硼掺杂对K2La2Ti3O10光催化分解水制氢活性的影响

通过溶胶-凝胶法制备了层状钙钛矿复合氧化物K2La2Ti3O10 及B掺杂的K2La2Ti3O10, 并采用X射线衍射和紫外-可见漫反射光谱等对制得样品进行了表征. 以I-为电子给体,分别在紫外和可见光辐射下研究了所制得样品光催化分解水的产氢活性; 采用第一性原理,计算了B掺杂对K2La2Ti3O10 半导体能带结构和态密度的影响,从电子结构的变化揭示了掺杂引起光催化活性差异的原因. 结果表明, B的掺入能够提高K2La2Ti3O10 的光解水产氢活性且存在合适的B掺杂浓度. 当B与Ti的摩尔比为0.01∶1时,紫外光催化分解水产氢速率为151.7 μmol/(L·h), 比未掺杂B的K2La2Ti3O10 产氢速率提高166%; 当B与Ti的摩尔比为0.02∶1时,可见光催化分解水产氢速率为85.2 μmol/(L·h), 为未掺杂B的K2La2Ti3O10 产氢速率的5.2倍.     

K1.9Na0.1Ta2O6·2H2O的形貌可控合成及光催化性能

钽酸盐光催化材料往往具有较高的光催化活性.近年报道的钽酸盐光催化剂主要采用传统高温固相法制备,该方法不可避免地导致高温烧结,使合成的钽酸盐颗粒较大,比表面积较小,而且该方法具有不可克服的晶体转变、结晶度差、分解、挥发和纯度低等缺点,使制备的光催化剂活性较低.而纳米材料由于粒径小,提高了电子和空穴的扩散速度,大大降低了电子和空穴在材料内的复合几率,从而使光催化材料活性大幅提高.此外,粒径减小也使表面原子迅速增多,减小了光的漫反射,同时也使光吸收不易达到饱和,有利于提高光吸收效率.因此,制备纳米材料是提高半导体光催化剂活性的有效手段.目前,采用湿化学的溶液合成方法能在较低温度下获得粒度小且均匀、计量比准确的光催化剂粉末,但是合成钽酸盐光催化剂的水溶性钽前体即乙醇钽(或氯化钽)价格昂贵,而且对潮湿极端敏感易水解,使产物纯度降低,不适合工业化生产.近年来,尽管有文献报道以Ta2O5为原料利用水热、溶胶-凝胶和共沉淀等方法制备钽酸盐,但其合成条件苛刻,合成步骤复杂,合成周期较长,耗能大,产物产量较低且不均匀,很难实现产物的形貌控制来筛选出适合光催化反应的材料.目前关于纳米钽酸盐光催化材料形貌控制方面的研究鲜有报道,主要是由于Ta2O5极难溶解,很难实现液相合成.因此,纳米钽酸盐光催化材料的可控制备是研究的难点.我们发展了熔盐-水热制备钽酸盐新方法,实现了K1.9Na0.1Ta2O6·2H2O的可控制备.利用熔盐法制备一种可溶性钽酸盐前驱体,再通过水热法在液相进一步反应制得纳米钽酸盐光催化材料K1.9Na0.1Ta2O6·2H2O,通过控制反应条件实现了纳米钽酸盐K1.9Na0.1Ta2O6·2H2O的形貌调控,得到了纳米球、微球、去顶八面体形貌和类似榴莲形貌等不同形貌,而利用其它制备方法很难控制钽酸盐的形貌.另外,研究了制备材料吸附和光催化降解罗丹明B的性能,发现该材料光催化活性与形貌直接相关.表征结果表明,制备样品的X射线衍射(XRD)谱图尖锐,结晶较好,其各衍射峰位置均与K2Ta2O6一致,为纯相烧绿石结构,属于立方晶系,空间群为Fd3m.通过分析合成材料的元素组成及含量,确定K：Na：Ta比例近似为1.9：0.1：2.为了进一步研究属于烧绿石型化合物K1.9Na0.1Ta2O6·2H2O的结构,对不同形貌材料进行了红外光谱测试,所有样品在450–1000 cm–1的谱峰可归属于(K, Na)–O和Ta–O键的振动,3300 cm–1左右为晶体结构中水的羟基伸缩振动峰,1720 cm–1左右是晶体结构中水的弯曲振动峰.可以看出,不同形貌材料的红外谱图吸收带宽度和位置十分相似,只存在小的偏移和变化,进一步表明不同形貌的材料具有相似的晶体结构,与XRD结果一致.差热-热重分析确定了结构中所含结晶水数量近似为2.光催化性能测试结果表明,具有纳米球形貌的材料比表面积较大,因而光催化活性最高.     

