电化学合成己二腈与其阴极极化曲线的测定

恒电位电解法制备己二腊可能有许多反应发生:阳极 H₂O→1/2O₂+2H⁺+2e 2Br^-→Br₂+2e 阴极 2CH₂=CHCN+2H₂O+2e→2CN(CH₂)₄CN+2OH^- CH₂=CHCN+2H⁺+2e→CH₃CH₂CN 2H⁺+2e→H₂ nCH₂=CHCN+H₂O+2e→齐聚物要使己二腈的收率有效的提高,除严格控制溶液体系的半波电位外,反应溶液体系最好是中性偏酸,即应控制pH=6-7为宜。同时,为了抑制氢气的生成,阴极材料应采用氢超电势高的铅等。     

Pt／CdS的表面性质对乙醇水溶液光催化脱氢性能的影响

藉XPS,XRD和PZC(零电荷点)方法,研究0.5wt％Pt/CdS表面性质的变化对乙醇水溶液光催化脱氢性能的影响。用光还原法制备的Pt/CdS,经510℃的空气处理,其表面的O/S原子比和PZC都随处理时间的延长而增大(即表面碱性增强),产氢速率(~rH_2)也随之变化。当处理时间为45min时,~rH_2呈现最大值。空气和氩气处理的Pt/CdS样品的X-衍射结果表明。CdS体相六方晶形丰度的增加与其光催化脱氢性能无直接的联系。     

脂肪醇水溶液在Rh2O3/CdS上的可见光催化脱氢

本文报道了在Rh₂O₃/CdS微粒悬浮体系中脂肪醇水溶液可见光催化脱氢的研究结果.实验表明:脂肪醇的脱氢是在水参与下的氧化脱氢反应,产氢速度不仅与醇的碳数有关,且强烈地依赖于溶液的pH值;醇的氧化反应明显地抑制了CdS的光腐蚀,提高了催化剂的操作稳定性,如Rh₂O₃/CdS/EtOH-H₂O体系经100小时的连续光照反应,催化剂活性未见有下降.文中对反应机理也进行了初步讨论.     

超薄骨架有序介孔CdS/NiS的制备及光催化产氢性能

采用有序介孔氧化硅为硬模板, 通过纳米浇筑法制备了由螺旋骨架构建的有序介孔硫化镉(CdS)光 催化材料. 该光催化材料具有约5 nm厚的超薄骨架和大的比表面积(238 m²/g), 能有效缩短光催化反应中 光生电荷迁移到表面进行反应的距离并同时提供更多的反应活性位点, 从而增强光催化性能. 通过原位化学沉积法将不同量的助催化剂硫化镍(NiS)沉积到有序介孔CdS表面, 得到了一系列超薄骨架有序介孔CdS/NiS复合光催化材料. 可见光照射下的光催化产氢活性测试结果表明, 负载适量NiS的有序介孔CdS具有显著增强的光催化产氢活性(3.84 mmol?h^-1?g^-1), 约为负载相同量NiS的普通商业化CdS材料(0.22 mmol?h^-1?g^-1)的17.5倍.     

大规模合成非贵金属磷化物/CdS复合光催化剂高效可见光催化产氢（英文）

目前,在可见光照射下光催化产氢是一条解决能源短缺的理想途径.该途径实现工业化的两个关键因素是得到低成本的光催化剂和高的产氢效率.非贵金属助催化剂代替贵金属可大大降低光催化剂的成本.通过简单的方法大规模合成并组装半导体和非贵金属助催化剂以形成复合光催化剂可进一步降低成本.本文采用大规模和低成本的共沉淀法合成了磷化物/CdS光催化剂,实现了光催化产氢.当负载CoP和Mo P助催化剂后,光催化产氢活性得到大幅度提高.其中CoP/CdS和Mo P/CdS的最佳产氢量分别为140和78μmol/h,并分别为CdS的7.0倍和4.0倍,分别为Pt/CdS的2.0倍和1.1倍.这说明磷化物CoP和Mo P是具有优良催化活性的低成本非贵金属助催化剂,可以代替贵金属助催化剂应用在光催化产H_2中.在制备磷化物/CdS时,先将两种磷化物反应原料分别在水热反应釜和马弗炉中煅烧合成前驱体,再分别在管式炉氮气和氢气氛围中进行磷化得到磷化物Mo P和CoP.然后,将得到的Mo P和CoP分别溶解在Cd(NO_3)_2·4H_2O溶液中,在搅拌状态下逐滴加入Na_2S溶液形成沉淀,即可得到复合物磷化物/CdS.CoP/CdS和Mo P/CdS的HRTEM观察显示,磷化物助催化剂与CdS半导体紧密结合,证明了共沉淀法制备助催化剂/半导体复合光催化剂的有效性.磷化物与CdS的紧密结合促进了光激发电子从CdS向磷化物转移,从而大大提高了光催化产氢活性.这项工作为低成本大规模制备光催化剂和光催化产H_2实现工业化提供了一条可行性思路.     

