La-Ba-Sm体系催化剂上的甲烷氧化偶联

用甲烷氧化偶联反应评价了不同方法制备的Ｌａ－Ｂａ－Ｓｍ体系催化剂，结果表明，用机械混合Ｌａ２Ｏ３，Ｂａ（ＯＨ）２．８Ｈ２Ｏ和Ｓｍ２Ｏ３三组分及高温焙烧方法制备的催化剂，从Ｃ２收率和选择性总体看，较其它方式优越，在催化剂（ＩＶ）上进行了５００ｈ的稳定性实验，在整个过程中，催化剂的活性和选择性基本稳定；催化剂的起动温度较低，在较宽的温度范围内易于控制对工业生产意义较大，通过ＸＲＤ，ＸＰＳ，ＩＲ，ＳＥＭ     

铝镁混合金属氢氧化物溶胶阴离子交换性能研究

本文研究了电解质对铝镁混合金属氢氧化物（Ａｌ－ＭｇＭＭＨ）溶胶粒子中Ｃｌ－和ＯＨ－的阴离子交换性能。在所研究的电解质ＮａＮＯ３，ＨＣＯＯＮａ，ＣＨ３ＣＯＯＮａ，Ｎａ２ＣＯ３，Ｎａ２ＳＯ４和Ｎａ３ＰＯ４中，发现高价阴离子的交换能力大于低价阴离子的交换能力，无机阴离子的交换能力大于有机阴离子的交换能力。所研究Ａｌ－ＭｇＭＭＨ溶胶粒子的阴离子交换容量为２．８２ｍｍｏｌ／ｇ，比粘土粒子的阳离子交换容量大得多。     

Amelioration of methane yield in cheese whey fermentation by controlling the pH of the methanogenic stage

A two-stage, no-mix anaerobic digester of 145 L capacity was used to investigate the effect of controlling the pH of the methanogenic stage on the biogas production and the pollution potential reduction of acid cheese whey. The digester was operated at a 15-d hydraulic retention time, and a temperature of 35°C. Controlling the pH of the methanogenic stage increased the biogas production rate and methane yield by 77.77 and 289.00%, respectively. Reductions of up to 32.19, 44.44, and 35.86% in the COD, solids and nitrogen were achieved.     

Crystal Structures of Cs+-Crown Ether Complexes Containing Polynuclear Mercury Iodide Anions

Reactions of CsI and HgI₂ with benzo-15-crown-5 (B15C5) and 15-crown-5 (15C5) in an ethanol-acetone mixture produced [Cs(B15C5)₂]₂[Hg₂I₆] (1) and {[Cs(15C5)]₂[Hg₂I₆]}_n (2), respectively. The structures of the two complexes are quite different. Molar ratios of Cs⁺ : crown ether are 1 : 2 in 1 and 1 : 1 in 2. Complex 1 consists of two Cs(B15C5) ₂ ⁺ cations and a Hg₂I ₆ ^2- anion. Cs⁺ lies between the two crown-5 ligands, resulting in a sandwich-type cation. Cationic Cs(B15C5) ₂ ⁺ and anionic Hg₂I ₆ ^2- are linked together by electrostatic interactions and the complex 1 is an ion pair compound. Complex 2 consists of infinite [Cs(15C5)]₂[Hg₂I₆] units. Each structural unit contains two Cs(15C5)⁺ cations and a Hg₂I ₆ ^2- anion. Cs⁺ is coordinated by five oxygen atoms of 15C5, three iodine atoms of Hg₂I ₆ ^2- , and an iodine atom of Hg₂I ₆ ^2- in an adjacent structural unit. The interactions between the Cs⁺ of Cs(15C5)⁺ and an I^– in Hg₂I ₆ ^2- from adjacent structural units polymerize the complex 2, resulting in a one-dimensional network structure. The anions of Hg₂I ₆ ^2- in both complexes are similar. The two mercury atoms are linked through two bridging iodine atoms and each mercury is also coordinated by two terminal iodines. Crystal data for 1: space group P2₁/c (No. 14), a = 12.253(4), b = 20.945(7), c = 16.110(6) Å, = 111.0(1)°, V = 3860 ų, Z = 4, R = 0.082 (R _w = 0.089). Crystal data for 2: space group P2₁/c (No. 14), a = 12.157(4), b = 8.546(4), c = 20.666(6) Å, = 91.54(3)°, V = 2146 ų, Z = 4, R = 0.034 (R _w = 0.048).     

