PtRu/C电催化剂上甲醇吸附氧化过程的电化学原位红外光谱

采用调变的多元醇法制备了高分散的Pt/C, PtRu/C和Ru/C电催化剂. XRD计算结果表明, PtRu/C电催化剂的平均粒径和合金度分别为2.2 nm和71%. 采用电化学方法和原位傅里叶变换红外反射光谱方法(in situ FTIRS)研究了甲醇在3种电催化剂上的吸附氧化过程, 发现PtRu/C对甲醇的催化活性明显高于Pt/C, Ru的加入一方面影响了甲醇在Pt上的解离吸附性能, 另一方面提供了Ru-OH物种, 从而抑制了低电位下电催化剂中毒. 红外光谱研究结果表明, 线性吸附态CO(COL)是主要毒化物种, 反应产物主要是CO2, 还有少量的甲酸甲酯. 根据实验结果讨论了甲醇在PtRu/C电催化剂上的氧化机理.     

光助Fenton试剂氧化降解染料直接耐晒黑G的研究

文章研究了影响Fenton试剂氧化降解持久性有机污染物直接耐晒黑G的因素,如光源的选择、初始pH值、H₂O₂的用量、Fe2+的用量、阳离子交换树脂载体的引入等,通过研究确定了各因素的优化条件。研究结果表明：太阳光照能有效的促进直接耐晒黑G染料的降解脱色,大大缩短反应时间;引入阳离子交换树脂后,可增强Fenton氧化反应的活性,降解效果更好。     

基于相移偏折法的高反射表面面形测量技术

利用单相机所采集的图像实现了对光滑高反射表面面形的直接检测.首先利用相机获取参考平面在标准平面镜中的镜像,然后通过参考平面上的点与归一化成像平面上图像点之间的密集折返对应关系,求得待测镜面的深度距离,从而实现对高反射表面面形的测量.通过光线追迹将该测量过程转化为求解物空间中关于两对应光线束之间的相交问题.以相位为载体获取面形梯度分布,求得该表面的法向量场,并求解相应的反射光线束.通过光线追迹对该光线束与相应入射光线束求“交点”检测高反射表面.对标准平面镜进行实验检测,测量得到的面形平面度为0.19 mm.采用传统方法与本文所提方法对汽车后视镜进行检测,所得检测结果对应点之间的平均距离为0.15 mm,验证了本文方法检测镜面面形的有效性.     

Direct computation of second-order SCF properties of large molecules on workstation computers with an application to large carbon clusters

Summary The ab initio SCF computation of second-order properties of large molecules (with 50 atoms or more) on workstation computers is demonstrated for static dipole polarizabilities and nuclear magneting shieldings. The magnetic shieldings are calculated on the basis of gauge including atomic orbitals (GIAO). Algorithmic advances (semi-direct algorithms with efficient integral pre-screening, and use of a quadratically convergent functional for the polarizabilities) are presented together with an illustrative application to the fullerenes C₆₀ and C₇₀.     

