不同结构钽酸钠的制备及其光解水析氢性能

采用不同钠源,在水热条件下实现了钙钛矿结构NaTaO3、烧绿石结构Na2Ta2O6以及NaTaO3/Na2Ta2O6异质结型复合光催化剂的可控合成,利用X射线衍射、扫描电镜、高分辨透射电镜、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱和X射线光电子能谱对样品进行了表征,探讨了钠源对所得钽酸钠样品结构的影响.光解水析氢实验结果表明,各...     

钴铁双金属氧化物多孔纳米棒的制备及其电解水析氧性能

通过简单的钴铁前躯体热分解法制备了系列一维Co_(1-x)Fe_xO_y(0≤x≤1)多孔纳米材料,并在1 mol·L~(-1) KOH溶液中研究了其电解水析氧催化性能。研究发现不同Fe掺杂量对材料的结构与电解水析氧催化性能有较大的影响,其中16%(n/n)Fe掺杂量的Co_(1-x)Fe_xO_y具有最优的析氧催化性能。在10 m A·cm~(-2)电流密度下其析氧过电位为345 mV,塔菲尔斜率为54 mV·dec~(-1),并表现出优异的析氧稳定性能。廉价、高效的Co_(1-x)Fe_xO_y多孔纳米棒材料有望成为优良的析氧催化剂用于电解水制氢。     

钴铁双金属氧化物多孔纳米棒的制备及其电解水析氧性能

通过简单的钴铁前躯体热分解法制备了系列一维Co_1-xFe_xO_y（0≤x≤1）多孔纳米材料,并在1 mol·L^-1 KOH溶液中研究了其电解水析氧催化性能。研究发现不同Fe掺杂量对材料的结构与电解水析氧催化性能有较大的影响,其中16%（n/n）Fe掺杂量的Co_1-xFe_xO_y具有最优的析氧催化性能。在10 mA·cm^-2电流密度下其析氧过电位为345 mV,塔菲尔斜率为54 mV·dec^-1,并表现出优异的析氧稳定性能。廉价、高效的Co_1-xFe_xO_y多孔纳米棒材料有望成为优良的析氧催化剂用于电解水制氢。     

二氧化钛包裹金纳米棒核壳材料的制备及其光解水制氢

利用溶胶凝胶法制备了金纳米棒(GNR)与TiO₂的核壳结构复合材料--GNR@TiO₂,粒径为200 nm左右。 经水热晶化后的材料粒径为300 nm左右,GNR形貌和局域表面等离子共振(LSPR)峰保持稳定,其外边包裹着树枝状的锐钛矿相TiO₂壳层。 采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外可见吸收光谱、光催化制氢性能等技术手段测试表征了样品的结构及性能。 结果表明,晶化后的GNR@TiO₂在可见光范围内制氢速率为31.0 μmol/(g·h),相较与晶化前7.3 μmol/(g·h)得到了明显提升。 最后结合实验结果和时域有限差分(FDTD)分析了催化产氢机理:LSPR促进了可见光吸收,锐钛矿TiO₂对电场的增强促进了光生电子-空穴分离,同时晶化后的TiO₂壳层疏松多介孔,增加了活性位点,有利于传质。     

钴析氧催化剂原位制备及其结合半导体硅的光解水制氢性能

将发展成熟的硅光伏电池与析氧催化剂(OEC)结合,在近中性环境下光解水制备了氢气。采用原位制备方法,在硅光伏材料上电沉积钴形成无定形Co-OEC膜,有效促进光生电荷分离,实现了利用AM1.5组合滤波片模拟太阳光照射下水分解制氢气。 结果表明,在K₂B₄O₇缓冲溶液(pH=9.2)中,0 V(vs NHE)电压下沉积400 s形成的无定形Co-OEC具有良好的催化析氧效果,在无外加电压且模拟太阳光照射下,析氧电流密度可达1.7×10^-2 A/cm²,产氧速率为1.28 mol/(h·m²),且具有良好的稳定性。     

不同晶型WO3的光催化析氧活性研究

以仲钨酸铵为原料,分别采用高温煅烧、低温淬火与高温煅烧、自然冷却方法制备了正交晶型和单斜晶型的WO3,研究了两种不同晶型WO3的光催化析氧活性,结果表明,正交晶型WO3的活性高于单斜晶型WO3.同时对光催化剂WO3的用量以及电子受体Fe3 的浓度等因素对光催化析氧活性的影响进行了研究.     

