钼酸铋的氧化-还原特性——超高真空中氩离子束诱导的化学效应的XPS研究

由于桥氧O~(2-)连结Bi~(3+)和Mo~(6+)双金属离子的配位结构,Ar~+离子束轰击诱导的α,β和γ相钼酸铋中Bi~(3+)和Mo~(6+)的还原行为较之其单一氧化物(Bi_2O_3和MoO_3)发生逆转,并且三种钼酸铋中Bi~(3+)还原为Bi~0的速率同其Bi/Mo原子比的规律变化有对应关系,依次为α-Bi_2Mo_3O_(12)≥β-Bi_2Mo_2O_9>γ-Bi_2MoO_6.在氩离子束诱导还原的钼酸铋表面观察到新的氧物种.据此提出了与钼酸铋晶体结构和电子能带结构相联系的离子束轰击诱导的化学还原效应的电子转移机理.文中所观察到的钼酸铋的氧化还原特性还对加深理解钼酸铋在烯烃选择氧化催化反应中的氧化还原机理提供了重要信息.     

苯氨基甲酸甲酯分解催化剂Bi-Zn复合氧化物的制备及其催化性能

采用共沉淀法制备了一系列Bi-Zn复合氧化物催化剂并将其用于催化苯氨基甲酸甲酯(MPC)分解制备苯基异氰酸酯(PI).用热重、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱考察了Bi/Zn摩尔比和焙烧温度对催化剂物相结构和表面性质的影响.结果表明,Zn的加入使Bi_2O_3由α晶相转变为活性更高的β晶相,500℃焙烧时Bi-Zn前驱体分解较为完全,析出Bi_2O_3粒子的同时伴生较多Bi_(7.65)Zn_(0.35)O_(11.83)晶相.在Bi/Zn摩尔比为2/1,焙烧温度为500℃条件下制得的催化剂活性最高,此时MPC转化率为86.O%,PI选择性为91.7%,优于单独使用Bi_2O_3时的催化性能.     

THE REDOX BEHAVIOR OF BISMUTH MOLYBDATES——AN XPS STUDY OF Ar~+ ION BOMBARDMENT INDUCED CHEMICAL EFFECT IN UHV

Ar~+ ion bombardment induced reduction effect on Bi_2O_3, MoO_3 and Bi-Mo complex oxides, α-Bi_2Mo_3O_(13), β-Bi_2Mo_2O_9, and γ-Bi_2MoO_6, has been studied with XPS. The results show that, owing to the presence of the oxygen anion bridge in Bi(Ⅲ)-O(Ⅱ)-Mo(Ⅵ), the reduction behavior of Bi(Ⅲ) and Mo(Ⅵ) metal ions in all the three complex oxides is contrary to that in the single oxides. While Mo(Ⅵ) in MoO_3 is reduced to Mo(Ⅵ) in UHV under Ar~+ ion bombardment, the valence state of Bi(Ⅲ) in Bi_2O_3 is unchanged. However, Bi(Ⅲ) in the three complex oxides is reduced to Bi(0) without noticeable reduction of Mo(Ⅵ). Nevertheless, the rates of Bi(Ⅲ) reduction are in correspondence with the difference in Bi/Mo atomic ratio and the crystallographic features of the three phases of bismuth molybdate are decreasing in the order of α-Bi_2Mo_3O_(12)≥β-Bi_2Mo_2O_9>γ-Bi_2MoO_6. A new O -species is observed on the bismuth molybdate surface reduced by Ar~+ ion bombardment.Wc discuss the above phenomena i     