钼酸根阴离子在增强聚苯胺包覆的镍钴层状氢氧化物的电容和析氧行为中的关键作用

理论容量大且过电位低的层状氢氧化物(LDHs)是极有前景的超级电容电池和析氧反应的电极材料;然而,体相LDHs的低电导率和活性位点不足增加了电极的内阻,降低了电极容量和产氧效率.本文采用两步法制备了聚苯胺包覆的MoO42?插层的镍钴层状双金属氢氧化物复合电极(M-LDH@PANI).随着LDH中MoO42?含量的增加,针状的LDH微球逐渐演化为具有较高比表面积的片状M-LDH微球,这为整个电极提供了更多的电化学位点.此外,非晶态的聚苯胺包覆提高了复合电极的电导率.在引入适量MoO42?插层离子时,M-LDH@PANI表现出显著强化的储能和催化性能.所获得的M-LDH@PANI-0.5在析氧反应中表现出优越的电催化活性(10 mA cm?2时的过电位为266 mV),作为超级电容电池电极则具有864.8 C g?1的高容量.采用M-LDH@PANI-0.5作为正极及以活性炭作为负极组装的超级电容电池在功率密度为8,300.0 W kg?1时能量密度为44.6 Wh kg?1,且具有优异的循环稳定性(10000次循环后保留83.9％的初始容量).本文为LDH基材料的阴离子插层改性增强材料性能的机理提供了一个非传统的解释.在上述研究基础上,采用射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和比表面积测试(BET)等手段对样品进行了深入表征.XRD结果表明,MoO42?插层的LDH材料的层间晶面(003)的峰随着MoO42?含量的增加而逐渐消失,这是由于晶面间距越大越容易受到晶粒细化的影响,间距大的晶格更容易受到破坏,导致晶格的展宽和弱化,从而间接证明MoO42?的成功插层.SEM、HRTEM和BET测试结果表明,MoO42?的含量对材料的形貌和比表面积具有重大影响.利用XPS对样品的价态进行了研究,发现随着MoO42?含量的增加,Co和Ni的价态没有明显变化.电化学测试结果表明,电极的储能和催化性能随MoO42?含量的增加而先增加后减小.利用理论计算分析了MoO42?在LDH中的插层行为,发现少量的MoO42?有利于扩大LDH的层间间距,而过量的MoO42?则会与LDH的H原子结合,从而与电解液中的OH?竞争,导致复合电极的电化学性能下降.此外,MoO42?插层的片状微球能有效调节材料的去质子化能,大大加速电极表面的氧化还原反应.因此,MoO42?插层能够显著强化LDH基材料的超级电容电池电极和OER催化剂电化学性能.     

类水滑石Mg3Al1-xFex负载Ir催化剂在肉桂醛加氢反应中的应用:Fe的促进作用

水滑石类化合物 (LDH) 的层板金属阳离子组成具有可调变性,通过将具有变价特性的过渡金属定量引入 LDH 层板,经热处理后可以得到具有高比表面积和层板金属原子级分散的混合金属氧化物,后者可广泛用作催化剂载体.如三元Mg-Al-Fe 类水滑石材料在光催化、H2S 选择性氧化和乙苯脱氢等反应中表现出较好的活性.Ir 催化剂在α,β-不饱和醛加氢反应中具有较好的活性,Fe 修饰 Ir 催化剂可提高不饱和醇选择性,但有关 Fe 的作用以及 Fe 与活性组分 Ir 间的相互作用本质还不是很清楚.本文以类水滑石材料 Mg3Al1–xFex为载体,采用等体积浸渍法制备了 Ir 催化剂,并用于肉桂醛加氢反应,通过考察 Fe的加入对 Ir 电子和几何结构的影响揭示了 Fe 的加入对活性和选择性的影响规律.结果表明,当 x 从 0 (Ir/Mg3Al) 增加到 1 (Ir/Mg3Fe) 时,肉桂醛加氢的反应速率在 x = 0.25 时达到最大值,肉桂醇选择性从 44.9% 增加到 80.3%,且不随肉桂醛转化率的增加而改变.透射电镜结果表明,Ir 纳米粒子的粒径随着 x 的增加未发生明显变化,均为 1.7±0.2 nm.H2程序升温还原结果发现 Ir 可以促进 Fe3+的还原且两者之间存在相互作用.X射线光电子能谱结果表明,Fe 的掺杂没有改变催化剂表面Ir0和 Ir4+含量的比值,但当 Fe 含量增加时,Fe2+2p3/2向高结合能方向偏移,且 Ir04f7/2向低结合能方向偏移,说明电子从 Fe2+转移到 Ir,形成了富电子的 Ir 物种和缺电子的 Fe 物种.富电子的 Ir 物种有利于肉桂醛分子中的 C=O 键在其表面吸附,并且和 Ir 相邻的 Fen+物种可以作为亲电位点吸附肉桂醛分子中氧,从而极化和活化 C=O 键,因而催化剂活性和选择性增大.采用吸附 CO 红外光谱表征了催化剂表面的几何结构,2058–2069 cm-1处出现了 CO 吸附峰,归属于 Ir0表面 CO 的线性吸附,高波数 2069 cm-1的吸附峰归属于 CO 在高配位 Ir 位点 (平台) 的吸附,低波数 2058 cm-1的吸附峰归属于 CO 在低配位Ir 位点 (台阶、角、楞) 的吸附.随着 Fe 含量的增加,CO 吸附峰蓝移 11 cm-1,表明 Fe 的加入改变了催化剂表面 Ir 的几何结构,低配位 Ir 位点减少,高配位 Ir 位点增多.高配位 Ir 位点 (平台) 有利于肉桂醛分子中 C=O 键的吸附,从而提高了肉桂醇的选择性.总之,Fe 的加入虽然没有明显改变 Ir 纳米粒子的粒径,但却改变了其电子和几何结构,从而提高了催化剂活性和选择性.     

