MOF衍生的分层多孔三维N-CoPx/Ni2P大电流密度下加速析氢

氢气(H₂)具有能量密度高、环境友好等优点,是一种很有前景的清洁能源载体.目前,电催化水裂解大规模制氢被认为是一种理想可行的方法.析氢反应(HER)涉及多个步骤,首先形成吸附的氢(Volmer步骤),然后是脱附步骤(Heyrovsky步骤)或两个相邻的吸附氢形成H₂(Tafel步骤).与酸性介质相比,碱性介质中的HER可与现有的析氧反应(OER)催化剂偶合,降低电解水的设备成本,因此研究碱性条件下HER更具应用价值.但是,HER在碱性介质中不可避免地需要打破较强的共价键H–O–H,动力学缓慢,导致需要高过电位驱动反应.因此,开发适用于广泛的pH范围,特别是碱性介质高催化活性的催化剂,成为当务之急.金属铂是最高效的HER催化剂,但昂贵的价格严重阻碍了其在电解水中的大规模商业化应用.因此,开发过电位低和稳定性持久的非贵金属催化剂,特别是可以在大电流密度(>500 mA cm^-2的质子交换膜和碱性电解槽)下稳定工作的催化剂,对实际工业应用至关重要.过渡金属磷化物(TMPs),尤其是CoP和Ni₂P在HER中表现出了较好的催化活性,引起广泛关注.但是,有限的电子结构、低电导率和大电流密度测试过程中的团聚仍然是限制其实际应用的瓶颈.近年来,具有金属可调性、多孔型结构、高比表面积和多交叉开放通道的金属有机骨架(MOFs)已被证明是制备TMPs的理想前驱体.但是,在高温煅烧过程中无法避免MOF结构坍塌,导致开放通道和电导率降低,限制了电子/离子的传输以及在高电流密度下的电催化活性.本文通过TMPs和Co-MOF之间的简单拓扑化学转化制备了一种自支撑结构的N掺杂二元TMPs电催化剂(N-CoP_x/Ni₂P),以Co-MOF作为模板和前驱体,一部分泡沫镍原位磷化成Ni₂P,形成异质结构的双金属磷化物.扫描电镜和透射电镜结果表明,该催化剂呈三维多孔结构,有利于充分暴露活性位点.通过X射线光电子能谱分析了催化剂表面化学状态,发现形成了Co–N键,说明N掺杂成功.通过电化学测试结果表明,N-CoP_x/Ni₂P在全pH范围内表现出较好的HER活性,尤其在碱性介质中,当电流密度为650 mA cm^-2时,仅需要152 mV过电位.催化剂转化率为3.2 s^-1,法拉第效率接近100%,该催化剂在200 mA cm^-2电流密度下连续工作24 h无明显衰减.密度泛函理论计算表明,N-CoP_x/Ni₂P催化活性的增强归因于氮掺杂及双金属磷化物的协同作用提高了催化剂的本征活性位点,从而优化了氢吸附能和水结合能.综上,本文为廉价电催化剂的工业化应用提供了一种有前景的策略.     

LiMg0.5Mn1.5O4的合成及对Li+的离子交换选择性

锂及其化合物在航空航天、化工、医药、空调、高能电池和热核反应等方面都有广泛应用，对锂及其化合物的需求与日俱增。我国液体锂资源非常丰富，开发利用其中的锂资源具有重要意义。从盐湖水、地下卤水、盐田母液、油气田水等咸水资源中提取锂的方法有碳酸盐沉淀法、离子交换法、萃取法等。离子     

空气中苯系物的TiO2光催化降解研究进展

本文对近年来空气中挥发性苯系物的TiO2光催化降解机理、TiO2光催化降解苯系物的主要影响因素以及TiO2的失活与再生方法等的研究进展进行了较详尽的评述,并对今后的研究工作进行了展望。     

大孔阴离子树脂DEAE-E/H固定化氨基酰化酶的研究

以弱碱性大孔阴离子树脂DEAE-E/H为载体固定化氨基酰化酶.通过对影响固定化结果的几个因素,如树脂的离子类型、pH值、温度,以及自由酶液浓度等进行系统研究,得到了适宜的固定化条件:将DEAE-E/H转化为Ac-型;自由酶液浓度120U/ml,pH值6.5;固定化温度为常温.在此条件下制备的固定化氨基酰化酶比酶活可达1200U/g～1500U/g,酶活保留率超过60%.DEAE-E/H作为固定化载体,具有价格低廉,物理性能好,固定化方法简便等特点,具有很好的工业应用前景.     

