TiO2-ZrO2复合氧化物负载的氧化钒催化剂用于丙烷氧化脱氢反应

 丙烷氧化脱氢反应制备丙稀酸，丙烯醛，由于其巨大的工业价值而成为催化领域研究的热点。该反应也可分为两步实现。即先由丙烷到丙烯，再由丙烯到丙稀酸，丙烯醛。后一步已成功的实现工业化，在低温下( £350℃)，使用钒基催化剂，丙稀酸，丙烯醛的产率可高达80%以上。但是，对于前一步，使用迄今为止最有效的V-Mg-O催化剂，在550℃的高温下，丙烯的产率仅为20%。而在如此高的温度下，在紧接着的第二步反应中，大部分的丙烯会直接转化为深度氧化产物（CO2, H2O）。所以，制备一种能在低温下有效实现丙烷氧化脱氢反应制丙烯的催化剂是由丙烷制备高产率的丙稀酸，丙烯醛的另一种途径。\r\n 催化剂V2O5/TiO2最显著的特点是它具有较高的低温催化活性。但是，作为载体材料，TiO2有一些缺点，如比表面较小，热稳定性较差，机械性能较低，抗磨损性较差等。相比之下，载体ZrO2就具有许多TiO2所不具备的优点。第一，ZrO2具有很大的比表面积（＞300m2/g），并且在高温下它也能保持较高的比表面积。第二，ZrO2的热稳定性，机械性能和抗磨损性都较好。第三，金属氧化物在ZrO2表面能够得到很好的分散。第四，ZrO2非常稳定，在烷烃氧化脱氢反应的条件下是惰性的，不参加反应。所以，如果向TiO2中掺杂ZrO2进行改性，能极大的提高其载体的表面积，热稳定性，机械性能和抗磨损性。那么复合载体TiO2-ZrO2很可能成为在低温下丙烷氧化脱氢制丙烯的极有潜力的催化剂载体材料。在本文中，我们采用溶胶-凝胶法，用廉价的无机盐作为初始材料制备了一系列不同TiO2/ZrO2质量比的TiO2-ZrO2复合氧化物作为催化剂载体并研究了这些催化剂用于丙烷氧化脱氢反应的催化活性。     

基于电流脉冲沉积法的硝酸根微传感器研究

基于微加工技术(Microfabrication technology)制备微传感电极并进行电化学表面修饰,研制出一种用于水体中NO#3浓度检测的电化学微传感器。微传感器以两电极传感芯片为信号转换部件,使用电流脉冲沉积法在铂质工作电极表面制备微观形貌呈枝簇状的铜质敏感材料,利用铜质材料对酸性溶液中NO#3的电催化还原特性,测量还原电流的大小,实现对NO#3浓度的检测。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析(XRD)技术对敏感膜进行表征和监测,探索高活性铜质敏感膜的制备方法;使用微传感器对硝酸盐标准样品进行检测,在低浓度范围(12.5~200μmol/L),响应灵敏度为0.1422μA/(μmol/L);高浓度范围(200~3000μmol/L),响应灵敏度为0.0984μA/(μmol/L),均表现出较高的检测灵敏度;使用微传感器对北京等地的实际湖库水样进行检测,结果与专业水质检测机构采用紫外分光光度法的测试结果偏差在#3.9%~15.4%之间,两者具有一定的相关性,表明微传感器能够用于实际水样中NO#3浓度的测量。     

铁掺杂浓度对Bao.5Sr0.5CoxFe1-xO3-δ混合导体膜性质的影响

用湿化学法合成了Ba0.5Sr0.5CoxFe1-xO3-δ系列混合导体透氧膜材料,并用XRD,O2-TPD,H2-TPR和透氧测定等手段考察了铁离子掺杂浓度对导体膜相结构及其稳定性、氧脱附性能和透氧能力等的影响.在氧浓度为2.13×104～0.1 Pa的范围内,x=0.2～0.8时材料保持为立方钙钛矿结构.铁含量的增加有利于材料钙钛矿结构在低温的稳定化,并提高了材料的热化学稳定性.然而,导体膜的透氧量却随着铁含量的增加而减小.这可能是由于导体膜表面的氧交换动力学过程在透氧速率控制步骤中的分量随铁含量的增加而变大之故.     

三维立体结构微纳电极研究

基于体硅加工工艺和纳米材料技术,研制微电机系统(MEMS)尺度敏感微结构与纳米铂颗粒的复合结构,提高微电极电化学性能,制备具有三维立体微结构的安培型微电极传感器.利用硅的各向异性湿法腐蚀技术在毫米级的工作电极表面实现微米级的锥体形微池阵列,以H2O2为检测对象考察立体电极结构对传感器性能的改进效果,实验证明,立体结构的设计使传感器具有更低的检出限(8 μmol/L)及更高的灵敏度(在 0～200 μmol/L浓度范围内检测灵敏度提高约85%),且具有较好的线性和重复性.利用电化学方法在电极表面沉积铂黑,通过微观形貌分析和电化学特性考察,比较了在平面微电极和立体微电极上修饰纳米材料的效果.立体结构为电沉积铂纳米颗粒提供了更为理想的微环境,改善了纳米材料修饰的效果;立体结构微电极与纳米颗粒的尺寸效应相结合,进一步提高了电极的催化效率和电化学特性.     