β-Bi_2O_3/BiOI异质结的制备及其有效去除有机染料的光催化作用（英文）

窄带半导体氧化铋(Bi2O3,带宽介于2.1-2.8 e V)因其强的可见光吸收和无毒性等特性而一直被认为是潜在的可见光催化材料.通常,Bi2O3具有α,β,γ,δ,ε和ω等六种晶型,其中,α,β和δ-Bi2O3具有催化可见光降解有机物的活性.可是,由于其光生电子-空穴复合较快,Bi2O3的光催化活性还很低,远不够实际应用.将半导体与另一种物质如贵金属或其他半导体复合形成异质结是一种有效控制光生电子-空穴复合,提高光催化活性的方法.目前已成功开发了许多Bi2O3基的异质结光催化材料.尤其是通过用卤化氢酸与α-Bi2O3直接作用原位形成的α-Bi2O3与铋的卤氧化合物Bi OX(X=Cl,Br或I)的异质结在提高光催化活性和制备方面显示了优越性.然而,具有更强可见光吸收的β-Bi2O3(带宽约2.3 e V)与卤氧化合物的异质结光催化性能却鲜有报道.本文通过用HI原位处理β-Bi2O3形成β-Bi2O3/Bi OI异质结.该异质结表现较纯β-Bi2O3和Bi OI更高的降解甲基橙(MO)可见光催化活性.通过多晶X射线衍射(XRD)、紫外漫散射(UV-DRS)、扫描电镜、透射电镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)和荧光(PL)等手段研究了β-Bi2O3/Bi OI异质结,并提出其高催化活性的机理.XRD结果显示,用HI原位处理β-Bi2O3可形成Bi OI相,并且随着HI使用量增加,混合物中的Bi OI相逐渐增多.HRTEM结果进一步表明,在混合物中的β-Bi2O3和Bi OI都是高度结晶态,且两相之间有很好的接触,从而有利于两相之间的电荷移动.根据UV-DRS和αhv=A(hv–Eg)n/2等公式,计算出了β-Bi2O3和Bi OI带隙分别为2.28和1.77 e V,以及两种半导体的导带和价带位置.β-Bi2O3的导带和价带位置分别为0.31和2.59 e V,而Bi OI的导带和价带位置分别为0.56和2.33 e V.这样两种半导体能带结构呈蜂窝状,显然不适合光生电子-空穴的分离.然而,XPS测定结果显示,β-Bi2O3和Bi OI相互接触形成异质结后,β-Bi2O3相的电子向Bi OI相发生了明显的移动.根据文献报道,当两种费米能级不同的半导体接触时,电子会从费米能级高的半导体移向费米能级低的半导体,直至建立新的费米能级.β-Bi2O3被报道是典型的n型半导体,其费米能级在上靠近其导带位置;而Bi OI是典型的p型半导体,其费米能级在下靠近其价带位置.基于此,我们提出了β-Bi2O3/Bi OI异质结高催化活性的机理.当β-Bi2O3与Bi OI形成异质结时,由于β-Bi2O3的费米能级较Bi OI的高,因而电子从β-Bi2O3转向Bi OI,直至新的费米能级形成.因此电子在两相之间移动导致了β-Bi2O3能带结构整体下移,以及Bi OI能带结构整体上移,使得新形成的Bi OI导带和价带位置高于β-Bi2O3的.当该异质结在可见光的照射下,光生电子将移至β-Bi2O3的导带,而空穴会移至Bi OI的价带,最终达到了光生电子-空穴分离的效果,产生高的光催化活性.PL测试也证实了β-Bi2O3/Bi OI异质结具有更长的光生电子-空穴寿命.     

铁酸铋的水热合成及其光催化性能

以Fe(NO_3)_3·9H_2O和Bi(NO_3)_3·5H_2O为原料,NaOH为矿化剂,用水热法合成了柱状晶体Bi_2Fe_4O_9,其结构和催化性能经XRD,SEM和UV-Vis表征.结果表明,Bi_2Fe_4O_9截面边长约500 nm,长约2μm～3μm,分散均匀.Bi_2Fe_4O_9在可见光区域有较强吸收,对甲基橙降解效果较好.     

