精确可控串联策略触发高效的氧还原活性

探索高效、经济的非金属氧还原(ORR)电催化剂已成为电化学能源体系的关键.科学界最具挑战性的目标之一是通过合理地验证和精确地调节活性位点来设计结构明确、性能优异的催化剂材料.本文提出一种精确和可控的串联协同作用的活性位点策略,以提高MFCOFs的ORR催化活性.以亚胺-N、噻吩-S和三嗪-N等作为结构单元,通过精确的串联策略合成了三种MFCOFs,分别为亚胺-N构建的TFPB-TAPB-COF、亚胺-N和噻吩-S构建的BTT-TAPB-COF以及亚胺-N、噻吩-S和三嗪-N三种活性中心构建的BTT-TAT-COF.将三种MFCOFs置于超临界二氧化碳中活化处理后,采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射、交叉极化结合魔角旋转技术¹³C核磁共振法和热重分析法、氮气吸脱附曲线等表征手段对其进行了测试,并在含有0.1 M KOH的电解液中测试其ORR催化活性.结果表明,与BTT-TAPB-COF相比,BTT-TAT-COF展现出更优异的ORR催化性能;而BTT-TAPB-COF的催化性能优于TFPB-TAPB-COF.具体表现为,BTT-TAT-COF的半波电位(0.77 V)和起始电位(0.87 V)均高于BTT-TAPB-COF(0.71 V,0.80 V)和TFPB-TAPB-COF(0.65,0.73 V).此外,BTT-TAT-COF表现出较低的塔菲尔斜率和接近于4电子的ORR过程,说明其具有较高的反应速率.DFT计算结果表明,在费米能级附近,BTT-TAPB-COF比TFPB-TAPB-COF具有更窄的带隙,而BTT-TAT-COF具有最窄的带隙.因此,与TFPB-TAPB-COF和BTT-TAPB-COF相比,BTT-TAT-COF可以更有效地激发电子转移,增强ORR活性.此外,利用三种结构的吉布斯自由能图分析了ORR的过电位.结果表明,当亚胺-N、噻吩-S和三嗪-N结构被引入骨架后,相同位点的过电势降低.由此可见,亚胺-N、噻吩-S和三嗪-N作为催化活性位点诱导了正的ORR过程.此外,BTT-TAT-COF中部分碳原子(BTT-TAT-5,9,10)的过电势均低于BTT-TAPB-COF和TFPB-TAPB-COF中所有位点的过电势,表明多活性位点发挥了协同催化的作用.本文证明了精确串联协同催化的多活性位点策略提高ORR性能的可行性,并为构建高效的COF基非金属ORR催化剂提供新的见解.     

巯基功能化介孔材料高效锚定钯负载型催化剂的制备及其苯酚加氢催化性能

以含巯基官能团有机硅烷修饰的介孔材料MCM-41和SBA-15为载体, 采用浸渍-氢气还原法制备了高分散和高活性的负载型Pd催化剂. X射线衍射、N₂吸附-脱附和透射电子显微镜表征结果显示, 所制Pd催化剂Pd-SH-MCM-41和Pd-SH-SBA-15具有很好的长程有序结构、分布均匀的孔径、高比表面积及高度分散的Pd颗粒. 苯酚加氢反应结果表明, 以Pd-SH-MCM-41和Pd-SH-SBA-15为催化剂时, 在80℃, 1.0MPa反应1h, 苯酚转化率达99%以上, 环己酮选择性为98%. 它们的催化活性为商业Pd/C催化剂的5倍, Pd/MCM-41和Pd/SBA-15催化剂的3倍. 这可归因于介孔材料表面修饰的巯基官能团对Pd的锚定作用, 避免了Pd颗粒的团聚, 使其高度分散在介孔材料上.     

纳米CeO2：Er荧光粉的光声光谱和荧光光谱研究

采用燃烧法合成了CeO2：Er纳米荧光粉，研究了不同粒径大小的CeO2：Er的晶型和晶貌并对该现象进。TEM结果表明无定形CeO2：Er包围着纳米晶CeO2：Er，可起到表面修饰的作用。光声光谱在保持纳米材料表面状态不改变的前提下，分析了不同粒径的CeO2：Er的光谱性质，解释了随纳米粒径减小CeO2光谱峰吸收峰有蓝移而Er^3 没有明显谱峰位移的原因。在荧光光谱中，发现小粒径的CeO2：Er有较大的红绿发射比，行了解释。     