NiFe水滑石纳米片阵列负载Ru用于提升碱性电催化析氢和析氧性能

通过离子交换的方式将Ru负载到NiFe水滑石(LDH)纳米阵列表面得到(Ru/NiFe LDH),Ru的引入显著提升了NiFe LDH的活性比表面积,暴露了更多的活性位点,同时调控了其电子结构,大大提升了其本征催化活性。在碱性条件下,催化析氢反应时仅需50 mV的过电位即可达到10 mA·cm^-2的电流密度,Tafel斜率为52.3 mV·dec^-1。而相同条件下原始NiFe LDH达到10mA·cm^-2的电流密度则需要226 mV的过电位,Tafel斜率为157.5 mV·dec^-1。同时制备的Ru/NiFe LDH也展现出了良好的析氧催化活性,在50 mA·cm^-2的电流密度下,过电位仅为231 mV,而NiFe LDH则需237 mV。Ru/NiFe LDH在长时间的电催化条件下依然能保持良好的工作稳定性。     

NiFe水滑石纳米片阵列负载Ru用于提升碱性电催化析氢和析氧性能

通过离子交换的方式将Ru负载到NiFe水滑石（LDH）纳米阵列表面得到（Ru/NiFe LDH），Ru的引入显著提升了NiFe LDH的活性比表面积，暴露了更多的活性位点，同时调控了其电子结构，大大提升了其本征催化活性。在碱性条件下，催化析氢反应时仅需50 mV的过电位即可达到10 mA·cm^-2的电流密度，Tafel斜率为52.3 mV·dec^-1。而相同条件下原始NiFe LDH达到10mA·cm^-2的电流密度则需要226 mV的过电位，Tafel斜率为157.5 mV·dec^-1。同时制备的Ru/NiFe LDH也展现出了良好的析氧催化活性，在50 mA·cm^-2的电流密度下，过电位仅为231 mV，而NiFe LDH则需237 mV。Ru/NiFe LDH在长时间的电催化条件下依然能保持良好的工作稳定性。     

泡沫镍铁合金自支撑NiFeOOH纳米片的制备及析氧性能研究

电催化析氧反应(OER)是电解水制氢的重要半电池反应。然而,OER的缓慢动力学仍需研究高效的电催化剂。在非贵金属催化剂中,NiFe基材料是OER催化剂研究热点。本文通过食人鱼溶液简单一步浸渍刻蚀法将不同Fe含量的泡沫NiFe合金进行氧化,制备了表面具有纳米片形貌的NiFeOOH自支撑电催化剂,并深入研究其电催化析氧性能。通过SEM、XRD、XPS等对电催化剂的形貌结构及成分进行表征,证实了三维多孔基底上NiFeOOH纳米片结构的形成。由于高价镍、铁物种的存在以及二维纳米片结构的生成,NiFeOOH/NF的析氧性能大幅度提高,在10 mA?cm-2的电流密度下过电位仅155.68 mV,Tafel斜率为 88.2 mV?dec-1。这为研制高效、耐用的自支撑非贵金属电极提供了新思路。     

