TiO2光催化反应及其在环境保护中的应用

本文简要介绍了TiO2光催化剂的作用机理，讨论了影响TiO2光催化效率的因素及解决途径，综述了光催化在环境保护中的最新应用。     

无法观赏的纳米花

 纳米花可不能在约会时作为礼物,但是研究者说这些只能在电子显微镜下才能看到的花形微粒却有着特殊用途.它们由磷酸铜花瓣包围的蛋白质组成.     

迭代饱和突变提高Bacillus cereus胺脱氢酶对苯乙酮还原的催化效率

基于同源建模建立了Bacillus cereus胺脱氢酶(BcAmDH)的三维结构, 采用半理性设计方法, 对底物结合口袋附近的8个氨基酸残基(L42, G43, M67, A115, E116, T136, V293和V296)分别进行单点饱和突变, 通过显色法筛选出3个正向突变位点(116, 136和293). 进一步采用迭代饱和突变策略对这3个正向位点进行组合突变, 获得最优突变株V293A/E116V/T136S, 其对苯乙酮还原反应的催化效率达到2.54 L·min^-1·mmol^-1, 比BcAmDH提高了719%; 与BcAmDH相比, 最优突变株在催化苯乙酮的不对称还原反应时, 底物浓度由100 mmol/L提高至300 mmol/L, 转化率由42.1%提高至80.2%. 分子对接结果表明, 突变株底物结合口袋的位阻减小和底物进出通道的扩大是提高催化效率的主要原因.     

《自然》报道半导体所在光催化研究中取得重要进展

最近，由中国科学院半导体研究所李京波研究小组与美国的合作者通过“剪裁”二氧化钛的能带结构，设计了一种增强二氧化钛的光催化效率的有效方法。该研究成果的研究论文在2009年3月17日成为国际著名《自然》杂志网站中的“亮点论文”，受到国际广泛关注。2009年2月24日，《自然》（亚洲材料）主编Martin Vacha博士和专职记者Adam J．Dickie博士分别采访报道了李京波小组在光催化材料研究中取得的重要进展。     

Investigation on Interaction between Cold Plasma with Catalysts

The characteristic parameters were measured with floating double probe method when cold plasma was interacting with catalysts,such as MoO3/Al2O3,NiY,Pd/Al2O3,which were used in the conversion of natural gas to C2 hydrocabons through electrical field enhanced plasma catalysis.These parameters were compared in different input voltage,different atmosphere,before and after reaction in plasma field.The interaction between catalysts and cold plasma was also investigated.This confirm that cold plasma can enhanced catalysis effect.     

Ag/ZnO/ZnSe三元异质结的合成及其可见光光催化性能

以Ag纳米线为模板,通过两步水浴法合成了Ag/Zn O/Zn Se三元异质结光催化材料。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及透射电子显微镜(FETEM)对样品的形貌和结构进行了表征。结果显示,Ag/Zn O/Zn Se三元异质结为蠕虫状的Ag/Zn O二元异质结外镶嵌着Zn Se小颗粒。在可见光下,对比纯Ag纳米线、纯Zn O纳米球、Ag/Zn O异质结对罗丹明B的可见光降解效率,结果发现Ag/Zn O/Zn Se异质结表现出了更高的光催化效率。其光催化性能的提高主要是由于Ag/Zn O/Zn Se异质结的作用促使电子空穴对的分离,降低了电子空穴对的复合机率,从而提高了材料的光催化效率。     

A comparison of H+-restacked nanosheets and nano-scrolls derived from K4Nb6O17for visible-light degra-dation of dyes

H＋-restacked nanosheets and nanoscrolls peeled from K4Nb6O17 display different structures and surface characters. The two restacked samples with increased surface areas have an amazing visible-light response for the photodegradation of dyes, which is superior to commercial TiO2 （P25） and Nb205. By comparison, H＋/nanosheets have a relatively faster photodegradation rate originated from large and smooth basal plane. The work reveals that dye adsorbed on the unfolded nanosheets can effectively harvest sunlight. Due to facile preparation, low-cost and high photocatalytic efficiency, H＋/nanosheets and H＋/nanoscrolls might be used for the visible light-driven degradation of organic dyes as a substitute for TiO2 in industry.     

ZnO/ZnSe复合纳米结构的制备及可见光光催化性能

通过热水解法, 以氧化锌为模板, 成功制备出形貌均一的ZnO/ZnSe复合纳米结构. 为了对比不同O/Se比对光催化性能的影响, 保持其它反应参数不变, 调节还原剂水合肼的用量, 得到不同硒化程度的ZnO/ZnSe复合纳米结构. 采用场发射扫描电子显微镜、 X射线衍射仪和透射电子显微镜对样品的形貌及结构进行了表征, 通过测试该复合结构对亚甲基蓝的可见光催化降解评估了其光催化效率. 结果表明, 与纯ZnO比, ZnO/ZnSe复合结构在可见光区域和紫外光区域的光吸收范围变宽, 显示出较高的光催化效率. 原因在于ZnSe导带上的电子在扩散势能的作用下迁移到ZnO的导带上, 而空穴仍保留在ZnSe价带, 这样有助于光生电子和空穴对的分离, 降低其复合机率, 从而提高ZnO的光催化效率.     

MCM-41介孔材料负载金属的一步法合成及其对酯化反应的催化作用

以增溶了茂金属的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)胶束为模板, 采用一步法合成了介孔表面负载有金属(铁、钛和锆)的介孔材料MCM-41, 通过等离子体电感耦合发射光谱仪(ICP-AES)测定铁、钛和锆负载量(质量分数)分别为1.71%、0.95%和0.81%. 通过X射线衍射(XRD)图谱和N₂吸脱附等温线可知, 负载金属的介孔材料M-MCM-41(T) 仍具有较高的比表面以及规整的六方有序孔道结构, 去除模板剂的焙烧温度对孔道结构有一定影响. 由一步法合成的金属负载介孔材料对乙酸正丁酯的酯化反应具有很高的催化活性, 其中Fe-MCM-41在单位时间单位金属催化生成的产物量(TOF)为55643 g·h^-1·g^-1, 而Zr-MCM-41的TOF高达125320 g·h^-1·g^-1. 与纯茂金属相比, 由茂金属合成的金属负载介孔材料可显著提高酯化反应的催化活性.     

炭负载Pd/Ce双金属催化剂对Heck反应的催化性能

通过简便的方法制备了炭负载Pd/Ce双金属催化剂,利用Pd/Ce双金属催化剂的协同效应提高催化剂对Heck反应的催化效率。 以碘苯与丙烯酸的Heck芳基化反应为模型反应,研究了反应条件对催化剂催化性能的影响。 结果显示,在反应温度为130 ℃,反应时间为5 h,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂和三丁胺(Bu₃N)作为碱的条件下,炭负载Pd/Ce双金属催化剂对丙烯酸和碘苯的Heck芳基化反应具有良好的催化性能,产率达到70%以上。 另外,该催化剂属于非均相催化剂,催化剂易与反应溶液分离;也可以重复利用,使用3次反应产率仍达到66.9%,显示了炭负载Pd/Ce双金属催化剂良好的催化活性。