NiO/TiO2异质结构纳米管阵列膜对不锈钢的光生阴极保护及其储能性能

本工作通过修饰TiO₂制备半导体复合膜,提高其光吸收和光电化学性能,以期应用于光生阴极保护。先采用阳极氧化法在Ti表面制备TiO₂纳米管阵列膜,再应用水热处理法在膜表面沉积NiO纳米颗粒,形成具有异质结构纳米管复合膜。利用扫描电子显微镜、X-射线衍射、X-射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、光致发光谱和光电化学技术对制备的纳米膜进行表征。结果表明,与纯TiO₂纳米管膜比较,NiO/TiO₂纳米管复合膜的光吸收扩展到可见光区。白光照射下,其在0.5 mol·L^?1 KOH和1 mol·L^?1 CH3OH混合液中的光电流密度达到176μA·cm^?2,是纯TiO₂纳米管膜的2倍。复合膜具有良好的光生阴极保护作用,与0.5 mol·L^?1 NaCl溶液中的403不锈钢耦连后,可使其电极电位下降440 mV,在光照2.5 h再转为暗态后,因具有电荷储存能力还可继续提供约15.5 h的阴极保护效应。     

基于TMT10-plex等量标记结合SMOAC富集磷酸肽的定量磷酸化蛋白质组性能评价

探索并建立了一种快速、 简便且高通量定量磷酸化蛋白质组的策略, 即采用连续互补的磷酸化富集方法SMOAC(Sequential enrichment of metal oxide affinity chromatography)结合TMT(Tandem mass tag)标记技术定量磷酸化蛋白质组学. 以3例经紫草素处理的及3例正常的人肝癌 HepG2 细胞为实验材料, 经Trypsin酶解后的肽段用TMT10-plex试剂进行等量标记, 标记肽段先经TiO₂富集, 收集包含磷酸化肽段的洗脱液, 接着用次氮基三醋酸铁(Fe-NTA)对TiO₂的流穿液和清洗液进行二次富集, 再次收集包含磷酸化肽段的洗脱液. 整个实验流程做2组, 对其中一组的2次洗脱液分别分析, 另一组的2次洗脱液合并分析. 在SMOAC的2次洗脱液合并分析中鉴定到4263个磷酸化蛋白上超过13000条磷酸化肽, 富集特异性>97%, 其中被定量的磷酸化蛋白为3848个, 占总鉴定量的90%以上. 研究结果表明, SMOAC 能够有效提高磷酸化肽段的鉴定效率, 且能与TMT等量标记试剂结合, 实现对少量蛋白样品的磷酸化蛋白定量分析.     

光电催化分解水稳定性达100h的亚稳相β-Fe2O3光阳极

利用半导体光电催化分解水制氢是将太阳能转化为化学能的有效途径之一,具有重要的科学意义和巨大的应用前景.铁基半导体具有光谱响应范围广、绿色环保和价格低廉等优点,是具应用前景的光阳极材料之一.在铁基半导体中,α-Fe2O3光阳极的光电催化性能已经被广泛报道,亚稳相氧化铁的光电催化性能尚未有深入研究.本课题组曾经报道用于光电催化分解水的亚稳相β-Fe2O3颗粒组装膜光阳极[Natl.Sci.Rev.,2020,7,1059–1067].β-Fe2O3光阳极的太阳能-氢能理论转化效率为20.9％,优于α-Fe2O3光阳极.β-Fe2O3的热稳定性和在长时间光电催化反应过程中的光化学稳定性是决定其应用前景的核心问题.本文报道了一种喷雾热裂解制备β-Fe2O3薄膜的方法.该方法提高了β-Fe2O3的热稳定性,从而提高了β-Fe2O3在长时间光电化学反应中的光电化学稳定性.与电泳沉积方法制备的β-Fe2O3颗粒组装膜相比,利用喷雾热裂解法制备的亚稳相β-Fe2O3薄膜的热稳定性得到显著增加.物相表征结果表明,经过相同的煅烧处理或者激光辐照后,电泳沉积方法制备的β-Fe2O3颗粒组装膜发生了明显相变;而由喷雾热裂解制备的β-Fe2O3平板膜依旧保持稳定,没有发生相变.β-Fe2O3薄膜与衬底之间存在较高的应力,与颗粒组装膜相比,平板膜在退火热处理与激光辐照下都表现出更好的稳定性.β-Fe2O3薄膜与衬底之间的应力增加了亚稳相β-Fe2O3的相变势垒,提高了β-Fe2O3的相变温度.通过引入Ti4+掺杂提高载流子浓度,改善载流子传输,使得β-Fe2O3光阳极的光电催化性能提升了3倍.结果表明,β-Fe2O3光阳极薄膜具有良好的光化学稳定性,其光电催化分解水性能在模拟太阳光条件下工作110 h后未出现明显的衰减.本文提出了一种增加亚稳相β-Fe2O3热稳定性的方法,β-Fe2O3光阳极具有较好的光化学稳定性,在光电催化方面具有较好的应用前景.     

