F和Co共掺杂羟基磷灰石增强α-Fe2O3光阳极光电催化水氧化的性能研究

表面修饰产氧助催化剂是提高α-Fe_2O_3光电催化水氧化反应效率的重要手段.通过水热法在α-Fe_2O_3表面构筑F掺杂羟基磷灰石(F-HAP),并在此基础上通过离子交换法制备了F、Co共掺杂HAP表面修饰的α-Fe_2O_3光阳极(FCo-HAP/α-Fe_2O_3).采用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱、电化学阻抗谱等表征了FCo-HAP/α-Fe_2O_3结构、电化学性质和光电催化水氧化性能,并与F-HAP/α-Fe_2O_3和Co-HAP/α-Fe_2O_3等进行了对比.结果表明,F掺杂能降低α-Fe_2O_3表面HAP晶粒的尺寸,提高Co-HAP/α-Fe_2O_3的电化学活性面积,促进光生电荷向电解质转移,最终提高了α-Fe_2O_3表面的光电催化水氧化性能.     

α-Fe_2O_3光阳极光电化学分解水的研究进展与挑战

近年来,光电化学分解水制氢(PEC)技术为未来的能源需求提供了一个清洁、可再生的途径.赤铁矿(α-Fe_2O_3)因其带隙小(～2.1 eV)、无毒、存储量大以及光电化学稳定等优点而受到广泛关注.然而,导电性差、空穴扩散长度短(2～4 nm)、表面水氧化动力学缓慢、激发态寿命短(10×10~(-12) sec)等缺点,极大地限制了Fe_2O_3光阳极的光转换效率.我们回顾了赤铁矿光阳极用于PEC水氧化的研究进展,主要集中在促进Fe_2O_3光阳极表面的水氧化反应,体相的电荷分离和迁移以及提高光吸收能力.最后,对Fe_2O_3光阳极面临的挑战和未来的发展进行了展望.     

中性条件下Ni-Pi修饰α-Fe_2O_3及其在葡萄糖燃料电池的应用

通过水热法制备具有棒状结构的α-Fe_2O_3,并在其表面用磷酸根离子修饰,将用磷酸根修饰过的α-Fe_2O_3(Pi-Fe_2O_3)用作光阳极可以在中性介质中稳定存在.通常情况下,α-Fe_2O_3是在碱性条件下稳定存在的半导体,而将Pi-Fe_2O_3作为光阳极用在葡萄糖燃料电池中,可以在中性条件下直接利用太阳能将生物质能转化为电能,这样不仅可以扩大α-Fe_2O_3的使用范围,并且可以避免生物质氧化产生的CO_2与电解液反应,保持了电池的效率.在Pi-Fe_2O_3表面担载助催化剂镍,可有效的将电流密度提高1.5倍.运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis)和电化学阻抗对样品进行结构和电化学性能进行表征,进一步证明,中性条件下修饰过的具有棒状结构的α-Fe_2O_3在葡萄糖燃料电池的研究中有很大的应用价值.     

α-Fe_2O_3的制备及α-Fe_2O_3@SiO_2复合纳米材料的吸附性能

采用不同分子结构的有机含氮化合物作为包裹剂成功制备了具有弱磁性的α-Fe_2O_3纳米颗粒,其形貌可以实现由饼状到不规则长方体及长方体的转变.构成该α-Fe_2O_3纳米颗粒的前驱体α-FeOOH呈现梭形结构,通过一锅法可以在梭形α-FeOOH外面包裹一层介孔二氧化硅,煅烧后制备的α-Fe_2O_3@SiO_2复合纳米材料对水相中的亚甲基蓝有良好的吸附效果,室温下最高去除率达97.3%.针对制备的材料进行了XRD、SEM及磁学性能表征.     

阳极改性对微生物燃料电池处理秸秆水解物性能影响

以玉米秸秆稀酸水解液为阳极底物,用污水处理厂活性污泥为产电微生物菌源构建双室微生物燃料电池(MFC),采用三种不同方法改性阳极碳毡,并对其MFC产电性能进行研究。结果表明,以未改性碳毡(CC)、HNO_3酸解CC(HNO_3/CC)、壳聚糖改性CC(chitosan/CC)、PDADMAC/α-Fe_2O_3层层自组装改性碳毡(PDADMAC/α-Fe_2O_3/CC)的MFC的最大产电量分别为248、315、452和522 mV,最大功率密度分别为54.6、92.7、203.8和248.1 mW/m~2,COD的去除率分别为82.21%、81.46%、82.53%和86.44%。循环伏安曲线显示,PDADMAC/α-Fe_2O_3层层自组装改性的阳极碳毡具有较高的氧化还原电位。电化学阻抗谱图表明,PDADMAC/α-Fe_2O_3层层自组装改性碳毡的极化内阻最小,为7Ω。几种改性材料为阳极的MFC性能依次为PDADMAC/α-Fe_2O_3/CC壳聚糖/CCHNO_3/CC空白CC。     