可控碳改性Pd/TiO2用于直接合成双氧水:非均相界面对催化性能的影响（英文）

双氧水(H2O2)是一种重要的绿色氧化剂,广泛应用于纺织、医疗、废水处理、军事等重要领域.目前, H2O2的工业生产以蒽醌法为主,该法设备投资大、运行成本高,同时工艺涉及大量的有机溶液,活性中间体蒽醌也会发生缓慢降解,产生有毒副产物.与蒽醌法相比,通过负载型贵金属催化剂催化H2与O2反应直接合成H2O2,过程绿色环保且生产工艺简单,引起了各界广泛关注.然而,从热力学上分析, H2和O2更容易反应生成H2O, H2O2只是该反应的中间产物,会继续发生加氢和直接分解反应生成H2O,导致H2和O2的低效利用,开发高H2O2选择性且高反应效率的催化剂已成为氢氧直接合成H2O2研究的重点与难点.目前大部分研究策略旨在通过调控或影响反应中心结构、价态来抑制H2O2的副反应,进而提升H2O2的选择性和反应效率;尽管已取得了良好的进展,但仍需发展新的调控策略来满足工业应用的要求.本课题组前期研究表明,促使H2O2从催化剂上脱附可以有效地提升H2O2的选择性和产率.相比于针对反应中心的调控,不稳定的H2O2从催化剂上快速脱附同样起到抑制H2O2参与副反应的作用.为此,本文提出一种炭量可控的非均一界面改性方法,以常规的Pd/TiO2作为研究对象,借助各种结构表征,发现炭物种在TiO2表面呈非均一分散状态,而且改性对于催化剂的几何结构影响较小;另外,催化剂表面的疏水性会随着碳含量的增加而增加,导致其与H2O2间的吸附能相应变小.反应结果显示,表面非均一的炭化改性技术可以显著提升Pd/TiO2催化剂的H2O2选择性和产率.通过构效关系分析,可知这种改性技术可以保持Pd颗粒与TiO2间相互作用的同时,还可以促进H2O2的快速脱附,进而提升改性Pd/TiO2催化剂的H2O2直接合成效率.该改性方法简单、易控,可拓展应用到其他类型催化剂的H2O2直接合成性能调控与改进.     

二次纳流电喷雾电离耦合超高分辨质谱检测人体呼出气中相对高分子量化合物

二次电喷雾电离源耦合超高分辨质谱(SESI-UHRMS)有望检出人体呼出气中分子量大于300的相对高分子量化合物,这些化合物的发现将有助于更准确地理解呼出气中挥发性有机化合物(VOCs)的来源、产生机制以及SESI源电离机理,更好地实现SESI-UHRMS的转化应用.本研究自组装nanoSESI源(尚无商业产品)耦合四极杆-静电场轨道阱质谱(最高质量分辨率1.2×10~5),考察了该装置对健康人体呼出气中分子量为300~500化合物的检出情况.结果表明,所搭建的nanoSESI-UHRMS装置检测人体呼出气的重现性好、灵敏度高,可检出数十种分子量为300~500的化合物.根据这些化合物在单次呼气过程中信号强度随时间变化的趋势,推断其来源分别为内源性和外源性;各化合物的元素组成主要包括C,H,N和O,环-双键当量(RDB)的均值为(4.5±3.1),表明检出的化合物可能为醛酮或不饱和脂肪酸,容易在SESI源中被电离.本研究初步验证了自组建nanoSESI-UHRMS检测人体呼出气中相对高分子量化合物的可行性,为后续进一步开展方法应用奠定了基础.     