铜簇修饰微电极小型硝酸根电化学检测系统（英文）

研制了一种用于硝酸根检测的小型电化学测量系统。该系统利用由微机电系统(MEMS)技术制备在玻璃基底上的铜簇修饰工作电极(WE)和铂对电极(CE),实现对水中硝酸根离子的浓度检测。设计了一个低噪声、高精度的恒电位仪模块来实现工作电极表面铜层的自更新、线性扫描电压的产生以及μA~mA级响应电流的检测。应用STM32F407微控制器控制测量过程并将检测结果显示在电容触摸屏上。实验结果表明,在0~71.4μmol·L-1浓度范围内,系统对硝酸根的检测具有较好的线性度(0.996)。与电化学工作站的检测结果进行对比,该小型系统表现出良好的性能。     

基于三叉型离子交换膜的带电粒子微流控富集芯片的研究

预富集是实现痕量生化物质检测的有效手段.本研究基于离子浓差极化(ICP)原理,研制了一种用于水环境中带电粒子的富集与检测的基于三叉型离子交换膜的微流控富集芯片.此芯片采用3D打印及微纳加工技术制备,通过控制富集区和缓冲区的电势差控制电渗力与排斥力,以获得较稳定的耗尽区和富集区.在富集实验中,以带负电荷的荧光素钠作为富集...     

Ba,Fe掺杂La-Co-O系列混合导电型透氧膜研究

采用改进的Ｐｅｃｈｉｎｉ法合成了Ｌａ（Ｂａ）Ｃｏ（Ｆｅ）Ｏ３－δ系列透氧膜材料,考察了Ｂａ和Ｆｅ掺和量对材料的结构、氧脱附性能及透氧性能等的影响的提高;Ｆｅ的引入使材料在较高Ｂａ掺杂量时也能保持稳定的钙钛矿结构,同时使材料的密封性能较好,稳定操作时间加长,氧在低温区的脱附量增大。     

基于纳米金修饰的两种无汞型重金属微传感器的对比研究

采用微加工技术制备了集成有工作电极和对电极的两种重金属微传感电极芯片,工作电极表面采用电沉积法修饰纳米金(Gold nanoparticles,GNPs),由半胱氨酸(L-cysteine,Cys)和天冬氨酸(L-aspartic acid,Asp)修饰制备Asp/Cys/GNPs/微传感电极芯片,并利用原位镀锡膜(Sn film)的方法,制成Sn/GNPs/微传感电极芯片。采用方波伏安法和方波溶出伏安法考察了两种微传感电极芯片对重金属离子Cu2+,Pb2+和Zn2+的响应特性。Asp/Cys/GNPs/微传感电极芯片可有效识别Cu2+和Pb2+,线性范围为5～2000μg/L,检出限为1μg/L;Sn/GNPs/微传感电极芯片可有效识别Cu2+,Pb2+和Zn2+,线性检测范围分别为5～500μg/L,5～500μg/L和10～500μg/L,检出限分别为2,3和5μg/L。相比而言,Asp/Cys/GNPs/微传感电极芯片具有较宽的检测范围,而Sn/AuNPs/微传感电极芯片具有较高的灵敏度,两种传感器绿色环保、制备简单、更新简便、易于集成,在水质在线监测方面具有应用前景。     

基于三维纳米银修饰电极的硝酸根微型传感芯片研究

研制一种基于金叉指微电极阵列(IDA)的电流型硝酸根离子(NO-3)微传感电极芯片.基于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)工艺制备金IDA微电极,通过电化学沉积技术在IDA微电极表面修饰三维枝状结构纳米银敏感膜,利用敏感膜对硝酸根离子良好的电催化还原性能,采用脉冲方波伏安(SWV)电化学测量方法,实现对硝酸根离子在25～1000μmol/L浓度范围内的快速检测,灵敏度达9.5 nA/(μmol/L),线性度为99.98%,检测下限为10μmol/L.考察水体中常见的NO-2,F-,3PO 4-,SO 42-,2CO3-,NH+4,Na+和K+等离子对该传感芯片的干扰性能,传感芯片表现出较好的抗干扰性能.制备的三维枝状结构纳米银修饰IDA微电极可实现水环境(pH 5.0～9.0)中NO-3的电化学检测,对应用于自然水环境中硝酸根离子的现场检测具有积极意义.     

阳极氧化制备TiO_2纳米管及总磷的光电催化消解（英文）北大核心CSCD

总磷是检测水体富营养化的重要指标,因此研究其消解具有重要的意义。总磷的消解方法有很多,例如传统的高温消解、微波消解、紫外消解、电催化消解、光催化消解等,但是既高效又简易洁净的消解方法仍在不断的研究中。研究了一种基于光电催化的总磷的消解方法,通过在二氧化钛工作电极和对电极之间外加适当的电压来减少电子-空穴对的复合。介绍了用于总磷的光电催化消解中的光催化剂的二氧化钛纳米管的阳极氧化法制备、特性表征及其用于总磷的光电催化消解。阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管具有较好的催化活性。将其用于总磷的光电催化消解实验,当2V电压协助光催化消解2h后,消解率达到65.4%,较光催化高了20.7%,较电催化高了61.3%。实验结果表明,与光催化消解、电催化消解方法相比,通过在工作电极和对电极之间添加适当的外加电压的光电催化消解方法可以有效地提高总磷的消解率。