耐高温赤铁矿(α-Fe_2O_3)型氧化铁纳米管阵列的可控制备

<正>赤铁矿(α-Fe_2O_3)型氧化铁具有独特的光学、电学、和电磁学性质,在化学传感器、锂离子电池、超级电容、雷达吸波和光解水制氢等领域有着广泛的应用潜力~(1,2)。纳米形貌调控和高温煅烧(high-temperature calcination,HTC)是进一步提升α-Fe_2O_3性能的两种重要途径。纳米形貌调控可有效增加α-Fe_2O_3的比表面积,而HTC则可大大提高α-Fe_2O_3结晶性,进而提升其电荷传输能力和吸光系     

α-Fe2O3在Y沸石上的分散

用草酸高铁铵浸渍NaY沸石, 并在高温下焙烧, 得到α-Fe_2O_3/NaY沸石体系。经XRD相定量外推法测定, α-Fe_2O_3在NaY沸石上的最大分散量为0.060 gα-Fe_2O_3/gNaY, 仅占α-Fe_2O_3在沸石表面密置单层量的5.5%。首次尝试用正电子寿命谱方法测定α-Fe_2O_3在沸石表面的最大分散量, 所得结果与XRD方法完全吻合。由程序升温还原方法发现沸石上α-Fe_2O_3的还原分两步进行, α-Fe_2O_3先还原成Fe_3O_4, 然后再还原成金属。α-Fe_2O_3分散相与沸石之间的强相互作用, 使这两个还原反应受到阻抑。     

水蒸气和α-Fe_2O_3对铈改性半焦脱除单质汞的影响研究

采用浸渍法制备了铈改性半焦吸附剂(Ce/SC),在小型固定床反应器上考察了水蒸气和α-Fe_2O_3对Ce/SC脱除Hg~0性能的影响,并利用X射线衍射、H2程序升温还原、X射线光电子能谱等分析手段对其机理进行了探究。结果表明,水蒸气会明显抑制Ce/SC对单质汞的脱除效率,原因是H_2O分子在活性组分CeO_2表面发生解离,部分晶格氧转化成Ce-OH官能团,从而导致其氧化活性的降低;α-Fe_2O_3的加入对Ce/SC的脱汞性能无显著影响;当水蒸气和α-Fe_2O_3同时存在时,Ce/SC的脱汞效率虽然有所降低,但是其降低幅度明显低于水蒸气单独作用时的情况,这主要是因为水蒸气与α-Fe_2O_3作用增加了其表面化学吸附氧的含量,提高了α-Fe_2O_3的氧化活性,促进单质汞的氧化和脱除。     

Sn掺杂对氧空位型α-Fe_2O_3纳米颗粒光解水性能的影响

在退火前未抽真空条件下,采用滴涂法在常压氮气氛围中退火制备了含氧空位的α-Fe_2O_3纳米颗粒.通过在空气和氮气氛围中退火和向前驱体溶液直接加入SnCl_4制备的α-Fe_2O_3的方法研究了Sn掺杂对氧空位型的α-Fe_2O_3纳米颗粒光催化性能的影响.结果表明,氮气氛围中退火Sn掺杂得到的的α-Fe_2O_3在1.23V vs.RHE时的电流密度分别是氮气氛围中退火未掺杂的α-Fe_2O_3的35倍和空气氛围中退火Sn掺杂的α-Fe_2O_3的15倍,氮气氛围中退火和掺杂被证明是获得高催化性能必不可少的条件.Mott-Schottky曲线和交流阻抗谱表明,掺杂和氧空位能增大催化剂的载流子浓度的电导率.在牺牲剂溶液中测试发现,Sn掺杂导致材料的表面反应速率提高是催化剂活性的重要影响因素.     

