硫氰根选择性吸附在g-C_3N_4/Ag表面增强其光催化制氢性能(英文)

作为一种无金属的新型半导体材料,g-C_3N_4因具有稳定的物理化学性质及合适的能带结构而引起人们的关注.理论上g-C_3N_4完全满足水分解的电势条件.然而研究发现,g-C_3N_4材料本身的光催化性能并不好,这主要是由于半导体材料被光激发后生成的自由电子和空穴还没来得及到达材料表面参与反应,就在材料体相内发生复合,导致电子参与有效光催化制氢反应的几率大大降低.同时还发现,将少量的贵金属,如Pt,Au,Pd作助催化剂修饰在该半导体表面,其光催化性能明显提高.但由于这些贵金属储量非常稀少,价格昂贵,导致它们的使用受到一定限制.而Ag作为一种价格远低于Pt,Au,Pd的贵金属,也得到了广泛的研究.研究表明,金属Ag储存电子的能力很好,因此可以有效地将半导体上生成的光生电子快速转移到Ag上面去,从而达到电子空穴快速分离的目的.但是在光催化制氢过程中,Ag吸附H~+的能力较弱,致使电子与H~+反应的诱导力较弱,使得Ag释放电子的能力较差.因此可以通过提高Ag表面对H~+的吸附强度,以加速Ag的电子释放,通过表面修饰来提高Ag助剂的光催化活性.研究发现,Ag纳米粒子表面与含硫化合物之间存在很强的亲和力.硫氰根离子(SCN~–)具有很强的电负性,容易吸附溶液中H~+离子,并且也易吸附在Ag纳米粒子的表面.因此可以利用Ag与SCN~–的作用来增强Ag释放电子的能力.本文采用光还原法将Ag沉积在g-C_3N_4半导体材料表面,然后通过在制氢牺牲剂中加入KSCN溶液,利用SCN~-与Ag的亲和力来提高光生电子参与光催化反应的效率.结果表明,在SCN~-存在的情况下,g-C_3N_4/Ag的光催化制氢性能显著提高.当制氢溶液中SCN~–浓度为0.3 mmol L~(–1)时,材料的光催化制氢性能达最大,为3.89μmol h~(–1),比g-C_3N_4/Ag性能提高5.5倍.基于少量的SCN~–就能明显提高g-C_3N_4/Ag材料的光催化性能,我们提出了一个可能性的作用机理:金属银和SCN~-协同作用,即银纳米粒子作为光生电子的捕获和传输的一种有效的电子传递介质,而选择性吸附在银表面的SCN~-作为界面活性位点有效地吸附溶液中的质子以促进产氢反应,二者协同作用,加速了g-C_3N_4-Ag–SCN~-三物种界面之间电荷的传输、分离及界面催化反应速率,有效抑制了g-C_3N_4主体材料光生电子和空穴的复合,因而g-C_3N_4/Ag–SCN复合材料的光催化制氢性能提高.考虑到其成本低、效率高,SCN~–助催化剂有很大的潜力广泛应用于制备高性能的银修饰光催化材料.     

