溶剂辅助合成介孔g-C3N4及其增强的可见光催化去除NO性能研究

类石墨相氮化碳(g-C3N4)具有特殊的层状二维结构、独特的电子结构、合适的能带结构、良好的热稳定性和化学稳定性等理化性能,因而在可见光催化净化环境污染物领域广受关注.但原始块状g-C3N4的可见光催化活性较弱,还不能满足实际应用需求.因此,亟需开发一种高效的改性方法来提高g-C3N4的光催化性能.本课题组发展了一种有效的改进g-C3N4方法,以硫脲为前驱体,去离子水(制备样品标记为CN-W)或无水乙醇(制备样品标记为CN-E)为溶剂,通过一步高温缩聚制得具有高可见光催化性能的介孔g-C3N4.然而,对于不同溶剂效应原位改性g-C3N4及其增强可见光催化性能的机理还不清楚.因此,本文采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL)、N2吸附和元素分析等手段研究了去离子水和无水乙醇作为溶剂原位改性g-C3N4的理化性能差异及增强可见光催化性能的原因.XRD结果表明,去离子水和无水乙醇不会改变g-C3N4的晶体结构,但会抑制其晶体结构的生长.由TEM图像可见,因去离子水和无水乙醇在热聚合过程中产生的气泡可以作为软模板,导致CN-W和CN-E纳米片均为酥松多孔层状结构,其中CN-W更薄更小.元素分析测试结果表明,无水乙醇和硫脲在热聚合过程中导致碳自掺杂g-C3N4.UV-Vis DRS结果显示,CN-W和CN-E分别发生了相对的蓝移和红移现象.荧光寿命测试结果显示,CN的短荧光寿命和长荧光寿命(0.805 ns,3.269 ns)明显高于CN-W(0.756 ns,3.125 ns)和CN-E(0.743 ns,2.749 ns),表明CN-W和CN-E纳米薄片可以促进光生电子的储存和往复运动,有利于光生电子的迁移.此外,通过理论计算得CN-E的电子迁移速率(1.04×108 s?1)明显快于CN-W(0.81×108 s?1),表明CN-E和CN-W都有利于光生电子的迁移猝灭.另外,BET-BJH测试结果显示,CN-W(32.73 m2/g,0.22 cm3/g)和CN-E(25.59 m2/g,0.18 cm3/g)的比表面积和孔容均显著高于未改性的g-C3N4(13.81 m2/g,0.12 cm3/g),表明溶剂和前驱体在热聚合过程中产生的H2O,C2H5OH,H2S,CO2和NH3气体有利于层状结构和丰富孔结构的形成,因而CN-W和CN-E的比表面积和孔容显著增加.由此可见,无水乙醇和去离子水在辅助制备介孔g-C3N4过程中表现出不同的作用.可见光催化去除NO的测试结果表明,CN-E(48.3%)和CN-W(37.2%)的光催化活性明显高于g-C3N4(19.5%),CN-E和CN-W的可见光催化活性也明显优于我们以前报道的BiOBr、C掺杂TiO2和BiOBr/C3N4异质结.结合表征结果,CN-E和CN-W可见光催化性能增强的原因主要有两个:(1)CN-E和CN-W增大的的比表面积和孔容有利于NO的吸附、反应中间产物的转移和提供更多的活性位点参与光催化氧化反应;(2)更薄的纳米片结构和C掺杂g-C3N4有利于促进光生电子的迁移,从而显著提高其光催化活性.     

水热合成ZnTe纳米粉的发光性能

利用Zn粉和Te粉为原材料,通过水热法在160℃下合成了ZnTe纳米粉,并用X射线衍射仪、x射线能谱仪、透射电子显微镜和显微Raman光谱对其进行了表征.X射线衍射谱表明合成的ZnTe具有闪锌矿结构.X射线能谱给出的结果表明合成的ZnTe中主要元素是Zn和Te,并含有杂质O.透射电子显微镜照片显示出合成的ZnTe纳米粉...     

超声波与电化学协同作用降解硝基苯溶液的实验研究

本文以硝基苯模拟废水为研究对象，探讨了超声波与电化学协同作用降解硝基苯的实验情况。考察了处理时间、处理温度、硝基苯初始浓度、pH值、电解电压等因素对硝基苯降解率的影响。实验结果表明：随着作用时间增加，硝基苯的降解率升高；温度高于40℃时，硝基苯的降解率随温度的升高而降低，低于40℃时，硝基苯的降解率随温度的升高而增大；硝基苯的降解率随电压的升高而增大；酸性条件有利于硝基苯的降解；硝基苯初始浓度越大降解率越高。     

粉煤灰提取氧化铝的技术进展

粉煤灰中含有丰富的铝,从粉煤灰中提取铝对于节约资源,改善环境,提高经济效益,实现资源优化配置和实现可持续发展都具有重要的意义.本文通过对国内外粉煤灰提铝技术的分析,讨论了各种技术的优劣及可行性.     

