钴电极在碱性溶液中氧化还原反应的现场共聚焦显微喇曼光谱研究

采用现场共聚焦显微喇曼光谱研究钴电极在碱性溶液中的氧化还原行为和生成物的喇曼光谱特征.研究结果表明:电位正向扫描时,在-0.64V左右Co氧化生成Co(OH)₂和CoO,随着电位正移逐步生成Co₃O₄,在正电位区电极表面层主要是Co₃O₄、CoOOH和CoO₂等;电位负向扫描时,电极表面上的高价含氧化合物相继还原为Co₃O₄和Co(OH)₂,并最终还原为Co.由不同电位下的生成物的喇曼光谱可以看出:电极表面上的氧化还原反应是随电位变化而逐步进行的连续化反应过程,并主要形成复合含氧化合物.     

高比表面积Cr2O3-α-AlF3催化剂的制备和应用

采用炭硬模板法制备了高比表面积Cr₂O₃-α-AIF₃催化剂.该催化剂的合成过程主要包括三步:（1）将一定浓度的蔗糖溶液浸渍到Cr₂O₃-γ-Al₂O₃中,然后经过热处理,使得蔗糖分解为炭;（2）将含炭的Cr₂O₃-γ-Al₂O₃固体在400℃用HF气体进行完全氟化;（3）在高温下利用燃烧法除去炭硬模板.对所制备的催化剂进行了X射线衍射（XRD）,氮气吸脱附曲线,氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）,透射电镜（TEM）,扫描电镜（SEM）和X射线能量散射（EDX）技术表征.结果表明,氟化过程对Cr₂O₃-α-AIF₃催化剂比表面积有重要影响,在最佳实验条件下,能够得到比表面积为115 m²·g^-1的催化剂.此催化剂对催化裂解二氟乙烷（HFC-152a）制备氟乙烯（VF）的催化活性明显高于直接氟化制备的Cr₂O₃-α-AIF₃催化剂,这是因为高比表面积的Cr₂O₃-α-AIF₃催化剂具有较大的酸量.     

LaMnxFe1-xO3催化剂的制备及其对甲烷燃烧的催化性能

采用共沉淀法,以（NH₄）₂CO₃为沉淀剂制备钙钛矿型催化剂LaMn_xFe_1-xO₃（x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0）,其结构和性能经XRD、 BET、 H₂-TPR、 SEM和TG-DSC表征。以催化甲烷燃烧为目标反应,考察了其催化性能,研究不同量离子掺杂对催化剂性能影响。结果表明：随着Mn离子掺杂量增加,催化剂的比表面积先变大后变小;LaMn_0.2Fe_0.8O₃的比表面积为42.1 m²·g^-1,催化活性最好,起燃温度T_l0%为400 ℃,完全转化温度T_90%为550 ℃。     

