表面组装钴物种同时促进Cd0.9Zn0.1S光催化剂的界面电荷分离和表面反应

利用人工光合成将太阳能转化为化学燃料是太阳能利用的重要途径,具有广阔的应用前景,其中,太阳能光催化分解水制氢是最为关键的反应之一.但是,大多数半导体光催化材料面临着光生电荷分离困难和表面催化反应速率慢等挑战.本文以具有可见光响应的半导体光催化剂Cd_0.9Zn_0.1S(CZS)纳米棒为研究模型,利用水热法成功在其表面上均匀地组装氧化钴物种(CoO_x),构建了多级异质结构CZS@CoO_x.扫描电子显微镜和透射电子显微镜显示,表面组装的CoO_x物种均匀地覆盖在CZS纳米棒的整个表面上,形成了有序的CZS@CoO_x核壳多级异质结构.高分辨率透射电子显微镜进一步确认了氧化钴晶格间距与六方CZS的(002)晶面高度匹配,利于光生电荷在界面的分离和转移.稳态荧光光谱测试表明,与物理混合的样本相比,CZS@CoO_x多级异质结构表现出明显降低的荧光强度,说明多级异质结构能有效促进光生电子-空穴对的分离.时间分辨荧光光谱结果显示,CZS@CoO_x多级异质结构的平均光生电荷寿命明显增长,进一步确认了多级异质结构对光生电荷分离的作用.此外,电化学开路电位测量显示,增强的开路电压响应归因于多级异质结构CZS@CoO_x中致密的界面接触.电化学阻抗谱进一步确认,与没有形成致密界面结构的CZS-CoO_x和CZS/CoO_x相比,多级异质结构CZS@CoO_x的电荷转移电阻大幅度降低,从而确保了更快的界面电荷分离和转移.最后对CZS@CoO_x多级异质结构的光催化产氢活性进行了评价,发现其光催化产氢的性能远高于贵金属Pt/CZS光催化剂;进一步测量了CZS@CoO_x的表观量子效率,在420 nm处光催化产氢的表观量子效率为20%.此外,在多级异质结构CZS@CoO_x上进一步引入Pt助催化剂,可将表观量子效率进一步提升至37%.本文报道的这一简易可行的表面组装构建多级异质结构的策略有望在太阳能光催化领域发挥重要作用.     

钨酸铋担载钯纳米粒子光催化甲苯及其衍生物到醛的氧化反应

甲苯及其衍生物的选择性氧化是化学工业中重要的一环.氧化产物醛、酮和酸类化合物是各种农药、染料、防腐剂、阻燃剂、香料、塑料的合成中间体.在传统的化工过程中,通常在苛刻的条件下,如高温、高压以及酸性溶剂中进行甲苯的选择性氧化.光催化有机合成作为一种"绿色"的合成方法受到越来越多的关注.我们发现钨酸铋作为可见光响应的光催化剂,可以利用氧气作为氧化剂,对甲苯及其衍生物进行催化氧化反应.通过调节水热法合成钨酸铋的酸碱条件,控制其成核生长过程,改变其形貌,发现在pH值为0.49时,得到花状钨酸铋粉末活性最高.X射线衍射、扫描电镜、紫外可见吸收光谱和比表面测定结果发现,花状钨酸铋粉末表现出最佳的甲苯氧化活性很可能是与它最大的比表面积有关系.为了进一步提高催化的活性,我们将助催化剂担载在钨酸铋粉末上,发现Pd的担载量为0.1 wt%时甲苯氧化反应活性最高.将邻、间、对位甲基取代以及对位甲氧基和氯取代的甲苯衍生物进行反应,发现均可高选择性地得到目标产物.在加入电子牺牲剂硝酸银和空穴牺牲剂草酸铵到反应体系后,发现反应被完全禁阻,说明在甲苯氧化反应过程中电子和空穴都起到了相应的作用.通过电化学测试发现,钯作为助催化剂担载在钨酸铋表面后,产生更强的氧化和还原信号,说明其在电子和空穴发生反应的过程中都起到了相应的促进作用.由此推测,在甲苯的氧化反应中,钨酸铋材料表面吸收可见光,产生光生电子和空穴,而钯的担载则促进了电子和空穴进行氧气还原和甲苯氧化的过程.     