氧化铁负载铂纳米簇催化卤代硝基苯本体氢化性质研究

复相金属催化剂中的载体效应研究具有重要意义。我们以结构不同的氧化铁载体吸附"非保护型"Pt金属纳米簇制备了具有相同Pt纳米簇的Pt/Fe_3O_4、Pt/γ-Fe_2O_3和Pt/α-Fe_2O_3催化剂,考察了其在无溶剂条件下(本体条件)催化邻氯硝基苯(o-CNB)选择性氢化反应的性能,发现三种铂/氧化铁催化剂的催化选择性远高于商购铂/碳催化剂,Pt/γ-Fe_2O_3和Pt/α-Fe_2O_3的催化选择性明显高于Pt/Fe_3O_4,而Pt/Fe_3O_4的催化活性较Pt/α-Fe_2O_3高50%。铂/氧化铁对不同卤代硝基苯的本体选择性氢化反应表现出优良的催化性能,相应卤代苯胺产物的选择性均可达到99%以上。考察了温度、氢气压力对Pt/Fe_3O_4催化o-CNB本体氢化性能的影响。本工作为理解氧化铁负载金属纳米簇催化剂的特殊催化性质,进而发展高效金属纳米簇基催化体系提供了新的基础。     

丁烯异构体在铁系氧化物上的脉冲反应和热脱附性能的考察

用脉冲吸附和程序升温脱附(TPD)对α-Fe_2O_3,ZnFe_2O_4和ZnCrFeO_4进行了正丁烯异构体的吸附和反应性能的考察。结果表明,在室温下,三种正丁烯在α-Fe_2O_3上几乎不发生表面反应,而在ZnFe_2O_4,ZnCrFeO_4上则有不同程度的双键位移和选择氧化。多次脉冲吸附表明,第二次脉冲尾气中的丁二烯含量远大于第一次脉冲。各丁烯在三种氧化物上吸附后的TPD谱可分为以丁烯和丁二烯为脱附物的低温区(<200℃)与脱附物全部为CO_2的高温区(200～600℃)。丁烯-1在α-Fe_2O_3上较易热脱附,在其余两种氧化物表面上则强烈滞留,需经多次TPD才能脱净。还讨论了选择氧化部位和全氧化部位在这类氧化物表面上的可能形态。     

一步溶剂热法制备石墨烯/Fe_2O_3复合材料及电容性能研究

以氧化石墨烯为前驱物,硝酸铁为铁源,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,通过一步溶剂热法制备了粒径50nm左右、均匀地分布在石墨烯表面的石墨烯/α-Fe_2O_3(r GO/Fe_2O_3)复合材料。复合材料中的α-Fe_2O_3均匀地分布在石墨烯片层上,有效的减少了氧化铁纳米颗粒和石墨烯的团聚,实现了氧化铁与石墨烯片之间高效的组装。通过电容性能测试表明,在6 M KOH溶液中,α-Fe_2O_3、r GO和r GO/α-Fe_2O_3复合电极材料2 A/g的电流密度下比电容分别为70 F/g、167 F/g、799 F/g,复合材料的比电容比纯Fe_2O_3有明显提高,倍率特性和循环稳定性能也得到了改善,循环充放电100次后的电容保持率为42%。     

明嘉靖朝北京太庙改建规划方案生成之始末

近年来,基于BiVO_4光阳极的光电催化分解水技术引起人们的关注.我们通过水热-氨化法制备出Ni_3N纳米颗粒,首次将其作为助催化剂修饰到BiVO_4光阳极上光电催化分解水.实验表明, Ni_3N纳米颗粒成功负载到BiVO_4光阳极表面并可有效抑制表面电荷复合以及提高光电催化分解水性能.在1.23 V v. RHE处光电流密度可达3.23mA/cm~2.此外, Ni_3N/BiVO_4光阳极的最大值ABPE值达0.88%,并呈现出良好的稳定性.     

