四硼酸锂水溶液体系的热容及离子相互作用

采用Setaram BT 2.15微量热仪测定了Li₂B₄O₇-H₂O体系(Li₂B₄O₇的浓度为0.00415~0.4208 mol/kg)在298.15, 308.15和323.15 K下的热容, 分别计算了不同温度和浓度下的表观摩尔热容, 并获得了不同温度下表观摩尔热容与浓度的关系式. 基于Li₂B₄O₇-H₂O体系的热容测定结果, 应用Pitzer电解质溶液离子相互作用表观摩尔热容模型, 拟合获得了四硼酸锂在不同温度下的Pitzer单盐参数.     

激光诱导的亚硝酸与二苯醚的反应机理

355 nm光照下利用瞬态吸收光谱技术进行了有氧、无氧条件下二苯醚与亚硝酸体系的反应机理研究, 考察了其中瞬态物种的衰减行为, 并对其光解产物进行了GC-MS分析. 研究表明, HNO₂在355 nm紫外光的照射下产生的OH自由基和二苯醚反应生成C₁₂H₁₀O-OH 加合物, N₂条件下C₁₂H₁₀O-OH衰减的速率常数为(1.86±0.14)×10⁵ s^－1, 在有氧条件下, C₁₂H₁₀O-OH可转化为C₁₂H₁₀O-OHO₂, 衰减的速率常数为(6.6±0.4)×10⁶ s^－1. N₂条件下最终产物为苯酚、2-羟基二苯醚、4-羟基二苯醚、4-硝基二苯醚.     

烟煤焦在H2O和CO2气氛下的结构演变与气化反应性关联

本研究以烟煤在1000 ℃热解所制得的焦样为研究对象,考察了其在H₂O、CO₂及两者混合气氛下的结构演变,以及气化反应性的影响。为了探究焦样在气化过程中的结构演变,利用氮吸附、SEM和拉曼光谱等表征手段分析不同碳转化率下的焦样结构。结果表明,H₂O气氛对焦样结构的演变明显不同于CO₂气氛,揭示了焦样在两种气氛下的反应路径不同。因结构演变的不同,随碳转化率的增加,焦样在两种气氛下表现出不同的气化反应性能。在CO₂气氛下,焦样的气化反应速率随碳转化率的增加而逐渐降低,与H₂O气氛存在下变化趋势相反。在H₂O和CO₂共气化条件下,煤焦在H₂O和CO₂混合气氛下的反应速率高于单气氛下的反应速率的计算值,表现出一定的协同作用。这是因为焦样与H₂O反应能够产生较大的比表面积,为焦样与CO₂反应提供更多的反应场所,促进了焦样与CO₂的反应。     

以硅藻土为硅源合成NaA分子筛及其质子传导性能研究

以硅藻土为硅源, 在Na₂O-Al₂O₃-SiO₂(硅藻土)-H₂O体系中, 采用水浴加热搅拌的方法在较低温度下快速合成了LTA型硅铝分子筛NaA. 通过调节温度和反应物的活性, 优化了NaA分子筛的合成过程, 实现了其在较短时间、 较低温度下的快速合成. 所合成的NaA分子筛展现出良好的质子传导性能, 在室温和100%相对湿度条件下, 其质子传导率为1.72×10^-3 S/cm, 且随着温度的升高其质子传导率逐渐增大, 在80 ℃和100%相对湿度条件下, 质子传导率可以达到5.96×10^-3 S/cm.     

钴掺杂锰酸镧光催化剂的第一性原理与可见光响应光催化性能研究

利用了第一性原理方法模拟计算了LaMnO₃在掺杂Co前后的电子性质和光学性能, 计算结果表明, 掺杂Co可以提高LaMnO₃对可见光的吸收能力. 探究了不同pH环境下采用溶胶-凝胶法制备的LaMnO₃结构的稳定性, 多种表征手段的结果表明, LaMnO₃在中性或碱性环境下较为稳定. 研究了不同Co掺杂浓度对LaMnO₃光催化活性的影响. 其中, LaMn_0.9Co_0.1O₃粉体表现出最高的光催化活性, 在可见光照射下对甲基橙溶液的降解率达54%, 比LaMnO₃提高了17%.     

meso-苯基四苯并卟啉的合成和光谱性能研究(Ⅱ)

本文将meso-苯基四苯并卟啉锌(Zn-P_nTBP n=1～4)在酸性条件下脱锌,获得了不含金属离子的meso-苯基四苯并卟啉(H₂P_nTBP n=1～4)。研究了它们的吸收光谱、荧光光谱及在溶液状态下的瞬态光谱特性,并对照相应的锌卟啉,讨论了两者之间的光谱差异。     

