聚乙二醇辅助下的La-Co-O复合氧化物合成及其对苯的完全氧化性能研究（英文）

以聚乙二醇(PEG)作为分散剂,采用共沉淀法合成La-Co-O复合氧化物,考察添加不同分子量的PEG(0,2 000,6 000,20 000g·mol~(-1))对复合氧化物的物化性质及苯完全氧化性能的影响。采用N_2物理吸附、XRD、SEM、H_2-TPR、O_2-TPD和XPS进行催化剂表征。苯完全氧化反应结果显示催化剂活性顺序为LCO-PEG6000LCOLCO-PG20000LCO-PG2000,LCO-PEG6000催化剂在383℃时对苯的转化率达到99%,比LCO低126℃。N_2物理吸附实验表明所制备的样品的SBET均为9~10m·g~(-1)。XRD分析显示合成的催化剂均为LaCoO_3钙钛矿主相伴生少量La_2O_3和Co_3O_4杂相,但添加PEG有利于钙钛矿主相的形成。尤其是添加PEG6000有效地抑制了催化剂颗粒的团聚,合成的样品颗粒均匀且尺寸最小。H_2-TPR和O_2-TPD结果表明该催化剂具有更高的还原性能和晶格氧迁移能力,同时XPS分析显示表面活性Co~(3+)含量最高,这些性质使其具有最高的催化氧化活性。     

FTIR和XPS光谱分析Co—V—O催化剂的丙烷氧化脱氢活性氧物种

制备了正钒酸钴Co₃V₂O₈,焦钒酸钴Co₂V₂O₇和偏钒酸钴CoV₂O₆三种催化剂,进行了XRD,TEM,BET,FTIR,XPS,H₂-TPR和电导等表征, 并测试了他们的丙烷氧化脱氢(ODH)制丙烯催化性能。对各催化剂的FTIR主要吸收峰做了经验归属, 并对其O(1s) XPS谱进行了分峰拟合,计算了催化剂表面不同氧物种的含量。制得的催化剂晶粒均匀,平均粒径为20～30 nm,Co₃V₂O₈和Co₂V₂O₇具有p-型半导体性质,CoV₂O₆表现n-型半导体性质。p-型半导体Co₃V₂O₈和Co₂V₂O₇的丙烷ODH催化性能优于n-型半导体CoV₂O₆,当丙烷的转化率在10%时,在Co₃V₂O₈,Co₂V₂O₇,CoV₂O₆催化剂上丙烯选择性分别为48.12%,47.82%,35.24%。FTIR,XPS,H₂-TPR和电导的研究结果表明,正、 焦钒酸钴催化剂内各种价态钒之间易于进行氧化还原反应和形成氧缺位,钴含量的增加有利于丙烷转化的未充分还原的氧物种O-₂,O2-₂,O-等增加,可以判断未充分还原的氧物种Oδ-(0＜δ＜2)是丙烷ODH活性氧物种。     

原位漫反射红外光谱表征钛硅分子筛TS-1催化苯乙烯氧化反应

采用高温漫反射红外光谱考察了钛硅分子筛TS-1的稳定性,发现960 cm-1吸收峰在673 K时没有变化,表明所表征的骨架钛具有一定的高温稳定性,而表征分子筛骨架振动的两个吸收峰在673 K下向低波数位移了约13 cm-1。探讨了H₂O₂吸附对TS-1分子筛骨架钛的影响,发现960 cm-1处的吸收峰在吸附H₂O₂后强度减弱,并且向高波数位移了11 cm-1;抽真空或加热,吸收峰又复原,表明骨架钛可能存在TiO结构,H₂O₂与分子筛中的TiO作用,使相应的960 cm-1吸收峰向高波数位移。原位漫反射红外光谱考察了TS-1催化苯乙烯氧化反应,谱图分析表明,苯甲醛是主要产物,TS-1催化氧化的关键是H₂O₂吸附在TS-1的骨架钛上形成活性中心。     

