H2O对Cu+/S2O82-/γ-Al2O3催化剂合成碳酸二甲酯性能的影响

反应温度120℃、压力3.0 MPa的条件下,考察了H₂O对浆态床DMC合成催化剂Cu⁺/S₂O₈^2-/γ-Al₂O₃活性的影响。结果表明,外界H₂O的引入加剧了催化剂的失活速率。对引入H₂O后回收催化剂进行了元素分析、XRD、DTG、Py-FT-IR和NH₃-TPD等表征,结果表明,H₂O的引入加速了催化剂中活性组分Cu的流失速率,生成更多没有催化甲醇氧化羰基化活性的Cu₂(OH)₃Cl晶体,加剧了催化剂的失活。     

nFe3+/nSr2+和nOH-/nNO3-对锶铁氧体纳米片结构及磁性能的影响

采用改进的水热法成功合成了单分散的纯相锶铁氧体纳米片。借助DLS、XRD、FTIR、SEM、EDS和VSM等分析测试手段对SrFe₁₂O₁₉铁氧体粉体的粒度、结构、形貌和磁性能进行表征。研究结果表明,在240℃保温5 h,物质的量之比n_Fe³⁺/n_Sr²⁺(R_F/S)和n_OH^-/n_NO^-(R_O/N)分别为5和2时,所得产物为单分散的纯相六角SrFe₁₂O₁₉铁氧体纳米片。随着R_F/S和R_O/N的变化,合成样品中有少量SrCO₃和Fe₂O₃杂相存在,这主要与反应条件和离子比例有关。磁性能测试结果显示,所得纯相的六角SrF₁₂O₁₉铁氧体纳米片具有优异的磁性能,其饱和磁化强度和矫顽力分别达到60.91 emu·g^-1和94.83 kA·m^-1,使其在医疗、催化和生物等高技术领域具有潜在的应用。     

CaO/MgO和CaO/Ca9Al6O18同时捕集CO2/SO2的循环吸收特性

以葡萄糖酸钙与葡萄糖酸镁及L-乳酸铝为前驱物,湿法制得了四种CaO/MgO和CaO/Ca₉Al₆O₁₈吸收剂,并进行了同时捕集CO₂/SO₂的实验。考察了吸收剂种类、质量配比、SO₂浓度及煅烧温度等对吸收剂吸收性能的影响。结果表明,CaO/MgO(质量比为75%/25%)吸收剂和CaO/Ca₉Al₆O₁₈(质量比为75%/25%)吸收剂分别保持了最好的吸收CO₂能力和最好的循环稳定性。SO₂严重阻碍了吸收剂对CO₂的捕集。SO₂浓度越高,吸收剂吸收CO₂能力下降的越快,但同时吸收SO₂的转化率也越高。数次循环后,总的Ca利用率开始上升,且SO₂浓度越高,上升趋势越明显。煅烧温度对CaO/MgO吸收剂和CaO/Ca₉Al₆O₁₈吸收剂循环吸收特性的影响略有不同。     

Sb2O3/BiVO4/WO3异质结构建及光电催化合成过氧化氢

采用溶剂热法-旋涂法构建了Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃半导体异质结,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等手段表征了其物化性质。在1.23 V(vs RHE)电位下,BiVO₄/WO₃的光电流密度相对于BiVO₄提高了2倍。进一步复合Sb₂O₃之后,虽然Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的光电流密度有所下降,但其光电催化产H₂O₂的法拉第效率和产生速率得到明显提升。在1.89V(vs RHE)电位下,3c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜产H₂O₂的法拉第效率提高到约19%;1c-Sb₂O     