蓄光发光材料SrAl2O4:Eu2+,Dy3+及其常温磷光光谱分析

组成为SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)的稀土铝酸锶系蓄光发光材料(也称为超长余辉发光材料)是目前已开始广泛应用的第三代产品。该材料基质中的二价稀土铕离子Eu~(2+)作为发光中心,能够吸收波长为480nm以下的可见光和紫外光,发出波长为520nm的     

镁合金铈转化膜的形成及表征

采用X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）、电化学方法等对AZ31镁合金铈转化膜的组成、形貌结构及耐蚀性能进行了表征,并结合成膜动力学研究探讨了膜的形成机制。结果表明,镁合金铈转化膜的主要成分为铈的氧化物/氢氧化物,铈在膜中以三价和四价两种价态存在。膜可以分为两层,内、外层膜由不同的微结构组成,这种微结构的差异使内、外层膜之间结合力较弱,成为限制膜耐蚀性能提高的根本原因之一。成膜过程中,成膜溶液pH值升高,使Ce3＋发生水解反应沉积析出铈的氢氧化物/氧化物。铈转化膜的生长动力学遵循抛物线规律。     

4-(3-羟基苯基)-2,6-二甲基-1,4-二氢吡啶-3,5-二羧酸乙酯的合成和晶体结构

标题化合物C19H23NO5由间羟基苯甲醛、碳酸氢铵、乙酰乙酸乙酯在乙醇溶剂中回流制备.结构通过单晶X-射线衍射法测定,其晶体属三斜晶系,空间群Pi,a=7.4550(15),b=8.9780(18),c=14.099(3)(A),α=80.22(3),β=86.72(3),γ=68.62(3)°, V=865.9(3)(A)3, Z=2, Mr=345.38, Dc=1.325g/cm3, F(000)=368. 晶体结构用直接法解出,经全矩阵最小二乘法对原子参数进行修正,最终的偏离因子为R1=0.0633,wR2=0.1709[I＞2σ(I)].在晶体结构中,二氢吡啶环与苯环之间的二面角为90.0(2)°,分子通过氢键形成有隧道的一维超分子结构.     

Bi/BiOI/(BiO)2CO3异质结可见光催化净化NO的性能增强

窄带隙Bi OI光催化剂因电荷重组速率快而导致其可见光下的光催化效率较低.本文以NaBH4为还原剂,采用简单的常温原位组装法在Bi OI上构建氧空位、金属Bi颗粒和Bi_2O_2CO_3共作用,以克服Bi OI的缺点.在合成的三元Bi/BiOI/(BiO)_2CO_3中,氧空位、双异质结(即Bi/BiOI和Bi OI/(BiO)_2CO_3)以及Bi粒子的表面等离子体共振效应均促进了电子-空穴分离和电荷载流子浓度的增加,从而提高了可见光的整体光催化效率.将制备的催化剂用于可见光下去除连续流空气中的ppb级NO.结果表明, Bi/BiOI/(BiO)_2CO_3的NO去除率显著增强,大约为50.7%,并远高于BiOI(1.2%).密度泛函理论计算和实验结果表明, Bi/BiOI/(BiO)_2CO_3复合材料可明显促进光催化NO氧化的活性氧生成.本文可提供一个新的策略来改性窄带隙半导体和探索其他含铋异质结构的可见光驱动光催化剂.XRD结果发现, BOI-70中出现Bi和(BiO)_2CO_3的特征峰,但BOI却很微弱; XPS结果表明,高价态Bi~(3+)被NaBH4部分还原而形成低价态金属Bi颗粒,且I3d峰位结合能进一步证实了BOI-70样品中存在BiOI,由此可见,成功制备了三元Bi/BiOI/(BiO)_2CO_3异质结催化剂, EPR结果表明氧空位的产生.SEM和TEM结果表明, Bi OI和三元Bi/BiOI/(BiO)_2CO_3催化剂为纳米片组装的花状结构.HRTEM的结果进一步显示了金属铋、正方晶相Bi OI和(BiO)_2CO_3对应的晶格间距.紫外-可见光催化去除NO的测试结果表明, BOI-70(50.7%)的光催化活性明显高于BOI(1.2%)和P25(11.5%),且在循环测试实验中表现出优异的稳定性.UV-visDRS测试结果显示, BOI-70具有更强的光吸收;PL结果表明,其光生电子-空穴对的分离效率更高.ESR结果表明,参与反应的主要活性物种为·O2-和·OH自由基.DFT计算结果证实了OVs对电荷载流子的局部环境和快速传输:OV为电子捕获陷阱,使电子从OVs转移到O_2分子形成活性氧物种;O2表面的吸附能从无缺陷BiOI时的–0.29 e V降到有缺陷的–0.76 eV, O-O键长从1.30增至1.37?,说明OVs通过降低氧的吸附能可促进O2分子在光催化剂表面的吸附.综上所述,由于BiNPs的异质结效应和SPR效应以及OVs的存在, Bi/BiOI/(BiO)_2CO_3三元体系的原位组装通过增加载流子浓度和加速电子空穴分离使光催化活性显著增加.     

