CDIO工程教育模式在递进式物理化学实验教学中的探索

物理化学实验对培养工科学生的创新能力和实践能力具有重要作用.该文以物理化学实验现状为出发点,探讨了河北联合大学在物理化学实验所进行的教学改革.为增强学生的综合能力以及工程实践能力,提出了CDIO工程教育模式在递进式物理化学实验教学改革中的探索.     

Ce掺杂K2La2Ti3O10催化剂的可见光高效催化制氢的研究

采用高温固相法合成了铈掺杂的K₂La₂Ti₃O₁₀催化剂, 利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征. 考察了催化剂的可见光催化分解甲醇水溶液制氢的活性, 并对可见光催化机理进行了分析. 研究表明, 铈的掺杂没有改变K₂La₂Ti₃O₁₀的微晶结构, 并使催化剂粒径有所减小. 紫外可见漫反射分析表明禁带宽度为2.3 eV左右, 对可见光具有较高吸收. XPS表明La和Ti为＋3和＋4价, 而Ce则是＋3和＋4的混合价态. 担载2 wt% Pt后, 在可见光下光催化活性大大提高, 当铈的掺杂量为0.5 mol%(即Ce取代La的摩尔百分量)时, 光催化活性达到最大, 产氢速率为0.05 mmol/h; 光照5 h后产氢量为0.22 mmol, 而纯K₂La₂Ti₃O₁₀的产氢量只有0.037 mmol.     

可见光分解水制氢催化剂的研究进展

光解水制氢能否实用化取决于太阳光的有效利用率,研究开发可见光化的光催化剂成为当前光催化剂研究中的重要课题。文章介绍了光解水制氢的反应机理,综述了近年来半导体光催化剂在利用可见光方面的研究进展。     

纳米Ag@AgBr表面敏化K2Ti4O9可见光催化剂的微波合成、表征和光催化活性

利用微波法合成纳米尺寸Ag@AgBr表面敏化K₂Ti₄O₉的复合光催化剂（Ag@AgBr/K₂Ti₄O₉）,并通过SEM、X-射线能量色散谱（EDX）、TEM、选定区域电子衍射（SAED）、XRD、紫外-可见漫反射（UV-Vis Diffuse Reflectance）、XPS等对其进行了表征,同时在可见光下测定催化剂对有机物降解的光催化活性。结果表明,粒径为0.2~0.5μm的Ag@AgBr均匀分散在K₂Ti₄O₉表面,Ag@AgBr/K₂Ti₄O₉对可见光有很好的吸收且Ag@AgBr的担载量影响可见光的吸收。当Ag@AgBr的担载量为25wt%时,复合光催化剂具有最高的光催化活性,光照1h对罗丹明B（RhB）的降解率可达97%。另外,催化剂的担载量和稳定性也做了考察。催化剂较高的光催化活性主要归因于Ag纳米粒子的表面等离子体效应和有效的光生电子-空穴的分离。     

微波辅助制备CdS插层K2La2Ti3O10复合物及其光催化制氢的性能

采用微波辅助通过酸交换、胺柱撑、离子交换等步骤制备了CdS插层的K2La2Ti3O10(记做CdS-K2La2Ti3O10)复合光催化剂.利用X射线粉末衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)和光致发光光谱(PL)等对产物进行表征,考察了CdS-K2La2Ti3O10在紫外光及可见光下催化制氢活性.结果表明,微波辅助法与传统法制备的插层复合催化剂晶型结构相似,同时大大减少了离子交换反应时间,减少了对层间结构的破坏,拓展了催化剂的可见光吸收范围.微波辅助制备的催化剂在紫外光和可见光照射3 h后的产氢量分别为221.53 mmol/(g cat.)和3.23 mmol/(g cat.),并对光催化机理进行了分析.     