三种不同的钒氧簇合物的合成和光谱研究

利用水热法合成了三种钒氧簇合物：[{Ni(phen)₂}₂V₄O₁₂]H₂O (Ⅰ),[N(CH₂CH₂)₃NH]Na(H₂O)₆{K₄(H₂O)₄ [V₁₀O₂₈]}(H₂O)₄ (Ⅱ)和[(CH₃)₄N]₆[V₁₅O₃₆Cl] (Ⅲ)。通过用FTIR, UV-Vis DRS和荧光光谱研究了它们的结构和性能的关系。FTIR研究表明,化合物的相关基团的特征振动吸收峰和其结构相关。化合物Ⅰ的固体紫外漫反射光谱在200, 230, 260和350 nm出现四个宽峰,分别对应O_t→V, O_μ→Ni,O_μ→V荷移和phen的π-π*跃迁。文章还对这三个钒氧簇合物的荧光光谱进行了研究。最后,应用Gaussian98的量子化学计算,说明化合物Ⅰ的结构特点。     

介质阻挡放电等离子体的化学动力学效应研究

为了进一步揭示等离子体强化甲烷点火过程的化学动力学机理,设计和搭建了介质阻挡放电等离子体激励空气的实验系统,实验测量了在空气中介质阻挡放电等离子体激励器产生的发射光谱,利用光谱技术分析了等离子体激励空气产生的若干活性粒子,给出了零维均质点火模型以及敏感性分析和化学路径分析的计算方法,模拟了不同初始温度下NO和O₃对甲烷点火延迟时间的影响,并分析了活性粒子NO和O₃强化甲烷点火的化学动力学过程。研究表明：介质阻挡放电等离子体激励空气主要产生N₂和O₂的若干激发态粒子,并最终转化成存活时间较长的活性粒子NO_x和O₃,等离子体对甲烷点火过程的影响可以简化成活性粒子NO_x和O₃对甲烷点火过程的影响;CH₃的氧化速率决定了甲烷点火过程的快慢,在自点火过程中CH₃的氧化路径是反应式R155和R156,初始温度较低时R155和R156的反应速率慢,所以甲烷的点火延迟时间长;NO缩短点火延迟时间是由于CH₃的氧化路径由自点火过程中的反应式R155和R156改为反应式R327 CH₃O₂+NO=CH₃O+NO₂和R328 CH₃+NO₂=CH₃O+NO;O₃强化甲烷点火过程同样是由于O₃改变CH₃的氧化路径,从化学动力学上缩短点火延迟时间。     

若干多钒硼酸盐簇合物的光谱研究

合成了具有[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂]簇骼的4种新颖的多钒硼酸盐簇合物：(enH₂)₆H₃[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂]·13H₂O(1),[Ni(en)₂]₆H₃[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂]·8H₂O(2),[Cu(en)₂]₅H₃[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂][B(OH)₃]₂·16H₂O(3)和(enH₂)₄Na₄H₃[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂]·8H₂O(4)。通过FTIR, UV-Vis DRS和荧光光谱等手段对其进行了研究,探讨了结构和性能的关系。其中,化合物(1)含有[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂]的分立结构,环状B₁₈O₄₂通过8个B—(μ₃—O)—V键被两个V₆O₁₈簇夹在中间;而化合物(2)是在(1)的基础上,由6个[Ni(en)₂]各自通过两个Ni—(μ₃—O)—B与B₁₈O₄₂的桥氧配位形成另一类新的分立型结构;化合物(3)和(4)的[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂]构筑单元间分别通过[Cu(en)₂]2+和无机Na+离子桥联形成二维层状结构。多钒硼酸盐簇合物的特征振动频率和这些化合物的结构相关;UV-Vis DRS表明,在205和260 nm附近出现金属氧簇化合物的荷移跃迁;用310 nm光激发, 在约415 nm处能引起由O_μ→Mo的荧光发射, 同时还研究了其荧光寿命。     

过氧化氢和连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠处理对红土中黏土矿物的影响

过氧化氢(H₂O₂)和连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)作为土壤沉积物前处理的经典方法,对土壤沉积物中黏土矿物的富集有着举足轻重的作用,但关于二者对黏土矿物的影响研究较少。运用X射线衍射作为检测技术,对比研究H₂O₂和DCB两种前处理方法对红土中黏土矿物的影响。结果表明,H₂O₂或DCB处理均可促进土壤矿物颗粒的充分分散,有效地将石英等杂质分离,进而提取到很纯的黏土矿物。同时发现,DCB处理由于其Na+与黏土矿物层间阳离子交换导致数据失真,而H₂O₂处理可以保证数据的真实性。结果表明：采用H₂O₂进行前处理能获取较为准确的黏土矿物学信息。     

