基于可见光催化分解水制氢的物理化学综合实验设计

将可见光催化分解水制氢引入物理化学综合实验,系统介绍了催化剂制备、表征及光催化反应性能评价等实验内容.以无毒、易制备的g-C3N4作为实验用可见光催化剂,考查了制备温度对催化剂的结构及光催化性能的影响.     

物理化学综合实验:g-C3N4/MIL-125(Ti)的制备表征及其光催化还原Cr(Ⅵ)性能测试

该综合实验制备了一种负载型催化剂,并对其光催化还原Cr（Ⅵ）性能进行测试。采用溶剂热法制备g-C3N4/MIL-125（Ti）催化剂,通过X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、N2-吸脱附曲线、固体紫外-可见漫反射光谱（DRS）、荧光光谱（PL）及交流阻抗谱（EIS）表征了催化剂的结构、形态以及光催化性能。结合材料的表征数据及性能测试结果分析探讨g-C3N4的负载量对光催化还原Cr（Ⅵ）活性的影响,进一步探究该催化反应的进行机制。该实验实现了光催化技术与物理化学实验教学的结合,可让学生获取催化学科的前沿知识,了解催化反应以及各种现代测试技术的基本原理。     

在物理化学实验中使用微型技术简介

微型化学实验技术近年来愈来愈引起我国化学教育工作者的兴趣.我们从1991年开始把微型仪器应用到物理化学实验中,取得了较好效果.现简单介绍如下:     

溶胶-凝胶法制备高取向Bi4Ti3O12/SrTiO3(100)薄膜

Bi4Ti3O12具有良好的铁电、电光等性能山、特别是Bi4Ti3O12薄膜很适合作永久性存储材料，也可用于电光器件问．在微电子学、光电子学、集成光学、集成铁电学等领域均有广泛开发和应用前景，国外已用溅射法、激光沉积法制备出c轴取向Bi。Ti3Ol。薄膜【’，＼山东大学用MOCVD法制     

光催化与现代测试技术应用于物理化学实验的探索——以锑掺杂氧化铋的制备及光催化性能测试为例

以一个掺杂型复合催化剂的制备与催化性能测试为实例,尝试了将光催化和现代测试技术应用于物理化学实验教学。采用溶剂热法合成锑掺杂氧化铋纳米材料,并通过X射线粉末衍射和扫描电子显微镜对其成分和形貌进行表征。选取罗丹明B作为模拟有机污染物,对可见光条件下锑掺杂前后氧化铋纳米材料光催化性能进行评价。结合材料光学性质和光电性质分析探讨锑掺杂提高氧化铋纳米材料光催化性能的机制。通过开设该实验,可让学生获取化学学科的前沿知识,了解光催化反应以及各种现代测试技术的基本原理,掌握新的实验操作技能和数据处理方法,加深对物理化学基础知识的理解,对提高学生的综合实验能力,培养创新型、复合型人才具有重要意义。     

层状纳米光催化复合材料H0.8Fe0.8Ti1.2O4/TiO2的合成及性质

用固相合成法制备出K0.8Fe0.8Ti1.2O4,并用离子交换反应制备出H0.8Fe0.8Ti1.2O4;通过C3H7NH2层间膨胀,TiO2粒子的插入和紫外光分解等反应,合成出一种新的层状光催化纳米复合材料-H0.8Fe0.8Ti1.2O4/TiO2.X射线衍射和漫反射等表征结果表明 该样品的层间高度为0.47nm,禁带能隙为2.18和2.88eV.用(>400 nm的光照射30 min,0.4 g样品可使甲基橙溶液(20 mg/L)的降解率达到22.1%.而同样条件下标准TiO2(P-25)仅为6.2%,表明所研制的层状纳米复合材料具有较高的光催化活性.     

物理化学实验中的对比实验教学

在物理化学实验中,如何调动学生学习的积极性,改革目前实验中“照葫芦画瓢”的现象,培养学生分析问题、解决问题和科学研究的能力?“对比实验教学”是解决这个问题的有效方法之一,值得推荐给读者。对比实验是指对同一实验内容,各实验小组可以采用不同的条件(如不同的温度、压力、浓度、电压等)进行对比实验,也可以采用不同的方法和步骤进行对比实验,甚至还可以采用“错误”的实验与“正确”实验进行对比。学生们通过对比、分析和讨论,有助于对事物得到正确而较全面的认识。     

