用于测量亚硝酸的长光程吸收光谱仪的研制

基于湿化学采样及光学检测的方法,自行搭建了长光程吸收光谱仪(LOPAP)用于检测痕量的亚硝酸.该仪器成本低,响应时间快,灵敏度高,检测限低,可以连续测量并且排除了现有其他仪器存在干扰影响的问题,既能够对大气中的痕量亚硝酸进行测量,又能检测例如烟雾箱和废气中高浓度的亚硝酸.该仪器采用双通道系统,通过将两个通道测量信号相减可以减小测量中未知干扰物的影响.仪器的检测限可以达到9×10-12mol·mol-1,响应时间为5 min,其准确度为±10%.另外对NO、NO2、O3、NO2+O3、NO2+SO2、O3+HONO等气体进行了仪器的干扰分析,发现只有当NO2存在时才有很弱的HONO干扰信号产生,干扰值大约为0.02%.同时在2013年8月29日到9月4日对HONO在中国科学院化学研究所进行了为期六天的外场观测,分析了HONO的日浓度变化,以及这种变化与光照强度、NOx浓度和NO2浓度之间的关系.HONO/NO2的比率表明除了NO2的非均相反应外还存在未知来源.     

金红石相TiO2纳米棒的氢化处理及其光催化活性

以钛酸四丁酯为钛源,通过盐酸调制的水热法制备出了具有棒状结构的金红石相纳米TiO₂,并进一步进行高温氢化处理. 采用X射线衍射（XRD）,透射电镜（TEM）,紫外-可见-近红外漫反射（UV-Vis-NIR DRS）,电子顺磁共振（EPR）和表面光伏（SPS）等测试手段对样品进行表征,以气相乙醛和液相苯酚为目标污染物考察催化剂的光催化活性. 结果表明：随着高温氢化处理时间的延长,TiO₂样品的可见光吸收逐渐增强,其颜色逐渐由白色转变成灰色,这主要与引入的Ti³⁺/氧空位缺陷有关. 表面光电压谱和羟基自由基测试表明,适当时间的氢化处理有利于光生电荷的分离. 在光催化氧化降解气相乙醛和液相苯酚过程中,经适当时间氢化处理的样品表现出高的可见光催化活性. 并且可见光催化活性的规律与紫外光下的是一致的. 这是因为氢化处理后在导带底下方引入了缺陷能级,拓展了可见光响应. 过度的氢化处理会在TiO₂导带下方引入较低的缺陷能级,使光生电荷的复合加剧,导致光催化活性降低.     

可见光响应的Co3(PO4)2/Ag3PO4纳米复合光催化剂的制备及表征

采用简单的化学偏聚法合成出Ag₃PO₄纳米颗粒、磷酸钴（Co₃（PO₄）₂,CoP）纳米片以及它们两者的纳米复合结构（CoP/Ag₃PO₄）,同时还比较了它们的可见光催化活性. 采用场发射扫描电镜（FESEM）、X 射线衍射（XRD）、紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱以及光致发光谱等手段对其形貌、结构、光学以及可见光催化性能等进行表征. 结果表明,CoP/Ag₃PO₄复合纳米结构的可见光降解甲基橙（MO）的速率和循环稳定性均明显优于其它两种物质. 这表明CoP应该起着共催化剂的作用,它能够抑制光生电子与空穴之间的复合,并且提供大量高活性的光生空穴. 此外,我们还发现CoP/Ag₃PO₄降解另一种阳离子型染料——罗丹明B（RhB）的能力则远不如纯Ag₃PO₄,这可能是与光催化剂的表面性质发生改变有关,造成更低的RhB吸附能力. 本文提供了一种廉价制备高效可见光催化剂的新方法.     