K_(1.9)Na_(0.1)Ta_2O_6·2H_2O的形貌可控合成及光催化性能（英文）

钽酸盐光催化材料往往具有较高的光催化活性.近年报道的钽酸盐光催化剂主要采用传统高温固相法制备,该方法不可避免地导致高温烧结,使合成的钽酸盐颗粒较大,比表面积较小,而且该方法具有不可克服的晶体转变、结晶度差、分解、挥发和纯度低等缺点,使制备的光催化剂活性较低.而纳米材料由于粒径小,提高了电子和空穴的扩散速度,大大降低了电子和空穴在材料内的复合几率,从而使光催化材料活性大幅提高.此外,粒径减小也使表面原子迅速增多,减小了光的漫反射,同时也使光吸收不易达到饱和,有利于提高光吸收效率.因此,制备纳米材料是提高半导体光催化剂活性的有效手段.目前,采用湿化学的溶液合成方法能在较低温度下获得粒度小且均匀、计量比准确的光催化剂粉末,但是合成钽酸盐光催化剂的水溶性钽前体即乙醇钽(或氯化钽)价格昂贵,而且对潮湿极端敏感易水解,使产物纯度降低,不适合工业化生产.近年来,尽管有文献报道以Ta2O5为原料利用水热、溶胶-凝胶和共沉淀等方法制备钽酸盐,但其合成条件苛刻,合成步骤复杂,合成周期较长,耗能大,产物产量较低且不均匀,很难实现产物的形貌控制来筛选出适合光催化反应的材料.目前关于纳米钽酸盐光催化材料形貌控制方面的研究鲜有报道,主要是由于Ta2O5极难溶解,很难实现液相合成.因此,纳米钽酸盐光催化材料的可控制备是研究的难点.我们发展了熔盐-水热制备钽酸盐新方法,实现了K1.9Na0.1Ta2O6·2H2O的可控制备.利用熔盐法制备一种可溶性钽酸盐前驱体,再通过水热法在液相进一步反应制得纳米钽酸盐光催化材料K1.9Na0.1Ta2O6·2H2O,通过控制反应条件实现了纳米钽酸盐K1.9Na0.1Ta2O6·2H2O的形貌调控,得到了纳米球、微球、去顶八面体形貌和类似榴莲形貌等不同形貌,而利用其它制备方法很难控制钽酸盐的形貌.另外,研究了制备材料吸附和光催化降解罗丹明B的性能,发现该材料光催化活性与形貌直接相关.表征结果表明,制备样品的X射线衍射(XRD)谱图尖锐,结晶较好,其各衍射峰位置均与K2Ta2O6一致,为纯相烧绿石结构,属于立方晶系,空间群为Fd3m.通过分析合成材料的元素组成及含量,确定K:Na:Ta比例近似为1.9:0.1:2.为了进一步研究属于烧绿石型化合物K1.9Na0.1Ta2O6·2H2O的结构,对不同形貌材料进行了红外光谱测试,所有样品在450–1000 cm–1的谱峰可归属于(K,Na)–O和Ta–O键的振动,3300 cm–1左右为晶体结构中水的羟基伸缩振动峰,1720 cm–1左右是晶体结构中水的弯曲振动峰.可以看出,不同形貌材料的红外谱图吸收带宽度和位置十分相似,只存在小的偏移和变化,进一步表明不同形貌的材料具有相似的晶体结构,与XRD结果一致.差热-热重分析确定了结构中所含结晶水数量近似为2.光催化性能测试结果表明,具有纳米球形貌的材料比表面积较大,因而光催化活性最高.     

