纳米TiO_2膜修饰电极异相电催化还原马来酸

通过电化学合成前驱体和溶胶 -凝胶法在Ti表面修饰一层纳米TiO2 膜 ,SEM ,XRD测试表明晶型为锐钛矿型 ,晶粒平均尺寸为 2 5nm .采用循环伏安法、循环方波伏安法和电解合成法研究了纳米TiO2 膜电极在硫酸介质中的氧化还原行为以及对马来酸 (maleicacid)还原的电催化活性 .结果表明 ,纳米TiO2 膜电极在阴极扫描时有两对可逆氧化还原峰 ,可逆半波电位Er1/ 2 分别为 -0 .5 3V和 -0 .92V (vs .SCE ,扫描速度 0 .0 5V·s-1) ,对应于TiO2 /Ti2 O3 和TiO2 /Ti(OH) 3 两个氧化还原电对的可逆电极过程 .其中TiO2 /Ti2 O3 电对对马来酸具有异相电催化还原活性 ,纳米TiO2 膜中的TiⅣ/TiⅢ 氧化还原电对作为媒质间接电还原马来酸为丁二酸 (butanediacid) ,反应机理为电化学偶联随后化学催化反应 (EC′)机理 .     

邻硝基苯酚在纳米TiO2膜修饰电极上的异相电催化还原

邻硝基苯酚在纳米TiO2膜修饰电极上的异相电催化还原;纳米TiO2膜电极;循环伏安;邻氨基苯酚     

纳米TiO2膜修饰电极上对硝基苯甲酸异相电催化还原

有机电合成具有对环境友好、反应条件温和副产物少等优点并符合“原子经济性”要求，是一种可持续发展的绿色化学方法，已成为化学研究的重要前沿之一．使用媒质作为氧化剂和还原剂的间接电合成，大多为均相氧化还原电催化过程，把氧化还原催化剂固定在电极表面的异相电催化与均相催化相比具有更为显著的优点．本文采用循环伏安和电解合成法研究了纳米TiO2膜电极在硫酸介质和氢氧化钠介质中的氧化还原行为以及异相电催化还原对硝基苯甲酸的活性，探讨了纳米TiO2膜异相电催化的本质．     

醋酸处理对TiO_2纳米薄膜光催化性能的影响

用溶胶－凝胶方法在普通玻璃基体上制备了均匀透明的TiO_2纳米薄膜，并经 500℃煅烧2h，煅烧后的TiO_2薄膜在2 mol·L~(-1)的CH_3COOH水溶液中处理24h， 最后分别在100和500℃进行第二次热处理，醋酸处理前后的薄膜分别用UV－vis, SEM, XRD和XPS进行了表征，并用甲基橙水溶液的光催化降解评价TiO_2纳米薄膜 的光催化性能，结果发现：用醋酸处理后的TiO_2纳米薄膜的光催化活性高于处理 前薄膜的的光催化活性；而且，酸处理后经500℃热处理的TiO_2纳米薄膜的光催化 活性明显高于经100℃热处理的TiO_2纳米薄膜的光催化活性。     

Ti/nano TiO_2-ZrO_2修饰电极电催化还原马来酸制备丁二酸

采用溶胶-凝胶法制备高活性Ti基纳米TiO2-ZrO2膜电极.通过X射线衍射分析表明,纳米TiO2-ZrO2粉体呈微-纳二级结构.扫描电子显微镜测试表明,颗粒平均尺寸约为30 nm.通过循环伏安和恒电流电解技术研究发现,Ti/nanoTiO2-ZrO2电极对马来酸电催化还原制备丁二酸的活性要高于Ti/nanoTiO2电极,反应过程受扩散控制.以钛基氧化钌电极为阳极,Ti/nano TiO2-ZrO2膜电极为阴极进行恒电流电解实验.结果表明,控制电流密度20 mA cm-2,温度60℃,丁二酸的产率达到96%.     

