简易合成Cu2SnSe3作染料敏化太阳能电池对电极

采用简易溶剂热法合成直径为150-250 nm的Cu2SnSe3纳米颗粒.以Cu2SnSe3"墨水"为前驱体采用滴落涂布法在掺氟二氧化锡基板上沉积Cu2SnSe3薄膜作为染料敏化太阳能电池(DSSC)对电极.利用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、能谱仪(EDS)等对Cu2SnSe3纳米颗粒的形貌、结构和组成进行表征.结果表明:产物纯净无杂项且符合化学计量比.以Cu2SnSe3为对电极的DSSC转化效率为7.75%,与铂对电极DSSC效率相当(7.21%).研究表明,DSSC的光电流密度和影响因子与Cu2SnSe3薄膜厚度密切相关,这是由于不同厚度的Cu2SnSe3薄膜作对电极所对应的催化位置数目和电阻值不同.电化学阻抗谱研究说明,Cu2SnSe3因具有类似铂良好的电催化性能而适合用作染料敏化太阳能电池对电极材料.本文以Cu2SnSe3代替贵金属铂,提供了一种廉价制备高效染料敏化太阳能电池对电极的新方法.     

液相色谱-串联质谱法测定浓缩胡萝卜汁中8种苏丹类染料

提出了液相色谱-串联质谱法同时测定浓缩胡萝卜汁中苏丹橙G、苏丹红G、苏丹红7B、苏丹黄、苏丹红Ⅰ、苏丹红Ⅱ、苏丹红Ⅲ、苏丹红Ⅳ等8种苏丹类染料含量的方法。样品经正己烷提取,于39℃旋转蒸发至近干,氮气吹干后用1mL乙腈和0.1%(体积分数,下同)甲酸(1+1)混合液溶解。采用Hypersil GOLD色谱柱(50mm×2.1mm,1.9μm)为分离柱和以不同比例的0.1%甲酸和甲醇混合液为流动相作梯度淋洗,采用多反应监测正离子模式监测。8种苏丹类染料的质量浓度均在30～100μg.L-1范围内呈线性,测定下限(10S/N)在5～30μg.kg-1之间。在3个浓度水平下做加标回收试验,回收率在72.0%～96.0%之间,测定值的相对标准偏差(n=6)在6.2%～9.6%之间。     

一步水热法制备TiO2复合结构及光伏性能研究

采用一步水热法制备TiO₂纳米棒阵列,研究了无水乙醇作为前驱物替换去离子水对纳米棒阵列的形貌的影响。实验发现,当无水乙醇的含量达到100%的时候,在生长的TiO₂纳米棒阵列的上面获得一层以TiO₂纳米棒为基本单元的微米球, 从而制备出TiO₂复合纳米阵列薄膜。通过XRD和TEM发现,样品为单晶四方金红石结构TiO₂构成的阵列薄膜,将样品组装成染料敏化太阳能电池后,电池的开路电压和短路电流分别为V_oc=0.63 V,J_sc=10.9 mA·cm^-2,填充因子FF=56.3%,转换效率达到η=4.1%。     

二维镍配位聚合物(Ni-CP)和Ag@Ni-CP肖特基结的制备及其光催化降解阳离子染料

采用水热法合成了一种新的二维镍(Ⅱ)配位聚合物(Ni-CP),命名为[Ni(DDB)_0.5(2,2′-bipy)(H₂O)]·H₂O(H₄DDB=1,4-二(3,5-二羰基苯氧基)苯,2,2′-bipy=2,2′-联吡啶),并通过元素分析、热重分析、粉末X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和X射线光电子能谱对其进行了表征。单晶结构分析表明,配位聚合物通过DDB^4-配体以μ₄方式形成二维波浪状网络结构。采用光还原法制备了具有肖特基结的Ag负载产品(Ag@Ni-CP)。研究了Ni-CP和Ag@Ni-CP的光催化降解性能,后者表现出优异的降解效果,特别是对罗丹明B和亚甲蓝,60 min内降解率快速高达99%,与报道的金属有机骨架催化剂材料相比,Ag@Ni-CP表现出更高更快的降解性能。通过自由基俘获实验研究了Ag@Ni-CP的光催化机理。     

