N,S双掺杂活性炭的制备及其电化学电容性能

以人发和蔗糖为炭源,通过水热碳化法和相继的KOH活化法,成功制备了N,S双掺杂活性炭.通过SEM、氮气吸附和XPS对所制备的碳材料的形貌、结构和表面性质进行了详细的表征.在6mol·L-1 KOH电解液中,对所制备的碳材料的电化学电容性能进行了测试.由于N、O、S等多种类的元素掺杂所表现出来的协同效应,所制备的碳材料表现出较大的赝电容,在6mol·L-1KOH电解液中的比电容值可以达到174.5F·g-1.实验利用可再生生物质,成功制备出了多种杂原子掺杂的碳材料,该碳材料拥有高比表面积和优异的电化学性能.     

微孔-介孔多级孔炭材料的制备及电化学电容性能研究

采用有机-有机自组装法, 并结合后活化法制备了一类具有微孔-介孔复合孔结构的多级孔炭材料(HPC), 并研究了这类材料的电化学电容性能. 孔结构测试表明, 采用KOH后活化法可以在介孔炭的孔壁上控制性地生成微孔. 电化学测试表明, 与文献中报道的硬模板法制备的介孔炭相比, HPC具有更好的电化学电容性能. 在100 mV/s的快速电压扫描速率下, 它的比电容值能达到168.9 F/g. 更值得指出的是, HPC的高频电容性能非常优异, 在1 Hz时的比电容值高达180 F/g, 这一数值优于任何其它类的电极材料. HPC优异的电化学电容性能应当归功于它特殊的多级孔结构, 有助于电解质离子在孔道内的快速扩散.     

NPE在有序介孔炭上的吸附行为研究

采用有序介孔硅为硬模板制备了具有不同孔径的有序介孔炭(OMCs). 氮气吸附测试表明, 有序介孔炭具有丰富的介孔表面和集中的介孔分布. 以壬基酚聚氧乙烯醚(NPE)为探针分子, 研究了大分子酚类在有序介孔炭上的吸附行为. 吸附研究表明, NPE在有序介孔炭上的吸附满足Langmuir吸附模型. 孔结构分析表明, 大于1.5 nm的孔的表面积是决定NPE吸附量的关键因素, 而有序介孔炭的最可几孔径决定吸附速率的大小. 与吸附量相比, 吸附速率更容易受环境温度的影响. 动力学研究表明, NPE在有序介孔炭上的吸附满足准二级动力学方程.     

磁性有序介孔炭的制备及药物吸附行为研究

采用纳米共铸法将磁性纳米粒子包埋到有序介孔炭的骨架中, 制成含有磁性纳米粒子的有序介孔炭(Fe/OMCs). 实验通过氮气吸附、扫描电镜、X射线衍射、磁性测试等手段对Fe/OMCs进行了系统的表征. 研究表明, Fe/OMCs基本保持了有序介孔结构, 磁性粒子在材料中以纳米α-Fe粒子的形式存在, 并且具有超顺磁特性. 盐酸四环素(TH)在Fe/OMCs上的吸附研究表明, Fe/OMCs的介孔表面积和介孔孔容是决定TH吸附量的关键因素. 脱附动力学研究表明, Fe/OMCs的孔尺寸是影响脱附速率的关键因素, 孔径越大, TH的脱附速率就越大.     

磁性NiFe2O4基复合材料的构筑及光催化应用

随着社会经济的快速发展,能源短缺与环境污染已成为当前人类面临的两大难题。人们一直致力于开发新的清洁可再生替代能源, 其中,太阳能被认为是理想且具有发展潜力的清洁能源。光催化作为一种新型的“绿色技术”,可直接利用太阳能将环境中的有机污染物降解为无害物质,进而有效解决上述问题。然而,要实现这个过程关键在于合理地设计和构筑高性能的光催化剂。铁酸镍(NiFe₂O₄)作为一种磁性材料,兼具快速的磁响应性和良好的光化学稳定性,将其与能带匹配的半导体光催化剂复合,不仅能够获得活性高的光催化剂,而且实现了光催化剂的磁分离, 从而使其在光催化领域展现出极为广阔的应用前景。本文主要综述了近5年来国内外NiFe₂O₄基复合材料的制备和光催化应用方面的最新研究进展, 这将为新型高效磁性复合光催化材料的合成及应用提供新方法和新思路。最后,对NiFe₂O₄基复合光催化材料未来的发展前景做了展望。     