固态Nd化合物f-f跃迁的光声光谱研究

通过光声光谱对固态 Nd化合物的 f -f跃迁进行了研究。根据 Nd F3、Nd(sal) 3· H2 O和 Nd(sal) 3(phen) 2 的谱峰位置 ,计算了它们的电子云重排参数β、键合参数 b1/2 和 Sinha共价参数δ,表明三元配合物中钕离子形成键的共价程度最高 ,而 Nd F3中键的共价性最弱。通过光声支量表征了不同化合物中 Nd3+ 的 f -f跃迁光声强度的变化 ,证实了随着键的共价程度增加和配位数的增大 ,超灵敏跃迁强度显著增大     

高活性、高抗毒性的甲酸燃料电池阳极催化剂

甲酸燃料电池是一种近年发展起来的新型燃料电池,具有极好的商业化前景,但其发展受到很多因素的制约,其中阳极催化剂是影响其性能的关键因素。本文从催化剂的制备方法、催化剂载体和掺杂其他元素等方面介绍了近年来国内外在提高催化剂的活性和抗毒性方面所做的重要研究工作。具体包括:电沉积法、有机溶胶法等重要制备方法,碳纳米管、石墨烯和复合材料作为催化剂载体的研究以及通过掺杂其他元素制备合金催化剂和复合催化剂来提高催化剂活性和抗毒性的相关研究工作。本文还对甲酸燃料电池的发展做了展望。     

镨乙酰丙酮配合物宽波段光声光谱研究

测量了宽波段范围（紫外可见，近红外及中红外）稀土乙酰丙酮（aa)配合物的光声光谱，检测到了大部分Pr^3 的f-f跃迁谱峰，分析了Pr-O 键性质，解释了谱峰分裂以及谱峰位移的原因。与传统的透射谱和吸收谱相比较，光声光谱具有检测快速，分辨率高以及可进行无损分析等优点，特别是对于稀土离子的f-f跃迁的研究，光声光谱具有一定的独特性。     

纳米CeO2∶Er荧光粉的光声光谱和荧光光谱研究

采用燃烧法合成了CeO2∶Er纳米荧光粉, 研究了不同粒径大小的CeO2∶Er的晶型和晶貌.TEM结果表明无定形CeO2∶Er包围着纳米晶CeO2∶Er, 可起到表面修饰的作用.光声光谱在保持纳米材料表面状态不改变的前提下, 分析了不同粒径的CeO2∶Er的光谱性质, 解释了随纳米粒径减小CeO2光谱峰吸收峰有蓝移而Er3+没有明显谱峰位移的原因.在荧光光谱中, 发现小粒径的CeO2∶Er有较大的红绿发射比, 并对该现象进行了解释.     

有机模板剂辅助喷雾干燥法制备LiFePO4/C正极材料及其电化学性能研究

分别使用3种有机物辅助模板剂,由喷雾干燥制得LiFePO4/C复合正极材料,X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）表征、考察了不同模板剂对样品的形貌和性能的影响.交流阻抗（EIS）、循环伏安（CV）和恒电流充放电测试电极性能.结果表明：样品的形貌和结构因添加不同的有机模板剂而改变.无模板剂时,得到的样品是光滑实心球;...     

数学方法推导一元弱酸溶液氢离子浓度的近似公式及适用条件

近似计算一元弱酸HA溶液的氢离子浓度[H+]（相对误差在±5%以内）是分析化学工作者需要掌握的方法。利用严谨的数学方法，获得了各类近似公式的使用条件和浓度适用范围。例如，从近似式[H+]AV1=1/2（-Ka+√Ka2+4cKa+4c）出发，推导出了计算氢离子浓度的其他2个近似公式：（1）c越小，[H+]AV1越趋向c。计算表明，当满足c≤1/19Ka和c≥5.0×10-7 mol/L时，弱酸HA就可作强酸处理，此时得到近似式[H+]AV4=c，这极大简化了弱酸溶液氢离子浓度的计算。（2）c越大，[H+]AV1越接近√cKa。当满足c≥105Ka和cKa≥10Kw时，弱酸溶液氢离子浓度可按最简式[H+]AV2=√cKa计算。还解释了c≥105Ka和c≤1/19Ka时所包含的物理意义。需要强调的是，本文首次给出了各近似式的浓度适用范围，比如忽略水的解离时，除了满足cKa≥10Kw，还必须要求c≥6.0×10-6 mol/L。     

稀土配合物的光声位相研究

对光声位相理论进行了研究,依此理论解释了稀土二苯甲酰甲烷配合物的光声位相谱。利用计算位相的方法得到在配体吸收处不同铽配合物的位相偏移,对位相差与不同铽配合物的分子内弛豫过程作了研究。