为54.5wt%时,其活性最大且降解速率常数达到1.78 h-1.     

大孔SO42-/ZrO2-SiO2复合固体酸制备及催化性能

利用浸渍水解法在大孔SiO2载体上组装固体酸制备出大孔径SO42-/ZrO2-SiO2复合固体酸催化剂。用扫描电镜、红外光谱仪和粉末X射线衍射仪等对其进行表征,结果表明:大孔SiO2载体的毛细管效应促使ZrO2以纳米薄层方式均匀地沉积在SiO2薄层表面,并抑制了ZrO2晶体的生长和晶相的转变,载体的大孔全连通的结构赋予该复合材料高的通透性(孔径在1~2μm)、两面活性点和大的比表面积(约156 m2.g-1)。Hammett指示剂法测得经550℃焙烧后产物的酸强度H0值小于-13.75,属于固体超强酸。以乙酸正丁酯的合成为探针反应考察硫酸浸渍液浓度、焙烧温度等制备条件对其催化活性的影响,结果表明,该SO42-/ZrO2-SiO2固体酸具有较好的催化活性,当焙烧温度为550℃和硫酸浸渍液浓度为1.5 mol.L-1时,超强酸对酯化反应的催化酯化率达到97%。     

氨水诱导硅核自组装制备介孔SiO_2

在无模板剂的条件下,通过控制氨水用量,利用正硅酸乙酯水解制备了粒径约20 nm的SiO2初级粒子;随后用过量氨水诱导SiO2初级粒子交联生长,得到孔径在10~50 nm、孔容达2.05 cm3.g-1的介孔SiO2;考察了介孔SiO2的吸附性能.结果表明,所制备的介孔SiO2具有优良的吸附性能.     

血红蛋白和SiO2凝胶层层组装膜在碳纳米管/金纳米粒子修饰电极界面上的直接电化学及电催化研究

以SiO2凝胶膜和蛋白质交互组装法固定血红蛋白(Hb), 对其进行了电化学和电催化研究. 首先制备碳纳米管/金纳米粒子复合材料修饰的MWNTs-Au/GC电极, 为防止蛋白质在电极表面流失, 将Hb和自制的SiO2凝胶膜交替滴涂到电极表面, 得到SiO2/Hb层层组装膜修饰电极, 即{SiO2/Hb}n/MWNTs-Au/GC电极, n=2为优化层数. Hb在{SiO2/Hb}2/MWNTs-Au/GC电极上仍能保持其特有的生物活性, 并能与电极进行稳定快速的电子直接转移, 同时表现出过氧化物酶特性, 对H2O2具有良好的生物电催化还原能力.     

电泳沉积法制备介孔TiO2/单壁碳纳米管薄膜

采用电泳沉积法, 在FTO/介孔TiO2薄膜上制备了介孔TiO2/单壁碳纳米管(SWCNTs)薄膜电极, 用Raman和SEM等手段对薄膜电极进行了表征. 结果表明, SWCNTs已沉积到介孔TiO2薄膜上. 分别用四羧基苯基卟啉(TCPP)和联吡啶钌化合物N719对其进行敏化, 并组装成太阳能电池. 研究结果表明, 与单纯的TiO2粒子膜相比, 介孔TiO2和SWCNTs的紧密结合可使得光生电子更容易传输, 光电转换效率显著提高.     

电沉积法制备介孔TiO_2/CdS薄膜光电极

采用阴极恒电位沉积法,在介孔TiO2薄膜上制备了介孔TiO2/CdS薄膜光电极,用XRD,SEM,Raman,SPS和UV-Vis等多种手段对薄膜电极进行了表征.结果表明,CdS成功沉积到介孔TiO2的表面和孔道内,形成了异质结结构.通过光电流作用谱考察了该复合体薄膜电极的光电性能,结果表明,与单纯的介孔TiO2薄膜相比,其光电转换效率显著提高,这是由于CdS具有吸收可见光的特性以及CdS与介孔TiO2形成异质结从而使得光生载流子更容易分离的结果.     

SiO2复合Pt-Cd0.53Zno0.47S固溶体的光催化性能

采用共沉淀法制备了Cd0.53Zn0.47S固溶体光催化剂,以光还原沉积法负载Pt,水解正硅酸乙酯负载SiO2,得到了负载Pt的SiO2复合光催化剂SiO2/Pt-Cd0.53Zn0.47S,并研究了水解pH值对其催化活性的影响.通过X射线衍射(XRD)、比表面(BET)、荧光光谱(PL)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRs)和扫描电镜(SEM)等测试技术对催化剂进行了表征.结果表明,SiO2复合光催化剂有效地抑制了Pt-Cd0.53Zn0.47S光催化过程中发生的光腐蚀和粒子团聚,促使光生电子和空穴分离,从而使可见光制氢催化剂活性和稳定性大大提高.     