焙烧温度对Ni-Mg基蜂窝状催化剂生物燃气重整调变性能的影响

采用浸渍法制备了Ni、Mg双金属负载在堇青石表面形成的蜂窝状催化剂,研究了焙烧温度对催化剂结构和生物质粗燃气重整反应性能的影响.结果表明,在不同焙烧温度下主要有NiO和NiMgO₂固溶体物相生成.相比于其他焙烧温度,催化剂在650 ℃焙烧温度下更有利于镍活性金属位的分散和活性位数量的增加.在干重整反应条件下,CH₄、CO₂的转化率以及H₂、CO产率随焙烧温度的升高呈现先增加后降低的变化趋势,在650 ℃焙烧温度下达到最高.在水蒸气重整反应条件下主要发生烃类产物与H₂O和CO₂的重整反应以及水煤气变换反应,焙烧温度的升高有利于水煤气反应的进行.此外,焙烧温度对于干重整反应条件下的H₂/CO体积比调节影响较小,而对于水蒸气重整反应条件下的H₂/CO体积比可进行选择性调节.     

活性炭催化氧化脱除单质汞的研究

模拟煤气的气氛,在硫化氢（H₂S）和氧气（O₂）存在条件下,对活性炭催化氧化吸附单质汞（Hg⁰）的性能进行了研究。结果表明,H₂S和O₂存在条件下,活性炭对Hg⁰的吸附能力明显提高。在180min内,H₂S和O₂共存气氛下,脱汞效率约为78%;只有H₂S存在下,脱汞效率约为69%;没有H₂S和O₂气氛下活性炭脱汞效率快速下降为28%。随着吸附温度的升高,入口汞浓度的提高和吸附剂粒径的增大,活性炭的脱汞效率会随着下降。通过XRD表征表明,Hg⁰的吸附反应机理是Hg⁰在活性炭催化氧化下与H₂S形成硫化汞（HgS）,从而实现了Hg⁰的稳定化脱除。     

Ag/TiO2中空纳米纤维光催化材料的制备及表征

以棉花纤维为模板制备了银掺杂的TiO₂中空纳米纤维光催化材料, 利用热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位、紫外-可见光谱(UV-Vis)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对该材料的形貌、晶体结构、银的状态等特性进行了表征. 以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应, 考察了银掺杂的样品Ag/TiO₂在不同光源下的光催化性能. 结果表明, 所制得的Ag/TiO₂材料保留了棉花纤维的形貌, 且表面带有大量的负电荷|该Ag/TiO₂材料在太阳光条件下的光催化性能显著高于同条件下TiO₂和同材料在紫外光条件下的, 如Ag/TiO₂在太阳光下1.5 h可使MB溶液的脱色降解率在95%以上, 在TiO₂上2.5 h时不足60%, 低于Ag/TiO₂上0.5 h的结果|在紫外光条件下Ag/TiO₂ 3 h时脱色降解率仅为35%. 连续重复使用5次时Ag/TiO₂仍能保证MB溶液的脱色降解率在90%以上|该纤维光催化材料易于离心分离去除、再利用. 因此, 以棉花为模板制备的Ag/TiO₂中空纳米纤维催化材料是一种无能耗、无污染、高活性的绿色环保型光催化材料.     

可见光诱导提升Pt/g-C3N4纳米片甲酸氧化性能的研究

以半导体材料类石墨氮化碳纳米片(g-C₃N₄纳米片)为载体,通过微波-多元醇法构筑了Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂. 通过TEM、XRD、XPS、紫外-可见吸收光谱等方法对Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂的粒径尺寸、组成、结构、光学等性质进行分析. 通过对比可见光照和暗室条件下的甲酸电氧化活性,Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂在可见光照射下展现出良好的催化性能. 该性能的提高一方面可能是由于g-C₃N₄纳米片在可见光照射下加速了电子从Pt转移给g-C₃N₄纳米片,Pt处于“电子匮乏”状态,可削弱CO与Pt之间的化学键能,减弱CO在Pt表面的吸附能力,促进了CO的氧化,提高了催化剂抗中毒能力;另一方面,g-C₃N₄纳米片在光照条件下分离出的空穴可有效氧化甲酸分子,提高甲酸氧化活性. 因此,可见光条件下可有效提高Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂甲酸催化氧化活性,这为直接甲酸燃料电池的发展提供了新思路.     

掺杂NiO的Ni(OH)_2电化学性能研究

于Ni(OH)2中添加具有电容特性和大电流充放电性能良好的NiO.研究发现掺杂5%NiO的Ni(OH)2在0.2C倍率下放电容量可达310.1mAh/g,而3C放电容量还可以保持79.5%.其循环伏安扫描氧化还原峰电位差仅为164mV,表明该材料的循环可逆性好.由此可见在Ni(OH)2掺杂适量的NiO,对于Ni(OH)2的大电流充放电性能确有改进作用.     

