锰掺杂硒硫化镉光阳极的制备与光电性能

将适量Se加入到Na₂S甲醇水溶液中反应生成Na₂SSe₂阴离子前驱体, 以Cd(NO₃)₂、Mn(CH₃COO)₂为阳离子前驱体, 通过连续离子层吸附反应(SILAR)分别制备出CdSSe₂/TiO₂或 Mn²⁺掺杂的Mn-CdSSe₂/TiO₂量子点敏化光阳极。采用拉曼光谱、X射线光电子能谱和能量色散X射线能谱分析确定阴离子前驱体和量子点的价键结构和组成;通过紫外可见吸光光谱表征量子点的光吸收性能;利用J-V曲线和IPCE分别对CdS、CdSSe₂和Mn-CdSSe₂量子点敏化的TiO₂光阳极的光电性能进行了表征。实验结果表明, 采用 0.12 mol·L^-1 Se和0.5 mol·L^-1 Na₂S制备的阴离子前驱体、0.5 mol·L^-1 Cd²⁺和 0.3 mol·L^-1 Mn²⁺阳离子前驱体, 通过SILAR法制备的Mn-CdSSe₂/TiO₂光阳极, 能量转换效率比CdSSe₂/TiO₂和CdS/TiO₂光阳极分别提高了90%和247%。     

Ti3C2Tx/MnO2正极在水系锌电池中的电化学性能

二氧化锰(MnO₂)材料具有比容量大、电极电位高、储量丰富以及价格低廉等优势,成为水系锌电池正极最受关注的一类材料,然而其仍然存在着结构稳定性差和电化学储存机理复杂的问题。因此,我们通过两步合成法制备了一种花苞状结构的MnO₂负载在Ti₃C₂T_x表面形成Ti₃C₂T_x/MnO₂复合材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对复合样品的结构、成分和形貌进行表征。通过将Ti₃C₂T_x/MnO₂复合材料作为正极,与锌负极匹配组装成水系锌电池,研究了其分别在2 mol·L^-1 ZnSO₄、2 mol·L^-1 ZnSO₄+0.1 mol·L^-1 MnSO₄、30 mol·L^-1三氟甲基磺酸四乙基铵(TEAOTf)+1 mol·L^-1三氟甲烷磺酸锌(ZnOTf)和3 mol·L^-1 ZnOTf四种电解液中的电化学性能。结果表明,Ti₃C₂T_x/MnO₂在2 mol·L^-1 ZnSO₄中的比容量较高,但循环稳定性很差。将TEAOTf盐和ZnOTf盐共溶于水中,设计了一种新型的含惰性阳离子的超高浓度盐包水电解液(30 mol·L^-1 TEAOTf+1 mol·L^-1 ZnOTf),不仅提高了Ti₃C₂T_x/MnO₂材料的可逆性,而且有效抑制了电极材料在循环过程中的溶解。     

锰掺杂硒硫化镉光阳极的制备与光电性能

将适量Se加入到Na2S甲醇水溶液中反应生成Na₂SSe₂阴离子前驱体, 以Cd(NO₃)2、Mn(CH3COO)2为阳离子前驱体, 通过连续离子层吸附反应(SILAR)分别制备出CdSSe₂/TiO₂或 MN²⁺掺杂的Mn-CdSSe₂/TiO₂量子点敏化光阳极。采用拉曼光谱、X射线光电子能谱和能量色散X射线能谱分析确定阴离子前驱体和量子点的价键结构和组成;通过紫外可见吸光光谱表征量子点的光吸收性能;利用J-V曲线和IPCE分别对CdS、CdSSe₂和Mn-CdSSe₂量子点敏化的TiO₂光阳极的光电性能进行了表征。实验结果表明, 采用 0.12 mol·L^-1 Se和0.5 mol·L^-1 Na2S制备的阴离子前驱体、0. 5 mol·L^-1 Cd²⁺和 0.3 mol·L^-1 MN²⁺阳离子前驱体, 通过SILAR法制备的Mn-CdSSe₂/TiO₂光阳极, 能量转换效率比CdSSe₂/TiO₂和CdS/TiO₂光阳极分别提高了90%和247%。     