NO2对Cu/SAPO-34分子筛催化剂上NH3选择性催化还原NO性能的影响

主要考察了NO₂对Cu/SAPO-34 分子筛催化剂在整个温度范围内（100-500 ℃）NH₃选择性催化还原（SCR）NO性能的影响. 研究所使用样品为新鲜Cu/SAPO-34 催化剂在750 ℃下水热处理4 h 的稳定期样品.通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对样品的结构以及形貌进行表征,采用SCR活性评价、动力学实验以及原位漫反射傅里叶变换红外光谱（in situ-DRIFTS）表征催化剂的性能以及催化剂表面物种的变化. 活性评价实验结果表明,NO₂会抑制催化剂的低温（100-280 ℃）活性,但其存在会提高催化剂的高温（280 ℃以上）活性. 与此同时,随着反应物中NO/NO₂的摩尔比例减少,由于NH₄NO₃物种的分解,副产物（N₂2O）的浓度增大. 动力学结果表明,Cu/SAPO-34 催化剂上快速SCR反应的表观活化能（E_a=64.02 kJ·mol^-1）比标准SCR反应的表观活化能（E_a=48.00 kJ·mol^-1）更大. In situ-DRIFTS实验结果表明NO比NO₂更容易在催化剂表面形成硝酸盐,并且NO₂更容易与吸附在Brønsted 酸性位上的NH₃物种反应生成NH₄NO₃. 低温下,催化剂表面的NH₄NO₃物种会覆盖SCR反应的活性位,造成活性降低,但在高温时,形成的NH₄NO₃物种一部分会被NO还原为N2,而另一部分会直接热分解为N₂O,造成催化剂的选择性降低.     

脉冲沉积制备Cu2O/TiO2纳米管异质结的可见光光催化性能

在用阳极氧化法制备有序排列TiO₂纳米管阵列薄膜的基础上,引入脉冲沉积工艺,成功实现了均匀、弥散分布的Cu₂O纳米颗粒修饰改性TiO₂纳米管阵列,形成Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结复合材料. 利用场发射扫描电镜（FESEM）、场发射透射电镜（FETEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对样品进行表征,重点研究了Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结的光电化学特性和对甲基橙（MO）的可见光催化降解性能. 结果表明,Cu₂O纳米颗粒均匀附着在TiO₂纳米管阵列的管口和中部位置,所制备的Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结具有高效的可见光光催化性能;在浓度为0.01 mol·L^-1的CuSO₄溶液中制得的Cu₂O/TiO₂纳米管异质结表现出最好的电化学特性和光催化性能;另外,对Cu₂O纳米颗粒影响光催化活性的机理进行了讨论.     

NH0-1+2-3离解能等的高级ab initio计算与评价

A recent experimental determination[1] of the dissociation energies (D0) for H2N-H, H2N+-H and H2N-H+, the ionization energies for NH3 and NH2 resulted in large deviations when compared with those of the earlier values and the QCISD(T)/6-311+G(3df,2p) ab initio calculations. We have performed some higher level ab initio calculations on these data by utilizing the Gaussian 92/DFT and Gaussian 94 pakages of programs and have assessed the available experimental values. Our calculations were carried out at the QCISD (TQ)/aug-cc-pVDZ, G2(QCI), QCISD(T)/6-311 ++G(3df,3pd) and QCISD(T)/aug-cc-pVTZ levels of theory. Geometries were optimized at both of the MP2(full)/6-31G(d) and the MP2(full)/6-31(d,p) levels, and were compared with those of the experiments if available. The MP2(full)/6-31G(d,p) tight-optimized geometries for the neutrals are closer to those of the experiments than those of the MP2 (full)/6-31G(d), and are in excellent agreement with the experimental results as shown in Table 1. In this case, we assumed that the optimized geometries for the cations would be better if p polarization functions are added to the hydrogen atoms. We firstly noted that the symmetry of the NH3+ cation was D3h, other than Cs. as reported in ref.[1]. All of the zero-point energies and the final geometries are calculated at the MP2(full)/6-31G(d,p) level of theory. We have also repeated the QCISD(T )/6-311 + G(3df,2p) calculations of ref. [1], because we could not identify their level of goemetry optimization. It is found that the total energy, -55.244 19 Hartrees, for NH2+(1A1 ) in ref.[1] might be in error. Our result is -55.336 29 Hartrees at the same level of theory. At our highest level [QCISD(T)/aug-cc-pVTZ] of calculations as shown in Table 3, the D0 (temperature at zero Kelvin) values of H2N-H, H2N+-H(3B1for NH2+ ) and H2N- H+ are 4.51, 5.49 and 8.00 eV, respectively. These data reported in re f.[1] were 4.97, 5.59 and 8.41 eV, respectively. Our result on D0(H2N-H) supports the work of ref.[2,3,5,6]. The ionization energies (IE) for NH3 and NH2 (3B1 for NH2+) at our highest level are 10.11 and 11.09 eV while in ref.[1] were 10.16 and 10.78 eV, respectively. For the latter, our result supports the experiment of ref.[3]. Our predicted D0 for HN2+-H and IE for NH2 (1A1 for each NH2+) are 6.80 and 12.39 eV, respectively. These values differ greatly from the predicted values (9.29 and 14.88 eV) of ref.[1] where the total energy of NH2+(1A1) might be in error. The D0 value for HN-H has not been found in ref.[1]. Our result supports the work of ref.[3]. We have also derived all of these values at the temperature of 298K and under the pressure of 101kPa at several levels of thoery as shown in Table 3. On examining the experiment of ref.[1] in detail, it is easy to find that all of the larger deviations might be from a too high value of the appearance potential of proton AP(H+). Indeed, ref.[1] has mentioned that the determintion of AP(H+), due to kinetic shift, would lead to a hihger value for the dissociation energy as has been pointed out by Berkowitz and Ruscic. In this work, we concluded that, besides some mistakes in the theoretical calculations of ref.[1], the dissociation energies for H2N-H and H2N-H+,the IE for NH2 (3B1 for NH2+) might also be unreliable and need to be re-examined.
     

