在光催化还原CO2中具有高催化效率的八面体Cu2O修饰的TiO2纳米管

光催化还原CO2生成烃类燃料是一种可同时解决全球变暖和能源危机问题的最有效途径之一。尽管这方面的研究已经取得了一定的进展,但是整体的光催化转换效率还非常低。因此,需要发展更加高效的催化剂。由于半导体材料禁带宽度与太阳光谱相匹配,人们已经对其进行了广泛研究。其中TiO2因具有无毒、强氧化性以及良好的光学和电学性质等而成为最主要的研究对象。但是对于光催化还原CO2反应来说, TiO2仍存在很多不足,如只能吸收太阳光谱中的紫外光,光生载流子会快速结合,以及光生空穴的强氧化能力等,这些都限制了其光催化还原CO2的效率。采用窄禁带宽度半导体修饰TiO2是解决上述不足的有效途径之一。本文采用简单的电化学方法成功制备了一种由窄禁带半导体Cu2O修饰的TiO2纳米管(TNTs)的复合物,并运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)表征了所制备复合物的形貌、化学组成和结晶度。表征结果显示,所制备的TiO2为整齐排列的纳米管阵列结构;复合物中的纳米颗粒为Cu2O;当电化学沉积Cu2O的时间为5 min时,得到的Cu2O纳米颗粒初步呈类八面体结构。随着沉积时间的增加, Cu2O颗粒尺寸增加,具有八面体结构。 XRD和XPS结果表明, TiO2纳米管为锐钛矿,八面体Cu2O纳米颗粒的主要暴露晶面为(111)面。我们还进一步研究了不同量Cu2O纳米颗粒修饰的TiO2纳米管复合物在可见光以及模拟太阳光下光催化还原CO2的能力。在可见光下,由于自身的禁带宽度,纯净的TiO2纳米管没有任何光催化还原CO2的能力;经过Cu2O纳米颗粒的修饰,复合物显现出明显的光催化还原CO2的能力,其中经过30 min Cu2O沉积的TNTs具有最高的光催化效率。在模拟太阳光下,经过15 min Cu2O沉积的TNTs具有最高的光催化效率。在所有光催化还原CO2过程中,主要碳氢产物为甲烷。为了深入地理解该复合体系在还原CO2中的高催化效率,我们对催化剂进行了进一步的表征。紫外-可见漫反射光谱表明, Cu2O八面体纳米颗粒的沉积将TNTs的吸收光谱拓展到了可见光区域,提高了复合物对太阳光的吸收能力。此外,我们还通过测试所制样品的光电流反应、荧光发射光谱以及电化学阻抗谱,研究了催化剂中光生电子和空穴的分离和迁移能力。结果表明,适量的Cu2O沉积提高了复合物对光的吸收能力,增加了光生载流子的数量,从而使更多的光生载流子参与光催化反应。综上,本文首次报道了八面体Cu2O纳米颗粒修饰TNTs复合物的光催化还原CO2的能力。在一定量的Cu2O纳米颗粒修饰下,该复合物在光催化还原CO2生成烃类反应中表现出高效性。经过一系列详细的表征和讨论,我们认为其高效性主要源于三个方面：(1) TNTs的管状结构为反应物的吸附提供了大量的活性位点,同时一维的管状结构更有利于光生载流子的运载,从而提高了电子和空穴的分离;(2) Cu2O纳米颗粒的修饰提高了催化剂对光的吸收,促进催化剂最大程度地利用太阳光;(3) TiO2和Cu2O之间导带以及价带位置的匹配,在减少光生载流子复合的同时也降低了TiO2价带上空穴的氧化能力,从而抑制了CO2还原产物的再氧化过程。     

树脂NKY对染料活性艳蓝KN-R的吸附特性

本文系统地研究了树脂ＮＫＹ对染料活性艳蓝ＫＮ－Ｒ的静态吸附性能,并与其它提取分离有机物的某些商品化吸附剂进行了比较。结果表明,树脂ＮＫＹ吸附ＫＮ－Ｒ具有很好的效果,吸附速率由液膜扩散控制,吸附等温曲线由三参数方程非线性回归求出的常数可计算△Ｇ＾０,由温度对吸附的影响求得的△Ｈ＾０说明吸附过程中吸热的而且是自发进行的。     

多元醇法制备Cu2O/CNTs复合材料的研究

以Cu(CH₃COO)₂•H₂O和经硝酸处理的CNTs作为原料, 采用多元醇法成功合成了纳米氧化亚铜均布于碳纳米管表面的复合光催化剂. 用透射电镜(TEM), 高分辨透射电镜(HRTEM), X射线粉末衍射(XRD)对样品进行了表征, 测试结果表明大小为2～5 nm的氧化亚铜纳米颗粒均匀分散于碳纳米管的表面. 讨论了反应条件对Cu₂O在CNTs上负载效果的影响并就多元醇法合成Cu₂O/CNTs复合材料的反应机理作了初步探讨.     