高分散Fe-N-C氧还原反应电催化剂及其在直接甲醇燃料电池中的应用

氧还原反应(ORR)是燃料电池和金属空气电池等洁净发电装置中阴极的主要反应,该反应动力学过程慢,电化学极化严重. Pt基电催化剂具有较好的ORR活性,然而Pt资源有限、价格昂贵,研制高活性、低成本的代Pt电催化剂意义重大.经过几十年的探索,研究者发现将含有C, N和Fe等元素的前体进行高温热处理得到的Fe-N-C电催化剂对ORR具有良好的活性,然而在高温热解过程中Fe容易发生聚集而形成大块颗粒,导致Fe的利用率不高,影响了电催化剂的ORR活性.
　　本文分别以聚吡咯和乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)为C和N的前驱体,利用高温热解形成的富含微孔的碳材料对铁前体的吸附及锚定作用,获得了一种Fe高度分散的Fe-N-C电催化剂.采用物理吸脱附技术、高分辨透射电镜(HRTEM)和扫描电镜对Fe-N-C及其制备过程中相关电催化剂的孔结构及表面形貌进行了表征.结果表明,在第一步热解过程中, EDTA-2Na的Na对碳材料起到了活化作用,形成富含微孔的N掺杂碳材料(N-C-1),其BET比表面积达到1227 m2/g,孔径约1.1 nm.在第二步热解过程中, N-C-1有效地抑制了Fe的聚集,产物Fe-N-C中的Fe元素均匀地分布在碳材料中,其比表面积高达1501 m2/g.
　　电化学测试结果表明,在碱性介质(0.1 mol/L NaOH)中, Fe-N-C电催化剂对ORR具有良好的催化活性, ORR起始电位(Eo)为1.08 V (vs. RHE),半波电位(E1/2)0.88 V,电子转移数n接近4, H2O2产率<3%,与商品20%Pt/C(Johnson Matthey)接近.电化学加速老化测试结果表明, Fe-N-C的E1/2未发生明显变化,而Pt的负移45 mV,表明Fe-N-C具有很好的稳定性;在酸性介质(0.1 mol/L HClO4)中, Fe-N-C的Eo为0.85 V, E1/2为0.75 V,其E1/2比Pt/C负移约0.15 V,表明在酸性介质中Fe-N-C对ORR的催化活性还有待提高.采用TEM、X射线衍射、X射线光电子能谱以及穆斯堡尔谱等方法研究了电催化剂构效关系.结果表明, Fe-N-C较好的ORR活性主要来自于高分散的Fe-N4结构,此外, N(吡啶N和石墨N)掺杂的C也对反应具有一定的催化活性.
　　与Pt/C相比, Fe-N-C电催化剂具有很好的耐甲醇性能.本文对比了Fe-N-C和Pt/C作为阴极催化剂的直接醇类燃料电池(DMFC)性能,采用质子交换膜的DMFC最大功率密度分别为47(Fe-N-C)和79 mW/cm2(Pt/C),而采用碱性电解质膜的则分别为33(Fe-N-C)和8 mW/cm2(Pt/C).结合半电池结果表明, Fe-N-C电催化剂在碱性介质中具有比Pt更为优秀的催化活性和稳定性,有望用作DMFC阴极代Pt催化剂.     

Electrocatalytic activity of porous nanostructured Fe/Pt-Fe electrode for methanol electrooxidation in alkaline media

An electrochemical approach to fabricate a nanostructured Fe/Pt-Fe catalyst through electrodepo-sition followed by galvanic replacement is presented. An Fe/Pt-Fe nanostructured electrode was prepared by deposition of Fe-Zn onto a Fe electrode surface, followed by replacement of the Zn by Pt at open-circuit potential in a Pt-containing alkaline solution. Scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray techniques reveal that the Fe/Pt-Fe electrode is porous and contains Pt. The electrocatalytic activity of the Fe/Pt-Fe electrode for oxidation of methanol was examined by cyclic voltammetry and chronoamperometry. The electrooxidation current on the Fe/Pt-Fe catalyst is much higher than that on flat Pt and smooth Fe catalysts. The onset potential and peak potential on the Fe/Pt-Fe catalyst are more negative than those on flat Pt and smooth Fe electrodes for methanol electrooxidation. All results show that this nanostructured Fe/Pt-Fe electrode is very attractive for integrated fuel cell applications in alkaline media.     

直接甲醇燃料电池阳极催化剂研究进展

总结了近年来直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究工作，探讨了甲醇的电催化反应机理，阐述了设计催化剂的基本原则，同时对目前研究的各种催化体系作了比较和评价。对未来甲醇电催化剂的发展作出展望。     

快速测定COD最佳催化消解体系研究

通过正交试验 ,确定了测定环境水样中COD的最佳回流消解条件。以CuSO4作催化剂 ,KAl(SO4) 2 Na2 MoO4作助催化剂 ( 0 1 8gCuSO4·5H2 O 0 1 0gKAl(SO4) 2 ·1 2H2 O 0 1 0gNa2 MoO4·2H2 O) ,在H2 SO4 H3PO4体系中可很好地实现对样品的消解。该体系将回流时间由国标法的 2h缩短至 2 0min ,实现了快速测定的目的且大幅度降低测定成本。样品 1 0次平行测定的相对标准偏差为 1 1 % ;加标回收率为 97 7%～ 1 0 3 3% ,均与国标法无显著性差异