微波促进类Fenton反应催化氧化脱色降解染料罗丹明B

研究了以Cr(Ⅵ)为催化剂,用微波促进类Fenton反应催化氧化脱色降解有机染料罗丹明B及相关机理。内容包括:罗丹明B溶液的浓度-吸光度工作曲线绘制;初始pH值、H₂O2用量、K₂Cr₂O₇用量对类Fenton反应脱色降解罗丹明B的影响;正交优化试验;微波单独脱色处理罗丹明B、微波+K₂Cr₂O₇脱色处理罗丹明B、微波+H₂O₂脱色处理罗丹明B、阳光-Cr(Ⅵ)-H₂O₂体系脱色处理罗丹明B、微波-Cr(Ⅵ)-H₂O₂体系脱色处理罗丹明B等对照试验研究。通过研究,确定了方法的优化条件,在优化条件下,比较了采用光助类Fenton与微波促进类Fenton反应的脱色效率,并讨论了微波促进类Fenton反应的反应机理。研究表明在pH 3.0时,微波可以明显加快类Fenton法催化氧化脱色降解罗丹明B溶液的过程, 对于降解脱色速度,微波-Cr(Ⅵ)-H₂O₂体系最快。用该方法处理染料罗丹明B,色度脱除率可达到99.0%以上。文章所用表征方法均为紫外-可见光谱法。     

燃煤底灰-微波法降解亚甲基蓝的研究

燃煤底灰中含有丰富的金属,这些金属在微波作用下可以对有机物进行有效降解,燃煤底灰-微波法降解亚甲基蓝溶液主要是通过羟基自由基来降解有机物的。底灰中的金属及稀有金属可以作为深度氧化有机物的催化剂,可降低处理成本、减少环境污染。考查了燃煤底灰用量、H₂O₂用量、以及微波时间对亚甲基蓝降解效率的影响,并测定了亚甲基蓝溶液处理前后的紫外可见光谱。结果表明,亚甲基蓝在燃煤底灰与H₂O₂微波条件下降解率接近100%。燃煤底灰的用量增加可以加快反应进程,增加亚甲基蓝的降解;H₂O₂的增加可以提供更多的·OH,加快反应进程,但当增加到一定量后,对反应进程的影响减弱;微波时间的加长可以提高反应温度,促使亚甲基蓝完全降解。对于0.125 g·L-1的亚甲基蓝,加入1.0 g燃煤底灰、5 mL H₂O₂在中温微波下反应4 min即可全部降解。     

通孔阳极氧化铝膜的制备及其性能的研究

在15% H₂SO₄阳极氧化液中添加硝酸镨制备阳极氧化铝(AAO)膜以提高AAO膜的性能,采用化学腐蚀和微波处理相结合的方法,去除AAO膜的阻挡层,制备通孔的AAO膜。分别研究镨的添加量、氧化电压对AAO膜的厚度和硬度的影响及腐蚀时间、微波处理时间分别对AAO膜的阻挡层的影响,分别用能谱和扫描电镜等对AAO膜进行了表征。在15% H₂SO₄阳极氧化液中添加硝酸镨,制备出的AAO膜具有更大的厚度和硬度,当氧化电压为23 V时,在15% H₂SO₄+0.14 Pr g·L-1混合液中制备的AAO膜的厚度和硬度分别为162 μm和275.1 HV,与在阳极氧化液为15% H₂SO₄溶液中制备的AAO膜的厚度和硬度(150 μm和224.8 HV)相比,分别提高8.0%和22.4%。当氧化电压在19～23 V范围时,AAO膜的厚度随着氧化电压的增大而增加;AAO膜的硬度随着氧化电压的增大而减小。将AAO膜在35 ℃和5% H₃PO₄溶液中腐蚀13 min,再用超声波处理10 min,可得到通孔的AAO膜。腐蚀后AAO膜表面絮状物为Al₂O₃。     