SiO2复合Pt-Cd0.53Zn0.47S固溶体的光催化性能

采用共沉淀法制备了Cd0.53Zn0.47S固溶体光催化剂,以光还原沉积法负载Pt,水解正硅酸乙酯负载SiO2,得到了负载Pt的SiO2复合光催化剂SiO2/Pt-Cd0.53Zn0.47S,并研究了水解pH值对其催化活性的影响.通过X射线衍射（XRD）、比表面（BET）、荧光光谱（PL）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和扫描电镜（SEM）等测试技术对催化剂进行了表征.结果表明,SiO2复合光催化剂有效地抑制了Pt-Cd0.53Zn0.47S光催化过程中发生的光腐蚀和粒子团聚,促使光生电子和空穴分离,从而使可见光制氢催化剂活性和稳定性大大提高.     

三维有序大孔CdS/TiO2薄膜的制备及其可见光催化性能

采用胶体晶体模板辅助溶胶-凝胶法以及S2-离子交换法合成了三维有序大孔CdS/TiO₂膜.结果表明,该薄膜材料在可见光催化降解污染水中罗丹明B和对氯苯酚的反应中表现出高活性.这可归因于修饰剂CdS的光敏化作用实现可见光催化,CdS-TiO₂之间形成了异质结,促进了电子和空穴的分离; 另一方面,有序大孔结构有利于光的利用以及反应物的扩散和吸附.     

SiO2 溶胶及其静电自组装薄膜的制备

Silica sols were prepared by hydrolysis of Si（OC2H5）4（TEOS）using HCl,NH3·H2O,HCl/NH3·H2O as catalyzers,and the different granularities of SiO2 sols which catalyzed by HCl first and then NH3·H2O have the same terminal pH value were prepared. The silica colloidal particles were investigated with Transmission Electron Microscope（TEM）. The results showed sol catalyzed by HCl possesses very little particle,catalyzed by NH3·H2O has particle configuration,catalyzed by HCl/NH3·H2O possesses consecutive configuration. Poly（diallyldimethylammonium chloride）（PDDA）and SiO2 nanoparticulate complex thin films were prepared by electrostatic self-assembly multiplayer（ESAM）method. After assembling films,thin films surface conformation was observed with Electron Microscope and their transmittance was tested with 721 Spectrophotometer. The results showed that the silica sol catalyzed with HCl is not good for the fabrication of ESAM films and the silica sol catalyzed with HCl first and then NH3·H2O or by NH3·H2O only are very suitable for ESAM film fabrication. TEM data indicate that the microstructure of PDDA/ SiO2 prepared from silica sol catalyzed with HCl first and then NH3·H2O is consecutive and that the microstructure of PDDA/ SiO2 prepared from silica sol catalyzed by NH3·H2O only is particulate-parking like. The dependence of the transmittance of assembled films on the bilayer number of the films and the anti-scratching properties of the films were investigated. The results show that PDDA/ SiO2 films prepared from silica sol catalyzed by NH3·H2O only possess higher transmittance but lower anti-scratching properties. The effect of granularity of sols on optical performances of the thin films was studied,results showed the less the granularity of sol,the better the optical performances. For the sake of improving the light transmittance of films,we can reduce the granularity of sol,but it may play down its mechanical damage resist intensity.     

漂浮法制备SiO2有序大孔材料

用漂浮组装方法以亚微米尺度单分散的聚苯乙烯(PS)微球作为模板, 在悬浮液气-液界面处组装PS模板微球与纳米级胶体颗粒, 形成二元胶体颗粒共混物, 再去除模板得到有序大孔材料.     

介孔C/SiO2粉体的制备及对阳离子型染料的吸附

采用吸附法处理染料废水需要合适的吸附剂。利用溶剂蒸发自组装法,以甲阶酚醛树脂为碳源、介孔SiO2粉体为载体制备介孔C/SiO2粉体,表征所制C/SiO2粉体的结构,研究C/SiO2粉体对阳离子型染料亚甲基蓝和阳离子红X-GRL的吸附性能,并与相同条件下制备的非负载的多孔C粉体以及介孔SiO2载体进行比较。结果表明,介孔C/SiO2粉体的孔窗口为11~18 nm,比表面积为303 m2.g-1,比孔容为1.11 cm3.g-1;C/SiO2粉体对这两种染料吸附量均高于C粉体和SiO2载体;在pH≤10的范围内,吸附量随pH值增大而显著提高。     

SiO44-对Li3Sc2(PO4)3快离子导体的阴离子替代效果研究

Li3Sc2(PO4)3因具有有利的离子传导通道、低的电子电导率和高的稳定性而成为全固态锂离子电池用固体电解质最具竞争力的材料之一,然而这一化合物只有在245℃以上的γ相才具有快离子传导特性。人们主要采用Zr4+、Ti4+等阳离子部分取代其中的Sc3+以改善材料的室温电导率,有关该化合物PO43-阴离子替代的报道还很少。本研究试图利用机械研磨技术,通过向Li3Sc2(PO4)3原料混合物中加入适量SiO2,以期能够实现对该化合物的部分阴离子替代。研究结果表明:所制备的Li3+xSc2(PO4)3-x(SiO4)x(x=0~0.6)系列化合物在x=0.15时电导率达到最大值,σ298=9.55×10-4 S.m-1,离子传导激活能达到最小值45.06 kJ.mol-1。29Si MAS-NMR测试结果证实所加入的SiO2主要以[SiO4]四面体形式存在替代Li3Sc2(PO4)3中部分[PO4]四面体。     