超细钴掺杂二氧化钛的制备、表征及气相光催化性能

以四氯化钛为原料、硝酸钴为掺杂剂,制备了粒径10 nm～30 nm的钴掺杂超细二氧化钛并进行了XRD、TEM和FT-IR表征及气相光催化性能的评价。钴掺杂造成了锐钛矿向金红石相的转变温度明显降低,掺杂量从0增加到4%时,相变温度下降了90 ℃左右。制备过程中的pH值对相变也有影响,pH值很小时相变在较低的温度下就能发生。当pH<3,500 ℃焙烧的样品中就基本是金红石型TiO2;红外光谱分析证明掺杂样品比纯样品有更强的吸水性;以苯作为反应物在一个固定床光反应器中考察了钴掺杂二氧化钛的光催化活性。结果表明,钴掺杂对催化剂的光催化性能有影响。反应初期掺杂样品与纯二氧化钛样品相比活性相差不大,但随着反应的进行活性差别逐渐增大。在实验条件下160 min后纯样品基本失活,掺杂样品的活性仍大于50%。     

Li4Ti5Ol2的合成及对Li+的离子交换动力学

用溶胶-凝胶法合成出Li4Ti5Ol2, 对其进行了酸改性, 制得锂离子筛IE-H. 测定了IE-H对Li+、Na+的饱和交换容量和pH滴定曲线等离子交换性能, 并对其进行了X射线衍射分析, 同时采用中断接触法判断该离子交换反应的控制机理, 用缩核模型描述离子筛IE-H交换Li+的动力学. 结果表明, 合成出的Li4Ti5Ol2和锂离子筛IE-H均为尖晶石结构; 用不同浓度HNO3溶液处理Li4Ti5Ol2时, Li+的抽出率为19.6%-81.5%, Ti4+的抽出率在4.2%以下; 锂离子筛IE-H 对Li+的饱和交换容量较高, 达到5.95 mmol·g-1, 离子筛IE-H交换Li+的控制步骤是颗粒扩散控制(PDC), 得到了25 ℃, Li+浓度为20.0 mmol·L-1和5.0 mmol·L-1时锂离子筛交换Li+的动力学方程和颗粒扩散系数.     

苯在TiO2上的气相光催化氧化反应历程

 以超细TiO2为催化剂,在内循环光反应装置中考察了苯的气相光催化氧化反应．苯的初始质量浓度为50mg／m3时,在0．1g催化剂和0．013m2的光照面积下,460min后苯几乎全部分解完毕;光照面积增大1倍时,反应时间缩短为240min．常温下苯在TiO2表面不易吸附,但反应中间产物有较强的吸附性,能吸附在催化剂表面从而引起催化剂失活．经红外检测可知,反应的中间产物是个六元环醇,据此推测了苯的气相光催化可能的反应历程．通过实验结果并参考有关文献的结论,证明苯的气相光催化氧化在不同的反应条件下遵循不同的反应历程．     

中空纤维透析器全血传质的双室模型

在本文中,我们建立了中空纤维透析器中全血传质的双室模型,并给出该模型的解析解;也给出了用尿素、肌酐和尿酸三种溶质进行实验验证的结果,从中发现传统的单室模型仅适于描述尿素在全血中的传质动力学,而对肌酐和尿酸则宜用本文的双室模型来描述。     

聚酰胺基质亲水性亲和膜上染料配基辛巴蓝含量的测定

发展了以聚酰胺为基质的亲水性亲和膜上活性染料配基辛巴蓝含量的测定方法。将实验室制备的聚酰胺基质亲和膜在12．0mol／L盐酸中水解后,采用分光光度法对水解液直接进行检测,即可得到膜上染料配基含量。实验确定了适宜的分析条件,探讨了体系的吸收光谱和影响因素。对亲和膜体系分析得到了体系中辛巴蓝浓度和吸光度之间的线性关系,相关系数均在0．999以上,检出限为0．31～0．34mg／L;相对标准偏差为1．1％—3．4%。实验体系中的共存物质对于检测结果影响较小。用本方法对样品进行分析,回收率在99．8％—104．2%之间;与元素分析法等进行比较,表明本法能较准确地确定聚酰胺基质亲和膜上配基含量,且具有简便、适用和快速的特点。