PSS辅助水热合成分级结构纳米γ-Al2O3及其CO2吸附性能增强

以AlCl₃·6H₂O为铝源、CH₃COOK为沉淀剂、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为结构调节剂,采用温和水热焙烧法成功地制备了系列对CO₂吸附性能增强的分级结构纳米γ-Al₂O₃。采用XRD、SEM和N₂吸附-脱附等手段,对比研究了PSS浓度对产物物相结构、形貌、织构性质及其在室温下对CO₂吸附性能的影响。研究表明,PSS对产物形貌、织构性质及其CO₂吸附性能具有明显的调控作用。不添加PSS时产物表现为不规则的块状粒子,PSS浓度依次增加到2、4和6 g·L^-1后,产物分别表现为不规则的棒状团簇体微米级粒子、类球形棒状团簇体微米级粒子、相互交织的纤维状微米级粒子,并且其比表面积和孔容逐渐增加;添加PSS后产物的CO₂吸附量增加、吸附动力学加快,尤其是PSS浓度为6 g·L^-1时,相应产物的最高吸附量为0.68 mmol·g^-1,6次循环再生后其吸附量仍基本保持稳定。     

KIT-6负载CeO2催化CO2和甲醇合成碳酸二甲酯

采用不同老化温度(80、100、120和150℃)合成了一系列KIT-6载体,并通过浸渍法制备了相应的CeO_2/KIT-6催化剂。结合X射线衍射、N_2物理吸附、NH_3程序升温脱附、CO_2程序升温脱附、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等表征结果,详细考察了老化温度对KIT-6结构以及CeO_2/KIT-6催化剂直接催化CO_2和甲醇合成碳酸二甲酯(DMC)反应活性的影响。结果表明,不同老化温度下制备的KIT-6均保持其独特的三维孔道结构。随着老化温度升高,KIT-6比表面积先增大后减小,当老化温度为100℃时,KIT-6比表面积达到最大(683 m~2·g~(-1))。KIT-6较高的比表面积有利于提高CeO_2分散度,进而提高暴露的活性位点数量,催化活性随催化剂表面中等碱/酸性吸附位数量和Ce~(3+)含量的增加而逐渐提高。其中,CeO_2/100-KIT-6催化剂中CeO_2颗粒尺寸最小(5.9 nm),暴露的活性位数量最高,催化活性最佳。随后,考察了反应温度和压力对CeO_2/100-KIT-6催化活性的影响。随着反应温度提高,催化活性先升高后降低,当反应温度为140℃时,催化活性最高;且催化活性随反应压力的提高而逐渐增加。在反应温度为140℃、压力为6.8 MPa条件下,催化剂经6次循环后,DMC收率由15 mmol·g_(CeO_2)~(-1)逐渐降低至2.8 mmol·g_(CeO_2)~(-1),原因归结为反应过程中CeO_2纳米颗粒发生团聚,使暴露出的活性位数量减少。     

硅酸盐对Ferrihydrite相转化为α-Fe2O3微粒形貌的调控作用

以Ferrihydrite(又称水合氧化铁hydrous iron oxide)为反应前驱物, Fe(II)为催化剂, 在微量Na₂SiO₃存在下, 控制pH＝6～9范围内合成出了亚微米级纺锤形和准立方形α-Fe₂O₃微粒. 研究了初始pH, Na₂SiO₃浓度, Ferrihydrite老化方式对相转化时间和产物形貌的影响, 利用XRD, SEM等手段对产物进行了表征. 结果表明, Na₂SiO₃对Ferriihydrite催化相转化有一定的抑制作用, 是影响其相转化过程及产物形貌的关键. 在弱碱性条件下, [Si]/[Fe^3＋]为0.01时可直接获得纺锤形(轴比≥2)或准立方形(300～400 nm) α-Fe₂O₃粒子, 并对形成机理进行了初步讨论.     

