偶氮染料结构、光稳定性和光化学降解机理研究

本文介绍了偶氮染料分子构型、聚集态及其晶体结构的量子化学与实验研究情况, 综述了偶氮染料光稳定性的结构效应和光化学降解机理及其激光闪光光解与时间分辨共振Ram an 光谱近代实验技术的研究进展。     

含混合价态钒的晶体[N(CH3)4]4[H5PMo5V9O42]·3.5H2O的合成与结构

含有钒和钼的化合物在催化、抗病毒药物、功能材料等领域具有广阔的应用前景 [1～ 4 ] .近年来 ,钒取代的杂多化合物或金属 -氧簇的合成与表征已引起人们的广泛关注 ,许多新的化合物已被合成 ,如含五价钒的化合物 K7[Mo8V5O4 0 ]· 8H2 O和 Na3[VMo12 O4 0 ]· 1 9H2 O[5,6 ] ,含有混合价态钒的簇阴离子[( V V Mo10 ) VO4 0 ]6 - 和 [Mo8V V4 O4 0 ]8- 的化合物 [7,8] ,含双帽 Keggin 结构的簇阴离子[PMo6 VMo6 O4 0 ( V O) 2 ]5- 和 [PMo8V 4 V 2 O4 2 ]5- 的化合物 [9,10 ] 等 ,但所报道的含混合价态钒的 V- Mo化合物中含…     

超长碳纳米管的结构调控与制备：进展与挑战

碳纳米管由于其优异的性能和广泛的应用,在过去近三十年中引起了研究者广泛的研究兴趣。在众多不同类型的碳纳米管中,超长碳纳米管由于具有厘米级甚至分米级以上的宏观长度和相对完美的结构,展示出了优异的力学、电学、热学等多方面的优异性能,在透明显示、微电子产业、超强纤维、航空航天等领域具有广阔的应用前景。超长碳纳米管的结构控制制备是充分开发其优异性能并实现其实际应用的关键。在过去二十多年间,超长碳纳米管的研究取得了重要的进展。但同时,在结构控制与批量制备方面也面临巨大的挑战,还存在许多尚未解决的科学与技术难题,从而限制了其实际应用。本文对超长碳纳米管的生长机理、结构控制、选择性制备以及优异性能方面的进展及其背后的创新思想进行了系统的回顾;与此同时,讨论了超长碳纳米管近年来的研究进展、目前面临的挑战和未来的重点攻关方向。期望本文能为超长碳纳米管的可控合成、批量制备以及未来应用提供更多的启发和借鉴,为早日实现高质量超长碳纳米管的宏量制备和产业化起到一些推动作用。     

An Ultra‐Long‐Life Lithium‐Rich Li1.2Mn0.6Ni0.2O2 Cathode by Three‐in‐One Surface Modification for Lithium‐Ion Batteries

Voltage decay and capacity fading are the main challenges for the commercialization of Li‐rich Mn‐based layered oxides (LLOs). Now, a three‐in‐one surface treatment is designed via the pyrolysis of urea to improve the voltage and capacity stability of Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂ (LMNO), by which oxygen vacancies, spinel phase integration, and N‐doped carbon nanolayers are synchronously built on the surface of LMNO microspheres. Oxygen vacancies and spinel phase integration suppress irreversible O₂ release and help lithium ion diffusion, while N‐doped carbon nanolayer mitigates the corrosion of electrolyte with excellent conductivity. The electrochemical performance of LMNO after the treatment improves significantly; the capacity retention rate after 500 cycles at 1 C is still as high as 89.9 % with a very small voltage fading rate of 1.09 mV cycle^?1. This three‐in‐one surface treatment strategy can suppress the voltage decay and capacity fading of LLOs.     

等级孔微孔-介孔Fe2O3/ZSM-5中空分子筛催化材料的制备及催化苄基化性能

ZSM-5分子筛具有极其均匀的孔道结构、 良好的形状选择性和催化活性及耐水热稳定性, 是一种高效、 绿色的固体催化剂, 被广泛应用于石油催化裂化、 精细化工和环境保护等领域. 但其单一的微孔结构大大降低了客体分子的流通扩散性, 导致由大分子参与的芳烃烷基化反应受到极大限制. 本文采用NaOH/四丙基氢氧化铵(TPAOH)混合碱处理微孔ZSM-5, 制备了具备高结晶度、 高比表面积的等级孔微孔-介孔ZSM-5中空分子筛材料, 该材料在保持微孔孔道良好水热稳定性和大量活性中心的同时, 还通过介孔的引入进一步促进反应物及产物的扩散, 使间三甲苯苄基化反应的转化率提高了3.8倍. 通过在等级孔微孔-介孔ZSM-5中空材料上负载Fe, 开发出了具有双功能的等级孔微孔-介孔Fe₂O₃/ZSM-5中空催化剂, 该催化剂在苯的苄基化反应中表现出优异的催化性能, 当Fe负载量(质量分数)为6.67%, 反应温度为75 ℃, 反应时间为15 min时, 转化率高达98.3%, 选择性为81.6%, 最终收率达到80.2%.     