Bi2O3 /TiO2复合纳米颗粒的可见光光催化性能

采用溶胶与水热相结合的方法合成了具有可见光光催化活性的复合纳米颗粒Bi2O3/TiO2,并对其进行了X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射谱、红外光谱、低温N2吸附脱附及电子顺磁共振分析。结果表明,复合少量的氧化铋可显著抑制TiO2由锐钛矿到金红石的相转移过程,并将光吸收范围扩展到可见光区。可见光照射下(λ>420 nm),利用电子顺磁共振技术检测到明显的羟基自由基(.OH)信号。铋的最佳掺杂量为Bi/Ti质量比2.0%,适量铋的掺入能显著改善锐钛矿TiO2的结晶度,抑制光生电子-空穴对的复合,提高光催化量子效率。通过可见光照射下,4-氯酚的降解实验测试Bi2O3/TiO2复合纳米颗粒的可见光光催化活性。同时,利用气-质联用仪对4-氯酚降解过程的中间产物进行了测定,并提出可见光照射下的Bi2O3光敏化机理。     

不同pH值制备的TiO2和TiO2/SiO2催化剂结构、表面性质及光催化活性

以TiOSO₄和SiO₂溶胶为原料, 采用沉淀法用氨水调节pH值制备TiO₂和TiO₂/SiO₂催化剂. 制备的催化剂用X射线衍射(XRD), 扫描电镜(SEM), N₂吸附(BET), 紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱, 程序升温脱附(NH₃-TPD), 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱技术分析. XRD谱图显示纯TiO₂中锐钛型和金红石相共存, 且金红石相含量随pH值升高而增加. 但是, TiO₂/SiO₂催化剂只有锐钛型. 扫描电镜发现制备的催化剂呈类球形, 颗粒间相互交叠, 粒径在10-25 nm之间. TiO₂和TiO₂/SiO₂光催化剂的比表面积随pH值升高略有增大. SiO₂的添加会增大催化剂的比表面积. 程序升温脱附实验结果说明催化剂的表面酸量随pH值升高而增加. TiO₂/SiO₂的表面酸量比相同pH值制备的TiO₂大. 红外光谱分析说明Si掺杂和高pH值有利于催化剂表面生成更多的羟基. TiO₂和TiO₂/SiO₂光催化剂的催化活性随pH值升高而明显增强. TiO₂/SiO₂的光催化活性优于TiO₂. TiO₂/SiO₂催化剂具有较好的耐久性.     

Adsorption property of congo red from aqueous solution by Cu-BTC/SiO 2 composite

The adsorption behavior of congo red from aqueous solution on Cu-BTC/SiO2 was investigated. Cu-BTC/SiO2 with mesoporous structure and large surface area was prepared by loading Cu-BTC into the mesoporous silica using in-situ synthesis method. The X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and nitrogen adsorption–desorption analysis were used to characterize the structure and morphology of the prepared materials. The adsorption studies showed that the adsorption isotherm of congo red on Cu-BTC/SiO2 fitted well with Freundlich adsorption model and congo red is easy to be adsorbed by Cu-BTC/SiO2. The thermodynamic study showed that the adsorption behavior of congo red on Cu-BTC/SiO2 is an exothermic process at temperature under investigation.     

Photocatalytic Degradation of 4-Chlorophenol by Gd-Doped β-Bi2O3 Under Visible Light Irradiation

Chlorophenols are known as persistent organic pollutants.Therefore,research on the removal of chlorophenols has attracted widespread attention.Hereto,the photocatalytic degradation of 4-chlorophenol by Gd-doped β-Bi2O3 under visible light irradiation was studied.The results showed that Gd-doped β-Bi2O3 materials are efficient catalysts for the photocatalytic degradation of chlorophenols,and 2%(atomic traction)Gd-doped β-Bi2O3 exhibits the highest photocatalytic activity for 4-chlorophenol degradation,because doping an appropriate amount of Gd^3+ions can effectively reduce the recombination rate of the photogenerated e^-/h^+pairs and then enhance the photocatalytic performance.When the reaction was carried out at 25 ℃ for 6 h using the 2% Gd-doped/β-Bi2O3 micro/nano materials of 200 mg and at air flow rate of 40 mL/min,the degradation rate of 4-chlorophenol reached 92.3%.Additionally based on the analysis of the products,it was speculated that the dominant photocatalytic degradation mechanism of 4-chlorophenol by Gd-doped β-Bi2O3 under visible light irradiation is an oxidative process involving an attack by the hydroxyl radical.