Structure and surface properties of praseodymium modified alumina

Mixed PrO₂-Al₂O₃ oxides with different PrO₂ content (1-20 wt.%) were prepared by wetness impregnation of γ-alumina with aqueous solution of praseodymium nitrate. The samples were characterized by different techniques, using surface adsorption-desorption of N₂ (S_BET), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), UV-vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), temperature-programmed reduction (TPR) and temperature-programmed desorption of CO₂ (TPD-CO₂). TGA and XRD showed the presence of small praseodymium oxide species on the alumina surface. XPS and DRS detected electron deficient interaction between deposited praseodymium oxide and alumina. It was observed a lower reduction temperature for supported Pr oxide species compared to that of the bulk Pr₆O₁₁. TPD-CO₂ studies suggested that the deposition of Pr oxide on alumina leaded to increase of the basicity of mixed oxides.     

碳纳米管负载Cu-Co复合氧化物的富氢气氛中CO催化消除

采用超声处理辅助浸渍法制备了多壁碳纳米管负载的Cu-Co复合氧化物催化剂. 利用XRD、TEM、H₂-TPR、XPS和Raman光谱等表征了催化剂的结构性质. 在Cu和Co氧化物以及金属氧化物与碳纳米管载体间存在强相互作用. 催化剂在富氢气氛中CO催化消除反应中,与单一Cu或Co催化剂相比,Cu-Co复合氧化物催化剂表现出独特的反应特性,特别是在较高反应温度下可同时结合CO优先氧化和CO甲烷化的反应途径来实现高效CO消除. 当Cu/Co比为1/8时活性最优,可以实现在150～250 o和高反应空速 (120 L/(h·g))富氢气氛中CO的完全消除.     

The iron oxidation state in Mg-Al-Fe mixed oxides derived from layered double hydroxides: An XPS study

Mixed oxides with large surface area and high thermal stability can be obtained by thermal treatment of the layered double hydroxides (LDH). Mg-Al-Fe mixed oxide samples with varying Mg/Al ratio and 5 mol.% of Fe were prepared in this way and the iron oxidation state (Fe_ox) in these compounds was studied by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), using a calibration based on the relation of Fe_ox to the splitting between the O 1s and Fe 2p_3/2 centroids. The XPS results confirm Fe³⁺ as a dominant oxidation state in the studied mixed oxides. A vacuum-induced reduction of iron in the Fe₂O₃ and Mg-Al-Fe oxide samples has been observed and an influence of the Mg:Al ratio on this effect in mixed oxides has been detected. The role of the local variations of the electron density distribution in the close neighbourhood of the surface oxygen atoms in the mixed oxides in the reduction processes is discussed.     

Direct measurement of the low-temperature spin-state transition in LaCoO3

LaCoO3 exhibits an anomaly in its magnetic susceptibility around 80 K associated with a thermally excited transition of the Co3+-ion spin. We show that electron energy-loss spectroscopy is sensitive to this Co3+-ion spin-state transition, and that the O K edge prepeak provides a direct measure of the Co3+ spin state in LaCoO3 as a function of temperature. Our experimental results are confirmed by first-principles calculations, and we conclude that the thermally excited spin-state transition occurs from a low to an intermediate spin state, which can be distinguished from the high-spin state.     

光度法研究聚乙二醇-硫酸铵-邻苯三酚红体系中铋(Ⅲ), 铁(Ⅲ), 铜(Ⅱ), 镍(Ⅱ), 钴(Ⅱ), 铅(Ⅱ)的萃取分离

本文研究了在聚乙二醇(PEG)-硫酸铵[(NH_4)_2SO_4]-邻苯三酚红(PR)体系中Bi(Ⅲ),Fe(Ⅲ),Cu(Ⅱ),Ni(Ⅱ),Co(Ⅱ),Pb(Ⅱ)的萃取行为。实验结果表明,Bi(Ⅲ)在pH3.5～6.5及Fe(Ⅲ)在pH4.0～7.0范围内可以被PEG相几乎完全萃取,而Cu(Ⅱ),Co(Ⅱ)在pH1.0～7.0,Pb(Ⅱ)在pH2.0～7.0,Ni(Ⅱ)在pH1.0～4.5则不被萃取。从而实现了将Bi(Ⅲ)(pH3.5),Fe(Ⅲ)(pH5.0)与Cu(Ⅱ),Co(Ⅱ),Pb(Ⅱ),Ni(Ⅱ)混合离子的定量分离。同时探讨了PEG相的萃取机理。     