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3的制备及光催化性能研究

以Bi(NO3)3·5H2O、Na OH、Ti(OC4H9)4为原料,采用水热法制备Bi0.5Na0.5Ti O3纳米光催化剂。用XRD、TEM表征了Bi0.5Na0.5Ti O3光催化剂的结构和形貌。以亚甲基蓝为模型污染物,考察了不同浓度的Na OH对Bi0.5Na0.5Ti O3晶体在紫外光和可见光照射下光催化活性的影响。通过荧光技术研究了Bi0.5Na0.5Ti O3光催化剂表面羟基自由基的生成,探究了清除剂对光催化降解污染物活性的影响。结果表明:Na OH的浓度对Bi0.5Na0.5Ti O3光催化剂的紫外光和可见光活性有很大的影响,当Na OH浓度为8mol·L-1时制备的Bi0.5Na0.5Ti O3晶体光催化活性最高,光照1h,亚甲基蓝的紫外及可见光催化降解率分别达到69.8%、53.4%,在光催化降解过程中·O2ˉ和·OH起主要作用,尤其是·O2-起了重要作用。     

两步水热法合成Sn_2Nb_2O_7纳米晶及其高效可见光分解水制氢性能（英文）

铌基半导体光催化材料因其具有独特的晶体结构和能带结构在光催化分解水制氢领域受到科研工作者的高度关注.然而,大多数铌基半导体光催化剂仅能够在紫外光驱动下实现光催化分解水制氢,具有可见光响应的铌基半导体光催化剂不仅数量少而且活性较低,因此发展新型纳米铌基半导体光催化剂并实现其高效可见光催化分解水产氢具有重要的学术和实用意义.具有烧绿石构型的Sn_2Nb_2O_7材料由于具有较窄的禁带宽度(2.4 e V)和合适的导带和价带电势在可见光催化分解水制氢方面引起了科研人员广泛的兴趣.然而,目前报道的利用高温固相法制备的块体Sn_2Nb_2O_7材料由于颗粒尺寸较大和比表面积较小而导致光催化活性较差.因此,发展一种简便高效的制备方法实现纳米Sn_2Nb_2O_7材料的可控制备进而提高其可见光催化活性仍具有一定的挑战性.我们发展了一种简便的两步水热合成方法实现了Sn_2Nb_2O_7纳米晶的可控制备.扫描电镜和透射电镜测试结果表明,通过两步水热法得到的Sn_2Nb_2O_7纳米颗粒具有较好分散度,其平均颗粒尺寸为20 nm.X射线衍射测试结果也进一步证明,通过两步水热法可以实现Sn_2Nb_2O_7纳米晶的可控制备.比表面积测试结果表明,Sn_2Nb_2O_7纳米晶的比表面积约为52.2 m~2/g,远远大于固相法制备的块体Sn_2Nb_2O_7材料(2.3 m~2/g).大量研究表明,大的比表面积有利于半导体催化材料催化活性的提升.通过考查所制备的Sn_2Nb_2O_7纳米晶的可见光分解水制氢能力,对其催化性能进行了评价.研究结果表明,以乳酸为空穴消耗剂,负载0.3wt.%Pt纳米颗粒作为助催化剂的Sn_2Nb_2O_7纳米晶表现出优异的可见光催化分解水产氢性能,其产氢速率是块体Sn_2Nb_2O_7材料的5.5倍.Sn_2Nb_2O_7纳米晶可见光催化分解水产氢性能提高的主要原因是其具有高分散度的纳米颗粒、较大的比表面积和更正的价带电势.首先,颗粒尺寸的纳米化能够显著减小光生电子和空穴的迁移距离,实现光生载流子快速迁移到催化剂表面进而参与催化反应;其次,大的比表面积能够提供更多的催化活性位点,进而有利于催化活性的提高;最后,X射线光电子能谱测试表明,Sn_2Nb_2O_7纳米晶具有更正的价带电势,研究表明,价带电势越正,其光生空穴氧化能力越强.在光催化分解水制氢过程中,具有较强氧化能力的光生空穴通过与空穴牺牲剂乳酸快速反应而被消耗掉,抑制了光生电子与空穴的复合,进而导致其具有较高的光催化产氢活性.     