三元磁性氮化碳复合光催化剂的制备和表征及其在可见光下去除四环素的应用

g-C3N4作为一种新型有机半导体材料,由于其良好的化学稳定性和可直接利用可见光等优点已经引起了人们的广泛关注,近年来已逐渐将其应用于光催化氧化环境污染物等方面.同时在实际应用中因其光能利用率低、难回收、电子-空穴易复合等缺点也受到了限制.研究发现将四氧化三铁与氮化碳相结合,可以有效提高复合催化剂的光催化活性,而且可回收再利用很大程度上降低成本.采用光催化氧化技术处理实际环境污染物废水时,将光催化剂投入到废水中后,环境及水体的温度往往会对催化剂的催化活性产生一定的影响,导致无法实现最佳的光催化处理效果.制备一种催化活性不受外界温度影响的智能光催化材料是当今面临的一项挑战.我们研究制备了一种具有温度响应的磁性复合光催化剂PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4,其可根据外界温度的不同而表现出不同的光催化活性.温敏型聚合物PNIPAM是一类结构、性能和形态随温度变化而做出响应的功能材料,将光催化材料与温敏型PNIPAM智能高分子材料相结合,实现了智能催化的效果.PNIPAM温敏聚合物在水溶液中存在一个低临界溶解温度,其可以作为开关,通过改变温度实现对光催化过程的控制,达到过程智能化的效果.随着温度的改变,温敏聚合物的溶解状态在临界点附近会发生变化.不同温度对催化速率影响很大,当温度升高到临界值以上,催化反应速率降低很多;当温度降低到临界值以下,催化活性随之升高.这样不仅随时控制反应的进行,还可以通过改变温度控制反应速率.同时,温敏聚合层又相当于一个保护层,可以增强其抗腐蚀能力,提高对内部光催化材料的保护,进而提高其稳定性.众所周知四环素等抗生素类药物生产废水,属于高浓度有机废水,具有一定的毒性,一般较难处理.我们将制备的PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4复合光催化材料用于四环素废水的处理取得了很好的效果.XRD,FT-IR、Raman等表征手段充分证明了我们所制备的三元复合材料PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4的组成及各个组分的存在.并对PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4复合光催化剂在不同温度(20和45°C)条件下处理四环素废水进行了系统的研究,从20和45℃的吸附曲线结果可以看出,低温时PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4的吸附性较强,高温时吸附较差.同时PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4低温时具有较高的催化活性,高温时催化活性较低.经过分析可知这种对温度响应的特殊性能与PNIPAM的亲水及疏水性密切相关.另外,通过对PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4复合材料的VSM测试及5次循环实验测试可以看出,PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4复合材料由于Fe3O4的引入而表现出较好的磁性,且在外加磁铁的作用下很容易实现分离回收.另外,PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4在经过5次重复利用后其催化活性几乎没有减退,说明催化剂具有很好的稳定性.另一方面,说明我们的复合光催化剂在工业废水等污染治理方面有一定的潜在应用价值.     

基于还原石墨烯/纳米银复合材料的电化学传感器测定双酚A

石墨烯特有的褶皱层状结构以及银纳米粒子良好的催化性能,使其在电化学方面具有良好的应用潜能.本研究以柠檬酸钠为还原剂,通过水热反应原位制备出还原石墨烯/纳米银复合材料(rGO/AgNPs),用于修饰玻碳电极,研究了双酚A的电化学行为.循环伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)的实验结果表明,双酚A可以在rGO/AgNPs修饰电极表面发生快速的氧化还原反应,基于此实现了对双酚A的高灵敏检测.在最优条件下,双酚A的氧化峰电流与其浓度在0.1~40.0μmol/L范围内呈良好的线性关系(r2=0.996),检出限为50.7 nmol/L(S/N=3).将其用于实际环境和塑料样品中双酚A的检测,回收率为91.7%~102.9%.     

CsI（TI）与LYSO转换屏在高能X射线激发下的发光光谱

转换屏在高能X射线激发下的发光光谱对高能X光闪光照相接收系统的组建有着重要意义。应用OMA光谱采集系统，设计实验对CsI（TI）和LYSO转换屏在“神龙一号”直线感应加速器（LIA）X射线激发下的发光光谱进行研究，给出了光谱曲线。结果表明，相对于文献报道的低能X射线辐射，高能辐射下CsI（TI）屏的发光峰值波长向短波方向移动了14nm，LYSO屏的发光峰值波长向长波方向移动了18nm，而两屏的谱线半值宽度均没有明显变化。实验结果对当前闪光照像光电接收系统质量的评估及将来系统的优化设计将起到重要作用。     

超声速燃烧火焰稳定凹腔质量交换特性的数值研究

对超声速冷流条件下用于超燃冲压发动机的凹腔火焰稳定器的质量交换特性进行研 究. 采用混合RANS/LES方法对非定常流场进行数值模拟，考虑了凹腔的长深比和后缘角度两 个关键参数. 计算得到了凹腔剪切层拟序结构的演化过程. 对凹腔压力振荡历程进行幅频分 析，所得到的频率和理论分析结果及一些计算结果十分吻合. 结果表明，凹腔的长深比和后 缘倾角对凹腔质量交换过程都有较大的影响. 凹腔驻留时间随着长深比的增加而增加. 随着 后缘倾角减小，长深比较小的凹腔的驻留时间增加，长深比较大的凹腔则完全相反. 该计算 结果为凹腔设计提供了新认识.     