Ni(OH)2量子点助催化剂修饰α-Fe2O3光阳极增强光电分解水性能

氢气具有无毒、能量密度高以及燃烧过程零污染等优点,被誉为是未来代替化石能源的优质新型能源载体.探索高效的、可持续的制氢技术对氢气能源发展至关重要.其中,光电化学水分解电池以太阳能作为驱动力将水分解成氢气和氧气,是解决能源和环境危机的理想途径之一.α-Fe2O3是一种窄带隙(～2.1 eV)半导体,可以吸收约40％的太阳光,同时具有天然丰度高、成本低等优点,是目前备受关注的光阳极材料.然而,由于α-Fe2O3空穴扩散距离短和表面产氧动力学慢等缺点,导致α-Fe2O3的光电分解水效率仍然较低.针对上述问题,目前主要通过掺杂、构建异质结和负载助催化剂等手段来改善其性能.其中,负载助催化剂可以有效降低水氧化活化能和促进表面电荷分离,是改善光阳极性能的有效手段.本文采用离子吸附和螯合剂调控水解两步法,将Ni(OH)2量子点(Ni(OH)2 QDs)原位生长于α-Fe2O3表面,成功构建了Ni(OH)2 QDs/α-Fe2O3复合光阳极.透射电子显微镜结果表明,Ni(OH)2以直径为3–5 nm的量子点附着于α-Fe2O3纳米棒表面,并形成独特且牢固的异质结结构.光电水氧化性能表明,所制备的Ni(OH)2 QDs/α-Fe2O3光电阳极表现出良好的光电性能,其光电流达到了1.93 mA·cm?2(1.23 V vs.RHE),是单纯α-Fe2O3的3.5倍,且Ni(OH)2 QDs助催化剂使α-Fe2O3的起始电位降低了～100 mV.2 h稳定性测试结果表明,Ni(OH)2 QDs助催化剂在提升α-Fe2O3光电水氧化性能的同时,自身能够保持良好的稳定性,这在Ni(OH)2作为光电水氧化助催化剂的研究中较为少见.通过电化学活性面积、开路电压、电化学阻抗谱、注入效率和强度调制光电流谱等表征了Ni(OH)2 QDs对α-Fe2O3光阳极和电解液界面电荷传输的影响.结果表明,Ni(OH)2 QDs不仅能充分暴露水氧化活性位点,促进载流子在界面快速迁移,而且能有效钝化α-Fe2O3表面态,从而降低光生电子-空穴表面复合几率.本文可为多功能和高效量子点助催化剂/半导体光阳极的构建及在光电分解水制氢方面的应用提供一定借鉴.     

Ni3N修饰BiVO4用于光电催化分解水的研究

近年来,基于BiVO4光阳极的光电催化分解水技术引起人们的关注.我们通过水热-氨化法制备出Ni3N纳米颗粒,首次将其作为助催化剂修饰到BiVO4光阳极上光电催化分解水.实验表明,Ni3N纳米颗粒成功负载到BiVO4光阳极表面并可有效抑制表面电荷复合以及提高光电催化分解水性能.在1.23 V v.RHE处光电流密度可达3...     

γ-Fe_2O_3纳米立方块修饰的Graphene/CdS复合光催化材料的合成及性能研究

利用普鲁士蓝(PB)作为γ-Fe_2O_3前驱体,先依次在氧化石墨烯(GO)片上负载PB和CdS纳米粒子,再将其置于惰性气体(N2)氛围下进行煅烧,成功制备出CdS/RGO/γ-Fe_2O_3三元复合光催化剂.通过改变PB负载量可以得到不同γ-Fe_2O_3含量的三元光催化剂,且PB的方块状形貌在煅烧后得以保持.利用XRD、EDS、TEM、FT-IR、UV-vis等手段对所制备的样品进行组成、结构、形貌、光吸收等的分析表征,并以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物研究上述催化剂对有机污染物的光催化降解性能.与二元复合物CdS/RGO相比,三元CdS/RGO/γ-Fe_2O_3光催化剂表现出更强的可见光催化活性,这说明γ-Fe_2O_3在光催化过程中起了重要作用.而且,由于γ-Fe_2O_3具有铁磁性,在外加磁场的作用下可以将光催化剂从反应体系中快速分离回收.同时,还研究了CdS/RGO/γ-Fe_2O_3光催化剂的降解动力学过程,并通过光催化剂的荧光表征和活性基团捕获实验,提出了光催化降解的机理.     

