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2.
近年来,光催化CO2还原被视为一种既能解决能源短缺又能减少温室气体,改善人类生存环境的绿色新型技术.然而,由于CO2气体的相对稳定性,构建高催化活性和高选择性的催化体系仍然面临着巨大挑战.锌硫镉固溶体作为一种廉价的固溶类材料,具有吸光范围适宜、化学性质稳定以及能带结构可调控等特点,在光催化还原CO2的方面表现出巨大的潜力.本文发展了一种简单的原位自组装法合成三维分等级花状结构的Cd0.8Zn0.2S,主要包括Cd^2+和Zn^2+离子在含硫氛围下自组装成核状前体,然后以柠檬酸钠作为形貌诱导剂进一步组装生长,同时控制Cd2+/Zn2+摩尔比和反应时间以实现三维分等级花状Cd0.8Zn0.2S的合成.结果表明,三维分等级花状结构的Cd0.8Zn0.2S在光催化还原CO2的过程中表现出优异的催化活性和稳定性.其中,在光照3 h后,CO产量达到41.4μmol g^?1,大约是相同光照条件下Cd0.8Zn0.2S纳米颗粒的三倍(14.7μmol g^?1).此外,三维分等级花状结构的Cd0.8Zn0.2S在光催化过程中展现出对光催化产物CO的较高选择性(89.9%),其中在没有任何牺牲剂或共催化剂作用下的TON为39.6.太赫兹时域光谱(THz-TDS)表明,这种三维分等级花状结构的Cd0.8Zn0.2S相较于Cd0.8Zn0.2S纳米颗粒更有利于对光的吸收,从而提高对光的有效利用率.原位漫反射傅立叶变化红外光谱表征分析揭示了三维分等级花状结构的Cd0.8Zn0.2S在光催化过程中表面吸附物质以及光催化还原中间体的存在及转化.通过实验数据和理论机理预测表明,该种三维分等级花状结构的Cd0.8Zn0.2S具有较高的电流密度和较好的载流子传输能力.基于这种三维的花状结构,使得Cd0.8Zn0.2S具有较大的比表面积和吸附位点,进一步提升体系的CO2吸附性能和光生电子的转移效率,从而有效提高光催化CO2还原的活性. 相似文献
3.
电化学水分解制氢作为重要的生产氢能的新能源技术,包括氢气析出反应(HER)和氧气析出反应(OER).然而,OER进行的是多步电子转移过程,动力学过程缓慢且过电位高,严重制约了电解水制氢的发展.因此开发低成本、高效稳定的非贵金属催化剂替代贵金属催化剂(RuO2,IrO2)来降低过电位,减少能源消耗十分必要.Ni3S2由于其高导电性、高活性、低成本等优点,具有作为贵金属催化剂替代品的广阔应用前景,但其OER性能仍需进一步提高.对已有的有效OER催化剂进行表界面调控是提高催化剂性能的一种有效策略.CeO2中的Ce3+和Ce4+价态之间可以灵活过渡,使其具有良好的电子/离子导电性、可逆的表面氧离子交换和较高的储氧能力.CeO2的多价性使其有机会与其它基质产生强烈的电子相互作用,良好的电子/离子导电性和较高的储氧能力是提高催化剂析氧活性的有利因素.因此,用CeO2对Ni3S2进行修饰是提高其析氧活性的有效途径.基于此,本文运用水热和电沉积相结合的方法将CeO2修饰到Ni3S2纳米片上,制备得到生长于泡沫镍上的Ni3S2-CeO2纳米片阵列(Ni3S2-CeO2/NF),并运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段进行了表征,以三电极系统测试了其电催化析氧性能及稳定性,并通过密度泛函理论计算进行了验证.XRD结果表明,复合材料中确实存在Ni3S2和CeO2.通过SEM发现,泡沫镍基底上均匀分布着Ni3S2纳米片阵列;电沉积CeO2后,Ni3S2-CeO2仍保持其纳米片特性,但表面变得粗糙.Ni3S2-CeO2的TEM结果也证实了纳米片结构的形成,高分辨率TEM图像清晰的显示出Ni3S2和CeO2之间具有明显的界面.XPS结果表明,Ni3S2-CeO2的Ni 2p的结合能与Ni3S2相比出现负位移.与纯CeO2的Ce 3d谱图相比,Ni3S2-CeO2杂化体系中Ce4+的比例明显增加,表明Ce的价态发生了重排,部分电子转移给了Ni元素.这些结果均说明Ni3S2与CeO2之间存在着较强的电子相互作用.相应的电催化测试结果显示,在1.0 M KOH中,当电流密度达到20 mA cm–2时,Ni3S2/NF需提供356 mV的过电位,Ni3S2-CeO2/NF只需264 mV的过电位,仅次于RuO2/NF.