p区金属基电催化还原二氧化碳制甲酸催化剂研究进展

以清洁可再生电能为驱动力,常温常压下将二氧化碳(CO₂)选择性还原转化生成高附加值化学品或燃料,是解决目前能源和环境问题、实现CO₂资源化利用、促进碳循环回归平衡的有效手段之一。由于生成不同产物的还原电位和反应历程不同,单位产物的生产成本各有差异。最近研究表明,HCOOH是所有电化学CO₂还原产物中最具有经济效益和实用价值的产物之一。本文从电催化还原CO₂制HCOOH生成机理出发,综述了p区金属(如Sn、Bi、In)基催化剂在电催化还原CO₂制HCOOH领域取得的重要研究进展,其中以典型催化剂为例分析了CO₂还原生成HCOOH活性提高策略如氧化物还原转化、形貌调控、掺杂和合金化等,重点探讨了活性位点种类、数量以及催化剂电子结构在关键中间体*CO₂^.-、*OCHO的形成和吸附中的作用,最后总结了目前该领域面临的挑战以及未来发展方向。     

钾改性氧化铝基羰基硫水解催化剂及其失活机理

天然气、油田伴生气、高炉煤气等化工生产过程中伴生COS气体,不仅会腐蚀管道和毒害催化剂,还会严重污染环境并危害人类健康。COS催化水解反应可在温和条件下高效的将COS脱除,是最具应用前景的COS脱除技术之一。碱金属元素因其具有独特的电子供体性质、表面碱性和静电吸附等特性,常被用作助催化剂以提高Al₂O₃的COS催化水解性能。近年来,以钾为助剂改性的Al₂O₃催化剂(K₂CO₃/Al₂O₃)在COS催化水解反应中得到广泛的应用,但由于负载在Al₂O₃上的K物种的组成复杂,目前研究者对K₂CO₃/Al₂O₃催化剂上COS水解机理的理解仍存在一定的困惑和争议。本论文通过湿法浸渍法合成出一系列钾盐和钠盐改性的Al₂O₃催化剂,并利用各类先进的表征技术对这些催化剂进行分析。活性测试表明,以K₂CO₃、K₂C₂O₄、NaHCO₃、Na₂CO₃和NaC₂O₄改性Al₂O₃催化剂均有助于COS的水解。其中K₂CO₃/Al₂O₃拥有最佳的COS水解性能,连续运行20 h后其COS转化率仍高于~93%,远远优于未改性的Al₂O₃ (~58%)。我们利用原位红外光谱和X射线光电子能谱探明了反应过程中催化剂的化学结构特征,阐明了H₂O分子在K₂CO₃/Al₂O₃上的水解作用机制。原位红外表明COS在K₂CO₃/Al₂O₃上的水解过程中形成了硫代碳酸氢盐中间产物。X射线光电子能谱表征证明催化剂的失活主要是因为催化剂表面积累了硫酸盐和单质硫。此外,我们还研究了水蒸气含量对COS水解性能的影响,研究发现,由于H₂O和COS分子在催化剂表面存在竞争吸附,过量的H₂O会引起催化活性的下降。上述研究表明,K₂CO₃/Al₂O₃催化剂上COS水解性能的提高主要是形成了HO-Al-O-K界面活性位。更为重要的是,所制备的催化剂都是在模拟工业工况条件下进行的,这为后续的工业应用提供了宝贵理论指导。本工作为理解助剂钾在Al₂O₃催化剂上COS水解活性的增强提供了新的见解,这为未来设计稳定高效的COS水解催化剂打开了新的发展方向。     

KCl对Cu-K-La/γ-Al2O3催化剂上HCl氧化反应性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Cu-K-La/γ-Al₂O₃催化剂,考察了KCl对该催化剂催化HCl氧化制Cl₂反应性能的影响. 当KCl的负载量为5 wt%时,Cu-K-La/γ-Al₂O₃催化剂表现出较好的催化活性和稳定性,可在较大的原料气空速变化范围内使用. 在0.1 MPa,360 ℃,空速450 L/（kg-cat·h）和HCl/O₂摩尔比为2：1的反应条件下,Cu-K-La/γ-Al₂O₃催化剂上HCl转化率在100 h内保持85%以上. 表征结果表明,Cu,K和La物种均高度分散于γ-Al₂O₃载体表面;一定量KCl的加入可降低Cu²⁺ → Cu⁺的还原温度,从而提高Cu²⁺活性中心的催化活性.     

防覆冰涂层构建机理及制备

航空、通信、电力和运输设备的覆冰现象给人们的生产、生活带来许多不便,甚至引起重大经济损失,防覆冰涂层主要通过材料表面特殊物理化学性能与微相形貌来实现抗冰目的,这类材料需要兼具防结冰性和疏冰性,从延长结冰时间和降低冰的附着力两方面来减轻甚至消除冰雪积聚,是目前研究的热点。本文从防覆冰机理入手,深入探讨了防结冰性和疏冰性的影响因素,阐述了防覆冰涂层材料的设计与制备方面的最新进展,并对防覆冰涂层目前存在的问题与发展方向进行了分析和展望。     

聚电解质型正渗透汲取液

聚电解质作为正渗透汲取液具有渗透压高、溶质反向渗透、易于回收等特点,符合理想正渗透汲取液的要求。此外,多种分离方法诸如纳滤、超滤和热处理可用于其回收,使得聚电解质型汲取液成为诸如氯化钠等的传统无机汲取液的理想代替物。近年来关于聚电解质型汲取液的研究日益增加,而聚电解质型汲取液较无机型汲取液有许多独特的性质,应对相关研究进展予以总结。本文以聚电解质的化学结构分类对其研究进展进行了概述。重点总结了不同种类聚电解质的分子量、渗透压、黏度等性质,以及正渗透过程的水通量及溶质反向渗透情况,同时还介绍了相应的正渗透机理。最后,探讨和总结了各类汲取液的特点,并展望了未来的研究方向。