Co/Fe/Al2O3/cordierite催化C3H6选择性还原NO的实验研究

采用溶胶凝胶法和浸渍法制备了负载于蜂窝陶瓷上的Co/Fe/Al₂O₃/cordierite催化剂,在陶瓷管流动反应器上对其催化C₃H₆选择性还原NO的性能进行了测试。结果表明,该催化剂表现出最优脱硝性能,在模拟烟气条件下,当反应温度为550 ℃时可实现97%的脱硝效率。Co的引入可显著增强Fe/Al₂O₃/cordierite催化剂抗SO₂和H₂O的能力。在模拟烟气中同时引入0.02% SO₂和3% H₂O后,1.5Co/Fe/Al₂O₃/cordierite的脱硝性能受影响甚微,当反应温度高于500 ℃时1.5Co/Fe/Al₂O₃/cordierite催化C₃H₆还原NO的效率均可达到90%以上;相比之下,未经Co修饰的催化剂Fe/Al₂O₃/cordierite脱硝性能受到了严重的抑制,在整个反应温度区间（200-700 ℃）内,其催化C₃H₆还原NO的效率最高不足50%。XRD和SEM表征结果表明,经过适量的Co修饰后的1.5Co/Fe/Al₂O₃/cordierite表面变得更疏松,且形成了以钴铁和钴铝双金属氧化物为主要成分的球状晶粒。H₂-TPR结果表明,相比于Fe/Al₂O₃/cordierite,1.5Co/Fe/Al₂O₃/cordierite有更好的低温还原性能。Py-FTIR结果表明,Co的引入可使催化剂表面的Lewis酸明显增加,且生成了Brønsted酸。N₂吸附-脱附表征结果表明,Co可增大催化剂的比表面积。     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究现状

介绍了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的晶体结构及电化学反应特性,并从LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备方法、离子掺杂及表面包覆等方面对其研究现状进行了综述。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2相对于LiCoO2而言具有较高的热稳定性、放电比容量及循环性能,是一种较理想的锂离子电池正极材料,但是其高温及大电流环境下的循环及倍率性能仍然有待改进。     

CexZr1-xO2/Co/C-N催化CO2加氢性能研究

将不同比例的铈锆前驱体负载到ZIF-67,氮气气氛焙烧制备CexZr1-xO2/Co/C-N催化剂,对催化剂进行了XRD,H2-TPR、XPS表征,并在固定床反应器评价其CO2加氢制甲醇性能。XRD结果表明,在铈中加入适量锆形成铈锆固溶体,铈锆固溶体与钴物种较强的相互作用力可以阻止表明金属Co的氧化。但过量加入的锆又会削弱这一作用力,部分金属Co被氧化为Co3O4。H2-TPR结果表明适量的锆的加入改善催化剂的还原性能,催化剂还原温度降低。XPS证实了25%Ce0.67Zr0.33O2/Co/C-N催化剂中含有更多的氧空穴及氮含量,氧空穴和碱性氮都有利于CO2的解离吸附。优化后的25%Ce0.67Zr0.33O2/Co/C-N 催化剂在225 oC,2 MPa,GHSV = 6 L/gcat/h反应条件下取得最高甲醇时空收率,为3.0 mmol/gcat/h。     

SO2F2/H2O2/碱和硫醚的氧化反应

考察了一种新型高效的氧化体系SO₂F₂/H₂O₂/碱应用于硫醚的氧化反应,结果以良好到优秀的收率生成了相应的产物砜.对该反应中碱和溶剂进行了优化,确定了最优的反应条件.对底物普适性进行了研究,实验结果表明该氧化体系显示了良好的官能团耐受性.该氧化体系的一个突出的优点是,所使用的试剂都为无机物,反应后副产物为易溶于水的无机盐和水,后处理时易于除去,从而大大简化了产物的分离和纯化.     

C/g-C3N4/MoS2复合材料的制备及光催化性能

首先以尿素和葡萄糖为前驱体,通过热缩合方法制备了C/g-C₃N₄,然后利用溶剂热法合成C/g-C₃N₄/MoS₂三元复合材料。通过不同的手段对其进行了表征,结果表明,与C/g-C₃N₄相比,该三元复合材料不仅具有更强的光吸收性能和更大的表面积,而且更有利于电子的转移。同时对其可见光催化降解甲基橙性能进行研究,结果发现,C/g-C₃N₄/MoS₂-2.0%复合材料(含有质量分数为2.0%的MoS₂)表现出最高的反应速率常数(0.0086 min^-1),分别为g-C₃N₄/MoS₂-2.0%(0.0015 min^-1)和C/g-C₃N₄(0.0036min^-1)的5.7倍和2.3倍。     

陈化时间对CuO/ZnO/CeO2/ZrO2甲醇水蒸气重整制氢催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了CuO/ZnO/CeO₂/ZrO₂甲醇水蒸气重整催化剂,探讨了陈化时间对催化剂性能的影响.结果发现,延长陈化时间能增加催化剂的表面铜原子数和改善催化剂的还原性能,但与此同时也降低了催化剂的储放氧性能.延长陈化时间,CuO/ZnO/CeO₂/ZrO₂催化剂的氢产率随表面铜原子数的增加而成线性增长.另一方面,重整尾气中的CO含量也随着储放氧能力的下降而增加.综合考虑产氢率和重整尾气中CO含量,最佳陈化时间为2h,此时,CuO/ZnO/CeO₂/ZrO₂催化剂表现出了最佳性能.     