而且,Ni3S2-CeO2/NF在中性条件下也显示出了较理想的析氧活性.Ni3S2-CeO2/NF的Tafel斜率明显低于CeO2/NF和Ni3S2/NF,表明其具有良好的OER反应动力学.循环伏安法和计时电位法结果均表明,Ni3S2-CeO2/NF具有良好的电化学稳定性.电化学阻抗谱测试结果表明,与Ni3S2/NF和CeO2/NF相比,Ni3S2-CeO2/NF明显具有更小的半圆直径,说明其电荷转移阻抗更小,进一步表明CeO2的修饰有助于催化过程中电子的快速转移.在非法拉第区域的循环伏安扫描曲线以及拟合扫描速度对电容电流曲线结果显示,Ni3S2-CeO2/NF的最大电容值大于CeO2/NF和Ni3S2/NF,表明其暴露了更多的活性位点,具有更大的电化学活性表面积;而且,Ni3S2-CeO2/NF在400和500 mV时的电催化析氧转换频率明显高于Ni3S2/NF和CeO2/NF,进一步说明Ni3S2-CeO2/NF具有更高的本征催化活性.密度泛函理论计算表明,由于*OH,*O和*OOH与Ni3S2-CeO2中的Ni和Ce原子相互作用的存在,使得反应中间产物与Ni3S2-CeO2之间的结合强度较纯Ni3S2或CeO2强,使其显示出了更高的OER性能.在经过24 h连续电解后,SEM和TEM结果均表明,Ni3S2-CeO2/NF材料仍保持了其纳米片形貌.稳定性测试后的XPS结果表明,Ni 2p对应的峰强度降低,而与氧化镍物种对应的峰强度增强;S元素在Ni3S2-CeO2表面的信号强度明显降低.根据文献报道,在强烈的氧化环境下,过渡金属硫化物会部分转化为氧化物或氢氧化物,这通常被认为是OER过程的实际催化物种. 相似文献
4.
5.
采用电弧熔炼制备出前驱体Mn-Cu合金,在稀盐酸溶液中自由腐蚀去合金化,制备出具有双连续结构的纳米多孔铜。研究了前驱体合金的成分对纳米多孔铜微观结构及Mn的选择性腐蚀程度的影响。结果表明:前驱体Mn-Cu合金的Cu原子分数为43%时,其去合金化受到抑制,存在明显的未完全去合金化的岛状结构;前驱体Mn-Cu合金的Cu原子分数为32%~23%时,可完全去合金化,形成平均孔径尺寸为20~100 nm,平均系带尺寸为30~80 nm,具有双连续结构的纳米多孔铜;前驱体Mn-Cu合金的Cu原子分数低至20%时,去合金化后存在大量裂纹,形成纳米颗粒聚集体。纳米多孔铜中存在少量的残余Mn,残余Mn的原子分数随着前驱体合金Mn原子分数的增高而降低。实验表明腐蚀液浓度对纳米多孔铜形貌也存在影响。 相似文献
6.
7.
设计了一种以聚合物作为材料的低损耗、宽带宽的Mach—Zehnder光波导调制器。分析了调制器的脊波导的模式特性,设计了脊波导的结构,并使用BPM软件模拟了脊形波导的光场分布;通过对光场分布的分析,优化了脊形波导的宽度Wg,脊高6,芯层高度H。同时对聚合物调制器的电极进行了优化,包括电极宽度W和电极间距D,使得调制器有较小的导体损耗以及较好的阻抗匹配。并结合了脊波导的结构参数和电极的优化参数,给出了优化结果,它能够使微波的有效折射率与光波的有效折射率达到匹配,从而使带宽达到177GHz,导体损耗为0.2569dB/cm·GHz1/2。 相似文献
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9.
仿真实验分析是研究交易系统规律的一种重要手段,带约束的零智能系统(ZI-C)是业界研究双向交易系统的重要基准.本文针对ZI-C的典型仿真实验进行分析,揭示其中系统内价格出清过程和实验设置的关系,并量化了各交易者在市场匹配中的难易程度.在分析中,首次提出了一种概率仿真模型,使用了迭代计算来估计每一时刻系统中各种价格产生的... 相似文献
10.
从企业社会责任对消费者偏好的影响入手,运用博弈论的基本思想,对制销供应链中,制造商与分销商一次性博弈的定价和利润分配策略进行了研究,并在此基础上对不同情况下制销双方重复性博弈的均衡结果进行了讨论.结果表明:在两类制销供应链中,联盟定价都是制销双方一次性博弈的唯一纳什均衡结果,且在制销双方商定的利润分配因子的取值范围内双方联盟后所得的利润高于联盟之前;在两类制销供应链中,制造商与分销商坚持联盟定价对双方的长期利润都是最优的. 相似文献