CdS插层的K4Nb6-xCuxO17复合物的制备及其光催化制氢活性

以Nb2O5,K2CO3和CuO为原料经高温固相反应合成K4Nb6-xCuxO17催化剂,并通过层间离子交换反应,胺插入反应以及硫化反应制备CdS插层K4Nb6-xCuxO17复合催化剂(K4Nb6-xCuxO17/CdS)。利用X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),场发射扫描电镜(SEM),X射线能谱仪(EDX),紫外-可见漫反射(UV-Vis),分子荧光光谱(PL)等技术对催化剂进行表征。考察了催化剂的可见光催化制氢活性。结果表明,Cu离子掺杂进入K4Nb6O17晶格中,CdS位于K4Nb6O17层间。CdS插层K4Nb6-xCuxO17催化剂的最大吸收光波长约为550 nm。催化剂制氢活性有明显提高,紫外光和可见光下3 h产氢量分别达到279.83 mmol.gcat-1和7.11 mmol.gcat-1。最后讨论了复合催化剂光生电荷转移机理。     

高效Ag@AgBr等离子体光催化剂的制备及可见光活性研究

采用水热法和光致还原法制备了具有等离子体共振效应的Ag@AgBr可见光催化剂,利用XRD,SEM,EDX,DRS和XPS等手段对产物的结构和性能进行表征,并研究了催化剂在可见光下对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能,考察了催化剂的循环使用及捕获剂对Ag@AgBr光催化性能的影响.结果表明:贵金属Ag纳米粒子的表面等离子体共振效应可显著增强Ag@AgBr对可见光的吸收;催化剂对罗丹明B具有较高的可见光降解活性和稳定性,在可见光下照射90 min,对罗丹明B的降解率达95%以上,光催化剂循环使用5次仍具有良好的光催化降解活性;淬灭实验表明在Ag@AgBr降解罗丹明B过程中,吸附在催化剂表面的h+、·OH、O2·-是主要的活性物种.     

油水自组装制备Ag@AgBr/BiOBr高效可见光催化剂

采用油水自组装法制备Ag@AgBr表面修饰三维花状结构BiOBr复合光催化剂(Ag@AgBr/BiOBr),利用XRD、SEM、TEM、EDX、DRS、XPS、PL及EIS等手段对光催化剂的结构和性能进行了表征,并研究了可见光下降解亚甲基蓝(MB)的催化性能.研究表明:Ag@AgBr粒径约为20nm,均匀分散在花状微球BiOBr表面上;贵金属Ag的表面等离子体效应可显著增强可见光利用率,并有效促进光生电子空穴对的分离,Ag@AgBr(15wt%)/BiOBr光催化剂展现出最优的催化活性,可见光照射30min对MB的降解率将近90%,淬灭实验表明·O₂^-,h⁺和Br⁰均为活性物种.结合理论分析与实验结果提出复合光催化剂的降解机理.     

Ag@AgX（Cl, Br, I）及其复合物光催化剂的研究进展

综述了Ag@AgX（Cl, Br, I）等离子体光催化剂及其以TiO2、BiOX、BiVO4、ZnO等为本体制备的一系列复合物的研究进展,光催化机理、光催化剂的应用等方面的内容,并展望了Ag@AgX（Cl、Br、I）及其复合物未来的发展方向和研究内容。     

纳米Ag@AgBr表面敏化K_2Ti_4O_9可见光催化剂的微波合成、表征和光催化活性(英文)

利用微波法合成纳米尺寸Ag@AgBr表面敏化K2Ti4O9的复合光催化剂(Ag@AgBr/K2Ti4O9),并通过SEM、X-射线能量色散谱(EDX)、TEM、选定区域电子衍射(SAED)、XRD、紫外-可见漫反射(UV-VisDiffuseReflectance)、XPS等对其进行了表征,同时在可见光下测定催化剂对有机物降解的光催化活性。结果表明,粒径为0.2~0.5μm的Ag@AgBr均匀分散在K2Ti4O9表面,Ag@AgBr/K2Ti4O9对可见光有很好的吸收且Ag@AgBr的担载量影响可见光的吸收。当Ag@AgBr的担载量为25wt%时,复合光催化剂具有最高的光催化活性,光照1h对罗丹明B(RhB)的降解率可达97%。另外,催化剂的担载量和稳定性也做了考察。催化剂较高的光催化活性主要归因于Ag纳米粒子的表面等离子体效应和有效的光生电子-空穴的分离。