磷酸盐改性对TS-1分子筛及其丙烯液相环氧化性能的影响

丙烯和过氧化氢在钛硅沸石TS-1上的液相环氧化反应是合成环氧丙烷HPPO新工艺的核心.首先比较了3种酸性磷酸盐溶液(磷酸二氢铵、磷酸二氢钾和磷酸二氢钠)和两种碱性磷酸盐溶液(磷酸氢二钠和磷酸三钠)浸渍改性对TS-1沸石及其环氧化性能的影响,发现酸性磷酸盐溶液改性可以明显提高TS-1的过氧化氢转化率和环氧丙烷选择性,但碱性磷酸盐溶液改性则会降低TS-1沸石的催化性能.在此基础上,重点对酸性磷酸盐溶液改性的TS-1沸石催化剂进行了不同表征.结果显示,酸性磷酸盐溶液改性之所以能促进TS-1沸石的催化性能,主要与磷酸根物种与四配位和六配位钛物种的相互作用有关.这种相互作用比较弱,水洗可以破坏这种相互作用,导致磷酸根流失.但是这种弱相互作用却足以钝化六配位钛物种,同时调节四配位钛活性中心的微环境.     

多孔硅紫外发光性质的研究

采用水热刻蚀技术制备多孔硅粉末。紫外激光244 nm激发时,多孔硅呈现出310 nm的强紫外发光。随着研磨时间的延长,多孔硅结构消失,紫外发光带也随之消失。氧气热处理后,多孔硅表面被氧化生成氧化硅薄层,同样造成紫外发光带的消失。我们认为310 nm紫外发光来源于硅纳米结构中电子和空穴的直接禁带结构辐射复合。     

镱铒共掺硼硅酸盐玻璃可见光波段扎得-奥菲而特理论分析

采用高温烧结工艺制备了多种掺杂浓度的掺铒硼硅酸盐玻璃、镱铒共掺硼硅酸盐玻璃样品.依据扎得-奥菲而特(Judd-Ofelt,J-O)理论计算了三价铒离子扎得-奥菲而特强度参量Ωk(k=2,4,6)和自发辐射寿命、自发辐射跃迁几率、荧光分支比、谱线强度等参量.用麦克库玻(McCumber)理论分析了镱铒共掺硼硅酸盐玻璃铒离子上转换红光(4F9/2→I15/2)、绿光(2>H11/2→I15/2)的受激发射截面.结果表明,随着掺铒硼硅酸盐玻璃中铒离子浓度的增加,扎得-奥菲而特参量Ω2变小;镱铒共掺硼硅酸盐玻璃的Ω2则随掺镱浓度的提高而增大,且高于已有的硅酸盐、氟化物、铋酸盐玻璃的相应值,同时上转换红光和绿光的受激发射截面略有增加.     

Pt/Al2O3催化剂还原方法对Pt粒子表面性质的影响

以CO吸附红外光谱结合CO化学吸附、透射电镜和能量散射谱等手段,研究了Pt/Al₂O₃制备过程中还原方法对最终Pt粒子表面活性位分布、粒径大小和表面残余氯等表面性质的影响,重点考察了普通的气相氢气还原和甲酸钠水溶液还原两种方法的对比。结果表明,采用氢气气相还原时,Pt/Al₂O₃上Pt粒子表面台阶位和平台位比例基本不随焙烧温度而变;而采用甲酸钠水溶液还原时,Pt粒子表面台阶位所占比例随焙烧温度升高而提高。水的存在和还原条件剧烈这两个因素使得水相甲酸钠还原不利于Pt的分散,所得Pt/Al₂O₃上Pt的分散度比氢气气相还原所得要小。无论何种还原条件,水的存在都有利于Pt前躯体中的氯从Pt/Al₂O₃表面去除;而氢气气相还原所得催化剂表面则有大量残余氯存在。     

发光光谱研究不同粒径CdS量子点与钴肟分子间的电荷转移

本文使用稳态及时间分辨发光光谱研究CdS量子点-钴肟(CoⅢ(dmgH)2(3-(OH)py)Cl)分子耦合光催化产氢体系中CdS量子点粒径大小在CdS-钴肟分子间电荷转移中的作用。粒径为3.9,4.4和5.0nm的CdS量子点都表现出带边发光及长波处的橙色缺陷发光。随CdS量子点粒径的减小,带边发光减弱,缺陷发光增强,且小粒径量子点表现出了更长的发光寿命。钴肟分子的引入迅速猝灭CdS量子点的带边发光和缺陷发光,且缺陷发光的猝灭常数比带边发光更大。CdS量子点的粒径越小,发光猝灭的效率越高。这些结果证明,CdS量子点的自由载流子和束缚载流子都可以转移到钴肟分子上,且束缚载流子的转移效率更高。CdS量子点粒径越小,CdS向钴肟分子的光生电荷转移效率越高。     