纳米多孔Ni和NiO的制备及电催化析氧性能

采用快速凝固与脱合金相结合的方法制备了纳米多孔Ni,经热处理氧化获得纳米多孔NiO,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附仪(BET)对纳米多孔Ni和NiO的物相、形貌结构和孔径分布进行了表征,并通过循环伏安、稳态极化和电化学阻抗分析研究了电极的电催化析氧性能.结果表明,由Ni₃₀Al₇₀所得纳米多孔Ni具有多层次纳米多孔结构,在10 mA/cm²电流密度下析氧过电位仅为224 mV,交换电流密度为0. 63297 m A/cm²,表观活化自由能为40. 297 k J/mol,经1000次循环后,过电位降低了5 mV(j=10 mA/cm²),表现出良好的催化稳定性和耐久性;热处理氧化降低了NiO的比表面积与电化学活性面积,平衡电位下扩散传质速率明显减小,析氧活性较Ni电极有所下降.     

纳米WO3粉体的制备与光催化活性研究

报道了以钨酸钠和盐酸为主要原料,通过气液反应制备纳米WO3粉体光催化剂的新方法．在XPS,XRD,TEM等手段对催化剂进行了表征的基础上,又讨论了焙烧温度和乙醇加入量对催化剂粒度大小以及光催化活性的影响．同时对纳米WO3粉体催化剂的光催化重整乙醇制氢反应活性进行了研究,观察了产氢效率和光电化学行为．研究结果表明,气液反应法是一种简单有效的制备纳米WO3粉体催化剂的方法,并显示出较好的光催化活性;该方法所得的三氧化钨粉末粒子平均直径在100nm以下;钨酸钠溶液中乙醇加入量对三氧化钨粉末粒子的尺寸和分散性都有影响,随着乙醇量的增加,粒子尺寸减小,且分散性较好．焙烧温度引起的WO3粒子晶体结构的变化会导致光氧化还原电位变化,是引起光催化活性差异的主要原因．     

甲醛诱导合成WO3粉体与光致变色性质研究

采用甲醛有机诱导在水热条件下制备了形貌新颖的WO3粉体, 使用XRD, SEM, TEM, BET等手段进行结构和形貌表征, 并利用测色计对所制备的样品进行光致变色性能测试. 结果表明, 合成的WO3粉体仍为六方相, 以甲醛为诱导剂合成的粉体是由WO3纳米立方体簇集成的大小均匀的微球团聚而成, 纳米立方体的边长为20～50 nm, 簇集形成的微球直径为500～800 nm, 这种特殊的形貌有利于光生质子的产生和传输, 从而提高了合成的WO3粉体的光致变色性能.     

正丙醇诱导合成WO3粉体与光致变色性质

采用正丙醇为有机诱导剂, 在水热条件下制备了形貌新颖的WO3粉体, 使用XRD, SEM和TEM等手段进行了结构和形貌表征, 并用紫外-可见(UV-Vis)光谱仪及测色计测试了光致变色性能. 结果表明, 正丙醇诱导合成的WO3粉体仍为六方相, 但形成了特殊的海胆状纳米结构, SEM和TEM测试结果表明, 海胆状WO3微球由大量的WO3纳米杆簇集形成. 该诱导产物的纳米杆簇集成的海胆状结构显著地改善了光生质子的传输过程, 提高了合成的WO3粉体的光致变色性能.     

WO3/TiO2 复合纤维的制备及储能光催化性能

以钛酸正丁酯为前驱体, 采用静电纺丝技术制得了纯锐钛矿TiO2纤维, 并以其为基质, 通过水热法制备了具有异质结构的WO3/TiO2复合纤维. 利用X射线衍射仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 能量色散光谱仪(EDS)、 透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等对样品的结构和形貌进行了表征. 以罗丹明B的脱色降解为模型反应, 考察了样品的光催化性能和储能光催化性能. 结果表明, 花状WO3微球包裹在TiO2纤维上, 得到了具有异质结构的WO3/TiO2复合纤维光催化剂. WO3与TiO2复合有利于光生载流子的输运和分离, 增强了体系的量子效率, 提高了光催化活性. WO3/TiO2 复合纤维经光照处理后, 在黑暗条件下显示出储能光催化特性.     

