CO氧化反应中的二氧化铈晶面效应

二氧化铈(CeO2)因其具有较强的储放氧能力,被用作氧化还原反应的催化材料.自2005年,研究者制备出形貌可控的CeO2纳米棒、纳米立方块和纳米多面体,在CeO2形貌控制及构效关系研究方面取得长足发展.各种结构表征手段包括原位拉曼(in situ Raman)、原位傅里叶变换红外光谱(in situ DRIFTS)、核磁共振(NMR)和电镜等被用来研究不同形貌CeO2的表面结构和在催化反应中的活性差异.一般的活性规律为CeO2纳米棒({110}/{100})>纳米立方块({100})>纳米多面体({111}/{100}).近年来,负载型CeO2催化剂因其能稳定分散金属,通过金属-载体相互作用调控界面电子结构并表现出优异的催化活性而引起广泛关注,其中晶面效应在负载型CeO2催化体系中显得较为复杂.铜铈催化剂被认为是非常经济有效的CO氧化催化剂,然而由于制备和测试条件差异导致的CeO2晶面对铜铈催化剂催化CO氧化活性的影响规律并不统一.我们之前的研究工作发现纳米棒CeO2-{110}晶面上的Cu-[Ox]-Ce结构不利于形成Cu((40)),而纳米颗粒CeO2-{111}晶面上的CuOx团簇很容易形成Cu((40)),从而对CO催化氧化极为有利,这与纯载体CeO2的规律并不一致.与此同时,对于铜负载的CeO2纳米棒(NR)及纳米立方体(NC)所体现的性质及活性差异缺少系统深入的研究.在上述工作基础上,我们采用沉积沉淀法在CeO2 NR及CeO2 NC上负载1%wt的铜分别得到1Cu CeNR和1Cu CeNC,并对所合成催化剂的结构和吸附性能进行了表征.高分辨透射电镜(HRTEM)照片显示,CeO2纳米棒主要暴露{110}晶面,而CeO2纳米立方体以{100}晶面为主.催化测试结果表明,1Cu CeNC在130℃时CO已完全转化为CO2,而相同温度下1Cu Ce NR只有50%转化.进一步通过氢气程序升温还原(H2-TPR)和一氧化碳程序升温脱附(CO-TPD)分析发现, 1Cu Ce NC催化剂具有较强的还原性且表面氧物种含量高.此外, X射线光电子能谱(XPS)和in situ DRIFTS研究表明, 1Cu Ce NC促进Cu((40))位点生成,导致活性Cu((40))-CO物种增多,这些优异的化学性质导致其具有较高的催化CO氧化活性.     

Synthesis of Cs2.5H0.5PW12O40/TiO2 Nanocomposites with Dominant TiO2 {001} Facets and Related Photocatalytic Properties

TiO₂ nanosheets with dominant {001} facets, coupled with Cs_2.5H_0.5PW₁₂O₄₀, were successfully synthesized by a one‐step hydrothermal reaction. The photocatalytic activity of nanocatalysts was evaluated by the degradation of Rhodamine B under UV light irradiation. The results showed that both the addition of Cs_2.5H_0.5PW₁₂O₄₀ and the exposed {001} facets of TiO₂ have a positive effect on the photocatalytic activity. The improved photoactivity of nanocomposites in comparison with that of TiO₂ nanosheets could be attributed to the synergistic effect between Cs_2.5H_0.5PW₁₂O₄₀ and TiO₂ which facilitates the separation of photo‐induced hole‐electron pairs.     

F掺杂制备具有高暴露(001)晶面的BiOCl纳米片及其光催化性能

采用溶剂热-煅烧法,通过F掺杂合成了一系列具有高暴露(001)晶面的BiOCl纳米片。应用X射线衍射、N_2物理吸附、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见漫反射光谱、红外光谱和光电流响应等物理化学方法对合成的样品进行了表征分析。结果表明,掺杂适量的F可以促进BiOCl(110)优势晶面的生长,形成高暴露(001)晶面,同时可抑制BiOCl晶粒的长大,并增大BiOCl纳米片的比表面积和提高其表面羟基的数量。在模拟太阳光下,光催化降解偶氮染料罗丹明B结果表明,F掺杂能显著提高BiOCl对罗丹明B的光催化降解活性。其中F_(1.0)-BiOCl对罗丹明B的降解速率是BiOCl的2.67倍。此外,F_(1.0)-BiOCl对酸性橙Ⅱ的光催化降解活性是商业光催化剂P25(TiO_2)的1.24倍。F掺杂引起光催化活性大幅提升的主要原因是,高暴露(001)晶面的生成提升了BiOCl纳米片对染料的吸附性能,同时加快了光生e~-和h~+分离。     

