Eu掺杂的ZnO/MIL-53(Fe)光催化剂的合成及其对醇类选择性氧化的催化性能研究

采用原位合成法将稀土元素Eu掺杂到半导体ZnO中，并与MIL-53（Fe）复合，成功制备了三维（3D）纳米复合光催化剂Eu-ZnO/MIL-53（Fe），通过X射线衍射（XRD）、红外（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、光致发光光谱（PL）、X射线光电子能谱分析（XPS）及电化学阻抗谱（EIS）等手段对复合材料的结构、形貌以及光学电学性能进行了详细的表征.实验结果表明：引入稀土元素可以极大地提高MIL-53（Fe）的光催化效率，同时促进光生电子-空穴的有效分离，使得催化活性进一步提高.通过活性捕捉实验和电化学手段对该反应可能的反应机理进行探究，结果表明：该光催化过程是通过空穴（h⁺）和羟基自由基（·OH）共同作用实现苯甲醇的选择性氧化.通过循环实验和表征参加光反应前后的催化剂的结构来探究该催化剂的光稳定性和热稳定性，结果表明该复合型光催化剂具有良好的光稳定性和热稳定性.     

中温NaCl-水蒸气协同作用下铁的腐蚀机理

应用电偶电流测试法研究在中温固态NaCl盐膜-水蒸气协同作用下,纯铁的腐蚀电化学反应机理.交流阻抗(EIS)法和SEM测试表明,阻抗谱能有效地表征材料表面氧化膜的存在以及反应过程氧化物的变化趋势,其中金属的氧化层电阻与腐蚀速率之间有较好的对应关系.     

锂离子电池的电化学阻抗谱分析研究进展

锂离子电池的电化学阻抗谱（EIS）是研究电化学系统最有力的实验方法之一,在过去的20多年中,EIS 被广泛应用于锂离子电池研究和生产领域,包括研究电极界面反应机理和容量衰减机制,测定相关电极过程动力学参数和电池的健康状态、荷电状态以及电池的内阻。本文分析了锂离子电池中电极极化过程包含的3 个基本物理化学过程———电子输运、离子输运和电化学反应过程,探讨了每一基本物理化学过程包含的步骤及其EIS 谱特征,详细论述了与电子输运相关的基本物理化学过程———接触阻抗和感抗产生的机制;介绍了多孔电极理论及其在锂离子电池中的应用,阐述了基于多孔电极理论进行阻抗谱数值模拟的建模原理与方法。 综述了石墨、硅、二元3d 过渡金属氧化物、LiCoO₂、尖晶石LiMn2O4、LiFePO4、尖晶石Li4Ti5O12、过渡金属氟化物材料等电极的典型阻抗谱特征和各时间常数的归属问题。最后讨论了EIS现存的问题及未来的发展方向。     

原位电化学还原制备石墨烯修饰玻碳电极及其对亚硝酸根离子的电催化氧化性能

通过原位电化学还原直接制备石墨烯修饰玻碳电极,并用电化学阻抗谱（EIS）和扫描电子显微镜（SEM）对其进行了表征,研究了亚硝酸根离子（NO2-）在石墨烯修饰玻碳电极上的电化学行为.结果表明：石墨烯修饰玻碳电极对NO2-的氧化反应有良好的电催化活性,NO2-的浓度与峰电流呈良好的线性关系,且在pH 7.0的磷酸盐缓冲液（PBS）中其氧化峰电流最高.利用该方法测定了模拟废水中NO2的含量,结果令人满意.     

纳米TiO_2膜修饰电极异相电催化还原马来酸

通过电化学合成前驱体和溶胶-凝胶法在Ti表面修饰一层纳米TiO_2膜，SEM， XRD测试表明晶型为锐钛矿型，晶粒平均尺寸为25 nm。采用循环伏安法、循环方波 伏安法和电解合成法研究了纳米TiO_2膜电极在硫酸介质中的氧化还原行为以及对 马来酸（maleic acid）还原的电催化活性。结果表明，纳米TiO_2膜电极在阴极扫 描时有两对可逆氧化还原峰，可逆半波电位E_(1/2)~r分别为-0.53 V和-0.92 V（ sv. SCE，扫描速度0.05 V·s~(-1)），对应于TiO_2/Ti_2O_3和TiO_2/Ti(OH)_3两 个氧化还原电对的可逆电极过程。其中TiO_2/Ti_2O_3电对对马来酸具有异相电催 化还原活性，纳米TiO_2膜中的Ti~(IV)/Ti~(III)氧化还原电对作为媒质间接电还 原马来酸为丁二酸（butane diacid），反应机理为电化学偶联随后化学催化反应 （EC'）机理。     