水热法合成球花状二硫化钼及其电化学性能

采用二水钼酸钠（Na₂MoO₄·2H₂O）和硫脲（CS（NH₂）₂）分别作为钼源和硫源,通过水热合成法获得球花状二硫化钼,其较佳的水热条件为：180℃下反应48 h,钼硫原子比为1：4,反应物浓度为0.001 mol·L^-1,在100 mL反应釜中的填充体积为90 mL。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）、对样品的物相和形貌进行了表征,并利用低温氮吸附BET模型测试了样品的比表面积。结果表明,合成的二硫化钼结晶性良好,平均粒径约为1 μm,比表面积约为87 m²·g^-1,分布均匀且无明显团聚。通过循环伏安（CV）曲线、恒电流充放电曲线（GCD）、阻抗谱图（EIS）表征其电化学性能,测试表明：在3 mol·L^-1 KOH水相电解液中,单电极比电容可达130.6 F·g^-1（扫速为5 mV·s^-1）和110.9 F·g^-1（电流密度为0.1 A·g^-1）,界面转移电阻R_ct为0.33 Ω;循环1 000圈后比电容损失为14.7%。说明采用该水热法合成的二硫化钼可以成为超级电容器电极的理想材料。     

二（2-乙基己基）二硫代磷酸溶剂萃取铊的热动力学

在Tl₂SO₄＋Na₂SO₄＋二（2-乙基己基）二硫代磷酸＋n-C₈H₁₈＋水体系中， 测定了0.1－2.0 mol•kg^－1离子强度范围内Tl^＋ 的平衡摩尔浓度。水相中电解质Na₂SO₄ 控制溶液离子强度， 有机相中萃取剂取278.15 K至303.15 K范围内的恒定摩尔浓度。通过外推法和多项式近似得到了不同温度下的标准萃取常数K⁰，计算了萃取过程的热动力学量。     

BiVO4/ZnFe2O4同型异质结光阳极的构筑及其光电催化分解水性能

光生电子-空穴对的复合被认为是限制BiVO₄材料光电催化转换效率的重要原因之一。基于此,通过简单的水热-煅烧方法构筑了 BiVO₄/ZnFe₂O₄同型异质结光阳极,BiVO₄/ZnFe₂O₄复合光阳极在 1.23 V(vs RHE)下的光电流密度为 3.33 mA·cm^-2,较纯BiVO₄提升了2倍 (1.20 mA·cm^-2)。相关的结构及性能测试表明,BiVO₄和ZnFe₂O₄形成了带隙错开的n-n异质结,使得光生载流子得到有效分离,更有效地参与水氧化过程,进而提高了BiVO₄的光电催化水分解性能。     

ZnIn2S4/Au纳米片阵列的制备及其可见光响应光电化学固氮特性

采用简单的水热法合成出单晶ZnIn₂S₄纳米片阵列以实现可见光响应光电化学固氮。并采用光沉积法将超细Au纳米颗粒（5 nm）沉积于ZnIn₂S₄纳米片的棱角位置处,实现了可见光俘获和载流子分离能力的同时增强。当负载合适含量的Au纳米颗粒,ZnIn₂S₄纳米片阵列的光电固氮活性由1.092 μg·cm^-2·h^-1提升至2.262 μg·cm^-2·h^-1。我们还提出一个简单模型用以阐明其性能增强机制,这也被光致发光（PL）谱和光电化学（PEC）性能结果所证实。     

Na+，K+//Br-，SO42--H2O四元体系323 K相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了四元体系Na⁺,K⁺//Br^-,SO₄^2--H₂O在323 K的相平衡关系,测定了该体系323 K的溶解度及平衡液相的密度,绘制了该体系的相图。研究发现：平衡体系存在复盐钾芒硝Na₂SO₄·3K₂SO₄的结晶区。其相图由3个共饱和点,7条单变量曲线和5个结晶区组成。相区分别对应NaBr·2H₂O、Na₂SO₄、K₂SO₄、KBr和Na₂SO₄·3K₂SO₄结晶区。其中复盐钾芒硝Na₂SO₄·3K₂SO₄,Na₂SO₄和K₂SO₄有较大结晶区,而NaBr·2H₂O和KBr有较小结晶区。对比了等温条件下四元体系Na⁺,K⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O相平衡结果。实验结果表明溴化物对硫酸盐有较强盐析作用。     