硅酸盐对Ferrihydrite相转化为α-Fe2O3微粒形貌的调控作用

以Ferrihydrite(又称水合氧化铁hydrous iron oxide)为反应前驱物, Fe(II)为催化剂, 在微量Na₂SiO₃存在下, 控制pH＝6～9范围内合成出了亚微米级纺锤形和准立方形α-Fe₂O₃微粒. 研究了初始pH, Na₂SiO₃浓度, Ferrihydrite老化方式对相转化时间和产物形貌的影响, 利用XRD, SEM等手段对产物进行了表征. 结果表明, Na₂SiO₃对Ferriihydrite催化相转化有一定的抑制作用, 是影响其相转化过程及产物形貌的关键. 在弱碱性条件下, [Si]/[Fe^3＋]为0.01时可直接获得纺锤形(轴比≥2)或准立方形(300～400 nm) α-Fe₂O₃粒子, 并对形成机理进行了初步讨论.     

AlmN2和AlmN2＋ (m＝1～8)团簇结构与稳定性的量子化学研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 在6-311G*水平上对Al_mN₂和Al_mN₂^＋ (m＝1～8)团簇的几何构型、电子结构、振动频率和分子轨道进行了理论研究. 结果表明, Al_mN₂类团簇的基态结构有两种基本构型, 一种是以N—N键为核心周围与Al原子相配位形成的, 一种是由两个Al_nN (n≤m/2)分子碎片通过共用Al原子或Al—Al键相互结合形成的. 对Al_nN分子碎片相互结合形成结构的绝热电离能讨论得到, m为偶数的团簇比m为奇数的稳定.     

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。     

均匀共沉淀法制备BaTiO3 -Nix Zn1-x Fe2 O4 核-壳粒子及其性能

以尿素为沉淀剂, 在无后续热处理的情况下, 采用均匀共沉淀法制备了BaTiO3-NixZn1-xFe2O4核-壳粒子. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 能谱仪(EDS)及振动样品磁强计(VSM)对BaTiO3-NixZn1-xFe2O4核-壳粒子的形貌、 结构、 成分和磁性能进行了表征. 结果表明, 制备的核-壳结构粒子中NixZn1-xFe2O4壳层在BaTiO3颗粒的表面包覆完整. 通过控制共沉淀中NiCl2·6H2O与ZnCl2的摩尔比可以调控BaTiO3-NixZn1-xFe2O4核-壳粒子的磁性; 加入的NiCl2·6H2O与ZnCl2摩尔比为7∶3时制得的核-壳粒子具有较好的磁性能, 其饱和磁化强度和矫顽力分别为26.999 A·m2/kg和902.787 A/m.     

Ag3PO4/Ag2S/g-C3N4复合光催化剂的制备与性能

通过沉积法和离子交换法成功地制备了Ag_3PO_4/Ag_2S/g-C_3N_4复合型光催化剂。利用X射线多晶粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N_2吸附-脱附等温线、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱等手段对样品进行了表征。通过降解罗丹明B考察其可见光催化活性及稳定性,研究了硫化钠与磷酸银物质的量的比值(n_(Na_2S)/n_(Ag_3PO_4))、g-C_3N_4添加量对所制备复合光催化材料性能的影响,同时对光催化机理进行了探讨。结果表明,随着n_(Na2S)/n_(Ag3PO4)的增加,所得复合催化材料活性先增加后降低;当n_(Na2S)/n_(Ag_3PO_4)为1.5%、g-C_3N_4与Ag_3PO_4的质量比为3∶7时制备的催化剂ASC1.5的光催化活性最好,在可见光照射下,40 min内可将罗丹明B完全降解,且5次循环使用后仍保持较高的催化活性。和Ag_3PO_4相比,Ag_3PO_4/Ag_2S/g-C_3N_4复合型光催化材料的活性与稳定性都得到明显提高,这主要归因于复合催化剂比表面积和孔结构的增加,载流子分离效率的提高。光催化机理研究表明,空穴(h~+)、超氧阴离子自由基(·O~(2-))和羟基自由基(·OH)都是光催化过程中的主要活性物种。三者作用大小依次为:h~+·O~(2-)·OH。     

