超细尖晶石MnxCo3-xO4颗粒低温合成及氧还原催化性能(英文)

尖晶石型锰钴氧化物(₎被认为是一类重要的氧还原反应(ORR)电催化剂.除了传统的高温固态合成方法,Mn_xCo_3-xO₄通常是通过前驱体在氨水中氧化-沉淀,再在高温(150–180 oC)下晶化而合成的.高温合成方法不仅增加了能源消耗,还会导致氧化物纳米颗粒的生长.与较大颗粒的金属氧化物相比,金属氧化物超细纳米颗粒不仅可以降低扩散阻力,而且具有更大的比表面积,从而暴露出更多的活性位点,更有利于ORR的进行.因此,开发一种用于制备尖晶石型锰钴氧化物超细纳米颗粒的简便、低温合成方法是非常必要的.本文通过一种简单的低温沉淀-脱水方法,成功地合成了导电炭黑负载的尖晶石锰钴氧化物超细纳米颗粒(Mn_1.5Co_1.5O₄/C).采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了所制备尖晶石氧化物的结构和形貌,通过电催化反应及表征测试了氧化物的ORR催化性能,并探究了双金属催化剂Mn<...     

喷雾热分解法制备的钛酸钡颗粒内钡钛元素分布

基于氯化钡和二氧化钛具有不同的溶解特性,采用溶剂萃取法分别对喷雾热分解法和喷雾水解反应法制备的钛酸钡前驱体干燥产物颗粒内钡和钛分布进行定性分析,从而间接钛酸钡颗粒内的钡和钛分布情况。实验结果表明,该法可快速而准确地分析组合分析组分偏析情况。     

EXAFS研究Ni-B和Ni-Ce-B超细非晶态合金的退火晶化

采用同步辐射EXAFS技术定量地研究化学还原法制备的Ni-B和Ni-Ce-B超细非晶态合金中Ni原子的局域环境结构随退火温度升高而产生的变化,结果表明,对于Ni-B和Ni-Ce-B超细非晶态合金初始样品：Ni-Ni最邻近配位壳层的平均键长RNi-Ni、配位数N、热无序σT、结构无序σs分别为0．275nm,11.9.0.0069nm,0.034nm;0.276nm,12.4,0.0067nm,0.035nm,Ni-B最邻近配位壳层的RNi-B,N, σT,σs分别为0．215nm,2.7,0.0055nm,0.0048nm;0.214nm,2.0,0.0058nm,0.0042nm,Ni-Ni配位的σs很大,是其σT的4－5倍,比Ni－B配位的σs大近一个数量级,在300℃退火后,Ni－B样品开始发生晶化生成晶态Ni3B,其RNi-Ni和σs分别为0．254nm和0．011nm,σs降低近2倍;而．3％原子比的Ce掺入后使Ni-Ce-B超细非晶态合金的晶化温度升高100℃左右。在500℃退火后,Ni－B样品的结构参数与Ni箔的相近,但Ni-Ce-B样品中的Ni-Ni配位的σs仍为0．0073nm,Ni-B配位的N为1．2,表明稀土元素Ce（以CeO2)显著增强了Ni与B的相互作用,且同时使退火晶化成的Ni晶结构产生畸变。     

Ni-B和Ni-Ce-B超细非晶态合金的退火晶化及其催化性能

 采用XAFS,XRD和DTA方法研究了Ni－B和Ni－Ce－B超细非晶态合金在退火过程中的结构变化及其结构与催化性能的关系．活性结果表明,在退火温度为623K时,Ni－B和Ni－Ce－B样品的苯加氢催化反应转化率最高,分别为63％和81％,0．3％Ce的掺入提高了Ni－Ce－B的催化活性．DTA结果表明,Ni－B超细非晶态合金在598和653K有两个晶化峰,而Ni－Ce－B样品有548,603,696和801K四个晶化峰．XAFS和XRD结果进一步说明,在573K退火时,Ni－B样品晶化生成晶态Ni3B和纳米晶Ni,此时Ni－Ce－B仅有少量晶态Ni3B生成．在673K退火时,Ni－B样品中的Ni3B开始分解生成晶态Ni,同时纳米晶Ni聚集并形成大颗粒晶态Ni,而Ni－Ce－B样品晶化生成晶态Ni3B和纳米晶Ni．在773K和更高的温度退火处理后,Ni－B样品中Ni的局域环境结构与金属Ni箔基本一致,但Ni－Ce－B样品晶化生成的Ni晶格有较大畸变,同时Ni3B并未分解．说明0．3％的Ce对提高Ni－Ce－B样品的稳定性有显著作用．本文首次报道了Ni－B和Ni－Ce－B超细非晶态合金中苯加氢催化活性中心为纳米晶Ni和类似于金属Ni的Ni－B非晶态合金．     