Ti表面修饰纳米TiO2膜电极的电催化活性

用电化学合成法在Ti表面修饰一层纳米TiO₂膜,TEM和XRD测试表明晶型为锐钛矿型,晶粒平均尺寸为25nm.用循环伏安法、循环方波伏安法和电解合成法研究了纳米TiO₂膜电极在硫酸介质中的氧化还原行为以及对硝基苯还原的电催化活性。结果表明,纳米TiO₂膜电极具有异相氧化还原催化行为,膜中的Ti(Ⅳ)/Ti(Ⅲ)作为媒质间接电还原硝基苯为对氨基苯酚,收率和电流效率分别达91.6%和95.2%.     

纳米结构TiO2／SiO2的逐层自组装

采用逐层自组装方法在二氧化硅球表面交替组装了十二烷基硫酸钠单分子膜和 二氧化钛纳米粒子膜，该复合多层膜经高温假烧后得到了核壳型纳米结构二氧化钛 ／二氧化硅复合颗粒．利用XRD，SEM，X射线能谱等对复合颗粒进行了表征．结果 表明：二氧化肽在复合颗粒表面排列紧密、均匀，粒径在50nm左右，为锐钛矿型结 构．复合颗粒中二氧化肽的含量随组装层数的增加而均匀增加．     

纳米TiO2-Pt修饰电极的制备及其电催化活性

循环伏安;纳米TiO2-Pt修饰电极的制备及其电催化活性     

PbO~2纳米粉体的固相合成及其对MnO~2电极材料的改性作用

利用固相氧化反应制备了PbO~2纳米粉体样品，借助XRD，TEM以及循环伏安测试对其性质进行了表征。同时，对反应条件的选择进行了讨论。将所得样品用于改性MnO~2电极，恒流放电测试结果表明，样品掺杂量在1.25%～5.00%间对MnO~2有良好的改性效果，可使改性MnO~2的放电容量得到极大提高。循环伏安测试结果表明，铅的掺入改变了MnO~2的放电机理。在循环扫描过程中，掺杂物与MnO~2均不再以单纯氧化物的形式存在，而是形成了一系列Pb(X)(X=0,Ⅱ)Mn(Y)(Y=Ⅳ，Ⅲ，Ⅱ)复合物的共氧化与共还原，抑制了电化学惰性物质Mn~3O~4的生成和积累，从而有望改善MnO~2的可充性能。纳米PbO~2与常粒径PbO~2与常粒径PbO~2(标记为S)对MnO~2的改性机理类似。但前者对MnO~2的改性效果明显优于后者，当恒流放电至-1.0V时，其放电容量较S样改性MnO~2的放电容量平均高出约30%。     

Fe~(3+)掺杂的TiO_2纳米复合粒子的合成及表征

利用酸催化的溶胶-凝胶法合成了一系列不同Fe~(3+)掺杂量的TiO_2纳米复合 料子。用XRD,TEM,UV-vis等技术进行了表征。结果表明：在所研究的掺杂量范围 内(x_B = 0.0005 ～0.1000),未发现有铁氧化物的晶相生成;Fe~(3+)的掺杂可以 实现TiO_2由锐钛矿(anatase)结构向金红石(rutile)结构的低温转化,随着Fe~ (3+)掺杂量的增大,对光的吸收发生红移,吸收强度增大。掺杂适量的Fe~(3+)可 以使TiO_2纳米微粒的光催化活性得以提高。     

TiO2纳米晶电极上半菁衍生物分子设计中空间位阻效应的研究

设计合成了具有不同空间位阻的吡啶盐类和喹啉盐类半菁染料(E)-N-(4—磺酸 根丙基)-4-[2-4（4-N，N-二乙基氨基苯基）乙烯基]吡啶鎓盐（EPS），（E）-N-(4- 磺酸根丁基）-4-[2-(4-N,N-二乙氨基苯基）乙烯基]吡啶鎓盐（EPS4）和（E） -N-（4-磺酸根丁基）-4-[2-（4-N，N-二乙基氨基苯基）喹啉鎓盐（EQS4），研究了它们 的光物理性质，并将它们用作TiO2纳米晶电极的光敏化剂引入光电化学电池中。 研究发现:对于吡啶类半菁染料而言，无论是以三个亚甲基或是以四个亚甲基来连接 吸附基团RSO3^-和发色团时，单个的EPS和EPS4分子的光电响应行为一致．但是由于 以三个亚甲基来连接时，与EPS4相比，染料EPS的空间位阻相对较小，有利于其在 多孔膜上的吸附，最终结果是染料EPS对TiO2纳米晶电极的敏化作用好于EPS4．以喹啉 环为受电子基团的染料EQS4与同样含有四个亚甲基的以吡啶环为受电 子基团的EPS4相比，单个EQS4分子的光电响应行为虽然好于EPS4分子，但由于 EQS4分子间的空间位阻较大，影响了它在多孔电极上的吸附，致使其敏化的太阳能 电池的总光电转换效率有所下降．     

