Z型光催化剂Sb2WO6/g-C3N4的制备及光催化性能

通过水热反应合成了Sb₂WO₆改性的g-C₃N₄复合材料(Sb₂WO₆ /g-C₃N₄). 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 紫外-可见漫散射反射光谱(UV-Vis DRS)和光致发光光谱(PL)等表征了样品的性质. 结果表明, Sb₂WO₆在g-C₃N₄的表面上生长, 并且复合材料光吸收能力有一定的增强, 光生电子-空穴的重组率降低. 通过罗丹明B(RhB)的光降解评价了Sb₂WO₆/g-C₃N₄复合材料的光催化性能. 结果表明, 模拟日光下Sb₂WO₆质量分数为10%的Sb₂WO₆/g-C₃N₄复合材料在60 min内对RhB的降解率为99.3%, 高于纯g-C₃N₄和Sb₂WO₆. Sb₂WO₆/g-C₃N₄复合材料的这种高度增强的光催化活性主要归因于强的界面相互作用促进了光生电子-空穴分离和迁移. 添加自由基清除剂的实验结果表明, ·O^2-和h⁺是光催化反应中的主要活性物质. Sb₂WO₆/g-C₃N₄复合材料在几个反应周期内表现出优异的稳定性. 根据实验结果提出了一种可能的Z型光催化机理.     

TiO2/CNTs复合材料涂覆隔膜的制备及在锂硫电池中的应用

以金属有机框架材料MIL-125(Ti)为模板制备了多孔TiO₂, 同时引入碳纳米管, 得到碳纳米管交联包覆多孔TiO₂的三维导电复合材料. 将该复合材料涂覆在隔膜表面并应用于锂硫电池. 利用透射电子显微镜(TEM)、 扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对材料的结构和组成进行了表征. 电化学测试结果表明,在0.5C(1C=1675 mA/g)倍率下, CNTs/S复合正极材料表现出高达1051.1 mA·h/g的放电容量, 循环150周后仍可保持在904.8 mA·h/g. 在1C倍率下, 放电容量最高可达1036.9 mA·h/g, 循环250周后仍有763.0 mA·h/g, 展现出了良好的倍率性能和循环稳定性.     

二维金属-六亚氨基苯框架材料的气体吸附效应

利用密度泛函理论研究了气体分子(NH₃, H₂O, H₂S, NO₂)吸附在二维M₃(HIB)₂(M=Ni, Cu; HIB为六亚氨基苯)薄膜上体系的几何结构和电子结构的变化. 结果表明, 2种薄膜对气体分子的响应不同. 其中NH₃, H₂O和H₂S在M₃(HIB)₂薄膜表面的吸附较弱, 主要与薄膜的亚氨基形成氢键, 吸附能均小于-0.36 eV, 吸附对体系电子性质的影响很小. 但是 NO₂分子在薄膜表面形成化学吸附, 吸附能在-0.65~-1.72 eV范围内. 吸附NO₂分子使其电子结构发生明显改变, 如Cu₃(HIB)₂在费米能级处打开带隙, 由金属性质转变为半导体性质. 这是由于NO₂分子的p_z轨道与金属原子$d_{z}^{2}$ 轨道发生了强烈的轨道杂化. 此外, 研究发现高浓度的NO₂分子吸附能够使Ni₃(HIB)₂薄膜由非磁性变为磁性体系, 由普通金属性质变为半金属性质; 而高浓度的NO₂分子使Cu₃(HIB)₂薄膜由金属性质变为半导体性质, 薄膜电导率降低.     