Cr2O3-Rh/Ga2O3光催化分解水的时间分辨红外光谱研究

研究半导体光催化分解水反应中光生电荷动力学和助催化剂的作用对理解其反应机理至关重要.一般来说,助催化剂不仅可以促进半导体/助催化剂界面处的光生电荷高效分离,而且可以作为反应活性中心来直接催化表面氧化或还原反应.Cr₂O₃-Rh是一种重要的产氢助催化剂,通过担载Cr₂O₃-Rh助催化剂来提高光催化分解水的策略被应用到许多光催化分解水体系中.已有研究发现,Rh/Cr₂O₃核壳结构助催化剂的产氢活性位仍然在Rh纳米粒子表面,而Cr₂O₃壳层阻止O2到达Rh核从而抑制生成水的逆反应.此外,在(Rh_2-yCr_yO₃)/(Ga_1-xZn_x)(N_1-xO_x)光催化剂中,CrO_x促进了从半导体光催化剂到活性位RhOx的电子转移.然而,Cr₂O₃-Rh助催化剂的作用本质(包括Cr₂O₃所起的作用)仍然是一个悬而未决的问题,特别是Cr₂O₃-Rh助催化剂的担载对半导体催化剂中光生电荷动力学影响的研究还非常少.本文采用原位光沉积的方法制备了Ga₂O₃、Rh/Ga₂O₃、Cr₂O₃/Ga₂O₃和Cr₂O₃-Rh/Ga₂O₃等一系列光催化剂;采用紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线光电子能谱(XPS)、CO吸附红外光谱和高分辨透射电镜(HRTEM)等表征手段研究了Cr₂O₃-Rh助催化剂的结构和形貌;采用时间分辨红外光谱(TR-MIR)研究了这些光催化剂在真空或者反应物(水汽或者氧气)存在条件下的光生电子的衰减动力学过程.UV-Vis DRS结果表明,Ga₂O₃的带隙基本上不受Rh或者Cr₂O₃-Rh助催化剂担载的影响.XPS结果表明,Cr₂O₃和Rh成功地担载在Ga₂O₃表面上.CO吸附红外和HRTEM结果表明,在Cr₂O₃-Rh助催化剂中Rh纳米粒子被Cr₂O₃部分覆盖.光生电子的衰减动力学研究结果显示,Ga₂O₃中光生电子很难直接参与质子还原反应,只有被Rh捕获后的电子才能高效地参与产氢反应;在水汽存在条件下Ga₂O₃、Rh/Ga₂O₃和Cr₂O₃-Rh/Ga₂O₃中光生电子的衰减速率随着它们光催化产氢活性的升高而增加;与Cr₂O₃/Ga₂O₃和Rh/Ga₂O₃相比,Cr₂O₃-Rh/Ga₂O₃中光生电子的初始吸光度和寿命均减小,说明Cr₂O₃对Rh/Ga₂O₃的结构修饰促进了电子从Ga₂O₃向Rh的转移过程,从而加速了质子还原反应.最后,基于这些结果提出了Cr₂O₃-Rh/Ga₂O₃光催化剂上的光催化分解水机理.本文的研究结果有利于更加深入地认识半导体光催化分解水反应机理,并为高效半导体光催化剂的合成提供一定的理论支持和指导.     

水热合成Co3O4的制备参数调变及其催化分解N2O性能

以十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）为模板剂,通过调变CTAB浓度水热合成了氧化钴前驱体,焙烧制得棒状形貌的Co₃O₄,在其表面浸渍K₂CO₃溶液制得K改性的Co₃O₄催化剂,用于N₂O分解。用X射线衍射（XRD）、N₂物理吸附（BET）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）和O₂程序升温脱附（O₂-TPD）等技术对催化剂进行了表征,考察了CTAB/钴及尿素/钴物质的量比等制备参数对Co₃O₄催化分解N₂O活性的影响。结果表明,CTAB浓度为0.05 mol/L、CTAB/钴离子物质的量比为1、尿素/钴离子物质的量比为4时,所制备的Co₃O₄催化剂具有较高的N₂O分解活性,而K改性可以进一步提升其催化性能。K改性的Co₃O₄在有氧有水气氛中400℃下进行N₂O分解反应,50 h后N₂O转化率仍保持在91%以上。     

Co3O4/Ti电催化膜电极制备及其苯甲醇催化氧化性能

本文采用浸渍涂覆法成功制备出多孔Ti负载纳米Co₃O₄电催化膜电极（Co₃O₄/Ti）,以该膜电极为阳极,辅助电极为阴极,构建电催化膜反应器（electrocatalytic membrane reactor,ECMR）用于可控催化氧化苯甲醇制备苯甲醛和苯甲酸,并考察了 Co₃O₄/Ti 膜电极结构、电化学性能以及ECMR不同操作参数对苯甲醇转化率、苯甲醛和苯甲酸选择性的影响. 结果表明,负载Co₃O₄纳米颗粒可以显著提高Ti膜电极的电化学性能和催化活性. 在常温常压下,当反应物苯甲醇浓度为10 mmol·L^-1,pH为7.0,停留时间为5.0 min,电流密度为2.5 mA·cm^-2,苯甲醇的转化率达到49.8%,苯甲醛选择性为51.5%,苯甲酸选择性为23.6%.     

LaFe1-xNixO3甲烷燃烧催化剂的制备及其性能研究

采用共沉淀法制备单钙钛矿型催化剂LaFe_1-xNi_xO₃（x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0）系列催化剂,其结构和性能经XRD、 BET、 H₂-TPR和TG-DSC。以催化甲烷燃烧为目标反应,考察不同Ni₂₊掺杂量对催化活性的影响。结果表明：不同掺杂量的Ni₂₊对该系列催化剂性能影响较大,催化活性均呈现先变大后变小的趋势,其中LaFe_0.6Ni_0.4O₃催化剂的比表面积为13.4 m₂·g^-1,催化活性最好,起燃温度T_10%为402 ℃,完全转化温度T_90%为542 ℃。     