含两个酰胺基团的卟啉二聚体分子间氢键引起的发光光谱红移

通过5-（4-甲酸基苯基）-10,15,20-三（4-十二烷氧基苯基）卟啉（HAcTPP）与乙二胺,丙二胺和丁二胺反应,制备了一类含2个酰胺基团的卟啉二聚体C₂（AmTPP）₂、C₃（AmTPP）₂和C₄（AmTPP）₂以及相应的配合物Pt2C₂（AmTPP）₂、Pt2C₃（AmTPP）₂和Pt2C₄（AmTPP）₂。采用¹H NMR、¹³C NMR、质谱、元素分析、循环伏安、紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱等对二聚体的化学结构、热稳定性、电化学和光物理性质进行了表征。实验发现,二聚体和相应的铂配合物的光致发光（PL）光谱性质与溶液的浓度有关,在10^-7 mol·L^-1 THF稀溶液中,二聚体与单羧基卟啉的PL光谱基本一致。当浓度增加到10^-3 mol·L^-1 THF溶液时,二聚体的光致发光光谱最大值从657 nm红移到675 nm,比单羧基卟啉红移了18 nm。当与金属铂配位后,这种发射光谱随浓度增加而变化的特性更加明显。二聚体配合物在10^-7 mol·L^-1 THF稀溶液中PL光谱就产生了红移现象,最大发射峰λ_max为673 nm,比单羧基卟啉红移16 nm。在高浓度10^-4 mol·L^-1 THF溶液和升华薄膜中的PL最大发射峰进一步红移到727 nm的近红外区。进一步,为了证实二聚体配合物分子间的π-π和Pt-Pt相互作用,我们以配合物Pt2C₃（AmTPP）₂为例,对二聚体配合物固体在常温和低温77 K的PL光谱进行了测试,发现固体配合物表现出与温度相关的PL性质。当温度降到77 K时,配合物的最大发射峰从658 nm红移到674 nm,红移了16 nm。实验表明,卟啉二聚体和相应的配合物的红移现象与二聚体的分子结构直接相关,卟啉二聚体中的两个酰胺基团能够产生较强的分子间氢键,导致二聚体分子之间产生一定程度的π-π和Pt-Pt相互作用,使得二聚体PL光谱产生红移。     

水滑石层间碘酸根离子的还原性机理研究

通过X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外（FTIR）光谱仪表征发现,经水合肼（N₂H₄·H₂O）和亚硫酸钠（Na₂SO₃）两种还原剂处理碘酸根插层水滑石的产物分别为碘离子插层的水滑石（ZnAl-ILDHs）和硫酸根离子插层水滑石（ZnAl-SO₄LDHs）。进一步研究表明,N₂H₄·H₂O和水滑石的反应为D₇模型的核外层扩散反应,N₂H₄·H₂O在水滑石微球界面和IO₃^-发生反应。而Na₂SO₃则先进入了水滑石层间,然后与层间的IO₃^-反应,其模型符合D₁₁动力学模型。     

水系混合离子全电池LiMn2O4//NaTi2(PO4)3

分别以LiMn_2O_4,NaTi_2(PO_4)_3为正负极,1 mol·L~(-1) Li_2SO_4和0.5 mol·L~(-1) Na_2SO_4的混合水溶液为电解液组装成一种水系混合离子全电池。分别将正负极材料在3种不同水相电解液(1 mol·L~(-1) Li_2SO_4、0.5 mol·L~(-1)Na_2SO_4以及1 mol·L~(-1) Li_2SO_4+0.5 mol·L~(-1)Na_2SO_4混合电解液)中进行循环伏安和恒流充放电测试,结果发现,LiMn_2O_4在上述电解液中仅有Li~+的脱出/嵌入而Na~+由于半径较大而不参与该过程,NaTi_2(PO_4)_3在3种电解液中Li+、Na+均参与嵌入/脱嵌过程,且Li~+和Na~+的嵌入/脱出峰电位相差不大,分别为-0.82和-0.64 V,-0.95和-0.75 V;全电池在265 mA·g~(-1)电流密度下平均放电电压为1.55 V,充放电比容量分别为100.1和74.9 m Ah·g~(-1)。     

空心海胆状二氧化锰的制备及其在超级电容器中的应用

采用简单的一步水热法制备了空心海胆状二氧化锰,无需任何模板剂和表面活性剂。该材料具有3D的纳米结构,结构稳定,并由单个的二氧化锰空心管自组装而成。该纳米材料的特殊结构为其提供了高的比电容。在1mol·L^-1硫酸钠电解液中,扫速为1mV·s^-1的条件下,该材料的比电容值为254.6F·g^-1。在电流密度为1.0A·g^-1的条件下,充放电循环1000次后比电容值仍保持为初始值的97.5%。表明该材料具有良好的电容性能和稳定性,其具备用作高性能超级电容器的电极材料的潜能。     

空心海胆状二氧化锰的制备及其在超级电容器中的应用

采用简单的一步水热法制备了空心海胆状二氧化锰,无需任何模板剂和表面活性剂。该材料具有3D的纳米结构,结构稳定,并由单个的二氧化锰空心管自组装而成。该纳米材料的特殊结构为其提供了高的比电容。在1mol·L-1硫酸钠电解液中,扫速为1mV·s-1的条件下,该材料的比电容值为254.6F·g-1。在电流密度为1.0A·g-1的条件下,充放电循环1000次后比电容值仍保持为初始值的97.5%。表明该材料具有良好的电容性能和稳定性,其具备用作高性能超级电容器的电极材料的潜能。     