微乳法制备纳米级WO3粉体

以最佳重量比６：４的∈ＣＨ２－ＣＨＯＨ）ｎ和ＣＨ３Ｃ１０Ｈ２２ＣＯＣＨ（ＯＨ）ＣＨ（ＯＨ）ＮＨ２作为混合型乳化剂，在二甲苯／水体系中首次制备了纳米级三氧化钨粉体，确定了最佳反应条件。在不同温度下处理得到的纳米级粉体为分散的规则球形粒子（最小尺寸为１５ｎｍ）。用透射电镜和Ｘ－Ｒａｙ衍射对各种温度处理得到的ＷＯ３粉体进行了分析。所制备的ＷＯ３纯度为９９．９６％。     

稳定的高可见光活性Ag3PO4/WO3复合光催化剂

通过离子交换法制备了Ag3PO4/WO3复合光催化剂。用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外可见漫反射光谱对所制备的样品进行了表征。通过在可见光(λ>420 nm)下降解水中的甲基橙来检测样品的光催化活性。结果表明,Ag3PO4/WO3的光催化活性和稳定性均高于纯相Ag3PO4,其原因是,Ag3PO4导带上的光生电子易于向WO3转移,提高了光生载流子的分离效率,也使得光生电子不再将Ag3PO4中的Ag+还原为Ag。     

WO3/碳布柔性非对称超级电容器的组装及性能研究

以超级电容器的电极材料制备、性质研究及对组装的非对称超级电容器的性能研究为核心内容,提高超级电容器电化学性能为主要目的,采用水热合成法在碳布基底上合成三氧化钨/碳布和活化后的碳布为超级电容器的电极材料。采用SEM、XRD表征方法对制备的材料进行了形貌表征及物相分析;使用上海辰华电化学工作站对电极材料进行了循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学性能测试. 最终得到以三氧化钨/碳布为正极材料、活化后的碳布为负极材料组装成不对称柔性电容器,进行电化学测试,其电位窗口提高到0~1.6 V,电流密度61.9 mA·cm^-2时,电容达到58.96 F·cm-2,功率密度0.48 W·cm^-2时,能量密度为20.36 mWh·cm^-2,同时在电流密度8 mA·cm^-2时,循环3000次时表现出良好的循环性能,相较于对称型超级电容器,倍率性能更加优异.     

WO3基气敏材料研究进展

综述了近年来国内外对WO3基气敏材料的研究状况,对制备工艺、防团聚技术、掺杂效应及气敏机理等进行了分析比较,并对今后的研究方向提出了一些看法。     

Z型光催化剂Sb2WO6/g-C3N4的制备及光催化性能

通过水热反应合成了Sb₂WO₆改性的g-C₃N₄复合材料(Sb₂WO₆ /g-C₃N₄). 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 紫外-可见漫散射反射光谱(UV-Vis DRS)和光致发光光谱(PL)等表征了样品的性质. 结果表明, Sb₂WO₆在g-C₃N₄的表面上生长, 并且复合材料光吸收能力有一定的增强, 光生电子-空穴的重组率降低. 通过罗丹明B(RhB)的光降解评价了Sb₂WO₆/g-C₃N₄复合材料的光催化性能. 结果表明, 模拟日光下Sb₂WO₆质量分数为10%的Sb₂WO₆/g-C₃N₄复合材料在60 min内对RhB的降解率为99.3%, 高于纯g-C₃N₄和Sb₂WO₆. Sb₂WO₆/g-C₃N₄复合材料的这种高度增强的光催化活性主要归因于强的界面相互作用促进了光生电子-空穴分离和迁移. 添加自由基清除剂的实验结果表明, ·O^2-和h⁺是光催化反应中的主要活性物质. Sb₂WO₆/g-C₃N₄复合材料在几个反应周期内表现出优异的稳定性. 根据实验结果提出了一种可能的Z型光催化机理.