Co3O4/CeO2 CO氧化的原位红外光谱研究

采用沉淀氧化法制备了Co₃O₄/CeO₂催化剂。分别在干、湿条件下进行了一氧化碳氧化反应研究。运用FT-IR表征手段,在钴铈复合氧化物上进行了CO吸附及CO/O₂共吸附研究。结果表明,与纯的Co₃O₄样品相比,Co₃O₄/CeO₂具有明显的抗湿气能力。Co₃O₄/CeO₂催化剂在进行CO氧化时,表面形成了类碳酸盐物种。当环境温度低于453 K时,催化剂上类碳酸盐的生成与形成类碳酸盐物种后受热分解存在着动态平衡。当环境温度高于493 K,催化剂上生成的类碳酸盐物全部受热分解。氧化铈的加入提高了催化剂的抗湿气性能。较小粒径的Co₃O₄与CeO₂产生的强相互作用可使CeO₂向Co₃O₄提供氧,因而间接提供了CO氧化需要的氧。     

Co3O4/WO3复合催化剂的合成及可见光催化转化甲烷制甲醇

本研究通过水热合成法并结合表面浸渍过程制备了Co₃O₄/WO₃复合催化剂,采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电镜（TEM）、紫外-可见吸收光谱等测试技术对Co₃O₄/WO₃复合物的结构组成与微观形貌进行系统表征,在室温可见光照射下研究了Co₃O₄/WO₃对甲烷转化制甲醇的催化性能。结果表明,复合Co₃O₄可显著提升甲烷光催化转化性能,最优催化剂3.0%Co₃O₄/WO₃在可见光照射2 h时的甲烷转化量为2041μmol/g,对应的甲醇产生量及其选择性为1194μmol/g和58.5%,分别为单一WO₃的4.03倍和2.39倍,优于多数文献报道的甲烷转化异相光催化剂,且具有良好的循环稳定性。结合瞬态光电流与电子顺磁共振测...     

锰改性对ZIF-67衍生Co3O4低温催化氧化甲醛性能的影响

针对ZIF-67衍生Co₃O₄催化剂低温甲醛氧化性能不佳的问题,采用锰（Mn）对Co₃O₄催化剂进行改性以提升其低温甲醛氧化性能。活性评价结果表明,相比于未改性的Co₃O₄催化剂,Mn改性后的Mn-Co₃O₄催化剂甲醛氧化活性显著提升,在118℃下即可实现90%的甲醛转化率(进口甲醛浓度为98.16 mg/m³,空速为60000 mL/（gcat·h）)。XRD、Raman和BET结果显示,Mn改性后催化剂的结晶度降低,缺陷增加,比表面积增大,这有利于反应物分子的吸附和活性位点的暴露。XPS、H₂-TPR和O₂-TPD表征结果表明,Mn-Co间存在的强相互作用显著改善了Mn-Co₃O₄催化剂的低温氧化还原性能和氧活化能力,使其具有更加丰富的Co³⁺和表面吸附氧物种。最终,这些因素共同...     

SERS Study of Co-doped TiO2 Nanoparticles

Single-phase Co-doped TiO₂(Co_xTi_1-xO₂) nanoparticles(NPs) synthesized via a simple sol-hydrothermal method were used as surface-enhanced Raman scattering(SERS) substrates. Interestingly, it was found that SERS signals were enhanced greatly compared to those of pure TiO₂ nanoparticles when an amount of Co²⁺ ions were doped into the TiO₂ lattice. Detailed results clearly show that Co element as Co²⁺ was incorporated into the TiO₂ lattice and the defects were created due to the substitution of Co²⁺ ions for the Ti⁴⁺ ions. The Co²⁺ doping increases the defect concentration of Co_xTi_1-xO₂ NPs. An amount of defects is beneficial to the charge-transfer so as to increase the SERS activities. A possible mechanism of charge-transfer from Co_xTi_1-xO₂ NPs to molecules was then briefly discussed.     

锂空气电池高容量长寿命Co3O4纳米空心球阴极催化剂

以六水合硝酸钴（Co(NO₃)₂·6H₂O）、六次甲基四胺（HMT）、蔗糖、柠檬酸钠（Na₃C₆H₅O₇）为原料,140 ^oC下水热碳化处理即得反应前驱物,经煅烧处理后,可得多孔Co₃O₄纳米空心球. 锂空气电池Co₃O₄/SP阴极催化剂具有优异的循环寿命性能,这归因于Co₃O₄空心球的纳米颗粒构成、较高比表面积的多孔结构,为电池反应提供了大量的反应位点,为充放电产物提供了足够的存储空间.     