MnO_2/NiCo_2O_4的静电自组装合成及其电化学性能

通过带负电荷的MnO2纳米片与带正电荷的Co-Ni层状双氢氧化物(LDHs)纳米片的静电自组装外加后续热处理合成了异质层状结构的MnO2/NiCo2O4复合物.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼光谱、原子吸收光谱(AAS)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征.用循环伏安(CV)、恒流充放电和电化学交流阻抗技术对其电化学性能进行了测试.研究结果表明,该方法制得的异质复合物具有多孔层状堆垛结构,这种特殊的结构不仅增大了电解液离子的接触面积,而且还为其嵌入-脱出提供了有效途径.该复合物在1 A·g-1电流密度时,-0.6-0.45 V电位窗口内的比电容达482 F·g-1,优于纯组分MnO2和NiCo2O4的电容性能.     

ZrO2表面B2O3的分散及其作用状态

用XPS、FT IR和FT Raman等技术研究了ZrO2表面B2O3的分散及其作用状态,测定了B2O3在ZrO2表面的分散阈值.结果表明：B2O3在ZrO2表面可以三配位BO3和四配位BO4结构单元存在;载体ZrO2的预焙烧温度和硼含量对B2O3的分散及作用状态有较大影响,并改变BO3与BO4结构单元之间的比例.实验测得B2O3在ZrO2载体上的单层分散阈值为0.05 gB2O3/gZrO2（或B2O3的质量分数w=4.76％）,处在此单层中的硼原子以BO4为结构单元直接与ZrO2表面相作用.只有当B2O3的负载量超过此（单层）分散阈值时, BO3结构单元才会形成.     

微波辅助溶剂热合成In-Si共改性TiO2的增强光催化性能

利用微波辅助溶剂热法合成了In-Si 共改性的TiO₂ 光催化剂. 粉末X 射线衍射（XRD）、激光拉曼（Raman）光谱、N₂吸脱附（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光（PL）光谱和紫外-可见漫反射光谱（UV-VisDRS）等实验表明,尽管掺杂和改性后TiO₂结晶度略有降低,但不影响光催化剂锐钛相的形成. Si 掺杂入TiO₂晶格使颗粒变小,比表面积变大. In 不能进入TiO₂晶格,在TiO₂表面形成了In₂O₃. 罗丹明B（RhB）降解实验显示,In-Si 共改性TiO₂表现出很高的紫外和可见光催化活性,Si：In：Ti 的摩尔比为0.03：0.02：1 的样品（IST-2）光催化活性最高,紫外光下3 min 即可将RhB降解完全,可见光下120 min RhB降解率为97%,这是由材料的高表面积,In₂O₃-TiO₂复合半导体之间高效电荷转移及染料敏化等共同作用所致. 对于苯酚,光催化降解则相对缓慢,700 min内尚不能降解完全.     

聚合物-溶剂-超临界CO2三元体系的相行为

研究了聚合物-超临界二氧化碳二元体系溶解性,并考查了添加共溶剂对溶解性的影响,结果表明,添加共溶剂会大大提高CO2的溶解度.此外,还研究了聚合物-溶剂-超临界二氧化碳三元体系在高压时的相行为, 探讨了组分性质、含量等对温度-压力相图的影响.随着CO2含量的增加,压力-温度相图L-LV（单一液相向液气两相共存）边界线的斜率会出现突变点,发生由L-LV边界线向L-LL（单一液相向液液两相共存）边界线的过渡, 而L-LV边界线对不同聚合物并不敏感.     