几种制备方法的掺铁二氧化钛光催化特性

二氧化钛作为一种半导体光催化剂 ,在太阳能转换和储存 ,二氧化碳还原 ,有害复杂有机物降解等方面都引起了广泛的研究兴趣 .然而 ,二氧化钛悬浮降解体系的光催化活性却受到诸多因素的影响和制约 .有不少研究者从体系的晶体结构和表面物化性质 ,如晶相（锐钛矿 ,金红石 ,无定形）、比表面积、晶粒尺寸和表面羟基的角度讨论光催化活性 [1,2].近来有很多人希望通过掺杂方法来提高二氧化钛的光催化活性或者通过表面修饰的手法延伸光响应范围 .Kakuta、 Anderson、 Papp[3,4]等研究了复合氧化物如 TiO_2/Al2O3、 TiO_2/SiO2、 TiO_2/ZrO2、…     

尖晶石LiMn2O4中锂离子嵌入脱出过程的电化学阻抗谱研究

运用电化学阻抗谱(EIS)研究了尖晶石LiMn2O4电极的首次充放电过程. 发现EIS谱高频区域拉长压扁的半圆是由两个半圆相互重叠而成的, 分别归属于与锂离子通过固体电解质相界面膜(SEI膜)的迁移和与尖晶石LiMn2O4材料的电子电导率相关的特征. 通过选取适当的等效电路, 对实验所得的电化学阻抗谱数据进行拟合, 获得尖晶石LiMn2O4电极首次充放电过程中SEI膜电阻、电子电阻和电荷传递电阻等随电极极化电位变化的规律. 根据研究结果提出了嵌锂物理机制模型.     

粉末多孔镍电极电化学阻抗谱及其数学模型

镍电极反应动力学在大多情况下是受固态质子扩散过程控制的，以此为出发点建立了具有明确物理意义的镍电极电化学阻抗谱（EIS）的数学模型．并以该模型为基础，讨论了一些模型参数如双电层电容C（d1）、质子扩散系数D及活性物质位于半径γ0等的改变，电极的不同行电状态以及多孔镍电极中的传质过程对镍电极阻抗谱的影响．理论模型较好地解释了一些实验结果．     

棒状金属有机框架结构PCN-222(Cu)/TiO_2复合材料的制备及其高效光催化CO_2还原性能（英文）

受环境污染和能源短缺的双重压迫,光催化CO_2还原技术引起了人们的广泛关注。低成本光催化材料的开发对于实现有效的太阳能-燃料转换至关重要。TiO_2作为光催化剂在光催化CO_2还原中被广泛采用。然而,较宽的禁带宽度和光生载流子的复合限制了它的进一步应用。在这项工作中,我们使用棒状PCN-222(Cu)/TiO_2复合材料作为光催化剂,使用简单的水热法报告了二氧化碳的光化学还原。经过对PCN-222(Cu)/TiO_2进行一系列X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见漫反射光谱(DRS),傅里叶变换红外光谱(FT-IR),光电化学(PEC)和光致发光光谱(PL)等表征结果证明成功制备了该复合材料。SEM证实,TiO_2颗粒均匀分布在棒状PCN-222(Cu)/TiO_2的表面上。XRD结果表明,成功制备了具有良好晶体结构的PCN-222(Cu)和PCN-222(Cu)/TiO_2复合光催化剂。DRS显示制备的PCN-222(Cu)/TiO_2复合材料在可见光区域出现金属卟啉的特征吸收峰。PL和瞬态光电流响应和电化学阻抗谱(EIS)进一步证实了棒状PCN-222(Cu)/TiO_2具有更好的电子-空穴对分离效率。通过控制PCN-222(Cu)和TiO_2的质量比,经CO_2还原性能测试表明,10%PCN-222(Cu)/TiO_2复合材料具有最佳的催化活性。在氙灯照射下,棒状PCN-222(Cu)/TiO_2表现出比TiO_2纳米颗粒更好的光催化CO_2活性,这归因于电荷传输和较好的电子-空穴分离能力。10%PCN-222(Cu)/TiO_2复合材料的催化效率最高,产率分别为13.24μmol·g~(-1)·h~(-1) CO和1.73μmol·g~(-1)·h~(-1)CH_4。此外,经过三个循环的测试,PCN-222(Cu)/TiO_2光催化剂的催化活性基本保持不变,在连续8小时光照下,催化剂的还原产率持续增加,表明PCN-222(Cu)/TiO_2复合材料具有好的稳定性。禁带宽度和Mote-Schottky (M-S)曲线结果表明,PCN-222(Cu)的LUMO位比TiO_2的导带(CB)更负,因此提出了PCN-222(Cu)/TiO_2复合材料可能的光催化反应机理。该研究为金属有机骨架和氧化物半导体复合材料光催化体系提供了新的策略。     