赝电容控制型钙钛矿高熵氧化物La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3负极材料的制备及储锂性能

采用金属硝酸盐为金属源, NaOH和Na₂CO₃为沉淀剂, 利用共沉淀法制备了La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃高熵氧化物负极材料, 研究了粉体的微观结构和电化学性能, 并与传统的LaCoO₃的电化学性能进行了比较. 通过扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)和N₂吸附-脱附测试对其进行了表征, 结果表明, 所制备的 La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃高熵氧化物为钙钛矿结构, 形貌为球状, 且各组成元素分布均匀, 比表面积(19.83 m²/g)较高. 储锂性能研究表明, La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃高熵氧化物负极材料具有较高比容量、 优异的倍率性能和循环稳定性, 在200 mA/g的电流密度下, 其首次放电比容量为855.8 mA·h/g, 循环150次后, 比容量增加到771.8 mA·h/g, 远高于理论比容量(331.6 mA·h/g); 在3000 mA/g的高电流密度下循环500次后, 其仍能保持320 mA·h/g的可逆比容量, 接近其理论比容量, 容量保持率高达95.1%. La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃高熵氧化物储锂性能的大幅度提高, 主要归因于熵稳定的晶体结构和多主元协同效应, 使其具有较大的锂离子扩散系数(11.2×10^-18 cm²/s)和较高的赝电容贡献.     

Effects of MoO3 Amounts on Sintering and Electrical Properties of Ce0.8Nd0.2O1.9

The high purity (Ce_0.8Nd_0.2O_1.9)_1-x(MoO₃)_x(x=0, 0.005, 0.010, 0.020; Ce_0.8Nd_0.2O_1.9=NDC) solid solutions were prepared by modified sol-gel method. The structures and electric conductivities were characterized by X-ray diffraction(XRD), field-emission scanning electron microscopy(FESEM) and electrochemical impedance spectroscopy( EIS). The XRD results show that the materials were pure phase with a cubic fluorite structure. Compared to the undoped-NDC samples, MoO3 doped-NDC showed higher sintered density(over 96%) at reduced sintering temperature. The electric conductivity(σ_t) of (Ce_0.8Nd_0.2O_1.9)_1-x(MoO₃)_x at 400 ℃ was 9.58×10^–4 S/cm when x=0.010, which was higher than that of undoped-NDC samples(σ_t=3.29×10^–4 S/cm). The obtained optimal amount of the MoO₃ was x=0.010 in this system.     

The influence of coordination geometry and valency on the K-edge absorption near edge spectra of selected chromium compounds

X-ray absorption spectra at the chromium K-edge are reported for a number of selected chromium compounds of known chemical structure. The spectra were obtained with use of synchrotron radiation available at the ectron tretcher ccelerator ELSA in Bonn. The compounds studied include the tetrahedrally coordinated compounds Ca₂Ge_0.8Cr_0.2O₄, Ba₂Ge_0.1Cr_0.9O₄, Sr₂CrO₄, Ca₂(PO₄)_x(CrO₄)_1−xCl (x=0.25,0.5), Ca₅(CrO₄)₃Cl, CrO₃, the octahedrally coordinated compounds Cr(II)-acetate, CrCl₃, CrF₃, Cr₂O₃, KCr(SO₄)₂ · 12H₂O, CrO₂ and cubic coordinated metallic chromium. In these compounds chromium exhibits a wide range of formal oxidation states (0 to VI). The absorption features in the near edge region are shown to be characteristic of the spatial environment of the absorbing atom. The occurrence of a single pre-edge line easily allows one to distinguish between tetrahedral and octahedral coordination geometry, whereas the energy position of the absorption edge is found to be very sensitive to the valency of the excited chromium atom. Calculations of the ionisation potential of Cr in different oxidation states using the non-relativistic Hartree–Fock method (Froese–Fischer) confirm that the ionisation limit shifts to higher energy with increasing Cr valency. More detailed information on the electronic structure of the different compounds is gained by real-space full multiple scattering calculations using the FEFF8 code.     