三种纳米片组装的α-4CaO·5B_2O_3·7H_2O纳米结构的可控制备、表征及其阻燃性能

以Ca(NO3)2·4H2O和Na2B4O7·10H2O为原料,水和乙醇为混合溶剂,在水热120℃条件下,可控制备了α-4CaO·5B2O3·7H2O纳米片以及由纳米片组装成的球形和蚕蛹状α-4CaO·5B2O3·7H2O纳米结构,通过X射线粉晶衍射(XRD)、X射线能谱分析(EDS)、红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对产物进行了表征.考察了反应温度、反应时间、溶剂及表面活性剂等条件对硼酸钙α-4CaO·5B2O3·7H2O形貌及尺寸的影响,提出了α-4CaO·5B2O3·7H2O纳米结构的可能形成机理.通过热分析法研究了三种不同形貌硼酸钙α-4CaO·5B2O3·7H2O样品的阻燃性能,结果表明其阻燃性能比非纳米样品好.     

硼族元素掺杂对K2La2Ti3O10光催化产氢性能的影响

通过溶胶.凝胶法制备了层状钙钛矿结构的K2La2Ti3O10及硼族元素掺杂的K2La2Ti3O10,采用X-射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(DRS)等对K2La2Ti3O10及硼族元素掺杂K2La2Ti3O10进行表征.以I-为电子给体、分别在紫外和可见光辐射下研究了K2La2Ti3O10及硼族元素掺杂K2La2Ti3O10光催化分解水的产氢活性;采用第一性原理,计算了硼族元素掺杂对K2La2Ti3O10半导体能带结构和态密度的影响.从电子结构的变化揭示了掺杂引起光催化活性差异的原因.研究结果表明,硼族元素的掺入能够改善和提高K2La2Ti3O10的光解水产氢活性;在B,Al,Ga,In与Ti的物质的量的比为0.01:1的情况下,K2La2Ti3O10紫外光催化分解水产氢速率分别为151.7、119.6、155和119.2 umol·L-1·h-1,比K2La2Ti3O10掺杂改性前产氢速率分别提高了166%、110%、172%和109%,可见光分解水的产氢速率为67.0、60.5、55.0和50.0umol·L-1·h-1,分别为K2La2Ti3O10掺杂改性前产氢速率的4、3.7、3.3和3倍.     

B位掺杂GdCo1-xSrxO3的制备及其光催化活性

用柠檬酸络合法制备了钙钛矿型GdCo1-XSrXO3(X=0.00, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08)复合氧化物, 通过XRD, TEM 等手段对所生成纳米晶的物相结构、微观形貌、颗粒大小等进行了表征. 结果表明, 所合成的颗粒为钙钛矿型纳米晶, 球形. 通过其对活性艳红 X-3B 降解对其光催化活性进行了研究, 实验结果表明在B 位掺杂 Sr2+ 后使GdCoO3 的光催化活性明显提高, 当X=0.06 时, 即GdCo0.94Sr0.06O3 的光催化活性最佳.     

CdS形貌可控制备及其可见光分解水产氢性能

以还原型谷胱甘肽(GSH)作为硫源和结构导向剂水热法“一壶”制备系列硫化镉(CdS)光催化材料,采用透射电镜(HRTEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、比表面分析仪(BET)和光解水产氢反应等对催化材料的微观表面结构、光吸收性能以及光催化性能进行了研究。结果表明：通过调节反应物的nCd/nS比和水热温度等参数可控的制备出分散性好的CdS实心纳米球(s-CdS)、空心纳米球(h-CdS)以及纳米棒(r-CdS)等不同微观形貌的光催化材料。对比研究了不同形貌光催化剂的光解水产氢的宏观性能,发现s-CdS产氢活性最高,h-Cd次之,r-CdS最差。这一结果可归结于构成实心球表面亚微晶的粒径相比其它形貌的小,导致电子-空穴对快速迁移至表面并与溶液反应,抑制体相复合,导致生成的氢气量大大的提高。     