三维有序大孔二氧化钛表面超细钯纳米颗粒的构筑及其增强柴油炭烟催化燃烧性能（英文）

柴油机排放颗粒物(主要成分是炭烟)是城市大气PM2.5中一次颗粒物的主要来源和二次颗粒物形成的重要组分,严重危害大气环境和人类健康.利用颗粒物捕集器与催化剂相结合的连续过滤再生技术是满足柴油车国VI炭烟颗粒物排放标准的最有效技术,目前该技术所面临的挑战是研发在排气温度的柴油炭烟颗粒物催化氧化催化剂.柴油炭烟催化燃烧反应的本质是典型的气(氧气)-固(炭烟颗粒)-固(催化剂)三相深度氧化反应,因此我们研究组提出了高活性柴油炭烟燃烧催化剂设计应该遵循优化固-固接触与强化活化分子氧能力二者相结合的研究思路.为满足此设计思路的要求,本课题组前期采用孔径大于200 nm的三维有序大孔(3DOM)结构氧化物作为载体,利用大孔效应来实现PM在催化剂内部的有效扩散,从而提高催化剂与PM的接触效率.采用具有强活化分子氧能力的负载型贵金属(Au,Pt)纳米颗粒或贵金属-氧化物复合纳米颗粒作为活性位来提高催化剂对分子氧的活化能力,进而设计了多个系列高活性催化剂,并形成了担载贵金属纳米颗粒的可控制备方法与装置.然而,Au和Pt昂贵的价格限制了其广泛应用.价格相对便宜的Pd具有与Pt相似的催化性能,是其良好替代品.但是,目前关于3DOM氧化物表面负载型Pd纳米颗粒结构和尺寸与柴油炭烟催化燃烧性能之间的相关研究仍然较少.基于此,本文采用气泡辅助膜还原法制备了3DOM二氧化钛(TiO_2)担载超细Pd纳米颗粒催化剂.利用XRD,Raman,BET,SEM,TEM,ICP,XPS和H2-TPR等技术手段对催化剂进行表征,并以模拟柴油炭烟为研究对象,利用程序升温氧化反应(TPO)对催化剂的活性进行评价,深入探讨了催化剂的制备、结构及物化性质与炭烟催化燃烧反应性能之间的关系.XRD和Raman结果表明,TiO_2载体由锐钛矿(主)和金红石(次)两种物相组成.SEM照片显示,所制催化剂为规整的有序大孔结构,球形孔互相贯通,孔径均一,大孔腔平均尺寸为280 nm,孔窗尺寸为109 nm,这种三维有序大孔TiO_2的结构能够增强炭烟颗粒与催化剂之间的接触效率.TEM表征显示,平均粒径为1.1 nm的超细半球型Pd纳米颗粒高度分散于TiO_2载体的内壁上,两者间的优化界面面积有利于增加活化O2的活性位密度,这些活性位源于Pd与TiO_2间强相互作用.H2-TPR和XPS表征印证了上述观点,具有1.1 nm超细Pd颗粒的Pd/3DOM-TiO_2催化剂表现出强的低温氧化还原特性和丰富的表面吸附氧物种.在TPO测试中,相对于担载5.0 nm Pd颗粒的催化剂,具有1.1 nm尺寸超细Pd颗粒的Pd/3DOM-TiO_2催化剂展示了高的催化炭烟燃烧活性,T10,T50和T90分别为295,370和415 oC,且在5次TPO测试过程中表现出良好的催化和结构稳定性.这种具有3DOM结构和超细Pd纳米颗粒的纳米催化剂能够有效降低Pd的使用量,在催化炭烟燃烧的实际应用中大有潜力.     

