Sn/Cu电极电化学还原CO2的研究

采用电沉积法制备Sn/Cu电极,由SEM观察并研究了电沉积电流密度对电极形貌的影响.在碱性三电极体系中考察了Sn/Cu电极对析氢、CO2还原的影响.发现10 mA.cm-2和15 mA.cm-2电沉积电流密度下制得的电极活性较高,尤以15 mA.cm-2时电极性能更佳,并指出了电还原CO2关键材料的结构特性.     

亚硫酰氯在铂电极上电化学还原的现场红外光谱研究

设计出适用于亚硫酰氯（ＳＯＣｌ２）电化学还原现场红外测试的电解池。采用具有时间分辨的电化学现场ＦＴ－ＩＲ差谱法研究ＳＯＣｌ２在铂电极上电化学还原过程，检测出ＳＯ２Ｃｌ２，ＳＯ．ＳＯＣｌ２，（ＳＯ２）ｘ，Ｃｌ３Ａｌ（←ＯＳＣｌ２）等中间物种。结果表明这些物种是不稳定的。ＳＯ２Ｃｌ２进一步电还原是全过程的速度控制步骤。根据实验结果讨论了可能的反应步骤。     

红外光谱电化学

光谱电化学是目前电化学中最活跃的研究领域之一。它具有电化学技术易于控制表面性质、反应能量的优点,又具有光谱易于从微观角度观察电极-溶液界面上有关结构和键合的性质。当前应用的原位法(定位法,In Situ)是在保持研究体系原有环境的基础上从分子级     

表面增强拉曼光谱和红外光谱电化学实验

本文通过硫脲在银电极上吸附和正丙醇在铂电极上氧化的两个具体实例，简要介绍表面增强拉曼散射和红外反射光谱的教学实验内容。     

Cu-In二元金属催化剂上CO2电化学还原 (英文)

石油、天然气和煤等化石能源的转化利用不可避免排放大量的CO₂,造成一系列生态和环境问题.CO₂电化学还原可以在温和反应条件下将CO₂转化为CO或甲酸等,近年来受到研究者广泛关注,但因CO₂具有很稳定的化学结构,CO₂电化学还原要求催化剂具有高的活性,选择性和稳定性.贵金属如金和钯可以有效地将CO₂转化为相应的燃料如CO和甲酸等,但贵金属昂贵的价格限制了其大规模应用,所以迫使人们寻找非贵金属催化剂来替代它们.铟及其合金被应用于CO₂电化学还原生成甲酸,但在低过电位下,这些催化剂的电流密度和选择性都不理想.铜基催化剂也能催化CO₂电化学还原生成甲酸,但在短时间内稳定性较差.因此,需要进一步提高In和Cu催化剂上CO₂电化学还原的电流密度和稳定性.一种可能的解决方案是构建Cu-In双金属催化剂,通过两者的协同作用,有望提升在低过电位下CO₂电化学还原生成甲酸的电流密度和稳定性...     

TiO_2纳米管电极上电化学还原CO_2生成CH_3OH

采用原位阳极氧化-煅烧法制备TiO_2纳米管(TiO_2NTs)电极,运用X射线衍射(XRD)、电场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、双电位阶跃测试等对制备电极进行表征,考察了其在0.1mol?L~(-1) KHCO_3水溶液中电化学还原CO_2的催化活性。结果表明TiO_2NTs电极上电化学还原CO_2的主产物为CH_3OH,CH_3OH由HCOOH和HCHO进一步还原而来。电极制备的最佳煅烧温度为450℃(TiO_2NTs-450),电解电位-0.56 V(vs RHE(可逆氢电极))时反应120 min后,生成CH_3OH的法拉第效率和分电流密度分别为85.8%和0.2 m A?cm~(-2)。与550和650℃煅烧的电极相比,TiO_2NTs-450电极具有更高的催化活性,归因于电极表面更多的三价钛活性位,有利于CO_2吸附,从而对·CO_2-起到稳定的作用,速率控制步骤转变为·CO_2-的质子化反应。     