ZrO4/SiO2-Al2O3催化肉桂醛MPV转移加氢性能

以九水合硝酸铝（Al（NO₃）₃·9H₂O）与正硅酸乙酯（TEOS）为前驱盐,采用溶胶-凝胶法制备一系列不同Al₂O₃含量的SiO₂-Al₂O₃复合氧化物,并通过浸渍硝酸氧锆引入ZrO₂,制备ZrO₂/SiO₂-Al₂O₃复合氧化物催化剂,考察催化剂在肉桂醛（CAL）MPV转移加氢中的催化性能,并结合N₂物理吸附、X射线粉末衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、NH₃-程度升温脱附（NH₃-TPD）、Py-原位红外（Py-IR）等技术,研究催化剂结构、织构以及表面性质与其催化性能间的构效关系.研究表明,所制备的催化剂均以L酸为主,并含有少量B酸中心,这使得加氢产物以肉桂醇（COL）为主,并含有少量1-苯丙烯-2-丙基醚（CPE）.Al₂O₃含量不仅影响催化剂表面的酸中心数量,而且对催化剂的织构参数有较大影响.随Al₂O₃含量的增加,催化剂表面L酸与B酸中心均有所增加,而孔径则持续变小,这使得催化反应呈现CAL转化率先增加后减少、目标产物COL选择性先稍有减小后有所增加的趋势.在Si/Al比为2时,催化剂具有最优的催化性能,优化反应条件下,CAL转化率达96%,目标产物COL选择性达90%.     

LB技术制备SnO2-TiO2无机交替纳米薄膜

采用LB技术将SnO₂纳米粒子和TiO₂纳米粒子组装进花生酸的交替多层膜，通过热处理除去膜中的有机成分后，采用红外光谱、紫外可见光谱、X-光电子能谱、低角X-射线衍射、原子力显微镜以及扫描电子显微镜等手段对处理后的膜进行了形貌、组成和结构表征，表明制得的是SnO₂纳米粒子-TiO₂纳米粒子无机-无机交替的均匀的纳米薄膜。     

Mg(BO2)2在MgCl2水溶液中的相平衡与化学平衡

借助拉曼光谱和X射线衍射(XRD)检测手段,对Mg(BO_2)_2在MgCl_2水溶液中水解的固液相平衡与物种化学平衡规律进行了研究。结果表明,MgCl_2对Mg(BO_2)_2的溶解转化、多硼氧配阴离子的物种分布有很大影响:(1)随着MgCl_2浓度从0达到饱和,Mg(BO_2)_2的表观饱和浓度从0.79%增加到1.96%,pH值从9.96降到6.27;(2)Mg(BO_2)_2在纯水中水解形成固相Mg_2B_6O_(11)·15H_2O和Mg(OH)_2,在MgCl_2溶液中形成固相Mg_2B_6O_(11)·15H_2O和Mg_3Cl_2(OH)_4·4H_2O;(3)Mg(BO_2)_2在纯水中水解,硼的物种主要为B_4O_5(OH)_4~(2-)和B_3O_3(OH)_4~-,分别占液相总硼含量的49.81%和19.54%。在MgCl_2饱和溶液中,主要为B_3O_3(OH)_4~-和B_5O_6OH)_4~-,分别占液相总硼含量的44.57%和40.00%。     

H2SO4处理的Nb2O5/γ -Al2O3催化剂表面酸性与催化性能研究

用Hammett指示剂法、红外光谱（IR）、示差扫描量热-热重法（DSC-TG）和微型催化反应装置等研究了H₂SO₄处理的负载型Nb₂O₅/γ-Al₂O₃催化剂表面酸性和催化异丁烯（IB）与异丁醛（IBA）反应生成2，5-二甲基-2，4-己二烯（DMHD）的催化性能。结果表明随所用H₂SO₄浓度增加，Nb₂O₅/γ-Al₂O₃催化剂表面酸性增强，B酸量增加，L酸量先增加后下降。经H₂SO₄处理的Nb₂O₅/γ-Al₂O₃催化剂的催化活性明显增加，但当H₂SO₄浓度超过0.05 mol·L^-1时催化活性又急剧下降，这可能是因为在H₂SO₄处理的催化剂表面形成的强酸中心上，产物分子进一步转化为积炭且封闭催化剂活性表面，导致催化活性下降。     