Ag改性提高TiO2对Cr(VI)的光催化还原活性机理

在消除了质子缺乏、光生电子-空穴复合对Cr6＋光催化还原负效应影响下，比较了TiO2和Ag/TiO2（Ag质量分数 1.0％）光催化还原活性.结果表明，相同条件下Ag/TiO2表现出比TiO2更高的催化活性. EPR分析表明，对于Ag/TiO2，UV照射后Ag表面有活性物种生成，在TiO2上有活性中心表相Ti3＋生成.光生电子通过表相Ti3＋向Cr6＋传递电子是Cr6＋光催化还原的速度控制步骤.较多的表相Ti3＋参与还原反应是Ag/TiO2表现出较高催化活性的主要原因，担载Ag上积聚光生电子的较强流动性对反应也起到一定促进作用.     

Ag改性提高TiO_2对Cr(VI)的光催化还原活性机理

在消除了质子缺乏、光生电子-空穴复合对Cr6 光催化还原负效应影响下,比较了TiO2和Ag/TiO2(Ag质量分数1.0％)光催化还原活性.结果表明,相同条件下Ag/TiO2表现出比TiO2更高的催化活性.EPR分析表明,对于Ag/TiO2,UV照射后Ag表面有活性物种O2生成,在TiO2上有活性中心表相Ti3 生成.光生电子通过表相Ti3 向Cr6 传递电子是cr6 光催化还原的速度控制步骤.较多的表相Ti3 参与还原反应是Ag/TiO2表现出较高催化活性的主要原因,担载Ag上积聚光生电子的较强流动性对反应也起到一定促进作用.     

长链香豆素LB膜对n-Si/Ni液结上的光致电荷转移的影响

本文研究了由硬脂酸香豆素制得的LB膜对n-Si/Ni电极性能的修饰作用.该LB膜沉积方式是Z型的,成膜之后吸收蓝移(由343nm移至325nm).在60mW·cm^-2溴钨灯光照下,n-Si/Ni/3LB/Fe(CN) /Pt电池的光电转换效率增大了一倍,稳定性亦有明显改善.交流阻抗测量表明,光照使n-Si/Ni/3LB电极的电解电阻大大减小,实验结果表明,硬脂酸香豆素LB膜对n-Si/Ni电极上的光致电荷传递过程的修饰作用是良好的.     

n-GaAs(100)、Si(111)表面修饰卟啉分子的光致界面电荷转移特性的研究

利用表面光电压谱研究了四碘化四-(4-三甲胺苯基)卟啉(TTMAPPIH₂)修饰n-GaAS(100)和n-Si(111)半导体表面的光致界面电荷转移特性,结果表明,n-GaAs(100)表面修饰TTMAPPIH₂分子的光致界面电荷转移效率远比n-Si(111)表面修饰的高,并且发现在该卟啉分子的非吸收区也有明显的光致界面电荷转移现象,而与n-Si(111)间则没有这种转移特性。用电化学测量和UV光谱确定了TTMAPPIH₂相对于n-GaAs(100)、n-si(111)的能级位置关系,对TTMAPPIH₂分子与n-GaAs(100)和n-Si(111)间的不同光致界面电荷转移特性进行了解释。     