低温热处理制备介孔NiO、Co3O4及超电容性能研究

在不使用有机试剂的条件下, 通过简单的水热法制备了纳米结构的Ni(OH)2与Co(OH)2, 低温热处理得到NiO与Co3O4. 透射电子显微镜及N2等温吸附-脱附测试结果表明金属氧化物具有无序的介孔结构及高比表面积. 电化学测试结果表明介孔金属氧化物具有良好的超电容性能, 介孔NiO, Co3O4在5 mA放电电流下的比电容分别达176, 298 F•g－1.     

The Inherent Electrochemistry of Nickel/Nickel‐Oxide Nanoparticles

The direct detection of nanoparticles is at the forefront of research owing to their environmental and toxicological applications. Herein, we studied the inherent electrochemistry of Ni and NiO nanoparticles and proposed a simple and direct electrochemical method for the determination of the concentrations of both nickel (Ni) and nickel oxide (NiO) nanoparticles in alkaline solution. A highly sensitive voltammetry technique was used to measure the oxidative signal of Ni(OH)₂ that formed spontaneously on the surface of Ni and NiO nanoparticles in alkaline media. Detection limits of 220 μg mL^?1 for Ni and 13 μg mL^?1 for NiO nanoparticles were obtained. Ni and NiO nanoparticles are used as electrode modifiers or as electrochemical signal labels in various biosensing applications. Therefore, methods to rapidly quantify the amount of Ni and NiO nanoparticles are of widespread potential use.     

Thermal Treatment of Sol-Gel Derived Nickel Oxide Xerogels

Very fine nickel hydroxide and oxide xerogel powders were prepared using a new sol-gel synthesis procedure in which nickel ethoxide was produced through the reaction of nickel chloride, as a precursor, with sodium ethoxide in dehydrated ethanol, followed by the hydrolysis of nickel ethoxide with ammonia and drying the resulting hydrogel under subcritical pressures to form the xerogel. The effects of thermal treatment on the surface area, pore volume, crystallinity and particle structure of the resulting xerogels were investigated and found to have significant effects on all of these properties. Overall, the xerogel remained amorphous as Ni(OH)₂ space up to 200°C, with little change in the surface area and pore volume. At 250°C, the Ni(OH)₂ began to decompose and form crystalline NiO with the uniformity of the crystals increasing with an increase in temperature. The surface area and pore volume decreased sharply when increasingthe temperature beyond 250°C; this was the temperature where maximums of about 270 m²/g and 0.33 cm³/g were exhibited by this composite amorphous Ni(OH)₂ and crystalline NiO xerogel powders. At the higher calcination temperatures, very uniform NiO crystals with average crystallite sizes of 1.7 nm and 14.5 nm were obtained at 400 and 600°C, respectively.     

Nickel oxide/expanded graphite nanocomposite electrodes for supercapacitor application

Nickel oxide/expanded graphite (NiO/EG) nanocomposites with different loading of EG were prepared through chemically depositing Ni(OH)₂ in EG followed by thermal annealing and characterized by scanning electron microscopy (SEM), powder X-ray diffraction (XRD), Brunauer–Emmet–Teller (BET) isotherm and electrochemical measurements. The prepared NiO/EG composites were found to be crystalline and highly porous with high specific surface area and pore volume. SEM analysis reveals uniform porous morphology for NiO in the NiO/EG-60 nanocomposites which shows good specific capacitance (510?F?g^?1) at a current density of 100?mA?g^?1 in 6?mol?L^?1 KOH measured by chronopotentiometry employing a three-electrode system. The specific capacitance retention of the NiO/EG-60 nanocomposites was found to be ca. 95% after 500 continuous galvanostatic charge–discharge cycles, indicating that the NiO/EG nanocomposites can become promising electro-active materials for supercapacitor application.     

Fabrication of hollow spheres and thin films of nickel hydroxide and nickel oxide with hierarchical structures

Hollow spheres and thin films of Ni(OH)(2) and NiO with unusual form and hierarchical structures have been synthesized by a simple solution chemistry method. First, in situ formed Ni(OH)(2) nanoflakelets organized on the surface of styrene-acrylic acid copolymer (PSA) latex particles to form core/shell structures. Ni(OH)(2) hollow shells built up with nanoflakelets were obtained after subsequent removal of the core latex particles by dissolving PSA latex in toluene; the removal of the cores by calcinations would result in NiO hollow shells, also with hierarchical structures. BET calculation showed the surface area of the NiO hollow spheres was 156 m(2)/g. The nanoflakelets could also organize themselves into thin films with hierarchical structures. It is anticipated that these novel structures will have some unique applications in Ni-based batteries and other potentials.     