SiO2气凝胶负载的Ni催化剂在甲烷部分氧化制合成气反应中的催化性能及稳定性

以常压有机溶剂置换(A)和溶剂置换-表面改性(B)方式制备的两种SiO₂气凝胶(SiO₂-A(或B)型气凝胶,记为SiO₂-A(or B)G)为载体, 采用常规浸渍法和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)添加浸渍法合成不同SiO₂气凝胶负载的Ni/SiO₂催化剂, 并考察其催化的甲烷部分氧化(POM)制合成气的反应性能. 结果表明, 各催化剂的初始反应性能相近, 但Ni/SiO₂-BG的POM稳定性明显较Ni/SiO₂-AG的差, 而PVP添加制备的催化剂稳定性则获明显改善, Ni/SiO₂-AG-PVP、Ni/SiO₂-BG-PVP上POM稳定性相近. 结合X射线衍射(XRD)、程序升温还原反应(H₂-TPR)、高分辨透射电镜(TEM)和Brunauer-Emmett-Teller (BET)等表征结果的分析发现: (1) SiO₂-AG表面上存在一定量的羟基, 可促进亲水性金属物种与其的相互作用, 而SiO₂-BG表面上基本为有机基团, 与亲水性金属物种几乎无作用; (2) PVP的存在可使金属物种进入亲/疏水载体孔道深处, 抑制焙烧中载体骨架的收缩和金属颗粒的生长, 进而促进金属-载体的相互作用. 这二者均能有效地提高催化剂的POM反应稳定性.     

C60微电极伏安法研究

The microdisk electrode voltammetric behaviors of C_(60) are reported in this communication. This was accomplished by use of a mixed solvent system as Acetonotrile:Xylene=1:4 and a supporting electrolyte as 0.1 mol·L~(-1) Bu_4NPF_6. Au, Pt and Hg (Pt) were used as working electrode. In this new conditions, the successive six step reduction of C60 were obtained at below 15 ℃. It was found that the former five steps are all the single electron reversible reduction, but behaviors of the sixth steps are like EC' processes. Several electrochemical data were determined.     

无氧条件下Pt/TiO2光催化重整降解一乙醇胺水溶液制氢

以一乙醇胺（以下简称乙醇胺）为电子给体,在无氧条件下进行了Pt/TiO2光催化重整制氢的研究.详细讨论了诸多因素如催化剂表面Pt化学状态、Pt担载量、溶液pH值、乙醇胺溶液浓度等对产氢效率的影响,并用XRD、HNMR、XPS等进行了深入表征,探讨了Pt/TiO2光催化重整降解乙醇胺和产氢的反应, 实验表明,利用所制备的光催化剂, 可实现在消除水中有机污染物的同时制取氢气的目标.催化剂表面的Pt以Pt0的化学状态存在, 有利于析氢;溶液pH值和浓度的变化对产生速率也有一定的影响.同时发现Pt/TiO2光催化重整乙醇胺制氢反应的最佳条件是:Pt的最佳担载量约为0.5％～1.0％;乙醇胺溶液最佳浓度约为0.05 mol•L－1;最佳溶液pH值范围为4～10;氨基取代的羰基类化合物是其主要中间产物.     

Al(2Pu)+H2(X1Σ+g)的分子反应动力学

基于多体展式方法所导出的ＡｌＨ２（Ｘ＾２Ａ１）分析势能函数,用准经典的Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ轨迹法对Ａｌ（＾２Ｐｕ）＋Ｈ２（Ｘ＾１∑＾＋ｇ,ｕ＝ｊ＝０）的分子反应动力学过程进行了计算。结果表明,此反应的主产物为交换反应Ａｌ（＾２Ｐｕ）＋Ｈ２（Ｘ＾１∑＾＋ｇ,ｖ＝ｊ＝０）→ＡｌＨ（Ｘ＾１∑＾＋,Ｖ’,ｊ’）＋Ｈ（＾２Ｓｇ）的ＡｌＨ（Ｘ＾１∑＾＋,ｖ’,ｊ’）没有发现ＡｌＨ２（Ｘ＾２Ａ１）的络合物。而