稀土乙酰丙酮-α,β,γ,δ-四邻硝基苯基卟啉钬的合成

本文首次合成出镧系乙酰丙酮-α,β,γ,δ-四邻硝基苯基卟啉配合物Ho(o-NO_2)TPPacac(Ⅰ),并简单地讨论了它的性质。 反应中间物三水乙酰丙酮配合物Ho(acac)_3·3H_2O用文献方法[1]合成和纯制。α,β,γ,δ-四邻硝基苯基卟啉(o-NO_2)TPP用改进的Kim,J.B.法[2]     

低温制备超细γ-Bi2O3粉末

氧化铋是一种黄色的聚晶粉末,广泛用于化工、医药和釉彩等工业．一般认为,氧化铋具有а,β,γ和δ四种晶型．其中α,δ-Bi2O3是热力学稳定晶体形态．α-Bi2O3以单斜结构在730℃以下稳定存在;立方萤石结构的δ-Bi2O3在730～825℃范围内稳定存在．另外,在650℃下还会出现具有四方结构(β)和体心立方结构(γ)的亚稳相化合物,γ-Bi1O3是一种光学活性立方晶体,可作为电子光学材料。     

Cd掺杂δ-Bi2O3纳米片的制备及其光催化固氮性能

采用一步醇热法制备了Cd掺杂δ-Bi_2O_3,并用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段对其微观结构、表面元素、能带结构、光电化学性质等进行表征。结果表明Cd掺杂δ-Bi_2O_3是由二维纳米片组装而成的微球,Cd以Cd2+形式掺杂在δ-Bi_2O_3晶格间隙。由于Cd的掺杂,δ-Bi_2O_3禁带宽减小,光响应范围扩大,光生载流子的传递与分离效率提高。在常温常压下,考察了Cd-δ-Bi_2O_3可见光催化固氮效果,结果表明,光照3 h时,6%Cd-δ-Bi_2O_3的光催化固氮速率为1.6 mmol·g~(-1)·h~(-1)·L~(-1),是δ-Bi_2O_3的10.67倍。Cd的掺杂点会成为光生电子的陷阱,延缓光生电子的表面传递,增强目标分子的化学吸附。     

北大学生大办化工厂——黄色氧化铁(δ-Fe_2O_3·H_2O)的工业生产

Fe_2O_3共有α,β,δ三种,其中红色的α-Fe_2O_3和黄色的δ-Fe_2O_3·H_2O(有时不一定是一个结晶水)都是无线电器材的重要原材料之一。目前市场上的需要量很大。我们北京大学化学系一年级的同学,经过十多天的苦战,建成了一座能生产各种氧化铁的工厂。下面简单介绍一下我们生产δ-Fe_2O_3·H_2O 的方法和一些初步结论。(一)δ-Fe_2O_3·H_2O 的生产过程我们生产δ-Fe_2O_3·H_2O,首先是用25%的硫酸(工业纯)和铁末(机床上切削下来的)进行反应,生成硫酸亚铁[用 FeSO_4·7H_2O(工业纯)也行],再把 FeSO_4·7H_2O 和水以5.5克:30毫升的比例混合,置于普通缸中,加入 Na_2CO_3,使其浓度达到1克当量浓度,然后通入空气氧化并搅拌,直到氧化完全为止。(检验氧化完全与否的     

水合六硼酸钡的合成与热化学研究

硼原子的硼酸盐种类繁多,结构复杂多样,其中,有一些硼酸盐具有特殊的性能,如:2ZnO·3B_2O_3·3.5H_2O、2CaO·3B_2O_3·5H_2O可用作阻燃材料~([1]),β-BaB_2O_4(β-BBO)~([2])、Ba_2Be_2B_2O_7~([3])、BaAl_2 B_2O7_~([4])等因其具有良好的光学性质,被广泛用作非线性光学材料.因此,进行硼酸盐的合成及性质研究有着重要的意义.     