CdS/石墨烯复合材料的制备及其可见光催化分解水产氢性能

以氧化石墨烯和CdS为原料, 在乙醇水溶液中采用CdS光催化还原法制备了CdS/石墨烯复合光催化材料, 并用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)和瞬态光电流等技术对复合材料的结构和光电性能进行了表征. 可见光照射下(λ≥420 nm), 研究了该复合材料光催化分解水产氢的性能. 结果表明, 可见光照射下CdS的光生电子可有效地还原氧化石墨烯, 得到CdS与石墨烯之间具有强相互作用力的CdS/石墨烯复合材料. 与CdS相比, 复合材料中石墨烯作为良好的电子受体和传递介质, 可明显加快CdS光生电子的迁移速率, 提高光生载流子的分离效率, 从而增强复合材料的光电性能和光催化分解水产氢的活性.     

多相光催化分解H2S中阴离子表面活性剂对半导体催化剂CdS表面的影响

研究了在H₂S碱性溶液中,CdS粉末催化剂存在时,光催化分解H₂S释氢和生成硫反应。考察了阴离子表面活性剂——十二烷基硫酸钠(SDS)对催化剂的表面性质和催化活性的影响。通过模拟该反应体系,用电化学方法测定了单晶CdS电极在上述反应体系中加入SDS(浓度低于临界胶团浓度CMC值)后的平带电位的变化。结果表明:单晶CdS电极的平带电位,由于该体系加入SDS而正移,与n型多晶半导体CdS在加入SDS的H₂S碱性溶液中,光催化分解H₂S的释氢量减少相一致。并探讨了在该体系中,由于表面活性剂的阴离子与S^2-在单晶CdS电极表面上的竞争吸附,而引起单晶CdS电极的平带电位正移。     

利用地球上丰富的炭黑和NiS_2双助催化剂修饰提高CdS纳米片体系的可见光产氢活性(英文)

光催化产氢技术是目前解决能源和环境问题的最有潜力的方法之一,因此制备安全高效的光催化剂已成为目前的研究热点.在目前研究的各种光催化剂中,CdS光催化剂因为具有较窄的带隙(2.4 eV)和合适的导带位置,所以在可见光催化产氢领域受到广泛关注.然而,光生电子/空穴对易复合和光腐蚀作用极大地限制了CdS光催化剂的放大应用.因此,人们采用众多改性策略以提高CdS光催化剂的可见光产氢活性,其中构建CdS纳米结构和负载助催化剂被认为是最有效的方式.构建CdS纳米结构既可以缩短载流子的迁移路径,也可以减少CdS晶体中的缺陷.很多不同纳米结构的CdS光催化剂已经被开发,例如纳米线、纳米颗粒和纳米棒等.因为制备过程极为复杂繁琐,所以CdS纳米片的研究鲜见报道.本文采用乙酸鎘和硫脲为原材料,通过简单的溶剂热法合成了CdS纳米片.在CdS的各类助催化剂中,由于常用的Pt,Ag和Au等贵金属的高成本和低储量等问题严重限制了它们的实际应用,所以近年来众多非贵金属助催化剂(例如MoS_2,WS2,NiS,NiO和WC等)得到了广泛关注.由于非贵金属助催化剂存在弱电导率和低功函数等问题,影响了对光生电子的收集和利用.纳米碳材料具有极高的电导率、强可见光吸收、有效的载流子分离和较多的反应位点等优点,因此组合纳米碳材料和非贵金属助催化剂被认为是一种有效的解决方案.本文首次采用炭黑和NiS_2作为双助催化剂改性CdS纳米片,通过简单的溶剂热/沉淀两步法成功合成了廉价高效的CdS/CB/NiS_2三元光催化体系.光催化产氢性能测试表明,CdS-0.5%CB-1%NiS_2展现出最高的光催化效率(166.7μmol h~(-1)),分别是CdS NSs和CdS-1.0%NiS_2的5.16和1.87倍.X射线衍射、高分辨电子显微镜和X射线光电子能谱结果证实了CdS催化剂的片状结构,且炭黑和NiS_2成功负载在CdS纳米片表面.紫外-可见漫反射结果表明,随着炭黑和NiS_2的负载,复合催化剂的吸收边缘产生明显的红移,且对可见光的吸收增强.荧光光谱、阻抗和瞬态光电流曲线测试结果证明,炭黑和NiS_2的加入可以有效地促进光生电子/空穴对分离.极化曲线结果表明,加入炭黑和NiS_2可以降低CdS的产氢过电势,因此加速表面产氢动力学.总之,炭黑和NiS_2之间显著的协同效应极大地提高了可见光吸收,促进光生电子/空穴对分离,加速表面产氢动力学,最终得到了三元光催化体系极高的光催化产氢活性.     