固体氧化物燃料电池电化学阻抗谱差异化研究方法和分解

电化学阻抗谱技术(EIS)在固体氧化物燃料电池(SOFC)中已获得广泛应用。在EIS分析过程中,研究者能够清楚地获得燃料电池内部因纯离子(电子)导电引起的欧姆电阻和因电化学过程、扩散作用引起的极化阻抗的大小,但是对于极化阻抗的构成缺乏进一步解析。本文选用传统的Ni-YSZ阳极支撑电池,通过改变测试温度、阳极运行气氛和阴极运行气氛,设计了一套完整的阻抗差异分析(ADIS)实验。并基于弛豫时间分布法(DRT)和阻抗差异分析法,系统地分析并解释了阻抗谱中各频率段对应阻抗的物理或(电)化学含义,将该类型电池阻抗谱以6个RQ并联电路予以拟合,为之后燃料电池性能稳定性的研究奠定基础。     

TiO2薄膜光电极能带结构和催化活性的初探

以阳极氧化法制得的TiO2薄膜光电极为工作电极,铂环为对电极,饱和甘汞电极为参比电极,组成光电催化降解苯酚体系.运用电化学阻抗图谱(EIS),测得光电催化过程中TiO2薄膜光电极的空间电荷层电容,计算出半导体能带结构参数———空间电荷层宽度W.结果证明:当空间电荷层宽度W随阳极偏压增加而增大时,TiO2薄膜电极光催化活性提高;当其等于薄膜厚度时,光催化活性最好,此时出现最佳偏压值;继续增加偏压,活性反而有所下降.     

光电流法研究TiO2薄膜表面吸附氧对光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型和金红石型TiO2薄膜, 利用光电流和XPS技术研究了薄膜表面吸附氧对不同晶型TiO2光催化活性的影响. 并通过降解纯的环己烷溶液的实验来评估不同晶型TiO2的光催化活性. 结果表明, 在相同条件下, 锐钛矿型TiO2比金红石型具有明显的光催化活性. 这是由于锐钛矿型TiO2比金红石型TiO2具有较强的吸附氧的能力, 同时其光生电子与空穴的复合率相对较小所致.     

金属离子掺杂的TiO2薄膜的制备及其光催化降解甲苯的性能

 采用溶胶-凝胶法制备了负载于铝板上掺杂金属离子的TiO2薄膜光催化剂,并通过空气中甲苯光催化降解实验评价了其光催化活性. 结果表明,Pt和Fe的掺杂对TiO2薄膜的光催化活性起促进作用,甲苯降解率分别提高了17%和6%; Ag的掺杂引起催化剂失活; Mn的掺杂未对TiO2薄膜的光催化活性起明显促进作用. XRD结果表明,掺杂金属离子前后TiO2均为锐钛矿相; TEM观察到薄膜催化剂微观结构为球形颗粒,粒径分布均匀,平均粒径为19 nm; 紫外漫反射光谱表明,Pt-TiO2薄膜催化剂的反射率几乎为0,表明其对光的吸收能力很强,因而Pt掺杂的TiO2薄膜光催化降解甲苯的活性最高.     

TiO2薄膜光催化还原Hg2+的研究

采用溶胶法制备出TiO2、SO42-/TiO2、CdS/TiO2薄膜光催化剂,研究了TiO2薄膜光催化还原Hg2+的最佳实验条件以及SO42-/TiO2、CdS/TiO2薄膜与TiO2薄膜、TiO2粉体与薄膜之间的光催化活性差异.结果表明:当pH=5.34时,经30 min紫外光照射,Hg2+的还原率达到最大;Hg2+初始浓度越高,光致还原量越低;光源波长越短,Hg2+的还原率越高;当甲醇添加量达到15%(体积比)时,反应30 min后,Hg2+的还原率即达100%;CdS改性薄膜的光催化活性高于未改性薄膜;CdS/TiO2薄膜的光催化活性略高于粉体.     