可见光化的半导体光催化剂

光解水制氢能否实用化取决于太阳光的有效利用率, 研究开发可见光化的光催化剂成为当前光催化剂研究中的重要课题.本文介绍了利用 光解水制氢的反应机理,综述了近年来半导体光催化剂在利用可见光方面的研究进展,重点描述了这些光催化剂的结构,并对该领域今后的研究方向进行了展望.     

高功率激光装置中的气载分子污染物测量和分析

 研究了高功率激光装置光路中的分子级污染程度。采用专用空气采样动力设备及吸附管,在一定时间内对光路中的空气进行采样并作痕量分析后,得出了卤素、含硫化合物、可溶性胺类和氨、碳氢化合物 (C₆～C₁₆有机物) 4类物质在打靶前后的数密度变化。结果显示：除含硫化合物外,其余3种物质数密度超过了美国NIF标准的上限,其中氨和可溶性胺类、碳氢化合物的数密度超过较多;卤素、含硫化合物、氨和可溶性胺类的数密度在打靶后比打靶前有所降低,而碳氢化合物的数密度在打靶后比打靶前有所升高。结果表明在该装置中存在比较严重的气载分子污染物污染。分析了气载分子污染物数密度变化的原因以及可能的产生源,并对如何去除这些气载分子污染物提出了建议。     

Cu_2O纳米阵列的铜阳极氧化法制备及其光催化杀菌性能研究

本文通过阳极氧化法直接在铜片上生长出纳米氧化亚铜阵列,所得到的样品通过扫描电子显微镜(SEM),紫外可见漫反射(UV-Vis diffuser reflectance),X-射线光电子能谱(XPS)等方法进行了表征,并研究了不同形貌氧化亚铜的杀菌效果.实验结果表明:反应过程中在阳极液中加入一定量的CTAB,有助于氧化亚铜的定向生长.通过控制反应条件(如电流密度,温度,和反应时间),可以得到不同形貌的氧化亚铜.随着电流密度的增大,氧化亚铜的形貌从网状,片状到棒状进行转化.所得到氧化亚铜的禁带宽度为1.95 eV.用所得样品进行杀菌实验,1 h内棒状氧化亚铜的杀菌率达到90.85%,而其它形貌的氧化亚铜杀菌率只有50%左右,与空铜片的杀菌率30%相比,所制得氧化亚铜具有较好的杀菌效果.     

转轮出流和尾水管入流的动态干涉

为了适应当前水电朝着成本更低、输出更加灵活的趋势发展,混流式水轮机在非设计工况点下运行时各水力部件之间干涉引起的流体动力作用和动态流动现象在水力设计过程中成为非常重要的一环.本文使用CFD技术获取尾水管中压力脉动情况,通过对动态能量分布的比较,陈述了转轮能量高速旋转传播造成的螺旋涡带缩胀变化,对尾水管流动的干涉作用.     

所有者结构与封闭式基金折价

委托代理理论认为所有者结构将对公司价值存在影响,分别为兴趣趋同效应和大股东侵占效应。这两种效应分别预言:大股东持股比例上升将增加/损害公司价值。在西方和中国股市的实证研究同时发现了这两种效应的存在。同时有理认认为:在美国的封闭式基金之间也存在大股东侵占效应,基金大股东持股越高,封闭式基金折价幅度越高。本文针对中国封闭式基金的理论和实证研究发现:在中国,横截面回归分析结果表明:当封闭式基金大股东持股比例越高,基金折价幅度越大。本文作者进一步指出:这种与美国实证研究类似的结果不是由于大股东侵占引起的,而是由于机构投资者等大股东主动选择的结果:机构投资者倾向于投资于折价幅度比较高的封闭式基金。     

ZnO-CNTs纳米复合材料的制备及性能表征

以醋酸锌(Zn(CH3COO)2•2H2O)和经硝酸处理过的碳纳米管(CNTs)为原料, 一缩二乙二醇(DEG)为溶剂, 采用溶胶法制备得到ZnO-CNTs纳米复合材料, 并通过XRD、TEM、SEM、IR、PL等手段对样品进行了表征, TEM及SEM结果显示, 负载在碳纳米管上的氧化锌纳米颗粒的尺寸小于25 nm. 讨论了反应时间、反应温度等因素对产品形貌的影响, 并对复合材料的光致发光效应及其形成机理进行了初步的探讨. PL结果表明, 相对于纯ZnO, ZnO-CNTs纳米复合材料的近紫外发射峰峰位发生了明显的蓝移.