碳铂双助催化剂增强CdS空心球光催化产氢性能

利用半导体光催化分解水产氢是将太阳能转换为化学能最有前景的方法之一.在众多的半导体光催化剂中,硫化镉(CdS)不仅具有可见光响应的带隙值(约2.4 eV),而且其导带底和价带顶的能级横跨于水的氧化还原电势两端,能够在可见光照射下分解水产氢,这使得CdS成为一种热门的光催化剂而被广泛研究.然而,单一CdS由于光生电子?空穴对复合速率快、光腐蚀严重等缺点,其光催化产氢活性并不高.为了克服这些缺点,人们探索了多种改性策略,如形貌和结构调控、构建异质结以及负载助催化剂等.负载助催化剂由于可以增强光吸收、促进光生电荷分离以及提供更多活性位点,被认为是一种有效的改性策略.然而,目前大部分的助催化剂都是金属材料,不仅价格昂贵,而且容易对环境造成污染破坏.碳材料因为具有经济环保、导电性能优异、化学稳定性好、光吸收能力和光热效应强等优点,成为一种有望实现太阳能高效综合利用的非金属助催化剂.其中,空心碳球还具有质量轻、比表面积大以及光利用率高等独特优势,吸引了广大科研工作者的注意.本文选取多孔碳空心纳米球(C-HS)作为模板,通过简单的水热法制备了carbon@CdS空心球(C@CdS-HS)复合光催化剂,并将其用于光催化分解水产氢.作为对照,在相同的条件下制备了单一的CdS空心球(CdS-HS).在模拟太阳光照射下并沉积1.0 wt%Pt后,C@CdS-HS/Pt的光催化产氢速率高达20.9 mmol h^?1g^?1(420 nm处的表观量子效率为15.3%),分别是CdS-HS、C@CdS-HS和CdS-HS/Pt的69.7、13.9和3.9倍.通过一系列表征手段,揭示了光生电荷的传输路径,并提出了C@CdS-HS/Pt光催化活性增强的机理,多孔C-HS的引入提高了复合光催化剂的比表面积,增加了反应活性位点;导电性良好的C-HS可以起到贮存和传导光生电子的作用,从而提高光生载流子的分离和传输效率;CdS纳米颗粒原位生长在C-HS表面形成紧密接触的界面,有利于光生电荷在界面间的传输;C-HS吸收红外光产生很强的光热效应,可以使复合光催化剂的表面温度显著升高,在动力学上提高催化剂的产氢速率;C-HS和Pt作为双助催化剂具有明显的协同效应,可以显著提高CdS的光催化产氢活性.     