染料预负载树脂对Cu(Ⅱ)的吸附作用特性

通过预负载实验,研究了染料预负载超高交联吸附树脂NDA-150对Cu(Ⅱ)的作用特性。研究结果表明,NDA-150负载酸性蓝29的能力很强,但对Cu(Ⅱ)吸附极弱。预负载酸性蓝29显著提高了NDA-150对Cu(Ⅱ)的吸附能力,而且随染料负载量的增加,Cu(Ⅱ)的吸附量呈阶段性的线性增长,单位增长倍率先增后降呈现两个阶段。FT-IR和XPS的表征结果显示,固相上染料分子中磺酸基、氨基及羟基参与了对Cu(Ⅱ)的吸附,这为染料预负载增强了树脂对Cu(Ⅱ)的吸附亲和力提供了直接证据。通过Ca(Ⅱ)屏蔽位点实验,表明固相中染料分子主要为Cu(Ⅱ)的吸附提供离子交换位点,此外还提供部分螯合位点。由此可见,超高交联吸附树脂NDA-150有可能同时去除废水中染料及共存重金属离子。     

静电喷雾法制备高效染料敏化太阳能电池的二氧化钛光阳极

TiO2光阳极膜是染料敏化太阳能电池（DSSC）的核心部件之一,它对电池的光电转换效率起决定性作用．TiO2电极一般采用刮涂法和丝网印刷法制备．近3年,通过静电喷雾制备光阳极的方法得到国内外学者的关注．静电喷雾制备光阳极会受到多种因素的影响,如电压、流速、悬浮液浓度、喷雾距离以及喷雾时间等．但这些因素对成膜和DSSC器件性能的影响却没有得到全面的研究或者报道．本文使用静电喷雾法制备了多孔TiO2纳米膜,并研究了以其为电极的电池器件特性．经过超声充分分散的稳定TiO2乙醇悬浮液在高电压下喷雾到导电玻璃上成膜．通过改变电喷雾距离,得到了具有不同形貌的TiO：光阳极膜,并解释了其形成的机理及其对电池性能的影响．研究还表明,光阳极膜的TiC14处理能够很好地改善电池性能．通过优化,基于流速为0．8mL／h、电喷雾距离和时间分别为2．2cm和8min条件下制备的光阳极,结合TiC14处理,组装的电池在模拟太阳光源AM1．5G下光电转化效率达6．24％．     

苏丹红染料在四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱中的离子化与裂解规律研究

通过四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱直接采集碎裂片段的高准确度质量数(分辨率70 000,m/z 200),并通过元素模拟得到碎片离子的元素组成,探究了苏丹红Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的裂解规律。结果表明:因分子结构中羟基基团的存在,使得苏丹红类物质极易被质子化,更易形成[M+H]~+;裂解集中在偶氮基团附近:(1)偶氮键邻位酚羟基(供H基团)的存在导致化合物结构重排,由烯醇式变成腙酮式,H迁移至N原子上,高键能的偶氮键(—N=N—)重排为氮氮单键(—NH—N=,使N—N键易于断裂;(2)偶氮键邻位不含供H体,不会发生迁移,高键能的偶氮键(—N=N—)保持不变,碎片离子主要通过两侧的C—N键断裂形成;(3)在高碰撞能下,存在化学键同时断裂,以及萘环开环裂解,含有多个偶氮基团的碎片离子也更为丰富。通过直接进样的方式确定4种苏丹红染料的最佳电离方式和质谱裂解规律,为偶氮类化合物的快速鉴定提供了依据。     