表面物理化学性质对不同晶型MnO_2的NH_3-SCR活性影响（英文）

氮氧化物(NO_x)是主要的大气污染物之一,给环境和人类健康带来巨大危害.NH_3选择性催化还原(NH_3-SCR)技术是处理氮氧化物最有效的方法之一,现已被广泛用于氮氧化物的处理,其中SCR催化剂是该技术的核心.锰基催化剂具有相对较好的低温催化活性,而其中MnO_2的催化活性最为突出.二氧化锰可以形成多种晶型,如α,β,δ和γ.晶相结构可显著影响催化活性,不同晶型的MnO_2具有不同的催化性能,其在电化学催化和CO催化方面已经得到广泛应用和研究.然而对于不同晶型MnO_2的NH_3低温选择催化还原NO_x的催化活性和催化机理的研究特别少.α-,β-,γ-和δ-MnO_2具有不同的晶型尺寸,并在气体吸附、气体扩散和催化反应过程中表现出较大差异.因此,有必要揭示不同MnO_2晶型表面物理化学性质与SCR催化活性之间的关系.本文成功制备出四种不同晶型的纳米MnO_2(α,β,δ和γ型)催化剂,并测试了其NH_3低温选择催化活性.此外,对催化剂进行了XRD,SEM,Raman,TG,BET,NH_3-TPD,XPS和H_2-TPR等一系列测试表征,探究了导致不同晶型MnO_2的NH_3催化还原NO_x差异的主要原因.结果表明,四种不同晶型纳米MnO_2的NH_3-SCR催化活性顺序为γ-MnO_2α-MnO_2δ-MnO_2β-MnO_2.γ-MnO_2和α-MnO_2上的NO_x转化率在140–200°C范围内可达90%以上,但β-MnO_2在200°C只有40%的NO_x转化率.分析表明,γ-MnO_2和α-MnO_2的纳米线形貌具有较好的分散性,导致它们的比表面积较高,这为活性位点提供了更多的分散空间,有利于活性气体分子的吸附和催化过程的进行.H_2-TPR和NH_3-TPD结果显示,γ-MnO_2和α-MnO_2比其他两种晶型的MnO_2催化剂具有较好的可还原性和更多更强的酸性位点.XPS分析结果表明,在γ-MnO_2和α-MnO_2表面存在更多的化学吸附氧.基于上述这些有利的物理化学性质,γ-MnO_2和α-MnO_2催化剂显示出较好的低温NH_3-SCR活性.尽管δ-MnO_2的比表面积较小,但是NH_3-TPD结果显示其层状形貌的纳米晶体表面分散有较多的酸性位点,从而有效提升了其催化效果,同时其较好的氧化还原性能也有助于催化性能的改善.     

α-和β-Cs_4H_3[SiW_9O_(37)Cr_3(H_2O)_3]·xH_2O的合成及其催化PhIO环氧化烯烃的性质

本文报道了α-和β-[SiW_9O_(37)Cr_3(H_2O)_3]~(7-)杂多阴离子铯、钾盐的合成、表征及其催化亚碘酰苯环氧化烯烃的性质.元素分析、磁化率、红外光谱及FAB质谱等数据表明,该杂多阴离子为三取代的Keggin结构.α-和β-[siW_9O_(37)aCr_3(H_2O)_3]~(7-)具有催化PhIO环氧化反-二苯乙烯、环己烯和苯乙烯生成相应环氧化物的性质。     

超临界水热极速合成异质结构H4SiW12O40/Bi2WO6光催化剂及其脱氮性能

采用超临界水热合成方式极速合成一种H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积及孔隙度(BET)测定对所合成催化剂的结构和性质进行了考察,并以吡啶含量为15 mg/g的模拟油对光催化剂的脱氮效果进行评价。结果表明,该光催化剂为二维纳米片自组装成的三维球状结构,其中,H_4SiW_(12)O_(40)与Bi_2WO_6不是简单的固载关系而是在超临界水热条件下生成一种新的晶相,正是由于这种晶相的存在,使得H_4SiW_(12)O_(40)牢固固载在Bi_2WO_6光催化剂本体上的同时,对光生载流子进行了有效疏导,提升了H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂的使用寿命和光催化活性。本研究针对光催化剂制备周期与晶形发育的矛盾,将超临界水热技术与光催化剂模板导向合成技术有机结合,在获得良好晶形异质结构H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂的同时明显缩短了光催化剂的制备周期,从而降低了催化剂的制备成本,攻克了光催化剂工业化应用的主要矛盾,所制备的H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂轻质油脱氮效率达97%以上。     