氧空位对Bi2MoO6的关键作用:促进可见光光催化活性和反应机理

Bi_2MoO_6(BMO)作为一种典型的Bi基光催化剂,近年来受到越来越多的关注并被广泛应用.然而, Bi_2MoO_6的可见光光催化活性仍然存在一些限制,如有限的光响应范围和低电荷分离效率.为了提高光催化活性,研究者采取了各种策略,包括元素掺杂、形成异质结构和形貌控制等.早期研究表明,氧空位可以拓展光催化剂的光吸收区域,并且氧空位是光催化剂表面反应物活化最活跃的位点,可以促进电荷分离和使电子局域化.因此,制备具有氧空位的Bi基光催化剂可能是提高其光催化性能的有效途径.然而,氧空位对Bi_2MoO_6电子结构和光催化反应机理的影响尚不清楚.本文通过在制备过程中加入NaBH_4诱导氧空位形成,合成出了具有氧空位的可见光驱动的Bi_2Mo_6微球(BMO-X).利用UV-visDRS光谱研究了合成后的光催化剂的光学吸收性能,发现在产生氧空位后, BMO-4在可见区域的吸收显著增强,带隙从BMO的2.40 eV降低到BMO-4的2.07 eV.通常,较强的光吸收能力对光催化反应更有利,因为可以产生更多的光生载流子参与光催化作用.将所制备的催化剂用于光催化净化NO,结果表明具有氧空位的Bi_2MoO_6(BMO-4)的可见光催化NO净化效率为43.5%,远高于本体Bi_2MoO_6(BMO)的可见光光催化活性(25.0%).结合实验表征和理论计算结果,探讨了氧空位对Bi_2MoO_6电子结构和光催化净化NO反应机理的影响.采用低温固态电子顺磁共振(EPR)检测了催化剂中的氧空位,在BMO中仅检测到弱的EPR信号,表明BMO中几乎没有氧空位,而BMO-4上的EPR信号非常强,表明NaBH_4的引入诱导产生了大量的氧空位.DFT计算确认BMO-4的带隙内有中间能级形成.XPS测试结果表明,与BMO相比, BMO-4的Bi–O峰值强度略有下降,可能是由于部分Bi–O中缺少O原子以形成氧空位所致.PL结果表明,具有氧空位的Bi_2MoO_6(BMO-4)显示出显著降低的光激发电子-空穴对分离效率,可能是由于氧空位改变了Bi_2MoO_6的电子结构.此外,理论计算结果发现具有氧空位的Bi_2MoO_6的表面电子可以位于氧空位周围,这有利于电荷分离和反应物活化.同时,该结果表明BMO-4中增强的电荷分离归因于氧缺陷对改进的电子结构的影响.此外,电子局域化可以为反应物活化提供额外的活性位点(O_2, NO等),这可以促进BMO-4中自由基的产生和污染物转化.利用原位红外光谱动态监测光催化NO氧化过程.与本体Bi_2MoO_6相比,引入氧空位后的Bi_2MoO_6光催化净化NO的反应机理未改变.但是, BMO-4上终产物的特征峰强度显著增大.此外, BMO-4上明显增加的多种形式的最终产物,桥接硝酸盐消失并转化为更稳定的双齿硝酸盐.这些结果可归因于氧空位可以促进电荷分离和自由基的大量产生,从而增强光催化氧化性能.本工作为理解光催化氧气空位和气相光催化反应机理提供了新的见解.     

AZ31镁合金表面镧转化膜的形成机制

通过化学浸泡方法在AZ31镁合金表面制备了高防护性镧转化膜。X射线光电子能谱(XPS)对膜组成的测试结果表明:镧转化膜主要由氢氧化镧组成,另外还有少量氢氧化镁及碳酸镧、碳酸镁成分。电化学技术测量成膜过程中试样开路电位(OCP)的变化,分为剧增、降低、缓慢平稳增长3个阶段。原子力显微镜(AFM)对膜层形貌的表征结果表明:镧转化膜最初为均匀致密膜,后出现纤维结构,然后纤维结构不断稳定发展。在上述结果基础上讨论了镧转化膜的形成机制:成膜过程分为紧密层形成、纤维层萌生、纤维层稳定生长3个特征阶段,前两个阶段发生非常迅速,后一阶段持续时间较长,是成膜的主要过程。