Mg2 FeH6 纳米晶的制备及储氢性能

在室温和氩气气氛下, 以MgH2 和纳米Fe为原料, 采用机械合金化(球磨法)制备了Mg2FeH6纳米晶. 考察了球磨参数(时间、 转速)对产物的影响, 对所制备的Mg2FeH6 纳米晶的组成、 结构和形貌进行了表征, 并对其储氢性能进行了测试. 结果表明, 所制备的Mg2FeH6纳米晶为立方结构, 纯度较高(91.4%), 其晶粒尺寸较小, 约为10~30 nm, 但团聚现象较为严重. Mg2FeH6纳米晶具有较低的活化能和较好的吸放氢动力学性能, 其放氢的脱附焓和脱附熵分别为(-42.8±2) kJ/mol和(-72.0±3) J/(mol·K). 在503 K和6 kPa的氢气压力下, Mg2FeH6纳米晶在70 min内放氢量达到2.5%(质量分数); 在2 MPa的氢气压力下, 上述放氢产物具有较快的起始吸氢速率.     

LiNi0.8Co0.15Al0.05O2制备过程中聚乙烯吡咯烷酮的加入对其电化学性能的影响

为提高LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)材料的电化学性能,在NCA材料的制备过程中加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP),通过调控所得NCA材料的形貌来提高其电化学性能。所得材料采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜进行形貌结构表征,电化学性能经组装成纽扣电池,用电池程控测试仪和电化学工作站进行测试。研究结果表明:由于PVP的空间效应和静电作用,PVP改性的NCA材料拥有更完整的棒状结构、发育出更好的层状结构,电化学储能性能得到较大的提升。在0.1C下,材料的首次放电比容量和充放电效率分别从143.36 mAh·g~(-1)、78.25%提高到了170.24 mAh·g~(-1)、89.20%;在0.2C的实验室条件下循环50次后,容量保持率为94.28%。     

Bi2WO6量子点(QDs)修饰Bi2MoO6-xF2x异质结的构筑及其催化活性增强机理

采用简单沉积-沉淀法合成了Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)(BWO/BMO_(6-x)F_(2x))异质结,借助XRD、XPS、TEM、SEM、EDS、UV-Vis-DRS、PC和EIS等测试技术对其组成、形貌、光吸收特性和光电化学性能等进行系统表征,并以模型污染物罗丹明B(Rh B)的光催化降解作为探针反应来评价Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)异质结的光催化活性增强机制。形貌分析表明,所得Bi_2MoO_6微球由大量厚度为20~50 nm的纳米片组成;FE-SEM和HR-TEM分析表明,尺寸约为10 nm的Bi_2WO_6量子点均匀沉积在Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)微球表面,形成新颖的Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)异质结;与纯Bi_2MoO_6或者Bi_2WO_6相比,1∶1Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)异质结表现出更好的光催化活性和光电流性质,其对RhB光催化降解的表观速率常数分别为纯BMO和BWO的6.4和11.6倍。PC和EIS图谱分析表明,Bi_2WO_6量子点表面沉积显著提高Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)光生电子/空穴的分离效率和迁移速率;活性物种捕获实验证明了·O_2~-和h~+是主要的活性物种。根据实验结果,探讨了F-掺杂和Bi_2WO_6量子点之间的协同效应对Bi_2MoO_6的光催化活性的影响机制。     

泡沫镍负载Fe2O3@Ni3S2纳米线网状结构电极的制备及其电催化析氧性能

通过两步水热法制备泡沫镍(NF)负载Fe_2O_3纳米粒子@Ni_3S_2纳米线网状结构电极(Fe_2O_3@Ni_3S_2/NF)。运用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、N_2吸附-脱附测试等方法对电极材料的物相和微观结构特征等进行了表征。水热条件下原位表面化学刻蚀生成的Ni_3S_2纳米线与三维多孔NF基体间拥有强结合力和低界面电阻,Fe_2O_3粒子均匀分布在纳米线的表面。在1 mol·L~(-1)的KOH溶液中,运用线性扫描伏安测试(LSV)、计时电位法、电化学交流阻抗测试(EIS)等对电极的电催化析氧(OER)性能进行了测试。结果表明:在100 mA·cm~(-2)的超高电流密度下,Fe_2O_3@Ni_3S_2/NF电极的OER过电势仅为223 mV,比Ni_3S_2/NF材料的过电势降低了285 mV;经过10 h计时电位测试,性能保持率高达80%。     

