石墨相氮化碳纳米管的合成及光催化产氢性能

通过硬模板法,采用氰胺前驱物和二氧化硅纳米管(SiO₂-NTs)模板,合成石墨相氮化碳纳米管(CN-NTs)光催化剂。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、氮气吸附/脱附测试、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱、热重分析(TGA)等手段对CN-NTs催化剂的结构与性能进行表征。结果表明,CN-NTs的化学组成是石墨相氮化碳(g-C₃N₄),形貌为均匀的纳米管,且是介孔材料。与体相氮化碳(B-CN)和介孔石墨相氮化碳(mpg-CN)相比,CN-NTs的光吸收带边蓝移到440 nm,荧光发射谱的峰强减弱。在可见光(λ>420 nm)照射下,CN-NTs具有较高的光催化分解水活性,产氢速率为58 μmol/h,且表现出良好的光催化活性稳定性和化学结构稳定性。研究结果表明纳米管状结构能有效促进g-C₃N₄半导体激子解离,提高光生电子-空穴的分离效率,进而显著优化g-C₃N₄的光催化产氢性能。     

新型载铜碳纳米管催化剂的制备及其对乙炔氢氯化反应的催化活性

羧基碳纳米管与铜乙二胺溶液反应后于200℃焙烧制得新型载铜碳纳米管催化剂(Cu-CNTs)。考察了Cu-CNTs对乙炔氢氯化反应的催化活性。结果表明,Cu-CNTs相对于活性炭负载铜催化剂具有更好的催化活性,且更不易失活。     

壳聚糖钴配合物的合成及光催化产氢性能

通过一锅法合成了壳聚糖钴配合物(Cs-Co)催化剂.电感耦合等离子体质谱与X光电子能谱测试结果表明,Cs-Co中Co元素的含量为1. 1 mmol/g,Co为正二价.在优化条件下,18 mg Cs-Co催化剂的总催化产氢量达到12. 7 m L(80 min),催化产氢速率为30258μmol·g^-1·h^-1.通过研究Cs-Co的光催化并结合电化学方法,提出了可能的光催化机理.     

酞菁裂解法多壁碳纳米管的制备、表征和应用

In order to investigate the catalytic activity of high temperature treated CoPc toward oxygen reduction, and find the active site of the catalyst, using cobalt (Ⅱ) phthalocyanine (CoPc) as raw material, through thermal chemical vapor deposition method at 850℃ under a current of Ar/H2, two layer well-aligned multiwalled carbon nanotubes (CNTs) were made. The diameters of the well-aligned carbon nanotubes were distributed in the range of 60～120 nm and the length was about 40 μm. The Co particle with 10 nm in diameter was encapsulated in the CNTs compartment. The products were observed by field emission scanning electron microscope (SEM), and transmission electron microscope (TEM). The well-aligned carbon nanotubes were characteriszed by Raman scattering spectrum and X-ray diffraction (XRD). The cyclic voltammetric measurement demonstrates that the CNTs have some effect to prevent the metal nanoparticle encapsulated from eroding rapidly. It is assumed that the small amount of the N element in the CNTs is very necessary for the bamboo-like morphology and the protected action for metal particles against dissolution in the acid medium. The radian of the winding wall should be affected by the amount of the N and the interaction between the N in the carbon network and the metal cluster. In addition, the CNTs greater electrochemically active surface area is a great advantage for any electrocatalytic application.     

