Cr2O3/C@TiO2核壳型复合材料的设计合成及其光催化产氢性能

随着社会经济的快速发展,能源危机和环境污染问题成为世界各国关注的焦点.通过光催化剂将太阳能用于污染物降解、分解水产氢、CO2还原及有机物合成等领域,是解决上述问题的理想途径.过渡金属氧化物TiO2因其稳定性高、催化活性好、制备简单等优点,被认为是最理想的光催化材料.然而,TiO2带隙较宽、光响应范围窄、光量子效率低等缺点限制了其实际应用.将碳或Cr2O3与TiO2结合形成复合结构已被证明可以有效提升其光催化性能.另一方面,金属离子的掺杂可以有效提高氧化钛的可见光响应.本文利用具有高比表面积的金属有机骨架材料MIL-101(Cr)纳米材料作为模板、镉源和碳源,首先在MIL-101(Cr)表面可控生长TiO2纳米颗粒,获得MIL-101(Cr)@TiO2复合结构;然后在氮气保护下碳化形成Cr2O3/C@TiO2核壳型复合材料.碳化后,制备的复合材料具有模板的八面体形貌和高比表面积,MIL-101(Cr)中的Cr元素一部分会形成Cr2O3,一部分会掺杂到TiO2中,使得TiO2的吸收边红移.此外,Cr2O3/C@TiO2中的C有利于光的吸收和载流子的分离.这种独特的纳米结构赋予Cr2O3/C@TiO2复合材料优异的光催化性能.在300 W氙灯照射下,该复合材料光解水产氢的速率为446μmol h?1 g?1,约为纯TiO2的4倍.在可见光照射下,Cr2O3/C@TiO2分解水产氢的速率为25.5μmol h?1 g?1.将获得的粉体催化剂制备成光电极发现,Cr2O3/C@TiO2在全幅光照射下的光电流密度在0.4 V(vs.Ag/AgCl)下达到2.3 mA/cm2,约为纯TiO2的3.5倍.Cr2O3/C@TiO2光催化产氢活性的提高一方面是由于Cr掺杂到TiO2中使得其具有可见光响应,另一方面MIL-101碳化获得的Cr2O3/C有效促进了光生载流子的分离.     

MIL-53(Al)衍生的Rh单原子催化剂在间氯硝基苯选择性加氢制间氯苯胺反应中的应用

卤代苯胺是化学工业中重要的中间体,主要用于制造药物、聚合物、染料等含氮化学品,用多相金属催化剂催化卤代硝基芳烃加氢制备卤代苯胺是一种高效,绿色和可持续发展的生产工艺.该过程需要选择性加氢硝基基团,同时避免卤素基团的脱卤副反应发生.然而,化学选择性加氢存在巨大的挑战,难点在于催化剂的精准设计,一方面要求具备对硝基基团合适的加氢能力,另一方面要阻止对卤素基团的脱卤副反应发生.基于此,研制高效多相金属催化剂用于卤代硝基芳烃选择性加氢制备卤代苯胺反应引起了高度关注.近年来,单原子金属催化剂受到越来越多的关注,并在卤代硝基芳烃选择性加氢制备卤代苯胺反应中显现出极大的潜力.本文通过在金属有机骨架材料MIL-53(Al)自组装的过程中将金属Rh原位嫁接其骨架结构中,继而通过限域热解的方法制备了Rh@Al2O3@C单原子催化剂,其在间氯硝基苯(m-CNB)加氢制间氯苯胺(m-CAN)反应中显现了高效催化选择性.球差校正高角度环形暗场模式的透射电镜,CO作为探针分子的红外光谱和X射线光电子能谱等结果发现,Rh是以单原子的形式均匀的分布在Al2O3上并被无定型碳包覆,且Rh化学价态呈正价.而27Al固体核磁共振与密度泛函理论计算的结果则进一步确定Al2O3@C载体中存在的五配位的Al物种(AlV)是锚定Rh单原子的主要位点,AlV的不饱和的配位结构可以有效地稳定Rh单原子,对形成Rh位点的单原子分散至关重要.在间氯硝基苯选择性加氢制间氯苯胺反应中,与等体积浸渍法制备的Rh/C和Rh/γ-Al2O3纳米催化剂相比,Rh@Al2O3@C单原子催化剂表现出优异催化性能:其在313 K,氢气压力为20 bar的温和条件下转换频率(TOF)高达2317 molm-CNB·molRh-1·h-1,优于已报道的多相金属催化剂,是目前的最高值.此外,该催化剂展现出极佳的稳定性能,经过五次循环后,该催化剂对m-CAN的选择性仍旧保持在98％左右.Rh@Al2O3@C单原子催化剂的优异催化性能源自于金属单原子结构的形成对于金属位点电子结构的有效调节,进而调控催化剂加氢性能并实现对加氢脱卤副反应的抑制;与此同时,Rh@Al2O3@C催化剂增进了酸位点的可及性,从而促进了其串联步骤中包含的脱水反应的发生,进而有效提高催化剂的反应活性.     

石墨炉原子吸收法测定酱卤肉中铬的不确定度评定

对石墨炉原子吸收光谱法测定酱卤肉中铬的不确定度进行评定.参照GB 5009.123–2014,采用微波消解–石墨炉原子吸收法测定酱卤肉制品中铬含量,分析不确定度来源,包括测量重复性、标准工作溶液浓度、定容体积、称样质量、样品处理等,对各类不确定度分量进行评定,最终合成得到标准不确定度和扩展不确定度.当酱卤肉制品中铬含量...     