HY分子筛为模板合成的微孔炭及其电化学电容性能

以HY分子筛为模板, 采用糠醇浸渍炭化法和糠醇浸渍-乙腈气相沉积炭化法制备了多种微孔炭材料, 分别标记为PFA系列和AN系列, 并研究了其电化学电容性能. X射线衍射(XRD)测试表明AN系列炭材料较好地复制了HY分子筛模板的孔结构有序性. X射线光电子能谱仪(XPS)测试表明, 乙腈气相沉积在炭材料中引入丰富的含氮官能团. 氮气吸附测试表明, 炭材料是典型的微孔材料, 具有较高的比表面积, 较窄的孔径分布范围. 电化学测试表明, AN系列炭材料电容性能较好, 并具有明显的赝电容, 其中AN8的比电容最大可达210 F·g^-1. AN系列炭材料的电容保持率与材料的导电性和介孔率有关.     

介孔炭的直接制备及其电化学性能研究

以柠檬酸镁为原料,采用直接碳化法制备介孔炭电极材料。N2吸附测试表明,所制备多孔炭的比表面积达2 000 m2·g-1左右,介孔孔容和平均孔径随着炭化温度的升高而增加,当炭化温度大于800℃时,能够制备出以介孔结构为主的多孔炭材料。电化学测试表明,MgC-800和MgC-900具有优异的电化学电容特性。与硬模板法制备的OMC相比,MgC-800和MgC-900在实验电流密度范围内具有更大的比电容值,这应当归功于它们巨大的比表面积以及有利于电解质离子扩散的介孔结构。     

Study on Pair Correlation Energies of Isoelectronic Systems F^－, HF and H2F^＋

The intrapair and interpair correlation energies of F-, HF and H2F^ systems are calculated and analyzed using MP2-OPT2 method of MELD program with cc-PVSZ^* basis set. From the analysis of pair correlation energies of these isoelectronlc sysoterns, it is found that the 1sF^2 pair correlation energy is trans-ferable in these three isociectronic systems. According to the definition of pair correlation contribution of one electron pair to a system, the pair correlation contribution values of these three systems are calculated. The correlation contribution values of inner electron pairs and H—F bonding electron pair in HF molecule with those in H2F^ system are compared. The results indicate that the bonding effect of a molecule is one of the im-portant factors to influence electron correlation energy of the system. The comparison of correlation energy contributions in-cluding triple and quadruple excitations with those only includ-ing singles and doubles calculated with 6-311 G(d) basis set shows that the higher.excitation correlation energy contribution gives more than 2 % of the total correlation energy for these sys-tems.     

染料敏化太阳能电池掺杂TiO2纳晶光阳极

染料敏化太阳能电池（dye-sensitized solar cells, DSC）效率高、制作简单、成本低,因此被认为是最有希望的第三代太阳能电池。DSC光阳极的主要作用是吸附染料、传输电子和提供电解质扩散通道,因此对DSC光电性能具有决定性作用。近年来,通过掺杂调控TiO₂光阳极的电子特性,从而提高DSC的光电效率受到广泛关注。本文对掺杂TiO₂光阳极的研究现状进行了综述,重点分析了非金属元素、过渡金属元素及主族元素的掺杂对TiO₂光阳极的能带结构、光吸收特性、染料吸附量、电子传输和界面复合过程以及所组装DSC光电性能的影响,分析了非金属元素共掺杂的协同效应。同时,对稀土元素掺杂TiO₂作为光谱转换材料提高DSC光吸收效率和光电转换效率进行了探讨,最后论文对掺杂TiO₂光阳极今后的研究重点和研究方向进行了展望。     

铜催化内炔的硅羧基化反应机理及区域选择性的密度泛函理论研究

用CO₂作为原料,在过渡金属催化下生成新的碳碳键是很重要的.在这类反应中,杂原子官能团和CO₂同时与不饱和的底物被催化生成高功能化的羧酸衍生物已经越来越受到人们的关注.本文采用密度泛函理论(DFT)方法,研究了金属铜催化剂催化内炔的硅羧基化反应机理.根据炔烃上甲基和苯环两个取代基的相对位置,提出了两条反应路径(path I:甲基和path II:苯环).计算结果表明炔烃插入Cu－Si键既是速率决速步骤也是区域选择决速步骤.在path I中,炔烃插入Cu－Si键的自由能为112.8 kJ·mol^-1,而在path II中为127.6kJ·mol^-1.显然, path I比path II在动力学上更有利,这与实验上两条路径对应产物的产率97: 3是一致的.分析表明区域选择性是由炔烃取代基甲基和苯环的电子效应决定的.