非贵金属三元复合Ni(PO3)2-Ni2P/CdS NPs异质结的构建及可见光高效催化产氢性能

结合异质结构建与共催化剂改性, 以花球状Ni(OH)₂为前驱体, 经热磷酸化后得到Ni(PO₃)₂-Ni₂P二元助催化剂, 借助超声化学合成法, 与CdS NPs复合, 形成非贵金属CdS基三元光催化材料Ni(PO₃)₂-Ni₂P/CdS NPs. 以Na₂S-Na₂SO₃为牺牲剂, 在可见光(λ＞420 nm)照射下, 在不借助任何贵金属的情况下, 负载量为8%(质量分数)的Ni(PO₃)₂-Ni₂P/CdS NPs复合材料的光催化产氢速率达到4237 μmol·g^?1·h^?1, 为CdS NPs(217 μmol·g^?1·h^?1)的19倍. 在产氢循环实验中, 反应进行到第6次循环(18 h)后, 复合材料的产氢速率约为初始的89%, 具有较好的稳定性. 与CdS NPs相比, Ni(PO₃)₂-Ni₂P/CdS NPs的吸收边明显红移, 禁带宽度降至1.86 eV, 并降低了H⁺还原的过电位, 显示出增强的光吸收性能和适宜的带隙结构. 通过Ni(PO₃)₂-Ni₂P与CdS NPs之间的协同效应, 有效促进了光生载流子的分离, 提高了产氢活性和稳定性.     

C1～C3正构醛、醇在质子转移反应飞行时间质谱中的产物离子特征分析

为分析C₁～C₃正构醛、 醇化合物在质子转移反应飞行时间质谱(PTR-TOF MS)中的产物离子特征, 考察了不同E/N值(E: 电场强度, N: 气体分子数密度)下C₁～C₃正构醛、 醇的产物离子种类和强度的变化. 结果表明, 低分子量正构醇类(甲醇、 乙醇和丙醇)倾向于形成质子化聚合物[nMH]⁺及其失水离子[nMH-H₂O]⁺, 且随着E/N值升高, 醇类会产生较多裂解碎片和多聚体离子. 低分子量正构醛(甲醛、 乙醛和丙醛)主要产生质子化产物[MH]⁺和一水合质子化产物[M·H₃O]⁺, 高E/N值(>125 Td)会抑制甲醛质子化, 也会抑制其加合产物的生成. 乙醛倾向于形成水加合物, 且随着E/N值增高, 质子化乙醛与一水合质子化乙醛的变化趋势相反. 另外, 丙醛在较高的E/N值下会产生一系列聚合物, 如[MH·C₂H₅]⁺和[2MH]⁺. 通过分析C₁～C₃正构醛、 醇的质子转移反应特征及产物离子形成过程, 获得了C₁～C₃正构醛、 醇的特征离子和对应的最佳E/N设置值, 为低分子量醛、 醇的定性分析提供了重要依据.     

New temperature effect on tunneling reaction in hydrogen, alkane, and ethanol in the solid phase

Rate constants for the tunneling reaction (HD + D → h + D₂) in solid HD increase steeply with increasing temperature above 5 K, while they are almost constant below 4.2 K. The apparent activation energy for the tunneling reaction above 5 K is 95 K, which is consistent with the energy (91–112 K) for vacancy formation in solid hydrogen. The results above 5 K were explained by the model that the tunneling reaction was accelerated by a local motion of hydrogen molecules and hydrogen atoms. The model of the tunneling reaction assisted by the local motion of the reactans and products was applied to the temperature dependence of the proton-transfer tunneling reaction (C₆H₆⁻ + C₂H₅OH → C₆H₇ + C₂H₅O⁻) in solid ethanol, the tunneling elimination of H₂ molecule of H₂ molecule ((CH₃)₂ CHCH(CH₃)₂⁺ → (CH₃)₂ C = C(CH₃)₂⁺ + H₂) in solid 2,3-dimethylbutane, and the selective tunneling reaction of H atoms in solid neo-C₅H₁₂-alkane mixtures.     