马来酸在束状TiO2阳极氧化膜上的电催化还原

采用阳极氧化法在0.5 mol·L-1硫酸+1 mol·L-1马来酸的混合溶液中制得了束状TiO2薄膜.X射线衍射(XRD)分析表明样品的晶型结构主要为无定形态;所制得的样晶通过原子力显微镜(AFM)观察,束状结构TiO2的宽度约2-5μm,长度超过20μm,束状结构中包含的纳米棒直径约80-150 nm.将制得的束状TiO2膜电极在上述混合溶液中直接进行原位的循环伏安扫描和恒电流电解实验.研究结果表明,马来酸在该电极表面异相电催化还原生成丁二酸;在恒电流电解过程中采用电极原位活化可明显提高丁二酸的产率和电流效率,并指出改进电极的原位活化技术是未来研究工作的主要目标.     

NanoTiO2-CNT复合膜电极在DMF溶液中对糠醛的异相电催化还原

通过在乙醇中电化学溶解Ti金属阳极合成前驱体Ti(OEt)4和溶胶-凝胶法在Ti表面修饰一层纳米TiO2-碳纳米管(nanoTiO2-CNT)复合膜, 采用循环伏安和电解合成法研究了nanoTiO2-CNT复合膜电极在N, N-二甲基甲酰胺(DMF)中的氧化还原行为以及对糠醛(furfural)还原的电催化活性. 结果发现, nanoTiO2-CNT电极在阴极扫描时有两对氧化还原峰, 可逆半波电位E r1/2 分别为－1.27 V和－2.44 V(vs SCE, 扫描速度100 mV•s-1), 分别对应于TiO2/Ti2O3氧化还原电对的可逆电极过程和TiO2/Ti(OH)3电对的准可逆电极过程；在DMF电解液中nanoTiO2-CNT复合膜中的Ti(IV)/Ti(III)氧化还原电对作为媒质间接电还原糠醛为糠醇, 反应机理为电化学偶联随后化学催化反应(EC′)机理.     

丁二酸在Ti/TiO2膜电极上的电化学合成

在包含原料马来酸的硫酸溶液中, 通过原位阳极氧化法制备了Ti/TiO2膜电极, 然后采用极性转换技术在原溶液中电化学合成丁二酸. 采用XPS, XRD和SEM分析了膜电极上的元素组成、价态分布和氧化膜的晶相结构及表面形貌. 结果表明, 阳极氧化膜层内只含有Ti和O两种元素, 且Ti均为Ti4+; TiO2氧化膜是金红石相, 表观呈现带孔的条纹形貌. 通过循环伏安、恒电位阶跃和恒电流电解技术研究了Ti/TiO2原位氧化膜电极的电化学性质, 结果表明, 该膜电极对马来酸电还原合成丁二酸具有较好的电催化活性. 以钛基氧化钌电极(DSA)为阳极, Ti/TiO2原位氧化膜电极为阴极进行恒电流电解了实验. 结果表明, 丁二酸的还原产率为95.94%, 电流效率为95.57%, 产物纯度为99.28%, 熔点为185~187 ℃.     

TiO2(110)面的弛豫结构及吸附O2的密度泛函研究

采用DFT／B3LYP方法研究了TiO2(110)的完整和氧缺陷表面的弛豫构型，并对 O2在氧缺陷表面的三种可能吸附构型进行了优化，计算了它们的吸附能、振动频率 和重叠布居．分析并预测了吸附后可能产生的物种．本文的计算结果与XPS，TPD和 ELS等实验吻合．