NiFe双氢纳米粒子有效提高BiVO4光阳极光电化学水分解性能

近年来, 太阳能驱动的光电化学水分解作为一种高效、环保、可持续的技术, 已经引起了广泛的关注. 为了更好地使用光电化学技术将太阳能转化为化学能, 至关重要的是提高光电极材料的光吸收和光转化效率. BiVO4禁带宽度(Eg=2.4-2.5 eV)小, 具有很好的可见光响应能力, 因此BiVO4光电极材料引起了广泛关注. 但是, 当单独BiVO4作为光电阳极材料时, 电子-空穴对分离弱、载流子传输慢, 从而使BiVO4不能很好地在光电化学水分解中发挥作用. 为了缓解或解决此类限制性因素, 本课题组通过水热法合成了NiFe双氢纳米粒子, 并将其负载于BiVO4电极表面, 光电催化分解水实验表明其产氢效率得到大幅度提高. 同时制备了Ni(OH)2/BiVO4和Fe(OH)2/BiVO4电极并用于研究NiFe/BiVO4电极的反应机理. 在上文基础上, 本文采用电子扫描电镜(SEM)、高分辨投射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等表征手段和线性扫描伏安法(LSV)和电流时间(I-t)等对其光电化学活性进行了测试, 研究了NiFe/BiVO4电极在发生水氧化时的反应机理. SEM结果表明, Ni(OH)2是以纳米片组成的纳米球负载于多孔BiVO4表面; 而当Fe(OH)2负载于BiVO4表面时, BiVO4的纳米尺寸减小; NiFe-LDH纳米粒子负载于BiVO4表面时, 可以明显看见BiVO4纳米颗粒表面包裹着一层更小的纳米粒子.这证明了Ni(OH)2, Fe(OH)2和NiFe-LDH纳米粒子均成功负载于BiVO4表面. 这也得到HRTEM结果的确认. UV-Vis DRS结果表明NiFe-LDH纳米粒子能有效拓宽BiVO4的吸收边, 从而增加对可见光的吸收, 增加了对光的利用率. LSV测试结果表明, 暗反应条件下Ni(OH)2/BiVO4比NiFe/BiVO4和Fe(OH)2/BiVO4电极的起始电位更低, 说明Ni(OH)2有更好的传输电子性能; 而在光照条件下, 在同一电位时NiFe/BiVO4比Ni(OH)2/BiVO4和Fe(OH)2/BiVO4电极的光电流值更高. 值得注意的是, 此时Ni(OH)2/BiVO4比Fe(OH)2/BiVO4电极的光电流值低, 这又说明Fe(OH)2比Ni(OH)2对光更敏感. 因此当NiFe-LDH纳米粒子负载于BiVO4表面时, 不仅提高了BiVO4光电极的光吸收效率, 而且加速了载流子的传输从而抑制了光生电子-空穴的复合, 使反应过程中的量子效率得到提高.     

多壁碳纳米管负载Fe3O4磁性纳米粒子表面吸附增强过氧化酶的催化活性

采用共沉淀法制备了Fe3O4磁性纳米粒子,将其负载于氨基吡啶修饰多壁碳纳米管(MWCNT-AP)上,得到具有良好的分散性和超顺磁性的Fe3O4/MWCNT-AP复合物.通过傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)和磁滞回线测量等方法对Fe3O4/MWCNT-AP复合物进行了表征.扫描电镜(TEM)结果表明:Fe3O4磁性纳米粒子多集中于碳纳米管MWCNT-AP的端部,形成的复合物在极性溶剂中具有良好的分散性和超顺磁性;辣根过氧化酶(HRP)可通过物理作用吸附于Fe3O4/MWCNT-AP复合物表面.酸性条件下(pH 4.0),Fe3O4/MWCNT-AP复合物使HRP的最大反应速率(Vmax)提高了3倍.     

碳纳米管负载的钴催化剂在费托合成反应中的粒子尺寸效应（英文）

The effect of Co particle size on the Fischer-Tropsch synthesis(FTS) activity of carbon nanotube(CNT)-supported Co catalysts was investigated. Microemulsion(using water-to-surfactant molar ratios of 2 to12) and impregnation techniques were used to prepare catalysts with different Co particle sizes. Kinetic studies were performed to understand the effect of Co particle size on catalytic activity. Size-dependent kinetic parameters were developed using a thermodynamic method, to evaluate the structural sensitivity of the CNT-supported Co catalysts. The size-independent FTS reaction rate constant and size-independent adsorption parameter increased with increasing reaction temperature. The Polani parameter also depended on catalyst particle size, because of changes in the catalyst surface coverage.     