聚甲基丙烯酸甲酯掺杂Ce3+的飞秒激光三维信息存储

用飞秒激光(200 fs,1 kHz,800 nm)脉冲在掺杂稀土离子Ce3 的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜中进行了光存储实验研究,包括对样品的吸收光谱、激光照射前后的电子旋转共振(Electron spin resonance,ESR)光谱的测量和讨论。结果表明掺杂稀土离子Ce3 的聚甲基丙烯酸甲酯膜具有较低的写入阈值,有利于高速、并行的三维光存储。实验结果采用传统光学显微镜并行读出。给出了四层存储结果(点间距和层间距分别是4μm和16μm),并讨论了脉冲能量的大小对空腔尺寸的影响,进行高密度存储时,在保证读出信号灰度值足够大的情况下,应选择尽量小的激光脉冲写入能量。实验结果表明这种材料可以应用于三维光信息存储。     

Ti_(1-x)(Hf_(0·919)Zr_(0·08))_xNiSn的制备及热电性能

采用固相反应法合成了单相的Ti_(1-x)(Hf_(0·919)Zr_(0·08))_xNiSn(x=0·00—0·15),并用放电等离子烧结方法制备出密实块体材料.研究了Hf和Zr同时在Ti位上的等电子合金化对Ti基半Heusler化合物热电性能的影响规律.结果表明:少量的Hf和微量的Zr在Ti位上的等电子合金化,显著地降低了体系的热导率κ,同时显著地提高了体系的Seebeck系数α.组成为Ti_(1-x)(Hf_(0·919)Zr_(0·08))_(0.15)NiSn的试样室温热导率为3·72W·m-1K-1,在700K时ZT值达到最大为0·56.与三元TiNiSn相比,在相同温度下ZT值的提高率为190%—310%.     

磁控溅射制备的W,WSi2,Si单层膜和W/Si,WSi2/Si多层膜应力

采用直流磁控溅射技术制备了厚度约100 nm的W,WSi2,Si单层膜和周期约为20 nm,Si膜层厚度与周期的比值为0.5的W/Si,WSi2/Si周期多层膜.利用台阶仪对镀膜前后基底表面的面形进行了测试,计算并比较了不同膜系的应力值.结果表明:W单层膜表现出较大的压应力,而W/Si周期膜则表现为张应力.WSi2单层...     

Effect of O–O bonds on p-type conductivity in Ag-doped ZnO twin grain boundaries

Based on density functional theory, first-principles calculation is applied to study the electronic properties of undoped and Ag-doped Zn O-Σ7(12ˉ30) twin grain boundaries(GBs). The calculated result indicates that the twin GBs can facilitate the formation and aggregation of Ag substitution at Zn sites(AgZn) due to the strain release. Meanwhile, some twin GBs can also lower the ionization energy of AgZn. The density of state shows that the O–O bonds in GBs play a key role in the formation of a shallow acceptor energy level. When AgZnbonds with one O atom in the O–O bond, the antibonding state of the O–O bond becomes partially occupied. As a result, a weak spin splitting occurs in the antibonding state, which causes a shallow empty energy level above the valence band maximum. Further, the model can be applied to explain the origin of p-type conductivity in Ag-doped Zn O.     

采用旋转涂膜法制备基底生长的定向碳纳米管阵列

 采用化学气相沉积技术,利用旋转涂膜法制备催化剂基底材料,通过对涂膜过程中的角速度、旋转时间以及基底还原过程中温度的控制改变催化剂颗粒的分布状态,获得了粒径均匀分布的催化剂基底,该基底上催化剂颗粒集中分布在47～62 nm区间,再利用该基底生长出定向碳纳米管阵列。运用扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱仪对样品进行了表征。结果表明旋转涂膜法制备的基底平整性好于普通的滴膜法,且较其它基底制备方法具有简单易控、可使催化剂均匀分散等特点。利用该基底制备的碳纳米管阵列定向性良好。     

碳气凝胶及活化碳气凝胶电极材料制备与性能

 以间苯二酚(R)-甲醛(F)为原料,制备了有机气凝胶和碳气凝胶,并对其进行二氧化碳活化。X射线衍射(XRD)测试表明,二氧化碳渗入到碳气凝胶网络结构发生反应,造成(002)峰和(100)峰减弱;扫描电子显微镜(SEM)测试表明,活化没有破坏碳气凝胶的骨架结构,而是增加了大量的nm尺度微孔,从而大大提高了碳气凝胶的比表面积和微孔比例。在1 mol/L KOH电解液中进行了循环伏安和计时电位扫描测试,电极材料电化学性能稳定,具有较好的可逆性,在1 mA/s电流密度下进行充放电测试,得到活化前电极比电容为103 F/g,活化后由于比表面积的增加,比电容达到371 F/g,是一种理想的电化学电极材料。     

ICF靶用空心玻璃微球耐压性能测试

 利用自行研制的空心微球耐外压装置和充气装置，测试了目前激光惯性约束聚变实验打靶使用的空心玻璃微球耐内压能力和耐外压能力。空心玻璃微球采用液滴法制备，直径为180～250 mm、壁厚为0.8~4.0 mm。理论计算表明，当微球纵横比超过90时，耐外压能力与球壳材料的杨氏模量有关，由此测量得到的空心玻璃微球杨氏模量为55~75 GPa。玻璃微球的耐内压能力主要与球壳材料的抗拉强度有关，实验测量得到的玻璃微球抗拉强度为90~140 MPa。