Y沸石和多级孔Y沸石封装CuPhen配合物催化性能的比较

选用常规Y沸石和经后处理法制备的多级孔Y沸石为主体,采用自由配体法将铜菲咯啉(CuPhen)配合物封装在不同Y沸石中,制备了CuPhen/Y复合催化材料。采用X射线衍射、TEM、紫外-可见光谱、N_2吸附-脱附、ICP和TG等手段对所制备复合催化材料的物化性质进行了较为详细的表征,并对封装在不同Y沸石主体中的铜配合物在不同尺寸大小反应底物中的催化氧化性能进行了比较研究。结果表明,在以双氧水为氧化剂的反应体系中,封装于多级孔Y沸石中的铜配合物在不同环烷烃氧化反应中的催化活性均高于封装在常规Y沸石中的催化活性,体现出多级孔Y沸石更为优越的主体性能。此外,同封装于常规Y沸石中的铜配合物一样,封装在多级孔Y沸石主体中的金属配合物催化剂也具有良好的稳定性。     

微波溶剂热法制备掺氮石墨烯用于碱性氧还原反应

采用微波处理氧化石墨烯(GO)与乙二醇(EG)、乙二胺(ED)混合液的方法制备氮掺杂石墨烯(NG),使用旋转圆盘电极对NG催化氧还原在碱性溶液中反应进行研究,并考察了不同微波辐射时间、ED与EG之比对反应性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)研究了NG催化剂的结构与性质。相比于未掺氮的石墨烯样品,NG表现出更正的起始电位和接近四电子的转移过程。NG中掺杂氮原子的键合方式通过XPS进行表征,结果表明起始电位的高低取决于石墨氮含量。此外,所有表征结果表明总氮含量与氧还原反应性能没有直接关系。     

三维树枝状C/PbWO4催化剂的制备及其对不同染料的光催化降解性能

采用水热法合成了一种高结晶度的3D树枝状C/PbWO_4复合光催化剂(其中碳的质量分数分别为0.13%、0.26%、0.52%、0.78%)。应用X射线衍射、N2物理吸附、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能量色散X射线光谱、紫外可见漫反射光谱、光致发光光谱和光电流响应等手段对合成样品进行了表征。研究结果表明,当C的复合量为0.52%时,催化剂在降解偶氮染料酸性橙Ⅱ、甲基橙和罗丹明B呈现出最高的光催化活性,在光照100 min内对20 mg·L-1酸性橙Ⅱ的降解率达到97%,为纯Pb WO4的2.48倍。C/PbWO_4复合光催化剂活性提高的主要原因是掺杂在催化剂表面的C成为了电子俘获中心,有效俘获光生电子,促进光生电子和空穴分离的显著效果,从而产生更多活性物种(·OH、h+)参与染料分子的降解,提升光催化活性。     

硫掺杂二氧化钛/碳化钛复合材料的制备及储锂性能

通过二维层状Ti_3C_2的原位水热氧化和气相硫化反应,制备了硫掺杂二氧化钛/碳化钛(S-TiO_2/Ti_3C_2)复合材料,并用于电化学储锂。结果表明,二氧化钛纳米颗粒原位生长在碳化钛片层上,且硫成功掺杂到二氧化钛中。这种S-TiO_2/Ti_3C_2复合结构作为锂离子电池的负极材料,表现出较好的电化学性能。在0.2 A/g的电流密度下循环100圈后,放电比容量稳定在288 m A·h/g,远高于纯Ti_3C_2和TiO_2/Ti_3C_2电极的放电比容量。S-TiO_2/Ti_3C_2复合材料表现出的较高比容量和良好的循环性能,主要归因于复合材料的特殊纳米结构优势:二氧化钛原位生长在碳化钛上,使复合材料具有稳定良好的接触界面,能够促进电子的快速转移,同时可以有效避免循环过程中两种组分的分离;硫在二氧化钛中的掺杂可以提高二氧化钛的导电性,并引入缺陷,提高反应活性。此研究工作为二维材料的原位转化及复合提供了新的思路和研究方法。     

