甲烷部分氧化气氛制备碳纳米管

碳纳米管是由碳六元环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空管,其中每个碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子发生完全键合,管的直径在几个纳米到几十个纳米之间,而轴向长度却可达几十微米甚至更长,故被称为准一维分子纳米材料.由于这种特殊结构,碳纳米管具有许多奇异的物理化学性能,如独特的导电性、极高的机械强度、润滑性和吸附能力等.自发现碳纳米管以来[1],人们开展了多种方法进行制备研究,如电弧放电(Arcdischarge)[2]、激光烧蚀(Laserablation)[3]、碳氢化合物催化分解(Catalyticdecompositionofhydrocarbons)[4]和化学气相沉积(Chem…     

N-羟基邻苯二甲酰亚胺类羟胺有机催化剂在分子氧氧化研究中的支载策略

自上世纪90年代"Ishii体系"开发以来,N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)类羟胺有机催化剂在温和条件下的选择性催化氧化性能一直受到科学界的广泛关注.然而,该类催化剂的热稳定性、可回收性等多种缺陷不利于其大量应用于工业化生产.本文作者从实验与理论角度对近几年国内外关于该类催化剂的离子对化合物均相支载策略和聚合物/无机材料非均相支载策略进行了综述,对这些支载策略的现状和使用前景进行了简评,并展望了支载类羟胺催化剂的潜在设计方向(如聚合物离子液体支载策略、非均相芳环共轭体系支载策略和金属卟啉/席夫碱仿生催化协同支载策略),寄希望于将其应用于工业化研究.     

微弧氧化陶瓷膜封孔后处理及抗高温氧化性能的研究

在铝酸盐体系中,利用微等离体氧化脉冲电源在Ti-6Al-4V合金表面制备了以Al2TiO5为主晶相的陶瓷膜层,然后采用钛酸四丁酯/乙醇和硅酸钠溶液的封孔方法对微弧氧化陶瓷膜进行封孔后处理。通过SEM及高温氧化测试,分析比较了陶瓷膜层在封孔前后的表面形貌以及抗高温氧化性能的变化情况。结果表明:封孔后膜层孔洞明显变小。经700℃高温氧化测试,采用钛酸四丁酯/乙醇溶液封孔方法不仅没有带来抗高温氧化性能的提高反而下降,而硅酸钠溶液的封孔方法提高了抗高温氧化性能。     

三种改性方法对纳米ZnO催化剂粉体的光催化性能的影响

以SnCl4·5H2O、ZnNO3·6H2O、HCl、NaOH、FeCl3·6H2O为原料,采用共沉淀法制备Fe掺杂纳米ZnO、纳米ZnO/SnO2和Fe掺杂纳米ZnO/SnO2三种复合催化剂粉体,以降解甲基橙溶液反应为模型,研究了不同比例的ZnO/SnO2复合、Fe元素掺杂量以及SnO2复合Fe元素掺杂同时作用对纳米ZnO粉体光催化活性的影响,采用X射线衍射(XRD)测试方法对不同量Fe元素掺杂纳米ZnO粉体进行了表征.采用透射电镜对三种改性方法ZnO粉体进行表征.结果表明:随着ZnO/SnO2的物质的量比增加,ZnO/SnO2复合光催化剂的催化活性先增加,然后降低;随着Fe掺杂量的增加,纳米ZnO粉体的光催化活性先增加,然后降低.三种改性方法都能提高纳米ZnO粉体的光催化活性,其中Fe元素掺杂以及SnO2复合改性纳米ZnO粉体的光催化效果最好,物相为ZnO和SnO2,颗粒尺寸为15 ～20 nm,分散性好,比表面积为68.7m2/g.     

Fe掺杂Mn/TiO2低温脱硝催化剂的催化性能研究

采用氧化沉淀-浸渍法制备了不同含量Fe掺杂的Fe-Mn/TiO2低温脱硝催化剂,考察了催化剂在80~180 ℃范围内的脱硝能力并通过XRD、BET、TG、H2-TPR、NH3-TPD等测试手段,对催化剂的物理化学性质进行了表征.实验结果表明,Fe的加入并没有改变Mn/TiO2的主要晶相,仍是锐钛矿型的TiO2,MnOx和FeOx均以非晶态结构高度分散于载体表面,而且Fe的加入可以有效地改善催化剂的微观形貌、比表面积及表面酸性位点,从而提高其低温脱硝性能.Fe掺量在Fe/Ti为0.10时催化剂具有最佳性能,在120 ℃时脱硝率可达90;以上.     

不对称配位磷酸钴铵增强电催化水氧化反应性能（英文）

钴基材料被认为是有望替代贵金属材料的电催化水氧化反应催化剂之一.研究发现,高活性的钴基催化剂常发生表面重构行为,深入研究表面重构行为对于阐明真实的催化活性位点和指导合成高性能的电催化剂至关重要.但是受到复杂的催化剂结构以及多种性能影响因素限制,钴基材料的配位结构对表面重构和电催化水氧化性能影响仍不清晰.基于此,本文设计了具有配位对称结构和不对称结构的两种磷酸钴基材料用于电催化水氧化反应,探索配位对称性对表面重构和水氧化性能的影响.本文通过调控共沉淀反应中磷酸铵的用量,合成了具有对称配位结构的磷酸钴材料和不对称配位结构的磷酸钴铵材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和物理吸附等技术表征了两种材料的物理性质.通过线性扫描法,循环伏安法和恒电位电解法等电化学方法测定两种材料的电催化水氧化活性和稳定性.采用原位电化学阻抗图谱、拉曼光谱(Raman)和XPS图分析水氧化反应中的表面重构过程.晶体结构图表明,磷酸钴材料和磷酸钴铵材料均由六配位的Co O6八面体组成.其中,磷酸钴结构中钴中心由四个水分子和两个磷酸基团或两个水分子...     