贵金属负载TiO2对光催化还原CO2选择性的影响

利用光沉积方法在TiO₂表面分别负载1%(质量分数) Pt、Pd、Au和Ag助催化剂.用TEM、XRD、UV-vis等技术对催化剂进行了表征,并利用连续瞬态电流时间响应和线性扫描伏安法等电化学方法,对贵金属负载的TiO₂光催化剂在光照条件下的电流响应强度及电催化析氢电位等特性加以测试.分析了贵金属助催化剂对光催化还原CO₂性能的差异.结果表明,负载贵金属助催化剂能显著加速光生电子空穴的分离,降低复合率;另外,助催化剂对还原CO₂选择性的顺序为Ag>Au>Pd>Pt.贵金属助催化剂还原CO₂的加氢选择性和析氢过电位存在相关性,即越不利于析氢过程的助催化剂,其催化CO₂加氢还原产物的选择性越高.     

负载型TiO2/SBA-15的制备及其光催化还原CO2性能

以羧基改性的SBA-15(COOH/SBA-15)和钛酸四丁酯(TB)为原料,利用COOH/SBA-15表面上高分散的大量羧基将TB锚定,通过溶剂热处理得到高分散负载型TiO2/SBA-15催化剂.产物经XRD,Raman,FT-IR,TEM,N2吸脱附和UV-Vis表征,结果显示:所制备的TiO2/SBA-15催化剂为比表面大、结晶度较高的锐钛矿TiO2,TiO2均匀分散于SBA-15表面,此外,COOH/SBA-15有效抑制了TiO2晶粒的长大.以光催化还原CO2为探针反应,考察了TiO2/SBA-15催化剂在紫外光照射下的光催化性能.结果表明:相比于后处理浸渍法制备的光催化剂,本文制备的TiO2/SBA-15催化剂表现出了高的光催化还原CO2活性,主要产物为甲醇,且TiO2最佳负载量为16.5%,并对相关反应机理做了探讨.     

β—Ni（OH）2电极的原位红外光谱研究

利用原位界面付里叶变换红外反射光谱法研究了β-Ni(OH)_2在3mol/L NaOH溶液中的电化学行为.原位红外反射光谱数据表明,电极电位大于0.5 V时.β-Ni(OH)_2层的表面转变为β-NiOOH.β-Ni(OH)_2层的氧化是从β-Ni(OH)_2/溶液界面开始的.而逆向的β-NiOOH层阴极还原则可能起始于Ni/β-NiOOH界面.用NaOD重水溶液代替NaOH水溶液可减少溶剂对光谱数据的干扰,谱图更清晰.     

表面增强红外吸收光谱——表面敏感的原位免标记光谱电化学技术

表面增强红外吸收光谱（尤其衰减全反射表面增强红外吸收光谱）是一种超灵敏的红外光谱技术,能够实现亚单层膜水平的表面选择性探测. 由于增强基底可同时作为工作电极实现电化学调制,衰减全反射表面增强红外吸收光谱是一种表面敏感的原位免标记光谱电化学技术. 本文首先简要介绍了表面增强红外吸收光谱的基本原理和技术特点,之后通过代表性研究工作着重介绍近年衰减全反射表面增强红外吸收光谱电化学的应用和发展,最后展望了表面增强红外光谱所面临的挑战和潜在的研究方向.     

Reduction of CO2 by nickel (II) macrocycle catalyst at HMDE

With the aim of finding a suitable electrocatalyst for the efficient reduction of carbon dioxide, the electrochemistry of nickel (II) complex of 1,3,6,9,11,14-hexaazatricyclo [12·2·1·1] octadecane was studied using cyclic voltammetry (CV) and controlled-potential electrolysis (CPE) techniques in the presence and absence of CO₂ in 100% H₂O, CH₃CN-H₂O mixtures (20–100%) and DMF-H₂O (70–100%) mixtures. The efficiency of this process is determined using the coulometry technique. CO is the major product in the gaseous phase and HCOOH the sole product formed in the solution phase.     