TiO2表面氧空位对Rup2P/TiO2/ITO薄膜电极光致电荷转移的影响

采用改性的TiCl4水解法制备出三种不同表面性质的TiO2-X(X=5,10,20,X表示加入NaOH的浓度,单位为mo·lL-1)样品.利用(1,10-邻菲咯啉)2-2-(2-吡啶基)苯咪唑钌混配配合物(Rup2P)作为敏化剂,制备出Rup2P/TiO2-5/ITO(铟锡金属氧化物)、Rup2P/TiO2-10/ITO和Rup2P/TiO2-20/ITO表面敏化薄膜电极.测试结果表明三种薄膜电极的光电转换效率Rup2P/TiO2-10/ITO最高,Rup2P/TiO2-20/ITO次之,Rup2P/TiO2-5/ITO最低.利用吸收光谱、表面光电压(SP)谱、荧光光谱和表面光电流作用谱等分析了Rup2P和三种TiO2的能带结构和表面性质;利用光致循环伏安和表面光电流作用谱研究了三种Rup2P/TiO2-X/ITO薄膜电极的光致界面电荷转移过程.结果表明,在光致界面电荷转移过程中,TiO2层表面氧空位对Rup2P/TiO2-X/ITO薄膜电极光致电荷转移产生重要影响.并进一步讨论了Rup2P/TiO2-X/ITO薄膜电极的光电流产生机理.     

Synthesis and study of plasmon-induced carrier behavior at Ag/TiO2 nanowires

Nanocomposites of Ag/TiO(2) nanowires with enhanced photoelectrochemical performance have been prepared by a facile solvothermal synthesis of TiO(2) nanowires and subsequent photoreduction of Ag(+) ions to Ag nanoparticles (AgNPs) on the TiO(2) nanowires. The as-prepared nanocomposites exhibited significantly improved cathodic photocurrent responses under visible-light illumination, which is attributed to the local electric field enhancement of plasmon resonance effect near the TiO(2) surface rather than by the direct transfer of charge between the two materials. The visible-light-driven photocatalytic performance of these nanocomposites in the degradation of methylene blue dye was also studied, and the observed improvement in photocatalytic activity is associated with the extended light absorption range and efficient charge separation due to surface plasmon resonance effect of AgNPs.     

1D/2D TiO2/ZnIn2S4S型异质结光催化剂及其高效制氢性能

通过半导体催化剂利用太阳能分解水制氢被认为是解决人类面临的环境问题和能源危机的有效途径.在众多的半导体光催化剂中,TiO₂由于其良好的光化学稳定性、无毒性、丰富的形貌以及低廉的价格,在光催化制氢领域备受关注.然而TiO₂的内在缺陷,如较宽的带隙、较窄的光响应范围,光生电子空穴对的快速复合,极大限制了其太阳能制氢效率.构建异质结结构被认为是解决以上问题的一个有效方法,通过将TiO₂与另一个半导体复合可以提升催化剂对太阳光的吸收范围,也可降低光生电子空穴对的复合速率.但构建一个成功的异质结结构不仅要满足上述的要求,还需要保留异质结催化剂体系中光生电子和空穴的氧化还原能力.研究表明,S型异质结是将两个具有合适能带结构的半导体进行耦合,由于费米能级的差异,两个半导体间将发生电子转移,从而引起能带弯曲并形成内建电场.光照条件下,具有较弱还原能力的光生电子在内建电场和能带弯曲的作用下与较弱氧化能力的光生空穴复合,实现异质结催化剂体系中各个半导体内部光生载流子有效分离的目标,同时保留了异质结催化剂体系中较强氧化能力和较强还原能力的光生电子和空穴,进而实现光催化活性的提高.本文采用水热合成方法,将具有更强还原能力和可见光响应特性的半导体(ZnIn₂S₄)原位生长在TiO₂纳米纤维表面,构建了1D/2DTiO₂/ZnIn₂S₄S型异质结光催化剂.最优比例的TiO₂/ZnIn₂S₄复合材料表现出优越的光催化制氢活性(6.03mmol/h/g),分别是纯TiO₂和纯ZnIn₂S₄制氢活性的3.7倍和2倍.TiO₂/ZnIn₂S₄复合材料光催化活性的提高可以归因于紧密的异质结界面、光生载流子的有效分离、丰富的反应活性位点以及增强的光吸收能力.通过原位XPS和DFT计算研究了异质结内部光生电子的转移机制.结果表明,在光照条件下电子由TiO₂向ZnIn₂S₄迁移,遵循了S型异质结内部电子的转移机制,实现了TiO₂和ZnIn₂S₄内部光生载流子的有效分离,同时保留了具有较强还原能力的ZnIn₂S₄价带电子和较强氧化能力的TiO₂导带空穴,从而显著提升光催化制氢效率.综上,本文制备的TiO₂/ZnIn₂S₄S型异质结光催化剂很好地克服了TiO₂在光催化制氢领域所面临的诸多障碍,为设计和制备高效异质结光催化剂提供了新的思路.     