双配体修饰的铝钨酸盐超分子的合成及光电催化性质

利用一步水热法合成了一种双配体修饰的Keggin结构铝钨酸盐超分子化合物,通过元素组成分析和TG分析,确定其化学式为[Cu(en)(bipy)(H_2O)]_2[AlW_(12)O_(40)]·H_3O·H_2O.单晶结构分析表明,标题化合物是单斜晶系,P2_1/c空间群,晶胞参数a=1.945 58(11)nm,b=1.244 12(7)nm,c=2.568 27(15)nm,α=γ=90°,β=92.001 0(10)°,V=62.128(6)nm~3,M_r=3 504.80,Z=4,F(000)=6 204,R=0.055 9,wR=0.105.在标题化合物中,每个[AlW_(12)O_(40)]~(5-)阴离子与[Cu(en)(bipy)-(H_2O)]~(2+)单元通过超分子作用形成一维、二维和三维结构.该化合物表现出良好的电化学性质和对H_2O_2的电催化性质.固体紫外漫反射吸收光谱表明,化合物的光学带隙达到2.70eV,是一种半导体材料.在紫外光照射下,该化合物对罗明丹B(RhB)的降解率为96.29%.     

Br~-掺杂Bi_2WO_6的水热法合成及其可见光催化性能

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和Na_2WO_4·2H_2O为主要原料,采用水热法合成了纯相Bi_2WO_6,并对其进行非金属离子Br-掺杂改性。采用XRD、SEM、TEM、XPS、Raman、PL和DRS研究了Br~-掺杂对Bi_2WO_6的物相结构、形貌和可见光催化性能的影响。结果表明,Br-掺杂可有效提高Bi_2WO_6的可见光催化性能,当掺杂量(物质的量百分数)为8%时,溴掺杂Bi_2WO_6的光催化性能最好,可见光照射40 min后,可降解96.73%的罗丹明-B,与未掺杂Bi_2WO_6相比,其降解率提高了36.32%。     

CuMnCeLa-O/γ-Al2O3催化剂助燃脱硝性能研究

采用等体积浸渍法制备了Cu Mn-O/γ-Al_2O_3、Cu Mn Ce-O/γ-Al_2O_3和Cu Mn Ce La-O/γ-Al_2O_3催化剂.用XRD、BET、SEM、XPS和H_2-TPR技术对其物相和表面性质进行了表征.在连续固定床微反装置上评价了催化剂的CO+O_2和CO+NO反应性能.结果表明,催化剂样品中观测不到Cu O、Mn O_x、Ce O_2和La_2O_3的XRD晶相峰,活性组分在γ-Al_2O_3载体表面呈高度分散状态.Ce、La的引入对催化剂的比表面积、孔容和孔径分布影响不大.SEM谱图中未观测到活性组分的形貌,金属氧化物在载体表面均匀分布.Ce~(3+)!Ce~(4+)之间的可变价转换,引起Cu Mn Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂表相Cu O中具有非完整结构的[Cu~(2+)_(1-x)Cu_x~+][O_(1-2)1_x□1_(2x)]增多,Cu~+/Cu~(2+)比例增大,表相氧空位增多,H_2-TPR还原峰温度向低温区偏移.Ce~(4+)、La~(3+)之间不平衡电荷以及共生过程中Cu-Mn-Ce-La-O之间的强相互作用,加大了Cu O和Mn O_x结构的不完整性,导致Cu Mn Ce La-O/γ-Al_2O_3催化剂样品表相产生更多的Cu~+、Mn~(2+)、Mn~(3+)和氧空位,相应的H_2-TPR还原峰温度进一步向低温区偏移.催化氧化CO和CO催化还原NO实验结果表明,在反应空速20 000 h~(-1),350℃反应温度下,Cu Mn Ce La-O/γ-Al_2O_3催化剂CO催化还原NO反应的CO转化率达到88.2%,NO转化率达到了96.1%,表现出了较好的氧化还原活性.     