Density functional and multiphoton ionization studies of N,N-dimethylformamide–(methanol)n clusters

The multiphoton ionization of the hydrogen-bonded clusters N,N-dimethylformamide–(methanol)_n (DMF–(CH₃OH)_n) was studied using a time-of-flight mass spectrometer at the wavelengths of 355 and 532 nm. At both wavelengths, a series of protonated DMF–(CH₃OH)_nH⁺ ions was obtained. The clusters were also investigated by density functional theory B3LYP method in conjunction with basis sets 6-31+G(d,p) and 6-311+G(2d,p). Equilibrium geometries of both neutral and ionic DMF–CH₃OH clusters, and dissociation channels and dissociation energies of the ionic clusters are presented. The results show that when DMF–CH₃OH is vertically ionized and dissociated, DMFH⁺ and CH₃O are the dominant products via proton transfer reaction. A high energy barrier makes another channel corresponding to the production of DMFH⁺ and CH₂OH disfavored. In the DMF–(CH₃OH)H⁺ ion, the proton prefers to link with the O atom of DMF molecule. Variation of atomic charges during proton transfer in hydrogen bond of the protonated cluster DMF–(CH₃OH)H⁺ ion is also discussed.     

Determination of pK(a)'s for thymol blue in aqueous medium: evidence of dimer formation

Formation constants for recrystallized thymol blue were determined in water, using the SQUAD and SUPERQUAD programs. The best model correlating spectrophotometric, potentiometric and conductimetric data was fitted with the dissociation of HL⁻=L²⁻+H⁺−log K=8.918±0.070 and H₃L₂⁻=2L²⁻+3H⁺−log K=29.806±0.133 with the SUPERQUAD program at variable low ionic strength (1.5×10⁻⁴–3.0×10⁻⁴ M); and HL=L²⁻+H⁺−log K=8.9±0.000, H₃L₂⁻ =2L²⁻+3H⁺−log K=30.730±0.032, H₄L₂=2L²⁻+4H⁺−log K=32.106±0.033 with SQUAD at 1.1 M ionic strength.     

A Gaussian-2 ab initio study of [C2H5S] ions: III. H2 and CH4 eliminations from CH3CHSH and CH3SCH2

Gaussian-2 ab initio calculations were performed to examine the six modes of unimolecular dissociation of cis-CH₃CHSH⁺ (1⁺), trans-CH₃CHSH⁺ (2⁺), and CH₃SCH₂⁺ (3⁺): 1⁺→CH₃⁺+trans-HCSH (1); 1⁺→CH₃+trans-HCSH⁺ (2); 1⁺→CH₄+HCS⁺ (3); 1⁺→H₂+c-CH₂CHS⁺ (4); 2⁺→H₂+CH₃CS⁺ (5); and 3⁺→H₂+c-CH₂CHS⁺ (6). Reactions (1) and (2) have endothermicities of 584 and 496 kJ mol⁻¹, respectively. Loss of CH₄ from 1⁺ (reaction (3)) proceeds through proton transfer from the S atom to the methyl group, followed by cleavage of the C–C bond. The reaction pathway has an energy barrier of 292 kJ mol⁻¹ and a transition state with a wide spectrum of nonclassical structures. Reaction (4) has a critical energy of 296 kJ mol⁻¹ and it also proceeds through the same proton transfer step as reaction (3), followed by elimination of H_2. Formation of CH₃CS⁺ from 2⁺ (reaction (5)) by loss of H₂ proceeds through protonation of the methine (CH) group, followed by dissociation of the H₂ moiety. Its energy barrier is 276 kJ mol⁻¹. On both the MP2/6-31G* and QCISD/6-31G* potential-energy surfaces, the H₂ 1,1-elimination from 3⁺ (reaction (6)) proceeds via a nonclassical intermediate resembling c-CH₃SCH₂⁺ and has a critical energy of 269 kJ mol⁻¹.     

镓-水杨基荧光酮伏安络合吸附波的研究

在pH为3.0的0.2mol/L邻苯二甲酸氢钾-HCI和5.0×10^-6mol/L水杨基荧光酮底液中,线性扫描可得灵敏的Ga-SAF络合物吸附波,峰电位为-0.93V(vsSCE).镓在7.5×10^-9～3.8×10^-7mol/L浓度范围内与峰高成正比关系.     