烯烃对噻吩在介孔分子筛Al-MCM-41活性位物种上吸附脱硫机制的影响

采用后嫁接法制备了不同铝负载量的Al-MCM-41分子筛。运用XRD、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD、Py-FTIR等方法对分子筛进行物性表征,利用固定床评价其对噻吩的吸附性能。通过将分子筛吸附噻吩能力与分子筛的酸性质及织构性质进行关联,考察烯烃存在对Al-MCM-41活性位物种吸附脱硫机制的影响。结果表明,铝物种的引入即产生了B酸中心,也同时产生了两种类型的L酸中心L₁和L₂。引入低含量铝物种利于形成B酸中心和L₁型酸中心,引入高含量铝物种利于形成L₂型酸中心。其中,L₂型酸中心对噻吩的吸附效果最佳。烯烃和噻吩在B酸中心发生竞争吸附和催化转化反应,且催化转化反应占主导地位。L₂酸中心的存在促进了B酸中心上的催化转化反应,其所生成的大分子硫化物取代噻吩吸附在分子筛酸活性中心上提高了Al-MCM-41分子筛的饱和吸附硫容量。     

甲烷在层状石墨烯和活性炭上的吸附平衡

以吸附式天然气（ANG）吸附剂的工程应用为目的,以0-10 MPa、283.15-303.15 K甲烷在层状石墨烯（GS（3D）,比表面积2062 m²/g）和活性炭SAC-01（比表面积1507 m²/g）上的吸附平衡数据作分析。首先,在77.15 K下由氮气吸附表征样品的孔径大小及分布（PSD）和比表面积。其次,选择极低压力下的吸附平衡数据标定亨利定律常数,确定甲烷在两吸附剂上的极限吸附热,并由维里方程和10-4-3势能函数计算甲烷与两吸附剂壁面之间的相互作用势。最后,依据测试的甲烷在吸附剂上的高压吸附平衡数据,比较了Langmuir系列方程的关联数据后的拟合精度,并由绝对吸附量计算了甲烷的等量吸附热。结果表明,甲烷在GS（3D）和活性炭SAC-01上的平均极限吸附热为23.07、20.67 kJ/mol;283.15 K下甲烷分子与GS（3D）和活性炭SAC-01之间的交互作用势ε_sf/k为67.19、64.23 K,与洛伦混合法则的计算值64.60 K相近;Toth方程关联甲烷在活性炭SAC-01和GS（3D）上吸附平衡数据的拟合累计相对误差为0.25%和2.29%;甲烷在活性炭SAC-01和GS（3D）上的等量吸附热平均值为16.8和18.3 kJ/mol。相对于活性炭SAC-01,比表面积和微孔容积均较高的GS（3D）对甲烷的吸附更具有优势。     

功能化介孔材料在环境领域的应用研究进展

介孔材料是一种具有较大比表面积和高度有序孔道结构的材料,而功能化介孔材料是将介孔材料改性而使其具有不同的功能。这种材料由于具有极好的吸附和催化性能而被广泛应用于环境领域中。本文总结了功能化介孔材料的制备方法,包括引入官能团、掺杂金属和酸改性;探讨分析了几种制备方法下的功能化介孔材料的特点和应用前景;重点介绍了功能化介孔材料在吸附重金属、有机污染物、染料、CO2以及催化领域的研究进展;最后展望了未来功能化介孔材料的应用前景和发展趋势,以期为功能化介孔材料的发展提供参考和指明方向。     

乙醇在Co(111)表面脱氢反应机理的第一性原理研究

采用密度泛函理论和周期平板模型相结合的方法针对Co（111）表面上乙醇脱氢反应的反应机理进行了细致的研究,同时,对反应过程中涉及到的各个物种在表面上不同吸附位（顶位（top）,桥位（bridge）,三重空穴位（fcc和hcp））的吸附模型进行了结构优化以及相关能量的计算,确定了各物种的最佳吸附位点.研究结果表明,CH₃CH₂OH在Co（111）表面的脱氢反应可具体描述为三条反应路径：反应路径I为CH₃CH₂OH逐步脱氢经由中间体CH₃CHO,最终生成CH₄和CO的反应;反应路径Ⅱ为CH₃CH₂OH脱氢产生的CH₃CH₂O基和CH₃CHO相互作用通过CH₃COOH分子最终生成CH₄和CO₂的反应;反应路径Ⅲ为CH₃CH₂O基和CH₃CO基作用生成CH₃COOC₂H₅的过程,其中,反应路径I为最优路径（CH₃CH₂OH→CH₃CH₂O→CH₃CHO→CH₃CO→CH₃+CO→CH₂→CH→CH₄+CO+C+H）,该反应路径中的CH₃CH₂O基脱氢生成CH₃CHO为速控步骤,反应能垒为1.61 eV.     

