碱金属掺杂的石墨相氮化碳在可见光光催化制氢中的比较研究(英文)

利用半导体光催化技术将太阳能转化为清洁化学能源是解决能源危机和环境问题的最有潜力的途径之一.过去几十年,许多半导体包括氧化物、硫化物和氮化物均表现出光催化活性.然而,半导体光催化的实际应用仍然受制于其较低的太阳能转化效率.解决上述问题的方法之一是发展高效的可见光光催化制氢材料.近年来,石墨相氮化碳(g-C_3N_4)作为一种聚合物半导体材料,受到了光催化研究人员的广泛关注.g-C_3N_4具有可见光吸收能力、合适的导带价带位置、良好的热稳定性和化学稳定性,且制备方法简单和结构易调控,是一种极具潜力的光催化制氢材料.然而g-C_3N_4仍然仅能吸收波长450 nm以下的光,且其光生电子和空穴极易复合,因而光催化制氢效率较低.目前,研究人员采用了多种改性方法来增强g-C_3N_4的光催化性能,其中通过元素掺杂进行能带结构调控是一种非常有效的策略.而碱金属原子(Li,Na和K)被认为可有效进入g-C_3N_4的内部结构,通过引入缺陷来拓宽g-C_3N_4的光吸收范围和提高光生电荷的分离效率.不过到目前为止,尚未见系统的比较研究来深入理解不同碱金属元素掺杂的g-C_3N_4在可见光光催化制氢中的性能差异.本文采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附测试、紫外可见漫反射光谱(UV-visDRS)、时间分辨荧光光谱(TRPL)、X射线光电子能谱(XPS)、光电化学测试和光催化制氢测试等表征和测试手段比较研究了不同碱金属元素掺杂的g-C_3N_4在结构、光学性质、能带结构、电荷转移能力和光催化性能等方面的差异.XRD结果表明,碱金属掺杂可导致g-C_3N_4的层间距离增大,且碱金属原子半径越大,g-C_3N_4的层间距离越大.氮气吸附-脱附测试结果表明,碱金属掺杂可提高g-C_3N_4的比表面积,其中Na掺杂的最高.UV-vis DRS和XPS谱结果表明,依Li,Na,K的顺序,碱金属掺杂导致g-C_3N_4带隙逐渐变窄,使得可见光吸收能力逐渐增强,且其导带和价带位置逐渐下移.TRPL和光电化学测试结果显示,碱金属掺杂有效抑制了g-C_3N_4的光生载流子复合和促进了光生载流子的转移,其中Na掺杂的g-C_3N_4的光生载流子利用效率最高.可见光光催化制氢实验表明,碱金属掺杂显著提升了g-C_3N_4的光催化性能,其中以Na掺杂的g-C_3N_4性能最佳,其产氢速率(18.7mmol h–1)较纯的g-C_3N_4(5.0mmol h–1)可提高至3.7倍.由此可见,g-C_3N_4的掺杂改性是一个对其微结构和能带结构的优化调控过程,最终获得最优的光催化性能.     

糠醇辅助的聚合凝胶法制备纳米Li4Ti5O12负极材料

以硝酸锂、钛酸正丁酯和糠醇为反应物,采用糠醇聚合凝胶法制备了纳米Li₄Ti₅O₁₂粉体．利用XRD、SEM和BET比表面测试对产物进行了表征,并研究了纳米Li₄Ti₅O₁₂粉体作为锂离子电池负极材料的电化学性能．在700℃或更高温度烧结时产物为纯相的尖晶石型．通过柠檬酸、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂的加入能够减少产物颗粒的团聚程度,增大粉体的比表面积,提高其电化学性能．加入0.5 g CTAB、700℃烧结12 h的Li₄Ti₅O₁₂粉体展示出最高的比容量和最佳的循环性能,10 C下充电比容量高达156.7 mAh/g．     

PAMS基凝胶型聚合物锂电池的制备及电化学性能表征

将丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯按一定的摩尔比同电解液LB-302(1mol/LLiPF6的1∶1EC∶DEC溶液)进行混合制成凝胶型聚合物电解质前驱体,将此凝胶型聚合物电解质前驱体同电极材料和隔膜一起组装成扣式CR2032锂电池,再将此电池经γ射线原位辐照聚合制得三元共聚物(PAMS)为基体的凝胶型聚合物电解质可充电锂电池.用傅里叶红外和差示扫描量热对原位辐照聚合所制得的PAMS的结构和热稳定性进行了表征.并用交流复阻抗谱、循环伏安法和恒流充放电等技术对PAMS基凝胶型聚合物电解质锂电池进行了电化学性能表征.结果表明采用原位聚合法制备凝胶型聚合物锂电池不仅工艺简便,而且所制得的电池的充放电性能较好.     