Pd/Co3O4纳米颗粒负载于Al2O3纳米片高效催化甲烷燃烧

We report an efficient catalyst composed of ternary components prepared by inlaying Pd/Co₃O₄ nanoparticles in alkaline Al₂O₃ nanosheets for catalytic oxidation of methane. Pd/Co₃O₄ inlaid in alkaline Al₂O₃ exhibited a higher ability to break the C-H bond of methane than Pd/Co₃O₄ supported on SiO₂, ZrO₂, CeO₂, and acidic or neutral Al₂O₃. Our results show more oxygen vacancies and higher amounts of surface adsorbed oxygen on the surface of Pd/Co₃O₄/alkaline Al₂O₃ than on other catalysts, which is responsible for methane activation and conversion. Further, the Pd/Co₃O₄/alkaline Al₂O₃ catalyst can almost restore to its initial value in the absence of water when 5% (volume fraction) vapor water was cut off, although a decrease in activity occurred when water vapor was introduced to the reaction system. Even under a condition similar to the exhaust of a lean-burn natural gas engine, the catalytic performance of the Pd/Co₃O₄/alkaline Al₂O₃ catalyst is excellent, that is, methane could be completely converted when the sample temperature in the reaction atmosphere was ramped to 400℃.     

ZnCr基催化剂煅烧温度对异丁醇合成性能的影响

研究了煅烧温度对ZnCr基催化剂合成异丁醇性能的影响。结果表明,随着煅烧温度的升高,催化剂的活性和产物分布都发生了较大的变化。催化剂在较低的温度下煅烧,液相产物中醇主要是甲醇和异丁醇;在较高的温度下煅烧,液相产物醇的分布符合A-S-F方程。用BET、XRD、H₂-TPR、XPS等技术手段对催化剂织构参数、体相结构、还原性能、表面组成进行表征。结果表明,在300℃煅烧时,催化剂中的ZnO和Cr₂O₃未完全形成非计量尖晶石Zn_xCr_2/3(1-x)O;400℃煅烧时,催化剂中形成了最多量非计量尖晶石Zn_xCr_2/3(1-x)O;当煅烧温度高于400℃时,随着煅烧温度进一步升高,非计量尖晶石Zn_xCr_2/3(1-x)O逐步发生了分解,生成了更多量的ZnO和Cr₂O₃,导致催化剂的活性随之下降。进一步证明了非计量尖晶石Zn_xCr_2/3(1-x)O是该催化反应活性相。     

尖晶石型高熵氧化物的制备和电化学性能

采用溶液燃烧法制备了化学组成均一的尖晶石型（Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2M_0.2）₃O₄（M=Co,Zn,Mg）高熵氧化物（HEOs）纳米晶粉体,并将3种高熵氧化物用作锂离子电池负极材料,研究了活性过渡金属Co和Zn阳离子与非活性Mg阳离子对电化学性能的影响.结果表明,由于具有高构型熵稳定的晶体结构,3种高熵氧化物均表现出优异的循环稳定性,其中含有非活性Mg离子的高熵氧化物（Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2Mg_0.2）₃O₄不仅具有更高的初始比容量（1300 mA·h/g）和倍率性能（在3 A/g电流密度下比容量约为450 mA·h/g）,且在循环500次后Li⁺的扩散系数为其它2种高熵氧化物的3倍以上.（Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2Mg_0.2）₃O₄电化学性能提高的原因是非活性Mg离子不仅避免了锂化过程中活性物质的团聚,还提高了锂离子的扩散系数.     

Synthesis and Characterization of Manganese-copper Spinel Ferrite Powders

Magnetic Mn_1-xCu_xFe₂O₄(x=0.2, 0.5, 0.8 and 1.0) nanoparticles were synthesized by single citrate precursor method. The samples were characterized by powder X-ray diffraction, vibrating sample magnetometry and electron paramagnetic resonance(EPR). For samples with a low copper content(x<0.5), the copper ions have a tendency to occupy and substitute the Fe³⁺ at the tetrahedral(A) sites. For samples with a high copper content(x>0.5), most Cu²⁺ enter into the octahedral(B) sites. Transfer of Fe³⁺ from octahedral sites to tetrahedral sites leads to the decrease of the saturation magnetization. Maximum coercivity is observed for CuFe₂O₄ nanoparticles due to the strengthened magnetic anisotropy arisen from the Jahn-Teller effect of the octahedral copper ions. The dependence of magnetic properties of Mn_0.8Cu_0.2Fe₂O₄ nanoparticles on calcination temperature was investigated. The cation distribution in Mn_0.8Cu_0.2Fe₂O₄ is sensitive to the calcination temperature.