丙烷脱氢负载型PtSnNa/SUZ-4催化剂中Na+助剂组分的作用

用微型催化反应装置结合X射线衍射(XRD)、H₂化学吸附、NH₃吸附-程序升温脱附(NH₃-TPD)和H₂-程序升温还原等多种物理化学手段研究了丙烷脱氢负载型PtSnNa/SUZ-4催化剂中Na⁺助剂组分的作用。结果表明,Na⁺组分可中和SUZ-4载体表面的强酸中心、提高催化剂的Pt金属分散度、抑制脱氢产物的裂解和积炭的生成,从而提高催化剂的丙烷脱氢选择性和反应稳定性。但是过量Na⁺组分的存在会削弱Sn物种与载体之间的相互作用,使其易被还原,导致催化剂丙烷脱氢活性显著下降。     

SOFC中干甲烷浓度对Ni-YSZ阳极上反应的影响

为探讨固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)中干甲烷浓度对反应的影响,采用色谱在线测量阳极尾气,总结阳极尾气的变化规律。在此基础上,分析干甲烷在固体氧化物燃料电池Ni-YSZ阳极上的反应,寻找干甲烷浓度与电流对电池阳极反应影响的数学关系。结果表明,随着电流密度的增加,低浓度甲烷按顺序发生CH₄+O^2- → CO+2H₂+2e^-、CH₄+2O^2- → CO+H₂O+H₂ +4e^-、CH₄+3O^2- → CO+2H₂O + 6e^-、CH₄+4O^2- → CO₂+2H₂O+8e^-反应,高浓度甲烷只发生甲烷的第一个氧化反应,中浓度甲烷发生前两个或前三个反应。依据法拉第第一定律及反应物之间的关系,确定甲烷的低、中、高浓度的判定依据分别为:q_v(CH₄)≤I/(4F)、I/(4F)≤q_v(CH₄)≤I/(2F)、q_v(CH₄)≥I/(2F)。     

Cu-Co负载量对Cu-Co基催化剂催化CH4-合成气梯阶转化合成C2+含氧化合物的影响

以TiO₂纳米粒子为载体, 采用等体积浸渍法制备了Cu-Co双金属催化剂, 考察了不同Cu/Co质量比和不同Cu-Co含量的双金属催化剂对CH₄-合成气梯阶转化直接合成C₂⁺含氧化合物的影响. 在连续式步阶固定床反应装置上进行了催化性能评价. 实验结果表明, 当Cu-Co含量为18%, Cu/Co质量比为2: 1时, Cu-Co/TiO₂的C₂⁺含氧化合物产物的时空收率最大, 为19.92 mg·g_cat^-1·h^-1, 选择性为67.76%. 研究表明, 金属组分之间和载体与金属组分之间的相互作用、 金属组分良好的分散性和还原性是促进活性位的形成和提高催化剂活性的原因; 催化剂表面高度分散的CuO微晶有利于催化加氢和脱氢反应的进行, 对CH₄-合成气转化反应有重要的促进作用. 另外, 弱酸和中强酸有利于CH₄-合成气转化反应, 而强酸对该反应有抑制作用.     

Ab initio computation of the potential energy surfaces of the water·hydrocarbon complexes H2O·C2H2, H2O·C2H4 and H2O·CH4: minimum energy structures, vibrational frequencies and hydrogen bond energies

On the basis of ab initio MP2/6–31 + + G(2d,2p) calculations, we examined the potential energy surfaces of the water·hydrocarbon complexes H₂O·CH₄, H₂O·C₂H₂ and H₂O·C₂H₂ to locate all the minimum energy structures and estimate the hydrogen bond energies and vibrational frequencies associated with the C(spⁿ)---H·O and the O---H·C(spⁿ) bonds (n = 1−3). Our calculations show that H₂O·C₂H₂, H₂O·C₂H₄ and H₂O·CH₄ have two minimum energy structures (i.e., the C---H·O and O---H·C hydrogen bond forms), but H₂O·C₂H₄ has only one when the vibrational motion is taken into account, the O---H·C hydrogen bond form. We have also computed the barrier for the interconversion from one minimum to the other. The fully optimized geometries of H₂O·CH₄, H₂O·C₂H₄ and H₂O·C₂H₂ as well as the vibrational shifts of the C---H stretching frequencies in their C---H·O hydrogen-bonded forms are in good agreement with the available experimental data. The calculated hydrogen bond energies show that the C(spⁿ---H·O bond strengths decrease in the order C(sp)---H·O>C(sp²)---H·O>C(sp³)---O>C(sp³---H·O, which is also consistent with the available experimental data.