调控电催化剂电子结构促进锂硫电池多硫化物催化转化的研究进展（英文）

锂硫电池具有高的理论能量密度(2600 Wh kg^-1),是传统金属氧化物正极和石墨负极组装的锂离子电池能量密度的3-5倍.同时,锂硫电池以单质硫作为活性物质,具有环境友好及价格低廉的优势,因此被认为是最具发展前景的电化学储能系统之一.然而,锂硫电池的商业化应用仍面临诸多挑战和障碍,比如单质硫和放电产物硫化锂的绝缘特性,活性物质充放电过程中的体积变化以及多硫化物穿梭导致的活性物质不可逆损失、低的库伦效率及差的循环稳定性等.对于单质硫及放电产物的绝缘特性,可通过构建高导电的网络结构或者减小硫颗粒尺寸来克服.对于充放电过程中活性物质的体积变化问题,可通过制备柔性电极或者设计具有分级多孔的三维网络结构材料来克服.唯独对多硫化物的穿梭问题,还没有找到一种方案来有效解决.锂硫电池前期的研究工作主要通过调控载体材料的物理结构实现对多硫化物的物理及化学吸附,从而在一定程度上抑制了多硫化物的穿梭.然而多硫化物穿梭的产生不仅仅与多硫化物的迁移扩散有关,更与载体材料界面处多硫化物迟缓的氧化还原转化有关.当载体材料界面处多硫化物无法实现快速转化时就会导致界面处多硫化物的富集,进而导致严...     

基于噻唑并噻唑的共价有机框架微球用于蓝光光催化胺的选择性需氧氧化（英文）

含有光活性单元的共价有机框架材料由于具有高结晶度、均匀的孔隙、大的比表面积以及较好的光电性能等优势,已在可见光光催化领域引起了研究者们的广泛关注,为氧气分子的活化提供了一种非金属的选择.目前,已有很多关于将光活性单元引入共价有机框架构建高效可见光光催化体系的报道.作为一种典型的光活性单元,具有缺电子性质的噻唑并噻唑基团有着稳定的共轭平面结构以及很好的氧化稳定性.此外,基于噻唑并噻唑的有机聚合物材料往往表现出较好的可见光吸收能力.因此,噻唑并噻唑单元在构建高效可见光光催化剂方面具有较好的应用潜力.但是由于其涉及的反应过程可逆性低,所以噻唑并噻唑很少被引入到共价有机框架中构建光催化体系.为了克服该困难,可以将噻唑并噻唑基团嵌入到具有良好可逆性端基基团的结构单元中再将其用于共价有机框架的构建.根据该策略,本文将噻唑并噻唑基团嵌入到二氨甲基联苯(BD)中,得到了噻唑并噻唑基二苯胺(DTz).在有机碱四氢吡咯的催化下,利用溶剂热方法,将三甲酰基间苯三酚(Tp)分别与BD和DTz组装,成功制得两种β-酮烯胺连接的共价有机框架(TpBD-COF和TpDTz-COF),并将其应用于可见光光催化胺的选择...     

水热法制备Nd3+-介孔TiO2/GO复合材料及光催化性能研究

采用水热法首先制备稀土Nd3+掺杂介孔TiO2,进而复合氧化石墨烯(GO)合成了系列Nd3+-介孔TiO2/GO复合材料.通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、孔结构分析(BJH与BET)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射(UV-vis)等测试手段对样品的微观结构、形貌、样品表面各元素价态及谱学性质进行表征,并以甲基橙模拟污染物测试其光催化性能.结果表明,所制样品均为锐钛矿结构TiO2,晶粒尺寸在3~4 nm之间;从UV-vis测试结果分析可知,与Nd3+-介孔TiO2和TiO2/GO相比,稀土Nd3+和GO的协同效应更能有效减小TiO2半导体禁带宽度,从而增加其对可见光的吸收.此外,不同光照射下光催化降解甲基橙的实验表明,所制备样品均有较强的紫外及可见光光催化性能,其中系列Nd3+-介孔TiO2/GO复合体系可见光光催化性能更为显著.     

g-C3N4-W18O49复合光催化剂的制备及其光催化机理研究

通过简单的溶剂热法成功制备出了g-C3N4-W18O49复合光催化剂,采用XRD、SEM、TEM以及PL对所得催化剂的物相结构及形貌和光学性能进行了表征,通过降解甲基橙和光解水产氢实验研究所得催化剂的催化性能及其催化机理.由实验可知,W18O49的含量为50;时所得g-C3N4-W18O49复合光催化剂的降解性能最好,其降解率比纯g-C3N4纳米片提高48;;为进一步研究复合光催化剂的电子-空穴传输机理,我们又进行了光解水制氢实验.结果表明:单一的W18O49无产氢活性,它的复合明显降低了g-C3N4的产氢速率,说明复合结构中光生电子是从g-C3N4传递到了W18O49,表现出明显的Ⅱ型异质结复合特征,而不是部分文献所提出的Z型方式.