一维纳米Co_3O_4,Ag/Co_3O_4及CuO/Co_3O_4的合成与电催化性能(英文)

采用水热合成法制备了Co3O4及复合Ag/Co3O4、CuO/Co3O4一维纳米产品。用XRD,FE-SEM和TEM手段对产品进行了表征。采用循环伏安法研究了合成产品修饰的玻碳电极在碱性溶液中对对硝基苯酚的电催化还原性能。与裸玻碳电极相比,1mmol·L-1的对硝基苯酚在用Co3O4、特别是CuO/Co3O4修饰的玻碳电极上还原的峰电流明显增大,用Ag/Co3O4(Ag/Co原子比分别为1∶5和2∶5)修饰的玻碳电极催化还原对硝基苯酚时,尽管还原峰电流增大不是太大,但其峰电位明显降低(分别降低0.265和0.371V)。     

D201×4树脂对铼(Ⅶ)的交换性能研究

研究了D201×4树脂对铼(Ⅶ)的吸附性能,实验结果表明,在pH=2.7的HAc-NaAc缓冲体系中,静态饱和交换容量为634mg/g树脂;用4.0mol/LNaOH作为解吸剂,一次解吸率达93.5%;等温吸附服从Freundlich经验式;反应开始阶段的表观吸附速率常数k298K=9.58×10-5s-1;反应的△H=-12.10kJ/mol;吸附物中树脂功能基与Re(Ⅶ)的摩尔比约为1:1,并用红外光谱初步探讨了树脂吸附铼的反应机理。     

Kinetic comparison between ferric ion and decamethyferrocene at the liquid/liquid interface as studied by scanning electrochemical microscopy

<正>Comparison in electron transfer(ET) processes from decamethyferrocene(DMFe) in nitrobenzene(NB) to ferric ion in aqueous phase was investigated for the first time by the scanning electrochemical microscopy(SECM).As compared with the system of Fe(CN)_6~(3-)-DMFe,the ET rate obtained from Fe~(3+)-DMFe was lower in spite of larger driving force,which may arise from the effect of reorganization energy.Otherwise,the effect of common ion on rate constants was also probed and results suggested additional complexity of the ET mechanism between Fe(CN)_6~(3-) and DMFe.     

沉淀法合成纳米晶上转换发光材料Y_2O_2S:Yb,Er

采用沉淀法在不同温度下合成了纳米上转换发光材料Y2O2S∶Yb,Er,运用XRD、TEM和上转换发光光谱对其进行表征。结果表明,使用该法在700℃即能合成纳米上转换发光材料Y2O2S∶Yb,Er,随着合成温度的升高,产物的粒径从60到120nm逐渐增大。上转换发光光谱显示该材料主要有2个发射带,其中红光发射的中心波长位于668nm,绿光发射的中心波长位于525和550nm。此外,对材料的上转换发光过程进行了探讨。     

钙铝层状双氢氧化物的改性及表征

采用离子交换法,将铝酸三钙(C3A)投加至十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)溶液中,通过调节pH值和反应温度,制备出插入SDS阴离子的钙铝层状双氢氧化物(CaAl-SDS-layered double hydroxide,CaAl-SDS-LDH)。通过X射线衍射、红外光谱、透投射电镜及热重-差热分析等手段对样品分析表征。结果表明,在SDS浓度为0.2mol·L-1,pH值11,合成温度25℃为最佳合成工艺条件,所得CaAl-SDS-LDH层间距为2.79nm,SDS阴离子在层间以双分子层的形式垂直于层板形成交错有序的排布;CaAl-SDS-LDH中有机物质量分数为40%。经SDS改性后的CaAl-SDS-LDH具有层状结构,晶粒尺寸较小,粒径分布集中,晶粒有序度较高。