固体氧化物燃料电池阳极微结构三维数值模拟

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种清洁高效的发电设备,其电极微结构直接影响电池的电化学性能。本文通过X-ray技术获取了SOFC阳极微结构,将电荷和物质传导定义在体相材料,将电化学反应定义在三相边界线上,建立了SOFC阳极电化学–传质耦合的三维微观模型,对比了两个微结构在80?C条件下的极化特性。研究表明微结构对电极内部物理场分布有极大影响,越靠近电极电解质界面,活化极化和离子电势波动越强烈。电极孔隙相细小的喉附近存在较大传质阻力,形成明显浓度极化跳跃。活化极化和欧姆极化大小相当,各占据总损失的45%以上。本文模型可用于研究微结构改变引起的电池退化和电极的优化设计。     

IrO_2改性钛网对固体聚合物电解质电解器集电极层电化学性能的影响

采用亚当斯熔融法(Adams fusion method)在钛网上包覆Ir O2催化剂,并将其用作固体聚合物电解质(SPE)电解器的阳极集电极,发现其可以显著降低电解过电位.通过X射线多晶衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)分析发现,包裹在钛网上的Ir O2催化剂晶粒为2.0~3.0 nm,结晶度良好;交流阻抗谱(EIS)和循环伏安(CV)分析结果表明,改性的钛网集电极层可增加三相反应活性点,使三相反应通道由催化层延伸到集电极层,活性催化剂表面积增大,从而大幅度降低了活化阻抗,电解性能获得提升.通过对不同Ir O2催化剂负载量改性的钛网进行研究发现,随着钛网负载Ir O2量的增加,在相同电流密度下,极化曲线的过电位先减小后增加,当Ir O2负载量为1.38%(质量分数)时,电解池的过电位最低,在1 A/cm2电流密度下,过电位为2.028 V.     

固体氧化物直接碳燃料电池阳极反应过程分析

以氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为电解质组装成直接碳燃料电池(DCFC),分别以活性炭(AC)、石墨(G)、神府半焦(SC)作为DCFC燃料,研究了碳燃料的特性、电池操作温度以及阳极反应气氛等对DCFC阳极反应过程的影响。结果表明,三种碳燃料在空气、CO₂气氛中氧化反应活性顺序为AC > SC > G,当三种碳材料作为DCFC燃料时,活性炭作为燃料的DCFC性能最好,半焦燃料次之,石墨作为燃料的DCFC性能最差,而且燃料反应活性与其表面含氧官能团、孔隙结构有关;DCFC的阳极反应过程存在碳燃料直接氧化为CO₂、CO₂与C反应转化为CO,以及CO氧化为CO₂等。     

SBA-16负载金属氧化物催化剂合成、表征及催化CO氧化反应活性

将V2O5, CeO2和CuO分散到提取自稻米壳的SBA-16上,考察了其催化CO氧化反应活性,并采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、程序升温还原和紫外漫反射光谱对所制催化剂进行了表征。结果表明,掺杂CuO的介孔氧化硅是一种有前景的催化剂,其CO转化率可达98%以上。     

倾动式阳极炉冶炼废杂铜二噁英排放特征研究

再生铜行业是我国二噁英排放的重点行业之一,研究再生铜行业不同冶炼方式下二噁英的排放特征对我国再生铜行业二噁英的污染防治具有重要意义。本文以再生铜倾动式阳极炉为对象,研究了倾动式阳极炉冶炼废杂铜在除尘设施前后的二噁英排放特征,并提出了其二噁英的产生机理。     

氯离子浓度对锌电积用铝基铅合金复合β-PbO2颗粒阳极行为的影响

在酸性硫酸锌体系中研究了不同氯离子含量对Al/Pb-0.3%Ag-0.06%Ca复合β-PbO₂颗粒阳极行为的影响, 并通过X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)等技术手段来表征阳极的特征。 结果表明, 随着氯离子含量的增加, 阳极的析氧过电位逐渐增大;阻抗呈逐渐增大的趋势;阳极表面膜β-PbO₂和α-PbO₂衍射峰强度整体呈现出减弱的趋势;阳极氧化膜上的枝状晶簇消失;腐蚀速率逐渐增大。 当氯离子含量为300 mg/L时, 阳极具有最大的表观电流密度i₀, 表现出了最好的电化学性能以及耐腐蚀性。     

无机离子交换剂Mg1.5Mn0.5Ti0.75O4对Li 的交换选择性实验

利用共沉淀,固相反应热结晶法,合成具有尖晶石型的复合金属氧化物Mg1.5Mn0.5Ti0.75O4。具有尖晶石型结构的物质,可以插入大量的替代离子并且改变自身锂和氧的化学计量数,与此同时,还保持了结构的稳定。这种特性能够使得它们被用于离子交换研究,用来满足提取锂的需求。通过检测该复合氧化物的饱和交换能力值,分配系数值等,从而确定出该物质具体特性。实验表明,经过酸化的Mg1.5Mn0.5Ti0.75O4,其Mg2 的抽出比率能够达到72%,Mn4 和Ti4 的溶解比率低于8.2%。实验分析得出,Li 能够从无机离子交换剂Mg1.5Mn0.5Ti0.75O4中抽出以及插入,主要是归因于离子交换机理。被酸化的样品对Li 有一个10.6mmol?g-1的离子交换能力,并且对Li 还具有记忆性的离子筛性能。