BiVO4/ZnFe2O4同型异质结光阳极的构筑及其光电催化分解水性能

光生电子-空穴对的复合被认为是限制BiVO₄材料光电催化转换效率的重要原因之一。基于此,通过简单的水热-煅烧方法构筑了BiVO₄/ZnFe₂O₄同型异质结光阳极,BiVO₄/ZnFe₂O₄复合光阳极在1.23 V(vs RHE)下的光电流密度为3.33 mA·cm^-2,较纯BiVO₄提升了2倍(1.20 mA·cm^-2)。相关的结构及性能测试表明,BiVO₄和ZnFe₂O₄形成了带隙错开的n-n异质结,使得光生载流子得到有效分离,更有效地参与水氧化过程,进而提高了BiVO₄的光电催化水分解性能。     

高效析氧电催化剂Co3O4@NiMn-LDH异质结构阵列的制备

我们合理设计和制备了一种新型的高性能析氧电催化剂——泡沫镍负载Co_3O_4@NiMn-LDH(层状双金属氢氧化物)三维异质结构阵列(Co_3O_4@NiMn-LDH/NF)。这种基于泡沫镍基底的三维异质结构催化剂经简单的两步水热反应即可制得。对比Co_3O_4、NiMn-LDH及传统RuO2催化剂,所制备的Co_3O_4@NiMn-LDH/NF催化剂展示出更优异的电催化析氧性能。在1 mol·L~(-1)KOH溶液中,电流密度为50 mA·cm~(-2)时的过电势仅为282 mV,塔菲尔斜率为64 mV·dec~(-1)。通过有效的界面工程设计,使异质结构陈列Co_3O_4@NiMn-LDH发挥出Co_3O_4和NiMn-LDH各自优异的电催化性能。其中,基于泡沫镍基底生长的活性组分Co_3O_4纳米线阵列作为中间核支撑结构,保持了良好的空隙率,不仅有利于暴露更多的活性位点,而且有利于电解液的扩散和气体产物的释放;而依附于Co_3O_4纳米线阵列上的NiMn-LDH异质结构纳米片层则富有更多的亲水性基团,使得活性位点更易与水结合,从而促进氧析出反应的进行。     

氮掺杂碳纤维负载镍钴硒化物的制备及其电催化析氢性能

以静电纺丝制备的纤维为前驱体,通过煅烧、硒化处理等工艺合成了负载双金属硒化物纳米粒子的氮掺杂碳纤维(NCF)材料((Ni,Co)Se2/NCF),并对其进行了一系列相关的表征,研究了其在酸性和碱性条件下的析氢性能.(Ni,Co)Se2纳米粒子被锚定于NCF中,有效地阻止了纳米粒子的聚集,提供了更多的催化活性位点.电催化...     

微晶Na0.7MnO2.05的制备及其在水溶液中的充放电特性研究

利用十二核锰簇合物[Mn₁₂O₁₂(CH₃COO)₁₆(H₂O)₄]为前驱物,通过先碱解再灼烧的方法合成了一种钠锰氧化合物Na_0.7MnO_2.05。扫描电子显微镜(SEM)观察结果表明产物由微米级的扁平棒状晶体组成。电化学测试表明,Na_0.7MnO_2.05是一种性能比较优良的超级电容器电极材料。在0.5 mol·L^-1 Na₂SO₄电解质溶液中和0~0.8 V电位窗口范围内,具有良好的循环稳定性能,充放电速率为0.125A·g^-1时单电极比电容达121 F·g^-1。     

Boosting charge separation of BiVO4 photoanode modified with 2D metal-organic frameworks nanosheets for high-performance photoelectrochemical water splitting

Water splitting by photoelectrochemical (PEC) processes to convert solar energy into hydrogen energy using semiconductors is regarded as one of the most ideal methods to solve the current energy crisis and has attracted widespread attention. Herein, Co-based metal-organic framework (Co(bpdc)(H₂O)₄ (Co-MOF) nanosheets as passivation layers were in-situ constructed on the surface of BiVO₄ films through an uncomplicated hydrothermal method (Co-MOF/BiVO₄). Under AM 1.5G illumination, synthesized Co-MOF/BiVO₄ electrode exhibited a 4-fold higher photocurrent than bare BiVO₄, measuring 6.0 mA/cm² at 1.23 V vs. RHE in 1 mol/L potassium borate electrolyte (pH 9.5) solution. Moreover, the Co-MOF/BiVO₄ film demonstrated a 96% charge separation efficiency, a result caused by an inhibited recombination rate of photogenerated electrons and holes by the addition of Co-MOF nanosheets. This work provides an idea for depositing inexpensive 2D Co-MOF nanosheets on the photoanode as an excellent passivation layer for solar fuel production.