基于多级孔金属有机骨架构筑HRP固定化酶反应器及其染料降解应用

以不稳定的Cu-金属有机骨架(Cu-MOF)为模板剂, 利用自组装模板法制备多级孔Zr-MOF, 再通过物理吸附法在多级孔Zr-MOF的介孔孔道中负载辣根过氧化物酶(HRP)构筑了HRP@Zr-MOF固定化酶反应器. 通过改变孔径调节剂苯甲酸(HBC)的浓度调控孔径大小, 研究了孔径对固定化酶反应器催化活性的影响; 考察了固定化体系缓冲溶液pH值、 固定化时间及温度对固定效果的影响. 以HRP催化降解结晶紫染料为模型反应, 探讨了HRP@Zr-MOF的操作稳定性和重复使用性. 结果表明, pH=3.0、 固定化时间为60 min、 固定化温度为30 ℃是固定化HRP的最佳条件, 固载量最高可达61.6 mg/g. 与游离酶相比, HRP@Zr-MOF固定化酶反应器表现出更好的热稳定性、 酸碱稳定性、 H₂O₂稳定性和储存稳定性; 重复使用10次后, HRP@Zr-MOF的催化活性仍能保持62.3%. 将HRP@Zr-MOF应用于实际水样中结晶紫染料的催化降解, 在5 min内降解率高达90%以上, 表现出非常高效的催化效率.     

具有染料选择吸附性的衍生于沸石咪唑酯骨架-67的NiCo-层状双氢氧化物设计与合成

以沸石咪唑类金属有机骨架(ZIF-67)为模板合成了一种新型的中空吸附剂NiCo-LDH@ZIF-67,该吸附剂对甲基橙具有良好的选择吸附性以及可循环性。 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱、电子能谱和氮气吸附-脱附等手段对样品进行了表征。 研究了溶液的pH值、甲基橙的初始浓度以及染料与吸附剂作用时间对NiCo-LDH@ZIF-67吸附性能的影响。 结果表明,该吸附剂对甲基橙的吸附动力学符合准二级动力学模型,且吸附等温线符合朗缪尔方程。 当pH值等于4, 吸附时间15 min,吸附剂用量为2400 mg/L时,该吸附剂对甲基橙的最大吸附量可达1766 mg/g,高于之前文献报道的类似吸附剂。 此外,NiCo-LDH@ZIF-67能从甲基橙和亚甲基蓝的混合溶液中选择性吸附甲基橙。     

共沉淀法制备稀土Ce掺杂的纳米ZnO及其光催化降解染料的性能

以六水合硝酸锌和六水合硝酸铈?髥为原料,通过共沉淀法制备了一系列稀土Ce掺杂的纳米ZnO,并采用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、紫外可见漫反射光谱对其进行了全面表征。部分样品还通过X射线光电子能谱(XPS)和光致荧光光谱(PL)进行了进一步分析。分别在日光和紫外光条件下,对这一系列Ce掺杂的ZnO进行了光催化降解亚甲基蓝的性能研究,得出当Ce的掺杂量为3%(n/n)时(ZnO-3%Ce),其光催化活性最佳,光催化降解亚甲基蓝的效率均超过98%。选取ZnO-3%Ce作为催化剂,分别进一步考察其在日光和紫外光下对罗丹明B和甲基橙的光催化降解性能。研究结果表明,ZnO-3%Ce在日光和紫外光下均表现出较好的光催化降解效果,体现出良好的光降解普适性。日光下光降解效率顺序为:亚甲基蓝>罗丹明B>甲基橙,而紫外光下降解效率顺序为:罗丹明B>亚甲基蓝>甲基橙。最后,我们研究了催化剂ZnO-3%Ce的循环利用及稳定性性能。实验结果表明:该催化剂循环使用3次之后,光催化效率仍然稳定在97%以上,并且其结构和组成保持不变,体现出优异的稳定性和应用前景。