钴掺杂的铁酸铋催化PMS氧化单质汞的实验研究

采用酒石酸溶胶凝胶法制备了一系列的钴掺杂的铁酸铋催化剂(BiFe_(1-x)Co_xO_3,x=5%-20%,x为Co/CoFe物质的量比),借助于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)、磁强振动计(VSM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行表征。在自制鼓泡反应器内,利用钴掺杂铁酸铋活化过一硫酸氢钾(PMS),开展了模拟烟气中单质汞脱除实验,获得反应的最佳条件。当钴掺杂量为10%,催化剂用量为0.5 g/L,PMS浓度为3.9 mmol/L,溶液初始pH值为8,反应温度70℃时,反应100 min内Hg~0的平均脱除效率达89.36%。以乙醇和叔丁醇为淬灭剂,证明了·OH和SO~(·-)_4为Hg~0催化氧化的活性物种,且SO~(·-)_4起主要作用,并结合XPS分析结果推测了脱汞反应机理。     

简便方法制备氮掺杂的碳球用作高效非金属氧还原催化剂（英文）

随着人们环保意识的不断增强,社会对清洁能源的需求也日益增加.燃料电池具有效率高,燃料来源丰富,可直接将化学能转化成电能且污染小等优点,因而受到了广泛关注.然而,燃料电池的阴极氧还原反应(ORR)速率较慢,成为提高燃料电池整体效率的制约因素.因此,开发高性能的ORR催化剂,加快ORR反应速率具有非常重要的意义.目前,Pt基催化剂被认为是活性最好的商用ORR电催化剂.尽管此类催化剂具有较高的催化活性和良好的稳定性,但Pt的储量有限,价格高昂,抗燃料毒化性能差,限制了其大规模应用.近年来,为了减小Pt的用量,降低催化剂成本,人们除了致力于研究贵金属合金催化剂及非贵金属催化剂外,还把目光聚焦在了非金属催化剂,特别是碳及其复合材料的研究上.在众多碳材料中,碳球因具有良好的表面渗透性和较高的机械稳定性而被广泛应用于催化、吸附、药物输送和能量存储及转化等领域中.然而,碳球的表面化学惰性较强,比表面积较低,使其部分应用受到了限制.因此,人们采用了多种方法来调控碳球的物理化学性质.其中,向碳材料中掺入杂原子,尤其是氮原子的方法广受青睐.因为杂原子的掺入会显著增强作为主体的碳原子给电子的能力和表面吸附性质,从而对ORR表现出优异的催化活性和稳定性.本文以蔗糖作为碳源,三聚氰胺作为氮源,采用水热法及高温热解法制备了一系列氮掺杂的生物质碳球.并对氮掺杂量及热解温度进行了优化.结果表明,石墨化程度及石墨氮含量的提高,能有效地提高催化剂的活性.在优化了的条件下得到的催化剂N0.1C1.9S-900,表现出了比商业Pt/C催化剂更好的ORR催化性能.在0.1 mol/L KOH中,该催化剂催化ORR的起始电位和半波电位分别为–22.6和–133.6 mV(vs.Ag/AgCl),极限电流密度为4.6 mA/cm~2,分别比商业Pt/C高出7.2 mV,5.9 mV和0.2 mA/cm~2.同时,在经过30000 s的稳定性测试中,N0.1C1.9S-900催化剂的电流损失也远低于Pt/C,表明该催化剂具有良好的稳定性.此外,在抗甲醇毒化实验中,相比于商业Pt/C,N0.1C1.9S-900催化剂对甲醇有更好的耐受性.另外,该催化剂催化的ORR属于高效的4e~–途径.可见,该催化剂作为燃料电池的阴极氧还原反应催化剂具有广阔的前景.     