锂离子电池三元正极材料的研究进展

含有三种过渡金属元素的镍钴锰酸锂(Li(Ni,Co,Mn)O2,简称三元材料)作为最有商业化前途的锂离子电池正极材料,近年来受到了研究者和工业界广泛关注,有望成为动力电池的主要正极活性物质.本文对几种主要组成的三元材料(111,523,424,811)的合成工艺、材料掺杂和表面包覆改性、电解液匹配三方面的最新研究进展进行了综述,并对其商业化应用前景进行了展望和评价.     

锂离子电池电极材料选择

商用锂离子电池发展至今已有20年,为了满足不同方面的社会需求,人们迫切需要新型锂离子电池电极材料.本文首先简要介绍了锂离子电池的相关知识,随后对多种新型锂离子电池正负极材料的制备、改进方法及电化学性能做了详细介绍,最后对各种电极材料的优缺点进行了简要的总结.本文还对锂离子电池在未来的应用进行了展望,以期待锂离子电池更好...     

Ti与莫来石陶瓷衬底的界面反应

在抛光的200℃莫来石陶瓷衬底上电子束蒸发淀积200nm的Ti膜，并在高真空中退火，利用二次离子质谱（SIMS）、俄歇电子能谱（AES）和X射线衍射分析（XRD）研究了从200—650℃Ti与莫来石的固相界面反应．结果表明，在淀积过程中，最初淀积的Ti与衬底表面的氧形成Ti—O键，并有微量元素态Al，Si原子析出，界面区很窄；450℃，1h退火后，界面区有所展宽，但变化不大；650℃，1h退火后，界面发生强烈反应，样品主要由TiO＋Ti，Ti₃Al，Ti₃Al＋TiSi₂和莫来石陶瓷衬底四层结构组成 关键词：     

有机化合物的化学发光

在过去十多年里,有关有机化合物化学发光的研究增长很快,在三个方面取得了新进展:(1)1,2-二氧杂丁烷体系化学发光的发现和研究,有助于人们了解单分子化学激发作用;(2)开展了电子转移化学发光的研究,用电生化学发光技术,研究电子转移的化学激发过程;(3)确认了化学引发电子变换发光(CIEEL)为一般化学发光机理。 本文将介绍化学发光有机反应的分类,说明化学发光的一般要求,叙述三个化学发光机理以及列出一些重要的化学发光体系。 在过氧化草酸芳酯体系中,我们提出了一种合成草酸芳酯的新方法,其反应如下: 2ArOH+(COOH)2+POCl3→(COOAr)2+HPO3+3HCl     

牛磺酸双核铜络合物为载体的高选择性硫氰酸根离子电极的研究

本文报道了一种以牛磺酸双核铜络合物为中性载体的硫氰酸根PVC膜电极。该电极对硫氰酸根有良好的电位响应并呈现出anti-Hofmeister行为,其选择性顺序SCN^->I^->ClO₄^->Sal^->NO₃^-> NO₂^-> Br^- > Cl^- > SO₃^-> SO₄ ^2-。在20℃ pH 5.0的磷酸缓冲溶液中,其线性范围为1.0´10 ^-1~ 1.0´10^-6mol×L-1,检测线为8.0×10 ^-7mol•L^-1,斜率为 -56.5 mV/pcSCN^-。紫外、红外和交流阻抗研究表明电极的高选择性与载体的立体结构和分析物与中心金属离子的作用相关。将该电极用于废水和人体尿液中硫氰酸根的测定,获得了较满意的结果。     

亚磷酸三甲酯作为锂离子电池电解液溶剂的研究

为了提高锂离子电池电解液的热稳定性,使用亚磷酸三甲酯TMP作为溶剂来配置锂离子电池电解液,研究该电解液燃烧性能、电化学性能和热稳定性,并与商业用电解液作了比较.循环性能测试结果表明,亚磷酸三甲酯基电解液与正极材料LiNg0.8Co0.2O2有很好的相容性,有良好的电化学稳定性,而且与PC组成电解液时可一定程度地抑制PC对负极石墨材料的剥离.燃烧试验和微量量热实验表明,TMP的加入能显著地提高电解液的热稳定性与安全性能.     

三维海胆状Co3O4的微纳结构制备及锂电池性能

水热法制备的合成海胆状Co₃O₄前驱物在空气中退火得到三维海胆状Co₃O₄的微纳结构. 采用FESEM、TEM、HRTEM以及XRD对产物进行形貌和结构的表征. 结果表明,合成的海胆状结构Co₃O₄由许多粒径约为15 nm的颗粒串接形成. 锂电池测试性能表明,制备的海胆状Co₃O₄首次放电容量达到1.369 Ah/g,经过20次循环