氢氧化镍纳米线/三维石墨烯复合材料的制备及其电化学性能

采用水热法制备了氢氧化镍纳米线/三维石墨烯复合材料及作为比较的三维石墨烯、氢氧化镍纳米线、还原氧化石墨烯和氢氧化镍纳米线/还原氧化石墨烯, 通过X射线衍射、扫描电镜、热失重分析和氮气吸脱附表征了材料的形貌、结构和组成, 并采用循环伏安法和恒电流充放电测试了复合材料的电化学性能. 结果表明: 氢氧化镍纳米线/三维石墨烯复合材料中直径为20-30 nm的氢氧化镍纳米线和三维结构的石墨烯紧密结合, 相互交联形成网状结构, 其比表面积达到136 m²·g^-1, 孔径分布20-50 nm, 氢氧化镍纳米线的含量达到88% (w,质量分数). 在6 mol·L^-1的KOH电解液中, 复合材料的比电容在1 A·g^-1电流密度下达到1664 F·g^-1, 在1 A·g^-1电流密度下循环3000 次后的比电容保持率为93%. 将复合材料的比电容和循环性能与氢氧化镍纳米线、氢氧化镍纳米线/还原氧化石墨烯、三维石墨烯和还原氧化石墨烯的性能进行比较, 发现三维石墨烯较还原氧化石墨烯具有更高的比表面积和三维多孔结构, 可以更大地提高活性物质的利用率, 进而提高复合材料的比电容和稳定性.     

NiO纳米片和多孔纳米片自组装的空心微球的无模板水热法制备与磁学性质

报道一种非常简单的制备NiO和Ni(OH)₂空心微球的无模板水热法, 即通过NiCl₂与氨水在140 ℃水热反应12 h, 制备了Ni(OH)₂纳米片自组装的空心微球, 经400 ℃热处理2 h得到了NiO空心微球. 采用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电子显微镜对产物进行表征, 并在室温下测试了它的磁学性能, 结果表明, Ni(OH)₂空心微球的直径约为3～4 μm, 它是由尺寸1.1～1.3 μm左右的六方相结构的Ni(OH)₂纳米片组装而成; NiO空心微球是由立方相纳米片和多孔纳米片组装而成, 它具有弱的铁磁性, 其矫顽力为583 Oe, 剩余磁化强度为0.213 emu/g. 研究了氨在Ni(OH)₂纳米片的形成与组装过程中的作用, 提出了可能的生长机理.     

介孔氧化镍的合成、表征和在电化学电容器中的应用

以十二烷基硫酸钠为模板剂, 采用尿素为沉淀剂, 用均匀沉淀法, 适当控制尿素的水解速度, 制备具有介孔结构的氢氧化镍胶体, 在不同温度下焙烧处理得到孔分布集中的氧化镍介孔分子筛. 结果表明, 在523 K下焙烧得到的氧化镍BET比表面达到477.7 m²•g^－1. 结构表征还显示, 介孔氧化镍的孔壁为多晶结构, 其孔结构形成机理应为准反胶束模板机理. 循环伏安法表明用NiO介孔分子筛制备的电极有很好的电容性能. 与浸渍法和阴极沉淀法制得的NiO相比, 这种介孔结构的NiO能够大量用来制作电化学电容器电极, 并且保持较高的比电容量和良好的电容性能.     

焦粉活性炭/Al-Ni(OH)2复合电极材料的制备及其超级容器性能

以焦粉为原料,用HNO3预处理除灰,采用KOH浸渍-煅烧活化法制备焦粉活性炭(CPAC),通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射等表征其形貌,采用BET测试其比表面积、孔结构及孔径分布。初步考察了活化温度、活化时间等对焦粉活性炭电极材料电化学性能的影响。采用共沉淀法制备CPAC/Al-Ni(OH)2复合电极材料,通过恒电流充放电测试及循环伏安测试表征CPAC/Al-Ni(OH)2复合电极材料的电化学性能。结果表明,当活化温度为800℃、活化时间为3 h制得的焦粉活性炭电极材料的电化学性能最佳,比电容达到211 F/g。CPAC-800℃-3 h/Al-Ni(OH)2复合电极材料随Al掺杂量的增大呈现先增大后减小的趋势。在固定Al质量掺杂量为4%,炭镍质量比为1∶1时所得复合材料的比电容量最大:1173.6 F/g。恒电流充放电及循环伏安测试表明Al掺杂量为4%、炭镍比为1∶1的复合材料具有较好的电化学性能。