NiFe双氢纳米粒子有效提高BiVO_4光阳极光电化学水分解性能（英文）

近年来,太阳能驱动的光电化学水分解作为一种高效、环保、可持续的技术,已经引起了广泛的关注.为了更好地使用光电化学技术将太阳能转化为化学能,至关重要的是提高光电极材料的光吸收和光转化效率.BiVO_4禁带宽度(Eg=2.4–2.5 eV)小,具有很好的可见光响应能力,因此BiVO_4光电极材料引起了广泛关注.但是,当单独BiVO_4作为光电阳极材料时,电子-空穴对分离弱、载流子传输慢,从而使BiVO_4不能很好地在光电化学水分解中发挥作用.为了缓解或解决此类限制性因素,本课题组通过水热法合成了NiFe双氢纳米粒子,并将其负载于BiVO_4电极表面,光电催化分解水实验表明其产氢效率得到大幅度提高.同时制备了Ni(OH)_2/BiVO_4和Fe(OH)2/BiVO_4电极并用于研究NiFe/BiVO_4电极的反应机理.在上文基础上,本文采用电子扫描电镜(SEM)、高分辨投射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等表征手段和线性扫描伏安法(LSV)和电流时间(I-t)等对其光电化学活性进行了测试,研究了NiFe/BiVO_4电极在发生水氧化时的反应机理.SEM结果表明,Ni(OH)_2是以纳米片组成的纳米球负载于多孔BiVO_4表面;而当Fe(OH)2负载于BiVO_4表面时,BiVO_4的纳米尺寸减小;NiFe-LDH纳米粒子负载于BiVO_4表面时,可以明显看见BiVO_4纳米颗粒表面包裹着一层更小的纳米粒子.这证明了Ni(OH)_2,Fe(OH)2和NiFe-LDH纳米粒子均成功负载于BiVO_4表面.这也得到HRTEM结果的确认.UV-Vis DRS结果表明NiFe-LDH纳米粒子能有效拓宽BiVO_4的吸收边,从而增加对可见光的吸收,增加了对光的利用率.LSV测试结果表明,暗反应条件下Ni(OH)_2/BiVO_4比NiFe/BiVO_4和Fe(OH)2/BiVO_4电极的起始电位更低,说明Ni(OH)_2有更好的传输电子性能;而在光照条件下,在同一电位时NiFe/BiVO_4比Ni(OH)_2/BiVO_4和Fe(OH)2/BiVO_4电极的光电流值更高.值得注意的是,此时Ni(OH)_2/BiVO_4比Fe(OH)2/BiVO_4电极的光电流值低,这又说明Fe(OH)2比Ni(OH)_2对光更敏感.因此当NiFe-LDH纳米粒子负载于BiVO_4表面时,不仅提高了BiVO_4光电极的光吸收效率,而且加速了载流子的传输从而抑制了光生电子-空穴的复合,使反应过程中的量子效率得到提高     

基于层层组装钴铝水滑石/聚电解质包裹碳纳米管的无酶葡萄糖传感器

采用共沉淀法合成了钴铝水滑石(CoAl-LDH),将CoAl-LDH与PSS包裹的CNTs(CNTs@PSS)通过层层自组装法构筑CNTs@PSS/CoAl-LDH多层膜电极,并将其应用于葡萄糖的分析测定。X射线衍射光谱、红外光谱和SEM表明:共沉淀法合成的CoAl-LDH具有典型的水滑石特征峰及形貌。电化学阻抗谱表明:CoAl-LDH可与CNTs@PSS均匀有效地组装构筑多层膜。电化学研究表明:CNTs的引入很好地提高了CoAl-LDH修饰电极的灵敏度。研究结果表明该传感器对葡萄糖在3.0×10-6～4.98×10-4mol/L范围内呈良好的线性响应,灵敏度为1.03×10-3A.L/mol。     

化学修饰法表征Bacillus smithii T7产耐热菊粉酶催化活性中心的必需氨基酸残基

采用化学修饰法研究了史氏芽胞杆菌Bacillus smithiiT7产耐热菊粉酶活性中心氨基酸残基,发现该酶活性中心存在一个组氨酸残基和一个谷氨酸(或天冬氨酸)残基.修饰前后的酶动力学参数变化表明组氨酸残基参与了底物的结合和催化过程,而谷氨酸(或天冬氨酸)的羧基亲核攻击促使底物分解.邹氏作图法证明酶活性中心存在两个必需的色氨酸残基,荧光和圆二色光谱研究表明色氨酸残基在酶的催化和酶的耐热性方面起重要作用.     