Co-N/m-C高效催化空气下醇直接氧化成酯

酯类在有机合成中作为基础材料广泛地应用于精细化学品, 农用化学品, 药物等的生产中. 传统生产酯的方法需要用到羧酸, 酸酐, 酰卤或酮类, 并经过多步反应完成. 往往会造成原材料的浪费, 并伴随副产物的产生. 因此用醇代替酸或其衍生物与另一种醇反应直接氧化酯化合成相应的酯具有很大的经济意义. 目前已有基于贵金属(如钌, 钯和金)的将醇类直接氧化为酯类的催化剂的研究, 但是贵金属的价格及其有限的资源限制了其在实际生产中的应用. 从经济发展和环境保护的角度出发, 开发基于非贵金属的用于醇氧化酯化的催化剂有重要意义.近年来, 碳材料由于成本低? 稳定性高? 电化学性能优异的特点而广泛应用于材料? 化学催化和电化学催化等领域. 此外, 杂原子和金属的引入可以在一定程度上调节材料的组成, 电子结构和表面物理化学性质而进一步构建新的活性位点, 增强碳材料的催化性能. 另外, 由于多孔碳材料具有较大的比表面积和多样的孔结构, 作为催化剂载体比普通碳材料更优越, 使得底物更容易接触活性部位, 同时提高氧的传输能力. 然而, 活性钴物种因在热解过程中容易发生团聚而使原子催化效率降低. 因此设计和制备高分散且高效的催化剂对于实现醇氧化为酯有重要意义.钴基氮掺杂碳材料是一种有潜力的能将醇直接氧化到酯的经济, 高效, 环保的催化剂. 本文提出了一种方便, 快捷, 高效的醇直接氧化成酯的方法, 即利用直接热解大分子前驱体制备钴改性N掺杂介孔碳材料(Co-N/m-C), 用于醇直接氧化成酯反应中, 其中以900 oC下焙烧所制的催化剂活性最高. 该催化剂对于苯甲醇直接有氧氧化成苯甲酸甲酯反应的TOF值高达107.6 h?1, 远高于目前所报道的过渡金属基纳米催化剂的, 这得益于超分散钴物种与材料中吡啶氮之间的强配位作用及大的介孔比表面积. 对于不同结构的醇, 包括苄基醇, 烯丙基醇和杂环醇, 也能高收率地得到相应酯, 说明该催化剂具有普适性. 另外, Co-N/m-C-900催化剂经循环使用六次后没有显著的活性损失, 表明了该催化剂具有一定的稳定性.     

TiO2掺杂调控聚苯乙烯微球折射率及胶体光子晶体结构色

胶体光子晶体由于其可调变的结构色在绿色印刷、印染等领域备受关注,而其光子带隙的宽度和位置由光子晶体的晶格参数(晶面间距,通常受胶体微球尺寸影响)和介质的折射率决定。现有人工胶体光子晶体主要基于SiO_2和高分子(如聚苯乙烯(PS)等)微球的组装制备,由于胶体微球材质种类有限,折射率调控受限,因而目前调控胶体光子晶体结构色主要靠改变胶体微球的尺寸来实现。本文首先制备高折射率(2.6)的TiO_2纳米晶,在乳液聚合制备单分散的PS(折射率1.6)微球过程中,将所制备的TiO_2纳米晶掺杂于PS微球中,通过TiO_2的掺杂量有效调控胶体微球的折射率,进而实现胶体光子晶体的结构色调控。以多色胶体光子晶体微球的水溶液为墨水,采用彩色喷墨打印技术打印了电脑设计的光子晶体彩画。本文发展的光子晶体结构色调控新技术拓展了胶体光子晶体的应用。     

上转换激光晶体研究进展

本文综述近年来晶体材料的上转换过程研究进展，介绍了上转换发光晶体材料研究中的一些新动向以及在室温环境下，掺杂稀土离子的晶体上转换激光运转的成功经验，列举了几种室温上转换激光器的泵浦条件、发射波长、以及转换效率等参数，说明晶体材料的上转换激光技术已趋于实用化。     

胶原纤维为模板制备Gd掺杂纤维状二氧化钛及光催化性能研究

以胶原为模板剂、硫酸钛为钛源、硝酸钆为掺杂源制备了钆掺杂纤维结构TiO2(Gd-TiO2).通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)、X射线光电子能谱(XPS)对样品的表面形貌、晶相组成、紫外吸收带、元素组成及化合价态进行了分析.以甲基橙为目标降解物,研究了样品的光催化性能并确定钆的最佳掺杂量.结果表明:600℃煅烧温度下2;Gd-TiO2纤维结构完好、光催化效果最好,光反应30 min后其降解率达到91.89;,比起未掺杂试样大大提高.钆掺杂会改变TiO2的晶粒尺寸并能够抑制TiO2从锐钛矿相向金红石相转变,掺杂后紫外吸收带发生蓝移.