CdS形貌可控制备及其可见光分解水产氢性能

以还原型谷胱甘肽(GSH)作为硫源和结构导向剂水热法“一壶”制备系列硫化镉(CdS)光催化材料,采用透射电镜(HRTEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、比表面分析仪(BET)和光解水产氢反应等对催化材料的微观表面结构、光吸收性能以及光催化性能进行了研究。结果表明:通过调节反应物的nCd/nS比和水热温度等参数可控的制备出分散性好的CdS实心纳米球(s-CdS)、空心纳米球(h-CdS)以及纳米棒(r-CdS)等不同微观形貌的光催化材料。对比研究了不同形貌光催化剂的光解水产氢的宏观性能,发现s-CdS产氢活性最高,h-Cd次之,r-CdS最差。这一结果可归结于构成实心球表面亚微晶的粒径相比其它形貌的小,导致电子-空穴对快速迁移至表面并与溶液反应,抑制体相复合,导致生成的氢气量大大的提高。     

Sc2MgGa2 and Y2MgGa2

Scandium magnesium gallide, Sc₂MgGa₂, and yttrium magnesium gallide, Y₂MgGa₂, were synthesized from the corresponding elements by heating under an argon atmosphere in an induction furnace. These intermetallic compounds crystallize in the tetragonal Mo₂FeB₂‐type structure. All three crystallographically unique atoms occupy special positions and the site symmetries of (Sc/Y, Ga) and Mg are m2m and 4/m, respectively. The coordinations around Sc/Y, Mg and Ga are pentagonal (Sc/Y), tetragonal (Mg) and triangular (Ga) prisms, with four (Mg) or three (Ga) additional capping atoms leading to the coordination numbers [10], [8+4] and [6+3], respectively. The crystal structure of Sc₂MgGa₂ was determined from single‐crystal diffraction intensities and the isostructural Y₂MgGa₂ was identified from powder diffraction data.     

Zur Kenntnis der Dialkalimetalldichalkogenide β-Na2S2, K2S2, α-Rb2S2, β-Rb2S2, K2Se2, Rb2Se2, α-K2Te2, β-K2Te2 und Rb2Te2

On Dialkali Metal Dichalcogenides β-Na₂S₂, K₂S₂, α-Rb₂S₂, β-Rb₂S₂, K₂Se₂, Rb₂Se₂, α-K₂Te₂, β-K₂Te₂ and Rb₂Te₂ The first presentation of pure samples of α- and β-Rb₂S₂, α- and β-K₂Te₂, and Rb₂Te₂ is described. Using single crystals of K₂S₂ and K₂Se₂, received by ammonothermal synthesis, the structure of the Na₂O₂ type and by using single crystals of β-Na₂S₂ and β-K₂Te₂ the Li₂O₂ type structure will be refined. By combined investigations with temperature-dependent Guinier-, neutron diffraction-, thermal analysis, and Raman-spectroscopy the nature of the monotropic phase transition from the Na₂O₂ type to the Li₂O₂ type will be explained by means of the examples α-/β-Na₂S₂ and α-/β-K₂Te₂. A further case of dimorphic condition as well as the monotropic phase transition of α- and β-Rb₂S₂ is presented. The existing areas of the structure fields of the dialkali metal dichalcogenides are limited by the model of the polar covalence.     

Crystal Structures of [Bu2Sn(O2PPh2)2], [Ph2Sn(O2PPh2)2], and [PhClSn(O2PPh2)OMe]2. Raman Spectra of [Ph2Sn(O2PPh2)2] and [PhClSn(O2PPh2)OMe]2