氨基酸辅助合成高活性六配位钛物种的TS-1分子筛

TS-1分子筛是以TO4(T=Si,Ti)四面体为基本单元,通过氧桥连接而形成的具有MFI拓扑结构的微孔晶体材料,其在催化烯烃环氧化、酮类氨肟化、氧化脱硫及芳香烃羟基化等氧化反应中表现出较好的催化活性.目前,提高TS-1分子筛催化性能的方法主要包括:(1)制备纳米和多级孔TS-1分子筛,以提高其扩散传质性能;(2)提高TS-1分子筛的钛含量并抑制锐钛矿相的产生,以增加其催化活性位点.最新研究表明,相比于传统四配位钛物种(TiO4)作为催化活性中心,六配位(TiO6)钛物种在烯烃环氧化反应中具有更高的催化活性,可进一步降低反应活化能,最终实现高效催化转化.然而,TiO6物种结构中的Ti-OH组分,易导致开环反应发生,从而降低环氧化产物的选择性.因此,构筑高活性TiO6物种及调变TiO4/TiO6比例,对提高烯烃转化率及环氧产物选择性具有重要意义.当前,高活性钛物种的结构表征及其构筑已成为研究热点且仍面临挑战.本文协同采用氨基酸辅助合成策略和两步晶化方法,成功地制备出具有TiO4和TiO6物种且无锐钛矿相的多级孔TS-1分子筛.在该协同策略中,两步晶化过程有利于抑制锐钛矿相的形成,而氨基酸的引入对高活性TiO6物种的构筑具有重要作用.氨基酸分子可与钛原料形成螯合物,为TS-1分子筛晶化提供"养料",并有效平衡晶体成核与生长速率及稳定TiO6物种,最终实现制备富含TiO6物种的多级孔TS-1分子筛.相比于传统TiO4物种作为催化活性中心(1-己烯的转化率<25％,环氧化产物选择性>95％),本文所制备的TS-1分子筛(Si/Ti=36.9)因其兼具TiO4和TiO6物种,在1-己烯环氧化反应中表现出更好的催化性能(1-己烯的转化率33％,环氧化产物选择性95％).这是由于TiO4物种不会导致开环反应的发生,因此可以保证较高的环氧产物选择性,而TiO6物种经H2O2活化后,可形成具有更高活性及更小位阻效应的催化中心,极大提高了1-己烯转化率.综上,本文合成策略为构筑具有高活性钛物种及多级孔结构的钛硅分子筛提供了指导作用,为调控硅铝酸盐及硅取代磷酸铝分子筛材料活性位点的含量和分布提供了新思路.     

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.     

NiMo(O)物相结构与电解水析氢反应活性的关联（英文）

在电催化析氢反应中,Ni Mo(O)催化剂在高电流密度下通常表现为极低的过电位。然而,该优异电催化性能的真正起源尚不明确。一个新的角度,即研究钼镍催化剂结构/性能演变的规律,能够帮助深入理解镍钼催化剂具有高活性的本质原因。基于此,本文详细阐述了含有结晶水的钼酸镍的脱水和氧化过程,在随后的还原处理中,该演变过程也被证实对于衍生不同的催化剂相结构具有重要作用。文中通过热重-差热分析以及程序升温氢气还原的方法探究电催化剂的特征相结构演变过程。同时,借助X射线衍射仪、拉曼光谱和高分辨透射电子显微镜分析确认催化剂物相。原位电化学X射线衍射分析提供了电催化剂在反应过程中的晶相结构。本文合成了具有不同主体相结构的钼镍催化剂：MoNi₄,β-NiMoO₄和α-NiMoO₄,它们的析氢反应活性具有显著差异。其中,β-NiMoO₄作为主体相结构的NiMoO₄-400air-H₂催化剂在碱性水还原反应中显现出最差的析氢性能;与之相比,α-NiMoO₄作为主...     

紫外拉曼光谱研究钇掺杂的氧化锆体系表面相变

本文用紫外拉曼 ,近可见拉曼光谱和XRD检测了不同焙烧温度下Y2 O3-ZrO2 的相变过程。紫外拉曼光谱对样品表面相变极其灵敏 ,而近可见拉曼光谱和XRD提供的主要是体相和表面的混合信息。在紫外拉曼谱图中 ,只观察到单斜相的谱峰 ,没有明显的四方晶相的信号 ,这表明样品的表面主要是单斜晶相。然而 ,XRD和近可见拉曼光谱的结果显示Y2 O3-ZrO2 体相是四方晶相。焙烧温度超过 40 0°时 ,紫外拉曼 ,近可见拉曼和XRD晶之间明显不同的结果表明Y2 O3-ZrO2 在表面区四方相很易转变为单斜相 ,体相中的四方相由于钇的添加而稳定存在。根据紫外拉曼和XRD结果 ,当升高温度时 ,在样品的表面形成一单斜相层 ,体相钇稳定的四方相 ,且由于Y2 O3的存在抑制了单斜相进一步向体相发展。     

紫外拉曼光谱研究FeAlPO_4-5分子筛的合成机理

利用紫外共振拉曼光谱和紫外-可见漫反射光谱对不同铁含量的 FeAlPO4-5 分子筛进行了研究. 结果表明, FeAlPO4-5 分子筛的骨架铁有 4 个特征的拉曼谱峰, 分别位于 630, 1060, 1140 和 1210 cm?1. 当凝胶中 Al/Fe 比小于 380 时, 只有一部分铁离子可以进入分子筛形成四配位的骨架铁物种; 而另一部分则以骨架外六配位的铁物种存在, 其特征拉曼谱峰位于 285 cm?1. 结合紫外拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱和 X 射线衍射研究了 Al/Fe 比为 760 时 FeAlPO4-5 分子筛的晶化过程. 结果发现, 在分子筛晶化前, 铁物种以六配位的形式存在, 它为分子筛前体中的一维链状磷酸铝添加了一个惰性端基, 六配位的 Fe-O 键不利于它与其它磷酸铝物种发生反应; 当分子筛开始晶化时, 带有铁离子端基的磷酸铝链与其它磷酸铝链进一步反应形成分子筛骨架. 同时, 六配位的铁离子和邻近的磷酸铝物种反应转化为四配位的骨架铁物种.