钙铝掺杂镧锰钙钛矿高效催化剂用于两步法热化学分解水取得出色产氢表现

太阳能热化学分解水是一种高效生产清洁和可再生氢能源的方法.由于出色的催化活性和太阳能燃料生产能力,钙钛矿型的催化剂在热化学领域引起了强烈关注.我们采用改良的Pechini法合成了一系列钙铝掺杂的镧锰钙钛矿并系统考察了其在两步法热化学分解水中的产氢表现.为了优化热化学催化性能,我们进行了镧锰钙钛矿A,B位上钙和铝的掺杂量(从0.2到0.8)的详细考察.通过调整掺杂比例,得到了一种极其高效的钙钛矿催化剂La0.6Ca0.4Mn0.6Al0.4O3.当两步法热化学分解水在1400和1000℃之间,La0.6Ca0.4Mn0.6Al0.4O3取得了429μmol/g的出色产氢表现,比同等条件下基准催化剂氧化铈产氢结果高出8倍.与此同时,钙铝掺杂镧锰钙钛矿在两步法热化学循环测试中展现出极其稳定的催化活性.因此,这种新颖的钙铝掺杂镧锰钙钛矿具备巨大的潜质用于未来热化学太阳能燃料的实际生产.     

氧杂蒽染料修饰钴-硫脲配合物的光解水放氢性能

将具有不同端基的硫脲基团与三苯基磷组分结合,利用所得到的配体合成了2个具有NSP（氮硫磷）鳌合位点的钴-硫脲化合物,并研究了其光解水产氢性能。配合物[Co（L2）（L2''）]（BF₄）_2.5·H₂O·0.5C₂H₅OH（2）（L2=（2-二苯基膦-苯烯基）-氨基硫脲腙-罗丹明6G,L2''=（2-二苯基膦氧-苯烯基）-氨基硫脲腙-罗丹明6G）通过引入罗丹明荧光团与光敏剂分子协同作用,其产氢TON值可以达到2800 mol_H2·mol^-1_cat,其初始TOF值可达到930 mol_H2·mol^-1_cat·h^-1。相同条件下,相比于配合物[Co（L1）（L1''）]（BF₄）·0.5H₂O（1）（L1=（2-二苯基膦-苯烯基）-氨基硫脲腙-硫甲基,L1''=（2-二苯基膦氧-苯烯基）-氨基硫脲腙-硫甲基）,提高了体系的催化活性,可能是由于荧光素分子与配合物2之间的分子间π-π堆积作用有利于光敏剂和光催化剂之间的光致电子转移。     

氧杂蒽染料修饰钴-硫脲配合物的光解水放氢性能

将具有不同端基的硫脲基团与三苯基磷组分结合,利用所得到的配体合成了2个具有NSP（氮硫磷）鳌合位点的钴-硫脲化合物,并研究了其光解水产氢性能。配合物[Co（L2）（L2''）]（BF₄）_2.5·H₂O·0.5C₂H₅OH （2）（L2=（2-二苯基膦-苯烯基）-氨基硫脲腙-罗丹明6G,L2''=（2-二苯基膦氧-苯烯基）-氨基硫脲腙-罗丹明6G）通过引入罗丹明荧光团与光敏剂分子协同作用,其产氢TON值可以达到2 800 mol_H2·mol_cat^-1,其初始TOF值可达到930 mol_H2·mol_cat^-1·h^-1。相同条件下,相比于配合物[Co（L1）（L1''）]（BF₄）·0.5H₂O （1）（L1=（2-二苯基膦-苯烯基）-氨基硫脲腙-硫甲基,L1''=（2-二苯基膦氧-苯烯基）-氨基硫脲腙-硫甲基）,提高了体系的催化活性,可能是由于荧光素分子与配合物2之间的分子间π-π堆积作用有利于光敏剂和光催化剂之间的光致电子转移。     

新型核壳Ag@AgSeX纳米粒子析氢助剂:原位表面硒化以提升TiO2的光催化产氢活性

纯相光催化材料的产氢性能主要受限于较低的电荷分离效率和缓慢的界面催化反应速率.表面负载助催化剂因其能够实现快速转移光生电子和提供界面催化活性中心被认为是促进电荷分离和提升界面催化反应的有效手段.贵金属类材料,尤其是金属铂(Pt),被认为是光催化产氢领域的理想助剂,但储量低和价格昂贵严重制约了其大规模实际应用.因此,发展...     