TiO2纳米管阵列覆盖Si薄膜光催化还原CO2性能的研究

本工作采用CVD法在阳极氧化TiO2纳米管阵列膜表面沉积一层非晶Si膜,通过退火后得到晶化了的Si膜/TiO2纳米管阵列的复合结构,并初步就其光催化还原CO2制备碳氢化合物的活性进行研究。拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)等微结构表征结果表明所制备的TiO2纳米管阵列的厚度为270 nm左右,管直径约为70 nm,管壁厚度约为16 nm。覆盖的Si膜已晶化,其厚度约为300 nm。通过高效液相色谱(HPLC)及总有机碳(TOC)来检测光催化还原液相产物中的甲酸及总有机碳含量,发现负载Si膜后的TiO2纳米管阵列光催化性能有所提高,在装有400cut滤光片氙灯照射2 h下TOC含量从21.2 mg.L-1增长到29.5 mg.L-1,表明Si与TiO2的复合可有效的提高光催化还原CO2的活性,这可能与该异质结结构可增加对光的吸收并且可降低光生空穴-电子对复合有关。光催化循环实验表明所制得的催化剂在循环5次后仍可保持91.6%的催化活性。     

傅立叶变换红外光谱技术在超临界CO2作用聚合物体系中的应用

超临界CO₂（scCO₂）作为一种物理化学性质优良、具有高扩散速率及优良溶解性能的溶剂,在科学研究及工业生产中广受青睐。将scCO₂应用于聚合物体系中,CO₂ 与聚合物间特殊的相互作用有利于CO₂分子在聚合物中的吸附与扩散。同时通过CO₂的吸附及其对聚合物的溶胀和塑化作用,聚合物所处微观化学环境以及整体结构性质会发生一定的变化。由于傅立叶变换红外光谱（FTIR）技术能够有效地考察化学环境变化对分子结构造成的影响,这一表征技术在超临界CO₂作用体系中广为应用。本文主要选取了近年来利用FTIR技术考察scCO₂作用于聚合物体系的一些实例,从CO₂-聚合物相互作用机理,scCO₂对聚合物或生物大分子的加工过程的影响两方面,阐述了利用红外光谱技术在scCO₂作用体系中的应用以及前景。     

TiO_2纳米带光催化二氧化碳甲烷化

研究了在常温常压下TiO2纳米带光催化CO2催化加氢气反应。在紫外光照射下,二氧化碳的加氢还原产物为甲烷。利用高分辨TEM,XRD,UV-Vis DRS,低温氮吸附-脱附,TG等考察了催化剂与甲烷产率的构效关系。结果表明,在600℃焙烧时得到的双晶材料具有最佳的光催化活性。优异的光催化活性主要得益于TiO2双晶脱水纳米带(DNR Bicrystalline dehydratednanoribbon)。上面形成的纳米晶界能够提高催化剂在紫外区的光吸收能力,TiO2(B)和锐钛矿独特的双晶间隔结构也提高了界面电荷分离的效率。担载贵金属Pt显著地提高了反应速率。     

Z型Ag-Cu2O/BiVO4光催化剂的光催化还原CO2性能

利用简单的化学还原沉积法将Cu₂O纳米球和Ag纳米颗粒均匀包裹在十面体BiVO₄表面,成功构建了一种具有高效电荷载流子分离/转移特性的Z型异质结光催化剂Ag-Cu₂O/BiVO₄。Ag-Cu₂O/BiVO₄在可见光下光催化CO₂还原为CO的产率可达5.37 μmol·g^-1·h^-1,分别是纯BiVO₄和Cu₂O的35.8倍和6.25倍。通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光(PL)光谱、瞬态光电流响应(TPC)和电化学阻抗谱(EIS)对Ag-Cu₂O/BiVO₄的晶体结构、形貌、组成、能带结构和吸光能力等进行了系统表征分析,并提出了其光催化体系还原CO₂的催化机理。     