α-Fe_2O_3形貌对Au/α-Fe_2O_3催化一氧化碳氧化反应性能的影响（英文）

负载型纳米金催化剂由于其独特的化学性质在一系列氧化反应中受到广泛关注.其中,一氧化碳氧化不仅在实际应用领域(如汽车尾气处理)发挥重要作用,而且作为一种理想的模型反应用以深入研究和理解催化剂的构效关系.为了获得高效的纳米金催化剂,我们需要把金负载到载体上,载体不仅为金的分散提供必要的表面,而且还会和金产生相互作用,这种金属-载体相互作用对金的氧化态,金颗粒大小及其热稳定性均有重要影响.金属氧化物是负载金最常用的载体.为了提高纳米金催化剂的性能,需要调变金属氧化物的性质.常用的策略是调控金属氧化物的组成、晶相以及晶粒大小.此外,对金属氧化物的形貌进行精细调控也是一种重要的方法,因为具有不同形貌的氧化物可能会暴露出不同的晶面,而且可能具有不同的缺陷位点.α-Fe_2 O_3是一种热稳定性强而且对环境友好的载体,可是有关其形貌对负载金催化剂在一氧化碳氧化反应中性能影响的研究尚不充分.因此,本文采用水热法合成了具有纳米球和纳米棒两种形貌的氧化铁,并采用沉积-沉淀的方法将金纳米颗粒负载于其表面.高分辨透射电镜照片显示,和氧化铁纳米球(α-Fe_2 O_3(S))相比,氧化铁纳米棒(α-Fe_2 O_3(R))的表面更为粗糙,具有更多的缺陷位点.Au和α-Fe_2 O_3(R)之间有更强的金属载体相互作用,导致纳米棒氧化铁上的金纳米颗粒更小而且多呈半球形.相比之下,纳米球氧化铁上的金纳米颗粒较大,多呈球形,且分布不均匀.反应结果表明, Au/α-Fe_2 O_3(R)具有更高的一氧化碳氧化活性.对反应后的催化剂进行表征发现, Au/α-Fe_2 O_3(R)上金颗粒烧结程度较低,平均粒径从1.5增至2.4 nm,而Au/α-Fe_2 O_3(S)上金颗粒烧结较为严重,平均粒径从2.0 nm增加到4.0 nm.氢气程序升温还原结果表明, Au/α-Fe_2 O_3(R)具有更强的还原性,这也促进了其催化活性的提高.     

稀土氧化物对α-Fe_2O_3半导体气敏特性的影响

制备了两个系列元件:系列Ⅰ在α-Fe_2O_3半导体氧化物中分别掺入La_2O_3、CeO_2、Pr_6O_(11)和Nd_2O_3;系列Ⅱ除α-Fe_2O_3+稀土氧化物外还掺入Sn~(4+)。测定了上述元件对于乙醇、甲苯、煤气、汽油等10种气氛在不同加热功率下的响应特性。结果表明,系列Ⅱ的灵敏度比系列Ⅰ普遍提高,两个系列在掺稀土氧化物后选择性比单纯的α-Fe_2O_3或α-Fe_2O_3=Sn~(4+)均有提高。所有掺稀土的元件对于乙醇、甲苯、甲烷等气体的灵敏度随着元件的加热功率的降低而升高,产生化学增感作用。热重分析还证实了掺Sn~(4+)的材料中SO_4~(2-)离子的含量增高,导致气敏性增加。     

草酸在α-Fe_2O_3上吸附的磁性研究

α—Fe_2O_3是多种工业催化剂的主要成分,有反铁磁结构的特殊性.张和Matijevie的实验曾经发现,草酸在均匀α-Fe_2O_3胶体粒子上的吸附随温度的升高而增加,这可能暗示着草酸从物理吸附向化学吸附的过渡.考虑到磁学测量需要更为明显的表面效应,我们制备了较小的α-Fe_2O_3粒子,并测定其吸附草酸前后的磁化率变化。     

稀土掺杂对γ—Fe2O3磁粉性能的影响

探讨了稀土掺杂对α-FeOOH针形微晶的生长过程和γ-Fe_2O_3磁粉性能的影响。α-FeOOH针形微晶生长采用碱法工艺。实验结果表明,稀土掺杂能够提高α-FeOOH针形微晶的轴比和它在热处理过程中的抗烧结性能,而H对γ-Fe_2O_3磁粉的磁记录特性有增益,特别是对主要磁记录特性的热稳定性增益更为显著。掺有0.1mol％混合稀土的γ-Fe_2O_3磁粉的磁性能如下:矫顽力H_c为36.3kA/m(455 Oe),比饱和磁化强度σ_s为90.4μWbm/kg(72emu/g),比剩余磁化强度σ_r为54μWbm/kg(43emu/g); 掺有0.1mol％Dy的γ-Fe_2O_3磁粉,·其剩余磁化强度在-200℃～200℃之间的温度系数可达-5×10~(-4)℃~(-1)。