Vibrational Spectroscopy of Surface Adsorbates by Sum Frequency Generation (SFG)

The vibrational spectroscopy by way of vibrational sum-frequency generation (VSFG) has been made of formic acid adsorbed on MgO(001) surface and of n-alkyltrichlorosilanes chemisorbed on quartz plates. It was revealed that the species on the MgO surface was formate ion (HCOO⁺) with CH bonds standing vertical to the surface and that the different adsorption sites showed up on repeated cycles of adsorption-desorption processes. The results of chemisorbed films indicated that the g-t and/or g-t-g′ conformational scquences of n-alkyl chains occurred more frequently by the length of alkyl chain and that the surface hydroxyls, which are the sites of chemisorption, are ripped off by pre-exposure of substrate to oxygen plasma.     

具有高活性(001)晶面的Cr-TiO_2微球的制备及可见光催化性能

采用一步水热法制备了具有高裸露率(001)晶面的锐钛矿相Cr掺杂TiO2(Cr-TiO2)微球,利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对样品进行了表征.结果表明,掺杂的Cr元素以Cr3+离子和CrO3团簇2种形式存在,Cr3+离子进入TiO2晶格,形成Cr3+→Ti4+电荷转移跃迁,Cr-TiO2在可见光区具有强烈吸收.少量的Cr掺杂有利于形成平整的高活性(001)晶面.以可见光降解酸性红染料作为探针反应研究了Cr-TiO2的催化活性.结果表明,具有(001)晶面的Cr-TiO2的催化效率明显优于普通的Cr-TiO2.     

金属纳米结构的氧化刻蚀调控与催化性能优化

金属纳米结构的可控合成,对其性能优化和高效应用至为关键．氧化刻蚀作为金属纳米晶可控合成中的新兴有效调控手段之一,受到越来越多的关注．本文以本课题组近期的研究工作为例,说明了氧化刻蚀对金属纳米晶的形貌、尺寸、结构及组成等合成参数的有效调控作用．由此总结认为,在金属纳米晶可控合成的一般过程,尤其是成核和生长过程中,氧化刻蚀的本质是有效调控“两个速率”和“两个力学”,即减缓原子的生成速率与晶种的形成速率、选择性接受反应热力学和反应动力学的控制作用．我们将通过氧化刻蚀法调控合成得到的具有独特结构的Pd,Pt纳米晶,用于氧活化和电催化这两个重要的催化体系,获得了理想的催化结果,表明氧化刻蚀在金属纳米晶的功能改性和应用拓展方面,具有令人称奇的广阔应用前景．     

深层发酵核盘菌多糖的研究

核盘菌多糖是由核盘菌（Ｓｃｌｅｒｏｔｉｎｉａ ｓｃｌｅｒｏｔｉｏｒｕｍ）通过深层发酵产生的一种胞外多糖。本文通过单因子试验和正交试验对其摇瓶发酵条件进行了优选，使ＳＳＧ的产率达到１２．０３ｇ／Ｌ，碳源转化率达４０．１％；纸层析和红外光谱分析表明，ＳＳＧ是一种由β－键连接的葡聚糖，其水溶液具有良好的增粘性和假塑性。     

电力输电线路高塔驱鸟系统设计

针对鸟害容易引起电力输电线路事故的问题,设计了一个红外驱鸟报警系统。系统采用被动式热释电红外传感器作为检测部件,进行非接触式远距离检测,并将检测到的微弱电信号转换输出,经被动式热释电红外传感信号处理器BISS0001,进行运算放大、滤波、功率放大,利用所得信号触发报警电路,使鸟受到惊吓飞离杆塔,从而保护输电线路免受鸟害威胁。分析表明,系统具有良好且环保的驱鸟效果。