Z型Ag-Cu2O/BiVO4光催化剂的光催化还原CO2性能

利用简单的化学还原沉积法将 Cu₂O纳米球和 Ag纳米颗粒均匀包裹在十面体 BiVO₄表面,成功构建了一种具有高效电荷载流子分离/转移特性的Z型异质结光催化剂Ag-Cu₂O/BiVO₄。Ag-Cu₂O/BiVO₄在可见光下光催化CO₂还原为CO的产率可达5.37 μmol·g^-1·h^-1,分别是纯 BiVO₄和 Cu₂O的 35.80倍和 6.30倍。通过 X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光(PL)光谱、瞬态光电流响应(TPC)和电化学阻抗谱(EIS)对 Ag-Cu₂O/BiVO₄的晶体结构、形貌、组成、能带结构和吸光能力等进行了系统表征分析,并提出了其光催化体系还原CO₂的催化机理。     

制备工艺对NiFe2O4分解CO2活性的影响

随着大气中CO2浓度的增加,温室效应日趋严重,促使人们对大气中CO2的转化与消除这一课题更加重视。1990年Yutaka Tamaura[1]发现氧缺位磁铁矿几乎可以100%分解CO2后,为解决温室效应提供了一条新的探索途径。通过对不同铁酸盐MFe2O4(M=Fe,Mn[2],Co[3],Zn[4],Ni[5]等)分解CO2活性的考察,发现铁酸镍在300℃分解CO2的活性比其它铁酸盐都好。NiFe2O4的制备最常采用的是共沉淀法、柠檬酸溶胶凝胶法和水热法,3种方法由于制备     

ZIF-67/CeO2催化CO2和甲醇直接合成碳酸二甲酯

采用沉淀法将ZIF-67负载到CeO₂上,制备了具有多重活性位点的非均相催化剂ZIF-67/CeO₂,并研究其催化CO₂和甲醇直接反应生成碳酸二甲酯(DMC)的性能。采用 X 射线衍射、N2吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱和 X 射线光电子能谱研究了ZIF-67/CeO₂的各种理化性质。结果表明,ZIF-67的引入使ZIF-67/CeO₂催化剂产生更多的氧空位。在考察的ZIF-67/CeO₂系列催化剂中,0.3-ZIF-67/CeO₂(0.3为Co、Ce物质的量之比)在具有高的比表面积的同时还能保持介孔结构,具有丰富的酸碱位点,并且具有较高的CO₂吸附容量,表现出最好的催化性能。在反应温度为140℃、压力为4.5 MPa的条件下反应4 h,DMC收率可达到3.79 mmol_DMC·gcat^-1。     

ZIF-67/CeO2催化CO2和甲醇直接合成碳酸二甲酯

采用沉淀法将ZIF-67负载到CeO₂上,制备了具有多重活性位点的非均相催化剂ZIF-67/CeO₂,并研究其催化CO₂和甲醇直接反应生成碳酸二甲酯(DMC)的性能。采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱研究了ZIF-67/CeO₂的各种理化性质。结果表明,ZIF-67的引入使ZIF-67/CeO₂催化剂产生更多的氧空位。在考察的ZIF-67/CeO₂系列催化剂中,0.3-ZIF-67/CeO₂(0.3为Co、Ce物质的量之比)在具有高的比表面积的同时还能保持介孔结构,具有丰富的酸碱位点,并且具有较高的CO₂吸附容量,表现出最好的催化性能。在反应温度为140℃、压力为4.5 MPa的条件下反应4 h,DMC收率可达到3.79 mmol_DMC·g_cat^-1。