基于Al6Ge2O13还原制备Ge纳米粒子及其光致发光性能研究

以3-三氯锗丙酸和硝酸铝为原料，通过共沉淀法合成了Al₆Ge₂O₁₃陶瓷粉体，并利用TG-DSC、FTIR、XRD等研究了其形成过程。采用选择还原技术对Al₆Ge₂O₁₃进行还原处理，还原产物观察到发光峰位于564、611、681、730和774 nm的室温光致发光现象。比较不同温度下还原的样品，发现550 ℃保温3 h还原制备的样品发光强度最强，通过XRD、XPS和Raman光谱研究表明样品在可见和近红外光区的发光是源于平均粒径为1.98 nm且未能形成完整晶格的Ge纳米粒子团簇。     

ZnIn_2S_4的制备及其表面活性剂辅助的形貌控制生长

采用湿化学合成路线以巯基乙酸为包覆剂,水为溶剂制备了六方相ZnIn2S4。应用能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见光谱对产物的组成、结构、形貌和光学性质进行了表征。结果表明,所得到的ZnIn2S4具有层状形貌。这些层状物是由ZnIn2S4纳米粒子前驱体在热处理过程中聚集生长而成的。另外,以ZnIn2S4纳米粒子前驱体为起始原料,借助表面活性剂的导向作用在固/液界面成功地实现了ZnIn2S4的形貌控制生长,得到了具有棒状、棒簇状、管簇状形貌的ZnIn2S4。根据实验结果,初步讨论了可能的表面活性剂辅助的ZnIn2S4形貌控制生长的机制。     

ZnIn2S4/TiO2/Ag复合光催化剂的制备及分解水制氢性能

首先采用溶剂热法将1D TiO_2纳米带均匀地穿插到片层结构组装而成的3D ZnIn_2S_4微球中,所形成的异质结构能有效抑制光生电子-空穴对。其次利用光沉积法将0D Ag纳米粒子负载在3D ZnIn_2S_4/1D TiO_2异质结构上。得益于0D Ag纳米粒子的等离子体效应及电子助催化剂作用,三元3D ZnIn_2S_4/1D TiO_2/0D Ag复合光催化剂在分解水制氢方面表现出优异的性能。在模拟太阳光照射下,ZnIn_2S_4/TiO_2/Ag复合光催化剂的产氢速率达到715μmol·g~(-1)·h~(-1),相对于ZnIn_2S_4/TiO_2、ZnIn_2S_4/P25、ZnIn_2S_4、TiO_2和P25分别提高了2.7倍、3.3倍、3.8倍、184倍和518倍。同时借助于X射线衍射、扫描电子和透射电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外可见漫反射光谱等表征手段进一步论证了复合催化剂的优异性能。     

中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料LaBiMn2O6-Sm0.2Ce0.8O1.9的制备与电化学性质

采用甘氨酸燃烧法合成了LaBiMn_2O_6粉体,并与Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)均匀混合制备了LaBiMn_2O_6-Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)(LBM-SDC)复合阴极材料。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的物相及微观形貌进行分析,结果表明LBM与SDC在1 000℃下有良好的化学稳定性。SDC的复合增加了氧离子传导路径,进而使氧还原反应(ORR)速度加快。电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,复合阴极极化电阻(Rp)随SDC复合量的增加呈现先降低后升高的趋势,当复合量为30%(w/w)时,阴极材料的性能最优。在700℃空气气氛下的极化电阻为0.186Ω·cm~2,相对LBM(0.717Ω·cm~2)减少74%。氧分压测试结果表明阴极反应的速率控制步骤为氧分子的吸附-解离过程。以复合阴极构筑的电解质支撑单电池Ni-SDC/SDC/LBM-30%SDC在700℃的最大输出功率密度为234 mW·cm~(-2),连续测试90 h输出功率衰减约4%。