内嵌碳正八面体形貌Co3O4光催化活性研究

基于脱脂棉为牺牲模板,采用碳辅助法制备了内嵌碳的八面体形貌Co3O4,对其在模拟阳光下的光解水制氢气的能力进行了研究。X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征分析表明,制备的产物是具有规则正八面体形貌、粒径约为10 m的具有良好晶型的Co3O4。能谱（EDS）和光射线光电子能谱（XPS）结果表明,制备的产物内嵌无定形碳,碳源来自于脱脂棉制备过程中的不完全燃烧。实验结果表明制备的内嵌碳八面体形貌Co3O4具有良好的光解水制氢能力。     

锂电池正极材料Li(Co,Ni)O2化合物的第一性原理研究

锂离子电池以其高能量存储密度和优良的循环性能而受到广泛关注, 尤其是其正极材料成为储能材料领域的研究热点.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对LiCoO2,LiNiO2和Li(Co0.5Ni0.5)O2化合物的晶体结构、电子结构、化学键合特性进行了研究. 结果表明：Li(Co0.5Ni0.5)O2化合物中主要是氧和过渡金属之间成键, 锂原子对晶体总态密度贡献很少. Ni/Co混合后将导致Li(Co0.5Ni0.5)O2中Co的3d轨道和O的2p轨道之间成键得以加强.     

锂电池正极材料Li(Co,Ni)O2化合物的第一性原理研究

锂离子电池以其高能量存储密度和优良的循环性能而受到广泛关注, 尤其是其正极材料成为储能材料领域的研究热点.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对LiCoO2,LiNiO2和Li(Co0.5Ni0.5)O2化合物的晶体结构、电子结构、化学键合特性进行了研究. 结果表明：Li(Co0.5Ni0.5)O2化合物中主要是氧和过渡金属之间成键, 锂原子对晶体总态密度贡献很少. Ni/Co混合后将导致Li(Co0.5Ni0.5)O2中Co的3d轨道和O的2p轨道之间成键得以加强.     

High-resolution Z-contrast imaging and EELS study of functional oxide materials

Functional complex-oxide materials show a wide variety of properties and behaviors that cannot be found in any other class of materials, including high-temperature superconductivity and colossal magneto resistance. Consequently, this group of oxide materials has become the focus of many experimental as well as theoretical studies, aiming at understanding the fundamental mechanisms and properties that govern these complex structures. Here, we will review our high-resolution Z-contrast imaging and electron energy-loss studies of two complex-oxide materials systems, more specifically low-angle tilt grain-boundaries in YBa(2)Cu(3)O(7) (YBCO), and the spin-state transition in LaCoO(3). It will be shown that the O K-edge pre-peak can be used to quantify the hole-concentration in the vicinity of the dislocation core in YBCO, as well as to determine the Co(3+) spin-state in LaCoO(3).     

Ni3V2O8催化性能与X射线光电子能谱分析

文章采用微波加热,草酸盐共沉淀法制备了Ni3V2O8催化剂,并对催化剂进行了BET,XRD,H2-TPR,XPS,TEM和电导等技术表征,分析研究了Ni3V2O8催化剂的丙烷氧化脱氢(ODH)制丙烯催化性能与其表面物种的关系.XRD,TEM和电导实验结果表明本方法制得的Ni3V2O8催化剂晶粒均匀,平均粒径为30 nm,具有p-型半导体性质.TPR和XPS实验结果显示Ni3V2O8催化剂中,晶格氧可以较容易转换成未完全还原氧,使催化剂内各种价态的钒之间易于进行氧化还原反应并形成氧缺位,从而催化剂的表面含有较多未充分还原氧物种O-和V4 物种.催化活性结果显示当丙烷的转化率为18.60%,丙烯选择性达到60.02%,在相同转化率条件下,比文献报道的NiO和Ni3V2O8共存催化体系中的丙烯选择性高,说明Ni3V2O8催化剂中存在未充分还原的O-和V4 物种有利于提高丙烯的选择性.