TiO2介孔分子筛的光催化制氢活性Ⅰ:脱出模板法的影响

采用模板剂导向自组装法以三乙醇胺为模板剂合成具有蚯蚓状孔道结构的二氧化钛介孔分子筛.通过研究不同脱除模板剂的方法,造成催化剂的织构特性发生改变,同时用XRD和BET比表面测定,高分辨透射电镜(TEM),紫外漫反射吸收光谱(UV-DRS)等手段对催化剂进行了表征,并以草酸为牺牲剂的光催化制氢反应为模型,探讨了其晶相改变对催化剂活性的影响.     

掺杂TiO2介孔材料的合成与表征

基于溶胶-凝胶过程, 以非表面活性剂有机小分子三乙醇胺为模板剂, 合成了TiO2及Fe3+/V5+-TiO2介孔材料. 利用XRD, TEM, BET, UV-Vis DRS等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及吸光性能. 研究结果表明, 用乙醇萃取法脱除模板剂可形成具有蠕虫状孔道结构的TiO2介孔材料, 而利用焙烧法在450 ℃脱除模板剂时可引起孔道的塌陷. 掺杂Fe3+或V5+可稳定材料的介孔结构, 适宜的掺杂摩尔分数为0.5％. 于450 ℃下焙烧后, 掺杂Fe3+/V5+的TiO2的平均孔径分别为10.5和9.6 nm, 比表面积分别达到103.59和90.80 m2/g. 相对于P25光催化剂, 掺杂Fe3+或V5+的TiO2吸光带边红移至可见光区, 说明掺杂离子在此合成过程中可有效地进入TiO2的晶格结构而引起其微观电子结构的改变.     

纳米钙钛矿型复合氧化物LaFeO3光催化分解水制氢

利用柠檬酸络合法合成了钙钛矿型复合氧化物LaFeO3,利用XRD,SEM,TEM,XPS和UV-VIS DRS等表征手段分析了所制备材料的结构、形貌、粒径大小、表面物种和吸光性能.结果表明,所制备的LaFeO3具有完好的钙钛矿型结构,粒子大小均匀,其粒径为40 nm左右,表面上Fe3+和Fe2+共存,且活性吸附氧种占57.25%.所制备的LaFeO3在400～700 nm的可见光区具有明显的吸收带,其能隙为2.16 eV.通过紫外光的激发,在草酸的耦合作用下,纳米LaFeO3上发生光分解水产氢反应,其平均产氢速率达到718.2 μmol·h-1·g-1.     

TiO_2纳米管阵列光电极的电化学阻抗及动力学特性分析

采用声电化学阳极氧化法,在无机溶剂(H3PO4+NaF水溶液)和有机溶剂(NH4F+水+乙二醇)体系电解液中加20V直流电压制得TiO2纳米管(TNT)阵列,其中无机溶剂样品(记为TNT-A)的管长为650nm,有机溶剂样品(记为TNT-E)的管长为2μm.基于X射线衍射(XRD)图谱、场发射扫描电子显微镜图(FESEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)的表征和电流-时间(I-t)曲线、Mott-Schottky图和电化学阻抗谱(EIS)的分析可知,在空气中经500℃煅烧后,TNT-E的吸光性能明显好于TNT-A的吸光性能.在紫外光((365±15)nm)辐照下,测得TNT-E的平均光电流密度与TNT-A的仅差0.05mA·cm-2,这是由于管长的增长增大了电荷转移电阻,并使得传质路径增长,增大了反应所需克服的势垒,降低了电极的反应速率,两者的电荷载流子密度分别为5.31×1020与9.86×1020cm-3.     

高效可见光光催化分解水制氢催化剂InVO4/CNTs

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,碳纳米管(CNTs)为载体,采用醇热合成法制备了InVO4/CNTs光催化剂,利用透射电镜、高分辨扫描电镜、X射线衍射、N2吸附和紫外-可见光谱等技术对样品的表面形貌、晶相组成、比表面积和吸光性等物理性质进行了表征,并考察了其在可见光(以300 W氙灯为光源)照射下分解水制氢的催化活性.结果表明,InVO4纳米粒子在CNTs表面分布均匀,粒径约为10 nm,比表面积为102 m2/g.与体相InVO4相比,InVO4/CNTs在可见光区(λ＞420 nm)的吸光性能有显著改善,在氙灯激发下催化活性很高,在纯水及20％甲醇水溶液中光催化反应4 h,平均产氢速率分别为156和217 μmol/(g·h).InVO4/CNTs的高可见光光催化活性与碳纳米管载体的电子特性有关.     

电液动力微泵的改进

介绍了微型电液动力泵的优化设计和工艺改进。电液动力微泵制作工艺的改进包括:材料的选择,微电极的优化设计和封装工艺的改进。使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为构建微流道的材料,采用浇注法制作了PDMS微流道,并采用阳极键合方式进行微泵的封装。使用无水乙醇为工作流体对微泵进行流动实验,在驱动电压为90 V时,电液动力微泵驱动流体的最大流速可以达到92 uL/min。     

混合氯化熔融盐的腐蚀性实验

混合氯化盐是一种非常有前途的高温传热蓄热介质.为了确定混合氯化盐传热蓄热系统适用的金属材料,本文对2520、304、321和316L四种常用不锈钢在混合氯化盐中的腐蚀情况进行了实验研究,并与混合硝酸盐的腐蚀特性进行了对比.结果表明,混合氯化熔盐比混合硝酸盐对四种不锈钢的腐蚀性要大几十倍,混合氯化盐对四种不锈钢腐蚀速率从大到小依次为316L、304、321和2520.     

太阳能甲烷重整反应中的催化活性吸收体

太阳能甲烷重整反应可实现太阳能的高温蓄存和天然气资源的优化利用而备受关注,催化活性吸收体是进行太阳能吸收利用和甲烷催化重整的关键而成为太阳能甲烷重整反应研究的热点。本文在简述催化活性吸收体构成的基础上,结合重整反应器/接收器的发展,具体介绍了以多孔氧化铝和碳化硅陶瓷、泡沫金属及管状阵列陶瓷(“porcupine”)为基体的催化活性吸收体及其在太阳能甲烷重整反应中的应用,进而根据国内外的研究基础,分析探讨了今后的研究重点和发展方向。     

被动式直接甲醇燃料电池阳极混合对流模拟

本文根据被动式微小型直接甲醇燃料电池的运行特性,建立了其阳极膜电极二维、非等温、稳态数学模型。模拟结果表明:阳极膜电极内部温度的分布是不均匀的,最高温度出现在阳极催化层,且质子交换膜的温度要高于阳极气体扩散层。由于被动式直接甲醇燃料电池燃料的供给与消耗所引起的强制对流的存在,使得混合对流温度场和速度矢量场与自然对流情况下的不尽相同,利用模型对此进行了数值分析。     

新型调湿涂料调湿性能的初步试验研究

本文对不同湿度下调湿材料的吸湿性能进行了试验研究,得到了不同湿度下调湿材料的吸湿性能曲线,同时还成功研制调湿涂料,并将其涂于瓷砖上,并对调湿瓷砖的调湿性能进行了实验验证。调湿涂料在实现调湿的同时克服了传统空调除湿能耗高的缺陷,具有很好的应用前景。