Co掺杂提高ZnIn2S4光催化剂可见光下的产氢性能

采用溶剂热法制备出Co掺杂的ZnIn₂S₄催化剂.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱等技术对其进行了表征. XRD 和XPS结果表明, Co成功地掺杂到ZnIn₂S₄晶格内. 随着Co掺杂量增加, 样品的吸收边发生红移, 同时ZnIn₂S₄的微球形态会遭到破坏. 光催化反应实验结果表明Co²⁺掺杂提高了ZnIn₂S₄光催化性能, 掺杂量为0.3%(w)时表现出最佳催化性能. 并对可能的催化机理进行了讨论.     

羰基钴催化烯烃醛化反应中氢活化作用的理论研究——Ⅰ.氢在RCOCo(CO)3上的氧化加成反应

本文运用ASED-MO理论计算了羰基钴催化烯烃醛化反应中氢的氧化加成反应(CH_3COCo(CO)_3+H_2→CH_3COCo(H)_2(CO)_3)的反应物, 产物构型和反应过程的能量变化。得到了反应物、产物的稳定构型。由计算结果, 提出了两种可能的反应途径, 并分别获得了两种途径的位能面图。由此求出反应的活化能和反应热并根据计算结果对反应过程进行了讨论。     

钙铝掺杂镧锰钙钛矿高效催化剂用于两步法热化学分解水取得出色产氢表现（英文）

太阳能热化学分解水是一种高效生产清洁和可再生氢能源的方法.由于出色的催化活性和太阳能燃料生产能力,钙钛矿型的催化剂在热化学领域引起了强烈关注.我们采用改良的Pechini法合成了一系列钙铝掺杂的镧锰钙钛矿并系统考察了其在两步法热化学分解水中的产氢表现.为了优化热化学催化性能,我们进行了镧锰钙钛矿A,B位上钙和铝的掺杂量(从0.2到0.8)的详细考察.通过调整掺杂比例,得到了一种极其高效的钙钛矿催化剂La_(0.6)Ca_(0.4)Mn_(0.6)Al_(0.4)O_3.当两步法热化学分解水在1400和1000°C之间,La_(0.6)Ca_(0.4)Mn_(0.6)Al_(0.4)O_3取得了429μmol/g的出色产氢表现,比同等条件下基准催化剂氧化铈产氢结果高出8倍.与此同时,钙铝掺杂镧锰钙钛矿在两步法热化学循环测试中展现出极其稳定的催化活性.因此,这种新颖的钙铝掺杂镧锰钙钛矿具备巨大的潜质用于未来热化学太阳能燃料的实际生产.     

羰基钴催化烯烃醛化反应中氢活化作用的理论研究——Ⅰ.氢在RCOCo(CO)_3上的氧化加成反应

本文运用ASED-MO理论计算了羰基钴催化烯烃醛化反应中氢的氧化加成反应(CH_3COCo(CO)_3 H_2→CH_3COCo(H)_2(CO)_3)的反应物,产物构型和反应过程的能量变化。得到了反应物、产物的稳定构型。由计算结果,提出了两种可能的反应途径,并分别获得了两种途径的位能面图。由此求出反应的活化能和反应热并根据计算结果对反应过程进行了讨论。     

某些有机添加物对Pt/TiO2水悬浮体系光产氢性能的促进

将无机半导体与有机光敏材料结合于同一体系以提高光解水过程的光反应性能受到广泛的注意.Gratzel等在Pt/TiO_2/RuO_2与长链烷基取代联吡啶钌络合物所组成的体系上,得到了可见光光解水的成功结果.甲基紫精(MV)作为电子载体可以促进半