积件式“移动课堂”的构建——基于互联网+化学电子资源的建设研究

随着计算机网络技术的发展,网络资源开发和利用受到越来越多的关注。综合运用Flash动画制作软件、Fireworks和Dreamweaver 8等软件构建积件式化学移动课堂系统,系统中各积件包含:教材重现、素材视窗、微课播送、即时演练及网络交互平台等板块,可为中学化学日常教学、微课、"翻转课堂"以及教育部"三通两平台"教育资源公共服务平台等提供方便的电子资源。     

锐钛矿、金红石和板钛矿降解罗丹明B光催化活性的比较

详细考察并比较了采用低温制备的锐钛矿、金红石和板钛矿氧化钛降解罗丹明B的光催化活性.与传统高温焙烧制备的金红石相比,低温制备的金红石粒径小,比表面积大,表面羟基数目多,因此光催化效率明显增加.更重要的是,当锐钛矿和金红石具有相似粒径和比表面积时,金红石具有较高的光降解罗丹明B活性.对于板钛矿氧化钛而言,虽然其表观光催化...     

MoP催化剂上乙炔选择性催化加氢

通过高温还原法制得磷化钼(MoP)催化剂,采用X射线衍射和原位x射线光电子能谱对其进行了表征,并考察其催化乙炔选择性加氢性能.结果表明,在650℃经H2还原制得的催化剂中形成了大量的低价态物种MoP,但仍含有大量的高价态Mo和P物种,该催化剂具有加氢活性中心和缺电子中心双重功能,在乙炔选择性加氢反应中,乙炔转化率超过9...     

燃油氧化脱硫

综述了燃油的氧化脱硫,包括一些具有吸引力的氧化脱硫方法,如H2O2/有机酸,H2O2/杂多酸,H2O2/含钛分子筛和其它非过氧化氢体系(如叔丁基过氧化物等).对本课题组开发的新型乳液催化氧化脱硫体系进行了详细的介绍.在乳液体系中,界面问的传质限制被大大降低.在温和条件下,双亲性乳液催化剂可以将柴油中的含硫化合物选择氧化...     

三波段成像光学系统的辐射定标

系统的成像波段分别为近紫外（300 nm~380 nm）波段,可见光（380 nm~760 nm）波段和近红外（760 nm~1 100 nm）波段。通过搭建与该光学系统相对应的辐射定标装置,建立辐射定标数学模型,对已研制的三波段成像光学系统进行绝对辐射定标的研究。针对系统成像波段光谱范围较宽的特点,以分波段辐射定标方法对于测量得到的定标数据,采用最小二乘线性拟合法进行处理,对算法进行修正,再对定标数据进行处理。通过实验验证了2种方法的定标精度,结果表明:修正后的算法可得到精度更高的定标曲线,测量相对误差不超过5%,定标结果满足实际工程需求。     

介孔材料MCM-41上汽油吸附深度脱硫

 研究了不同硅铝比的MCM-41介孔材料作为吸附剂对模型汽油以及真实FCC汽油的脱硫性能. 结果表明,在室温和常压下,MCM-41介孔材料对模型溶液中噻吩的吸附随着吸附剂中铝含量的增加而显著提高. 吡啶吸附的红外光谱显示,噻吩吸附容量的提高与吸附材料酸性的明显增大有直接关系. 但在对FCC汽油的吸附脱硫实验中,随着MCM-41中铝含量的提高,脱硫率并未增大. 这主要是由于在FCC汽油中存在大量性质与噻吩类含硫化合物十分相近的芳烃和烯烃,竞争吸附导致MCM-41对有机硫化物的吸附能力显著降低.     

丙烯、氧气和环氧丙烷在Cu-NaCl/SiO2催化剂上吸附的红外光谱研究

 用红外光谱法研究了丙烯、丙烯/氧气混合气以及环氧丙烷(PO)在Cu-NaCl/SiO2催化剂上的吸附. 结果表明,丙烯在载体和催化剂上的吸附是完全可逆的. 丙烯和氧气在催化剂上共吸附后生成了丙烯醛,未观察到环氧丙烷(PO)生成. PO在载体和未还原催化剂上的吸附行为表明,PO与载体的硅羟基有强相互作用,PO发生开环反应生成开环物种. 而PO在还原态催化剂上的吸附行为较复杂,可能生成了酮类化合物.     

一维全场彩虹喷雾测量方法试验研究

全场彩虹技术受限于单点区域测量,如何拓展其到多点测量甚至一维测量,对于其实用性具有重要的意义。对提出的全场彩虹系统一维化原理进行了分析,设计并搭建了一维全场彩虹测量系统。分析了系统参数的选择对彩虹图像的影响,并改进了标定方法。用该系统对乙醇喷雾在一维线区域的蒸发物理过程进行了定量研究,得到的结果与PDA测量结果进行了对比,符合实际物理现象。