CdS/ZnO异质结构材料的光生电荷性质

本文制备了CdS/ZnO异质结构材料, 并以此为模型体系, 利用表面光伏技术研究了其光电性质, 结果表明, 利用表面光伏相位谱和瞬态光伏技术可以更进一步了解异质界面的光生电荷行为.     

Role of micro-structure and interfacial properties in the higher photocatalytic activity of TiO2-supported nanogold for methanol-assisted visible-light-induced splitting of water

This paper deals with the textural, microstructural and interfacial properties of Au/TiO(2) nanocomposites, in relation to their photocatalytic activity for splitting of water. TiO(2) samples of two different morphologies were employed for dispersing different cocatalysts, such as: Au, Pt, Ag or Cu, for the sake of comparison. The samples were characterized using powder XRD, XPS, UV-visible, thermoluminescence, SEM, HRTEM and SAED techniques. Compared to other metal/TiO(2) photocatalysts, Au/TiO(2) with an optimum gold loading of 1 wt% was found to exhibit considerably higher activity for visible light induced production of H(2) from splitting water in the presence of methanol. Further, the sol-gel prepared TiO(2) (s.TiO(2)), having spherical grains of 10-15 nm size, displayed better photoactivity than a Degussa P25 catalyst. The electron microscopy investigations on s.TiO(2) revealed significant heterogeneity in grain morphology of individual TiO(2) particles, exposure of the lattice planes, metal dispersion, and the interfacial metal/TiO(2) contacts. The gold particles were found to be in a better dispersed state. O(2) TPD experiments revealed that the gold nanoparticles and Au/TiO(2) interfaces may serve as distinct binding sites for adsorbate molecules. At the same time, our thermoluminescence measurements provide an insight into Au-induced new defect states that may facilitate the semiconductor-to-metal charge transfer transition. In conclusion, the superior photocatalytic activity of Au/TiO(2) may relate to the grain morphology of TiO(2), dispersion of gold particles, and the peculiar architecture of metal/oxide heterojunctions; giving rise in turn to augmented adsorption of reactant molecules and their interaction with the photo-generated e(-)/h(+) pair. The role played by methanol as a sacrificial reagent in photocatalytic splitting of water is discussed.     

Furfuraldehyde hydrogenation on titanium oxide-supported platinum nanoparticles studied by sum frequency generation vibrational spectroscopy: Acid-base catalysis explains the molecular origin of strong metal-support interactions

This work describes a molecular-level investigation of strong metal-support interactions (SMSI) in Pt/TiO(2) catalysts using sum frequency generation (SFG) vibrational spectroscopy. This is the first time that SFG has been used to probe the highly selective oxide-metal interface during catalytic reaction, and the results demonstrate that charge transfer from TiO(2) on a Pt/TiO(2) catalyst controls the product distribution of furfuraldehyde hydrogenation by an acid-base mechanism. Pt nanoparticles supported on TiO(2) and SiO(2) are used as catalysts for furfuraldehyde hydrogenation. As synthesized, the Pt nanoparticles are encapsulated in a layer of poly(vinylpyrrolidone) (PVP). The presence of PVP prevents interaction of the Pt nanoparticles with their support, so identical turnover rates and reaction selectivity is observed regardless of the supporting oxide. However, removal of the PVP with UV light results in a 50-fold enhancement in the formation of furfuryl alcohol by Pt supported on TiO(2), while no change is observed for the kinetics of Pt supported on SiO(2). SFG vibrational spectroscopy reveals that a furfuryl-oxy intermediate forms on TiO(2) as a result of a charge transfer interaction. This furfuryl-oxy intermediate is a highly active and selective precursor to furfuryl alcohol, and spectral analysis shows that the Pt/TiO(2) interface is required primarily for H spillover. Density functional calculations predict that O-vacancies on the TiO(2) surface activate the formation of the furfuryl-oxy intermediate via an electron transfer to furfuraldehyde, drawing a strong analogy between SMSI and acid-base catalysis.