AgBr/TiO_2复合催化剂:双注法制备及其可见光催化性能

以TiO2为载体,采用双注法合成了AgBr/TiO2复合光催化剂.利用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)对AgBr/TiO2的结构、光吸收、形貌进行了表征.研究了AgBr/TiO2在可见光下对甲基橙和丁基罗丹明B的光催化活性.结果表明,与TiO2相比,AgBr/TiO2的光吸收范围拓展到400—600nm波段,并且随着AgBr负载量的增加,AgBr/TiO2的可见光吸收强度增强;当AgBr与TiO2的摩尔比为0.25时,AgBr/TiO2具有最大催化活性;在相同条件下,AgBr/TiO2对丁基罗丹明B的降解效果优于甲基橙.     

Au/TiO2薄膜的制备及其光催化氧化对硝基苯酚的性能

 采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Au的TiO2薄膜,考察了其光催化氧化对硝基苯酚的活性,并采用原子力显微镜、 X射线光电子能谱、热重-差示量热扫描和X射线衍射技术对薄膜进行了表征. 结果表明, Au/TiO2薄膜主要含有Ti, O, Au和C元素,其中Au主要以0价形式存在. 经高温焙烧后薄膜中的Au向表面聚集,随着焙烧温度的升高,薄膜表面逐渐变得粗糙,颗粒逐渐变大,薄膜的光催化活性下降. 与纯TiO2薄膜相比,掺杂Au的TiO2薄膜的光催化活性有所提高, 在673 K下焙烧的Au/TiO2薄膜的光催化活性较好,反应1 h后对硝基苯酚的降解率可以达到51.4%.     

Cu-TiO2/ITO膜的制备、表征及其光电化学活性的研究

以甲酸作空穴捕获剂,采用直接光还原法将Cu^2 沉积到TiO2膜表面制备纳米Cu-TiO／ITO膜,并分别应用紫外可见光漫反射、X-射线衍射、扫描电镜及光开路电压等实验表征,再以甲酸为模型化合物,研究Cu沉积和外加电场对TiO2光催化活性的协同增强作用。结果表明：沉积在TiO2膜表面的铜是以Cu(0)形式存在,Cu沉积对抑制光生电子-空穴的复合有明显的促进作用,于Cu-TiO2／ITO膜电极施加适当正偏压,即能明显提高其催化活性,在本文实验条件下,以外加电场和Cu沉积相结合能使TiO2光催化降解甲酸的速率常数增加2．8倍。     

紫外线预照射对TiO2上三氯乙烯气相光催化氧化反应的影响

 用紫外线照射法对TiO2光催化剂进行了预处理,并利用热重分析比较了预照射法和高温加热法对TiO2上三氯乙烯气相光催化氧化反应的影响. 结果表明,紫外线预照射可加快三氯乙烯的气相光催化反应. 这可能是紫外线预照射使TiO2 的表面状态和表面结构发生了变化,使催化剂表面活性基团羟基自由基的量增加所致.     

TiO2/海泡石负载型催化剂的制备及其光催化活性

采用混合焙烧方法,制得TiO2/海泡石负载型催化剂,研究了在该催化剂催化作用下,水溶液中邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的光催化降解行为.结果表明:催化剂的用量和TiO2的负载量对光催化降解速率都有影响.对于负载型催化剂,TiO2的负载量对其催化活性及DEP的降解速率有较大影响.当使用A101/海泡石催化剂,用量为2 g/L和4 g/L时,TiO2负载量的较佳值均为5%.并对负载型催化剂的形貌及晶型进行了X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析.     

担载材料对TiO2薄膜光催化活性的影响

TiO_2 nanocrystalline films were prepared on glass, ITO and p-Si substrates. Degradation of Rhodamine B was used to assess the photocatalytic activity of the films. It was found that photocatalytic activity of TiO2 films on ITO and p-Si are higher than that on glass, and the film grown on ITO is the best. In addition, crystalline phases and surface morphology of TiO_2films were also affected by different substrates. Surface Photovoltage Spectra was used to analyze surface states and energy levels of the films. Separation of photogenerate electrons and holes was promoted due to matching of the energy levels between TiO_2 films and ITO as well as p-Si. High photocatalytic activity was then obtained because more photogenerate electrons and holes took part in photocatalytic reaction on TiO_2 surfaces.