[(n‐Bu)₂Sn(O₂PPh₂)₂] ( 1 ), and [Ph₂Sn(O₂PPh₂)₂] ( 2 ) have been synthesized by the reactions of R₂SnCl₂ (R=n‐Bu, Ph) with HO₂PPh₂ in Methanol. From the reaction of Ph₂SnCl₂ with diphenylphosphinic acid a third product [PhClSn(O₂PPh₂)OMe]₂ ( 3 ) could be isolated. X‐ray diffraction studies show 1 to crystallize in the monoclinic space group P2₁/c with a = 1303.7(1) pm, b = 2286.9(2) pm, c = 1063.1(1) pm, β = 94.383(6)°, and Z = 4. 2 crystallizes triclinic in the space group , the cell parameters being a = 1293.2(2) pm, b = 1478.5(4) pm, c = 1507.2(3) pm, α = 98.86(3)°, β = 109.63(2)°, γ = 114.88(2)°, and Z = 2. Both compounds form arrays of eight‐membered rings (SnOPO)₂ linked at the tin atoms to form chains of infinite length. The dimer 3 consists of a like ring, in which the tin atoms are bridged by methoxo groups. It crystallizes triclinic in space group with a = 946.4(1) pm, b = 963.7(1) pm, c = 1174.2(1) pm, α = 82.495(6)°, β = 66.451(6)°, γ = 74.922(6)°, and Z = 1 for the dimer. The Raman spectra of 2 and 3 are given and discussed.     

Electrochemical study of (NEt4)2Cl2FeS2MoS2 and (NEt4)2Cl2FeS2MoS2FeCl2

Summary The ability of [MoS₄]^2–, anions to be used as ligands for transition metal ions has been widely demonstrated, especially with Fe²⁺. The present study has been restricted to linear complexes such as (NEt₄)₂ [Cl₂FeS₂MoS₂] and (NEt₄)₂[Cl₂FeS₂MoS₂FeCl₂]. Their electrochemical properties are described: upon electrochemical reduction, these compounds yield MoS₂, as a black precipitate, and an iron complex in solution, assumed to be [SFeCl₂]^2–. The electrochemical reduction goes through two electron transfers, coupled with the breakdown of the molecular skeleton: a DISPl and an ECE mechanism. Depending on the solvent, the following equilibrium may be observed: [Cl₄Fe₂MoS₄]^2–[Cl₂FeMoS₄]^2–+FeCl₂. The equilibrium constant, K_D, was evaluated by differential pulse polarography. K_D is tightly related to the donor number of the solvent.     

The alkali hypophosphites KH2PO2, RbH2PO2 and CsH2PO2

The structures of the hypophosphites KH₂PO₂ (potassium hypophosphite), RbH₂PO₂ (rubidium hypophosphite) and CsH₂PO₂ (caesium hypophosphite) have been determined by single‐crystal X‐ray diffraction. The structures consist of layers of alkali cations and hypophosphite anions, with the latter bridging four cations within the same layer. The Rb and Cs hypophosphites are isomorphous.     

Syntheses,Spectroscopic Studies,and Crystal Structures of Me2Sn(O2PPh2)2, Ph2Pb(O2PMe2)2, and Ph2Pb(O2PPh2)2

Me₂Sn(O₂PPh₂)₂ ( 1 ), Ph₂Pb(O₂PMe₂)₂ ( 2 ), and Ph₂Pb(O₂PPh₂)₂ ( 3 ) have been synthesized by the reactions of Me₂SnCl₂ or Ph₃PbCl with the corresponding diorganophosphinic acid in methanol. X‐ray diffraction studies show that the diorganophosphinate groups behave as double bridges between the metal atoms leading to polymeric ring‐chain structures with M₂O₄P₂ (M = Pb, Sn) eight‐membered rings. The organic groups bonded to the metal atoms are in trans‐position in the resulting octahedral arrangement around the metal atoms. The IR and the mass spectra were reported and discussed.     

Thermal decomposition of Me3SnO2PCl2, Me2Sn(O2PCl2)2 and Ph3SnO2PCl2

TG and DTA studies on Me₃SnO₂PCl₂, Me₂Sn(O₂PCl₂)₂ and Ph₃SnO₂PCl₂ were carried out under dynamic argon atmosphere. The results show that the decomposition proceeds in different stages leading to the formation of Sn₃(PO₄)₂ as a stable product. This compound was characterized by IR spectroscopy. Decomposition schemes involving reductive elimination reactions were proposed.