CO_2熔盐电化学转化碳材料的电化学特性

基于对熔融碳酸盐体系中电化学还原CO_2所得碳材料(electrolytic-carbon,EC)的形貌、结构、组成的认识,以粉末微电极循环伏安法测试为基础,在稀溶液中对EC的本征电化学行为进行了考察,以揭示这类碳材料的界面电化学特性。实验发现,在典型条件(450°C、4.5 V槽压)下制备的电解碳(450°C-4.5 V-EC)的伏安行为有别于多壁碳纳米管、石墨烯、石墨、乙炔黑等常见碳材料,在负电位区表现出显著的"双电层充放电响应迟滞"现象。通过考察溶液pH值、电位扫描速率、阴阳离子种类对这一现象的影响,发现pH和电解液组成都不影响这一现象的出现;电解液浓度提高和低扫描速率时滞后现象减弱,表明迟滞充放电是这类碳材料的本征特性,与其表面含氧官能团及其对阳离子的特性吸附密切相关。实验进一步研究了不同电解条件下制备的EC所展现的电化学特性吸附及电容性质,发现随着熔盐温度的升高,EC对电解液中阳离子的特性吸附能力降低,而相同温度不同槽压下制备的EC特性吸附能力相近,表现出相似的电容特性,这与EC的含氧量和比表面积有关。电解碳所展现的独特电容特性对其潜在的应用或可提供有价值的线索和指导。     

低相对分子质量有机酸对α-FeO(OH)吸附As(Ⅲ)的影响

制备并表征了α-FeO(OH),探究了4种低相对分子质量有机酸(LMW)对α-FeO(OH)吸附As(Ⅲ)的影响,并阐明了机理。 单一和混合LMW对α-FeO(OH)吸附As(Ⅲ)均有抑制作用,4种LMW的影响大小顺序为:草酸(OA)>柠檬酸(CA)>乳酸(LA)、水杨酸(SA)。 混合LMW的影响为:OA会加剧CA对α-FeO(OH)吸附As(Ⅲ)的影响,而SA几乎不起作用。 当ρ(As(Ⅲ))较低,LMW通过与α-FeO(OH)的静电引力、与α-FeO(OH)表面的铁离子形成配合物、生成沉淀从而影响α-FeO(OH)对As(Ⅲ)的吸附;当ρ(As(Ⅲ))较高,LMW还通过阻碍As(Ⅲ)在α-FeO(OH)上的扩散和沉淀作用产生影响。 实验结果为土壤中As(Ⅲ)的迁移转化、污染治理提供技术支撑。     

硅藻土原位负载网状纳米结构硅酸镁及其对Cr(Ⅵ)吸附性能

采用MgCl_2·6H_2O作为镁源,NH_3·H_2O作为沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂,以水热法在硅藻土表面原位生长纳米花状Mg(OH)_2,随反应时间增加,转变成单斜晶系网状结构Mg_3Si_4O_(10)(OH)_2纳米花。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附测试、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对样品进行了表征,结果显示:反应时间为0.5～2.0 h时硅藻土表面以生长Mg(OH)_2为主,样品的比表面积为180 m~2·g~(-1);反应时间至3h时,硅藻土表面Mg(OH)_2转化成网状结构Mg_3Si_4O_(10)(OH)_2,样品比表面积增大到350 m~2·g~(-1),此复合结构对Cr(Ⅵ)最大吸附量可达570 mg·g~(-1)。