铂修饰超细纤维聚苯胺在葡萄糖生物传感方面的应用

在不锈钢电极(SS)表面制得超细纤维状聚苯胺(superfine-fibrous PANI),经Pt微粒修饰后得到Pt微粒超细纤维聚苯胺复合电极[Pt／(superfine-fibrous PANI)／SS]。结果表明,直径50-100nm的Pt微粒均匀分布于直径约100nm的聚苯胺纤维上;Pt／(superfine-fibrous PANI)／SS电极对H2O2氧化具有很好的电催化活性。采用脉冲电流法(PGM)再将葡萄糖氧化酶(GOD)与间苯二胺(MPD)混合共聚嵌于Pt／(superilnefibrous PANI)／SS电极表面,获得了具有优异生物电化学传感特性的葡萄糖氧化酶电极。该酶电极最大响应电流密度im=917．4μA／cm^2,米氏常数K=9．339mmol／L;酶电极对葡萄糖响应快,对尿酸和抗坏血酸有很好的抗干扰性能。     

超细YF3与GdF3纳米晶的合成及其上转换发光

当使用液固溶法（LSS法）制备分散性纳米晶时,将传统油酸/油酸钠/酒精反应体系中的NaOH用氨水取代时,氨水将会与油酸形成新的表面活性剂油酸铵,这样就可以合成各种超细分散性的REF₃纳米晶（RE代表稀土元素）。在这种新的反应体系中,合成了平均直径小于10nm的YF₃和GdF₃超细颗粒,X射线与透射电镜测试表明YF₃是正交相,而GdF₃是面心立方结构,空间群为Fm3m,晶格常数为0.5829nm。在980nm半导体激光器激发下,可检测到YF₃：Yb/Er在515~570nm处有较强的绿色发光峰、645~675nm处有较强的红色发光峰,呈橙色发光。YF：Yb/Tm和GdF₃：Yb/Tm样品在460~490nm处有较强的蓝色发光峰,而在800nm附近有更强的近红外发光峰。由于其超细的尺寸及红外上转换发光特性,合成的样品在生物成像,生物标签等方面有潜在的应用价值。     

Eu（TTA）3AA-NBR/PVP同轴超细纤维的制备及荧光性能研究

用同轴静电纺丝制备了含有稀土铕配合物(Eu(TTA)3AA)的芯-壳结构的丁腈橡胶/聚乙烯吡咯烷酮(NBR/PVP)超细荧光纤维。考察了在外层PVP纺丝参数不变的情况下,改变芯层丁腈橡胶纺丝液的纺丝速度、Eu(TTA)3AA含量等对纤维形貌的影响。通过研究Eu(TTA)3AA-NBR/PVP同轴超细纤维中Eu(TTA)3AA微观结构、含量与纤维的荧光性能之间的关系,发现在同轴纤维形成过程中由于溶剂的快速挥发可使Eu(TTA)3AA形成无定形结构,进而在纤维中形成分子簇级别的分散,在Eu(TTA)3AA含量为30%时,同轴纤维比Eu(TTA)3AA粉末的荧光强度提高了2倍。     

超细纳米Pd粒子与聚乙烯吡咯烷酮的相互作用

在微量聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在下, 利用超声还原氯化钯水溶液, 制备出超细纳米Pd颗粒, 用高分辨透射电镜、红外光谱、紫外-可见光谱和X射线光电子能谱等技术对其表面形貌及结构进行了表征. 结果表明, 纳米Pd粒子的粒径均一, 大约为3 nm. 纳米Pd/PVP复合粉末的羰基红外吸收峰比PVP的羰基吸收峰红移9 cm^-1; 且当超声反应50 min时, PVP紫外吸收波峰蓝移16 nm, 表明了纳米Pd与PVP之间存在一定的相互作用力. XPS结果证明, 纳米Pd与PVP的羰基基团通过配位作用使超细纳米Pd粒子得以稳定分散存在.     

超细Mo／Al2O3催化剂（I）：催化及还原性质研究

研究两种不同制方法－浸渍法和超临界流体干燥法制得的超细Ｍｏ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的加氢与加氢脱硫催化性质及还原性质，并与以普通Ａｌ２Ｏ３作载体体制得的Ｍｏ／ＡｌＯ３催化剂相比较。结果表明，超细粒子催化剂催化性质较大度的地受制备方法的影响。ＴＰＲ，ＸＲＤ，ＬＲＳ分析结果表明，超细氧化铝载体和超临界流体干燥法的使用均有利于Ｍｏ在Ａｌ２Ｏ３表面的分散。