Cu2+掺杂的Bi2O3的制备及光催化性能的研究

本文采用并流沉淀法制备了Cu2+掺杂的纳米Bi2O3光催化剂(Cu/Bi原子比分别为1%,2%,3%和4%)。以甲基橙模拟有机污染物对催化剂的光催化性能进行了考察。用比表面(BET)、X-射线粉末衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS),紫外-可见漫反射光谱(DRS)和表面光电压谱(SPS)对所制备的催化剂进行了表征。结果表明,Cu2+掺杂量为3%时制备的Bi2O3具有最高的比表面积、孔容、最小孔径和晶粒尺寸。对甲基橙的光催化脱色结果显示掺杂量为3%时Cu2+-Bi2O3表现出最佳的光催化活性。     

物理化学实验仪器的改革

南京大学化学化工学院“基础物理化学实验”的改革包括三方面的内容：　　（１）实验课程结构的变化。　　（２）实验内容的更新。　　（３）实验仪器设备自动化。　　物理化学基础课由于实验多,做实验的学生人数多,因此需要大量的仪器。由于经费的紧张和国内少有适合教学的仪器,严重妨碍该实验室的发展。十几年来,我们共同开发了许多对物理化学实验使用方便、自动化程度高而且价廉的专用仪器,大大改变了物化实验室的面貌,开发的许多仪器已经在全国各高校广泛使用。１　运用现代传感器技术建立无汞实验室　　化学实验室的汞污染一直是…     

富含光诱导氧空位Bi12O17Br2的制备及其高效光催化固氮性能(英文)

采用一步水热法制备了Bi₁₂O₁₇Br₂光催化剂,其平均微片尺寸为1.2μm,比表面积约为29 m²·g^-1。Bi₁₂O₁₇Br₂的禁带宽度为2.42 eV,能够响应可见光。值得注意的是,在光照条件下Bi₁₂O₁₇Br₂表面能够产生氧空位;光诱导氧空位不仅能促进氮气在催化剂表面的吸附,而且对吸附的氮气分子的活化起到至关重要的作用。实验结果表明在可见光照射下,Bi₁₂O₁₇Br₂光催化剂上的氨生成速率为337.6μmol·g^-1·h^-1。在可见光的驱动下,Bi₁₂O₁₇Br₂光催化剂能够实现氮气与水反应生成氨的过程。     

将光催化编入物理化学教材相关章节的必要性

光催化是一种重要且特殊的催化反应,具有光化学反应和催化反应双重特征,已被广泛应用于诸多领域,但在本科物理化学实际教学中涉及较少。阐述了将光催化编入物理化学教材相关章节的意义,提出了编写的基本构思,并介绍了光催化的应用、反应机理和动力学等相关知识。     

推荐一个物理化学实验

用滴定法制备了十六烷基三甲基溴化铵 正丁醇 正庚烷 水 4组分体系所形成的微乳状液和制作出拟三元相图。认为其内容可以作为一个物理化学实验。     

超声振荡制备纳米Co3O4及其光催化性能研究

本文在超声辅助下采用并流沉淀法制备了纳米Co3O4,并用X-射线衍射(XRD)、比表面(BET)、扫描电镜(SEM)等对所制备的材料进行了表征。以甲基橙为模拟有机污染对Co3O4的光催化脱色性能进行了考察。实验结果表明:超声振荡对纳米Co3O4比表面参数、形貌、晶粒大小及光催化脱色性能有显著影响。对超声振荡制备的Co3O4光催化性能提高的原因进行了讨论。     

物理化学实验改革探讨

计算机技术的发展和先进仪器的应用给物理化学实验增添了新的活力和更大的发展空间。为了顺应时代的要求,我们将计算机技术应用于物理化学实验,不仅提高了实验的技术与手段,提高了实验结果的准确度和精确度,而且增加了实验的内容和信息含量,提高了学生的实验兴趣。根据“新世纪高等教育教学改革工程”的设计方案,化学专业的化学基础实验课内容分3个层次:基本实验,综合实验和研究型实验。在保留和完善基本的经典实验的基础上,增加了综合实验和设计实验,这类实验涉及的知识面宽,要求学生综合运用所学的知识思考并解决实验中的问题。现将物理化…     

Bi2O3-WO3光催化臭氧氧化降解糖蜜酒精废水的研究

采用固相合成法制备了Bi2O3-WO3光催化剂,研究了Bi2O3-WO3光催化与臭氧氧化协同降解糖蜜酒精废水的多相催化降解过程,并采用X射线衍射光谱(XRD)、紫外漫反射光谱(DRS)、热重-差热扫描(TG-DSC)等手段对Bi2O3-WO3催化剂进行了表征.研究发现:Bi2O3-WO3是一性能良好的光催化剂,臭氧强化了Bi2O3-WO3光催化氧化过程,反应2 h后,糖蜜酒精废水的脱色率可达90.2%.Bi2O3-WO3光催化剂的禁带宽度为2.92 eV,其中γ-Bi2WO6和Bi2W2O9是其活性中心.焙烧温度对Bi2O3-WO3光催化剂的活性有较大的影响,其中1 073 K为适宜的焙烧温度.     

Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2纳米片的简易制备及光催化氧化NO机理的原位漫反射红外光谱研究(英文)

BiOBr因具有合适的能带结构和独特的层状纳米结构而广泛应用于可见光催化领域,但其低的可见光利用率和高的光生电子-空穴对复合率,限制了其实际应用.最近,非整比BiOBr纳米材料表现出了良好的可见光催化性能.本课题组分别采用简易水热法和常温法制备得Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2纳米片,并表现出良好的可见光催化性能.然而,对于Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2的可见光催化氧化NO的转化路径及反应机理还不清楚.基于此,本文采用射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电子自旋共振(ESR)、电子顺磁共振(EPR)和比表面积-孔结构(BET-BJH)等手段研究了Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2的理化性能,通过原位红外光谱(in situ DRIFTS)研究了Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2的可见光催化氧化NO的转化路径及反应机理.XRD结果表明,在常温碱性环境下,OH~-离子逐步取代BiOBr中的Br-离子制备得单斜晶相Bi_4O_5Br_2;在水热碱性环境下,OH-离子进一步取代Bi_4O_5Br_2中的Br-离子制备得四方晶相Bi_(12)O_(17)Br_2.SEM和TEM结果表明,Bi_(12)O_(17)Br_2是由不规则纳米片堆叠形成的紧密且厚实的层状结构,Bi_4O_5Br_2是由纳米片和纳米颗粒无序堆积形成的多孔疏松结构.BET-BJH测试结果显示,Bi_4O_5Br_2的比表面积和孔容(37.2 m~2/g,0.215 cm~3/g)显著高于Bi_(12)O_(17)Br_2(8.7 m~2/g,0.04 cm~3/g).UV-Vis DRS测试结果显示,Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2均显示了良好的可见光吸收能力.可见光催化去除NO的测试结果表明,Bi_4O_5Br_2(41.8%)的光催化活性明显高于Bi_(12)O_(17)Br_2(28.3%).并且,在5次可见光催化循环实验后,Bi_4O_5Br_2(41.1%)表现出良好可见光催化稳定性.ESR测试结果表明,Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2参与反应的主要活性物种均为·OH自由基,Bi_4O_5Br_2产生·OH自由基明显强于Bi_(12)O_(17)Br_2.EPR测试结果表明,Bi_4O_5Br_2的氧空位明显多于Bi_(12)O_(17)Br_2,丰富的氧空位更有利于NO的有效吸附.由此可见,Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2表现出不同的理化特性.可见光催化氧化NO的原位红外光谱表明,只在Bi_(12)O_(17)Br_2光催化氧化NO的转化路径中会生成中间产物N2O3,表明Bi_(12)O_(17)Br_2和Bi_4O_5Br_2具有不同的NO光催化转化路径.结合上述表征结果认为,Bi_4O_5Br_2比Bi_(12)O_(17)Br_2表现出更优异可见光催化性能的主要原因有以下四个方面为:(1)Bi_4O_5Br_2拥有更高的比表面积和更大的孔容,有利于NO的吸附、反应中间产物的转移和提供更多的活性位点参与光催化反应;(2)Bi_4O_5Br_2可以生成更多的·OH自由基和拥有更强的价带空穴氧化能力;(3)NO中的O原子可以与Bi_4O_5Br_2的氧空位结合,从而提供更多的反应位点;(4)Bi_4O_5Br_2的光催化反应中可以生成中间产物N_2O_3,可以降低NO转化成NO_3~-的反应活化能.     

物理化学实验中的绿色化学教育

根据绿色化学的原则,对物理化学实验中的实验装置、实验内容进行“绿色化”改造,在实验中,要求学生运用化学基本知识,认识绿色化学的重要性,并将绿色化学的前沿内容引入物理化学实验中,丰富物理化学实验的内容。     

计算机辅助物理化学实验课程教学探讨

介绍把计算机及相关软件应用于物理化学实验的教学改革，使教学水平得到提高。     

物理化学实验目标管理教学法的研究

本文提出了物理化学实验目标管理教学法。依据指标设置原则，确定了物理化学实验评估指标体系，将教学总目标转化成可操作的教学行为。     

计算机与化学Origin软件在物理化学实验中的应用

物理化学实验数据处理类型分为直线型和曲线型。本文结合实例对每一类实验数据利用Origin软件作图并进行线性拟合、非线性拟合和分段拟合处理。最后得出运用Origin软件进行物理化学实验数据处理具有客观性和规范性、可以大大提高处理效率的结论。