非晶态镍硼酸盐结构的EXAFS研究

由摩尔比分别为1:2和1:8的NiCl₂·6H₂O和Na₂B₄O₇·10H₂O作为反应物, 合成两种非晶态镍硼酸盐, 同时通过水热法合成β-Ni(OH)₂. 化学分析和热重-微商热重法(TG-DTG)分析结果确定两种非晶态镍硼酸盐的分子组成分别为NiO·0.8B₂O₃·4.5H₂O和NiO·B₂O₃·3H₂O. 激光拉曼(Raman)实验结果表明镍硼酸盐样品中主要存在的硼氧阴离子为B₃O₃(OH)₅^2-和B₂O(OH)₆^2-. 同步辐射扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)方法对样品进行结构解析, 通过数据拟合给出样品中Ni 原子周围近邻配位原子种类、配位数以及原子间距离. 用不同晶体结构作为标准对两种非晶态镍硼酸盐进行拟合的结果表明, 样品中Ni 原子周围局域结构与Ni₃B₂O₆晶体(ICSD No.31387)中的吻合较好. Ni 原子周围配位原子为O、B和Ni, 对于NiO·0.8B₂O₃·4.5H₂O, 配位数分别为5.7、3.8和3.8, 配位距离分别为0.208、0.263 和0.311 nm; 对于NiO·B₂O₃·3H₂O, 配位数分别为6.0、4.0 和4.0, 配位距离分别为0.207、0.262和0.310 nm.     

CP@NiAl-LDH复合材料的制备及其超级电容器性能

通过采用简易温和的水热条件制备导电聚合物@镍铝层状双金属氧化物复合材料（CP@NiAl-LDH）,构建电子/离子的高速传输纳米通道,利用SEM和XRD对复合材料结构形貌进行表征。电化学性能测试结果表明,导电聚合物为复合材料提供一定的赝电容,促进电荷的快速转移,使CP@NiAl-LDH的电容性能得以显著提升。PPy@LDH具有最好的电容性能,在1 A·g^-1的电流密度下,其比容量高达3 010.3 F·g^-1,当电流密度升高到20 A·g^-1时,其比电容保持率为73.1%,表现出优异的倍率性能;同时,在10 A·g^-1的电流密度下10 000次充放电循环后仍具有88.8%的比容量保持率,具有优异的循环稳定性。这主要归功于NiAl-LDH与导电聚合物之间的协同增强效应。     

Zn-Mg-Al型类水滑石纳米颗粒制备及晶体结构

采用液相非稳态共沉淀法合成了锌镁铝类水滑石(Zn-Mg-Al-HTlc)颗粒,考察了其化学组成、晶体结构、粒子形貌及原料配比的影响等.结果表明,Zn-Mg-Al-HTlc样品中的n(Zn)/n(Zn+Mg+Al)比原料配比低,而n(Mg)/n(Zn+Mg+Al)基本无变化.n(Al)/n(Zn+Mg+Al)(x)在0.22～0.40范围内是纯类水滑石相,超出此范围时出现异相;x<0.22时出现ZnO相;x>0.40时出现Al(OH)₃相.所制备的Zn-Mg-Al-HTlc颗粒的晶胞参数a=0.27～0.32nm,c=2.27～2.42nm,层间距在0.75～0.81nm之间,层间通道的高度约0.30nm.样品颗粒均为较规则的六边形片状粒子.XRD-Scherrer公式计算结果表明,粒子的平均晶粒度在30～45nm之间.TEM结果表明,平均颗粒度随x的值趋于减小,x<0.33时平均颗粒度基本小于100nm.x值相近,Zn含量增加,平均颗粒度有增大趋势;n(Zn)/n(Al)相近,Mg含量增加,平均颗粒度有减小趋势.     

氢氧化镁的结晶习性研究

本文用负离子配位多面体模型探讨了NaOH水热介质中Mg(OH)2晶体的结晶习性。提出了Mg(OH)2的水热改性属溶解-结晶机制、生长基元为Mg(OH)6^4-八面体的观点。Mg(OH)2-NaOH-H2O体系高温热力学计算和电阻在线检测结果间接验证了生长基元论点。理论推导表明：Mg(OH)6^4-八面体的共棱连接方式决定了Mg(OH)2的结晶习性。