聚偏氟乙烯取向膜在拉伸过程中的晶相变化

聚偏氟乙烯(PVF_2)的多晶型、压电和热电性引起人们关注。一般认为PVF_2有α、β、γ、δ4种晶相,另有报道存在一ε相。其中具有压电和热电性的β相最为重要。通常从PVF_2熔体只能获得α相。为了获得β相结晶,人们尝试过很多方法。本文研究拉伸过程中PVF_2结构和晶相的变化。PVF_2为Polysciences产品,MW 1.4×10~5。经熔体拉伸制成厚50nm的取向膜。仪器为H-600型透射电镜,工作电压100kV。以及Alpha Cenfauri付利叶变换红外光谱仪。     

水热环境下磁场对BiFeO_3形貌和性能的影响

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和Fe(NO_3)_3·9H_2O为反应原料,KOH为矿化剂,通过在碱浓度为2~7 mol/L、反应温度为140~220℃的磁场水热反应系统中保温1~12 h制备了Bi Fe O_3粉体.研究发现,外加磁场可以拓宽合成纯相Bi Fe O_3的碱浓度和反应温度范围,更易得到纯相铁酸铋粉体.SEM观测结果表明,通过改变磁场强度可有效控制Bi Fe O_3粉体的颗粒尺寸及形貌:随着磁场的增强,Bi Fe O_3的颗粒尺寸逐渐减小.随着颗粒尺寸的减小,其光催化活性增强.磁场下得到的粉体表现出较强的磁性,Raman散射中A_1-2振动模式异常增强.     

取代环戊二烯基铬-硫三键化合物[η~5-RC_5H_4Cr(CO)_2]_2S的合成、反应及结构

通过η~5-官能团取代环戊二烯基三羰基铬钠与SOCl_2相作用可制得[η~5-CH_3C(O)C_5H_4Cr(CO)_2]_2S1,[η~5-CH_3O_2CC_5H_4Cr(CO)_2]_2S 2和[η~5-C_2H_5O_2CC_5H_4Cr(CO)_2]_2S 3;将1进一步用NaBH_4还原以及2经皂化、酸化和丙酮重结晶制得[η~5-CH_3CH(OH)C_5H_4Cr(CO)_2]_2S 4和[η~5-HO_2CC_5H_4Cr(CO)_2]_2S·nCH_3C(O)CH_3 5.1—5是首次报道的一类含有机官能团的铬-硫三键化合物。1经X射线单晶结构分析表明,它是由一个硫原子通过三键将2个相同的金属有机碎片η~5-CH_3C(O)C_5H_4Cr(CO)_2连在一起的,其Cr≡S≡Cr结构单元呈线性构型,平均Cr≡S三键键长为2.072。     

磁性γ-Fe_2O_3/La/Bi_2WO_6复合材料的制备及其光催化性能的研究

采用γ-Fe_2O_3掺杂对La/Bi_2WO_6进行改性。通过超声-水热法合成出粒径在0.2-1.0μm,表面附着γ-Fe_2O_3球形颗粒的La/Bi_2WO_6纳米片状的磁性γ-Fe_2O_3/La/Bi_2WO_6复合光催化剂。结合XRD、SEM等表征手段对复合材料的组成、形貌、光学性质进行表征,通过光催化降解罗丹明B溶液对其光催化性能进行评价。结果表明:γ-Fe_2O_3/La/Bi_2WO_6复合光催化剂可以通过外磁场作用很容易的与反应溶液分离,且仍具有较高的可见光催化活性和稳定性,其重复使用3次后,对罗丹明B的降解率变化不明显,仍达到95.3%。