采用CO吸附原位红外光谱研究Pt/TiO2光催化体系中助催化剂作用

采用CO作为探针分子,将原位透射红外光谱应用于研究助催化剂Pt在Pt/TiO2光催化体系中的作用.实验发现,光照条件下,CO的覆盖度及样品温度没有明显变化,CO在Pt/TiO2上的吸附峰红移11 cm–1,在Pt/Al2O3上的吸附峰没有位移,表明CO在Pt/TiO2上的红移来源于TiO2上的光生电子转移到Pt上,这解释了为什么加入Pt助催化剂可提高光催化产氢活性.     

紫外拉曼光谱研究焙烧气氛对氧化锆相变的影响

 以紫外拉曼光谱技术研究了在不同焙烧气氛中氧化锆样品的表面晶相结构及其转变过程．结果表明，在有氧气氛中焙烧的氧化锆样品易转变为单斜相，而在惰性气氛中焙烧可以有效地稳定样品体相和表面的四方相结构．在缺氧气氛中焙烧的样品暴露于空气中后，表面极易转变为单斜相，而其体相仍为四方相结构，这表明四方相氧化锆在样品表面是极不稳定的．     

Pt/TiO2光催化分解甲酸制氢反应的原位红外光谱研究

用原位红外光谱研究了无氧条件下Pt/TiO2光催化甲酸制氢反应机理.结果表明,物理吸附的甲酸物种在光催化反应过程中向甲酸根离子转化,而甲酸根离子则逐渐向碳酸盐物种转化.水蒸气的添加显著促进了甲酸在Pt/TiO2上光催化反应的进行,并提高了产氢效率.提出了该光催化反应的可能机理.     

采用CO吸附原位红外光谱研究Pt/TiO_2光催化体系中助催化剂作用

采用CO作为探针分子,将原位透射红外光谱应用于研究助催化剂Pt在Pt/TiO2光催化体系中的作用.实验发现,光照条件下,CO的覆盖度及样品温度没有明显变化,CO在Pt/TiO2上的吸附峰红移11 cm–1,在Pt/Al2O3上的吸附峰没有位移,表明CO在Pt/TiO2上的红移来源于TiO2上的光生电子转移到Pt上,这解释了为什么加入Pt助催化剂可提高光催化产氢活性.     

二苯基乙二胺在银胶表面吸附的表面增强拉曼光谱研究

以银纳米粒子作为SERS活性基底,研究了二苯基乙二胺(DPEDA)在银表面的吸附行为,并研究了溶液的pH值和DPEDA的浓度对吸附构型的影响。对比DPEDA的Raman和SERS谱图,可以认为DPEDA是通过氮原子的孤对电子吸附在银胶表面。在酸性介质中DPEDA的氨基被质子化生成胺正离子,导致DPEDA不容易吸附到银胶表面,所以DPEDA的SERS信号强度随着溶液酸性的增加而减弱。DPEDA的浓度变化对其吸附构型中芳香环的取向影响不大,但是其C-N键与表面的角度会有一定的变化。从SERS光谱得到的信息可以加深我们对DPEDA修饰的金属催化剂的多相不对称催化机理的认识。     

葡萄糖酸内酯碱性水解的手性拉曼光谱及圆二色光谱研究

以葡萄糖酸内酯的碱性水解为模型反应, 依据葡萄糖酸内酯及其碱性水解产物的特征圆二色谱峰, 利用停留圆二色光谱技术研究了水解动力学. 同时, 结合理论计算, 对葡萄糖酸内酯218 nm处的圆二色谱峰起源给予了初步的解释. 利用手性拉曼光谱, 从分子振动的角度讨论了葡萄糖酸内酯水解前后的手性变化行为. 结果表明, 水解反应引起葡萄糖酸内酯发生开环反应, 主要影响了内酯中羰基基团附近的手性结构, 归属于C1=O伸缩振动模式的手性拉曼谱峰消失. 同时, 水解开环微扰了环中C2, C3, C4和C5周围的环境, 导致手性拉曼谱图中相关谱峰的位移以及峰强度的改变. 水解前后C2, C3, C4和C5各自的立体化学并没有发生根本性改变, 在手性拉曼谱图中表现为谱峰的正负号没有发生根本性改变. 结果表明手性拉曼光谱相比圆二色光谱, 能够提供更为丰富的手性分子的结构信息, 同时, 由于其不受发色团的限制, 表现出更为广阔的应用范围.     

一种乌青铜结构光催化剂：铁电-顺电相变与光催化性质

近年来,铁电材料作为一种潜在的高活性光催化剂材料越来越多地受到研究者关注.由于晶体结构的对称性破缺导致铁电晶体中出现自发极化,在这种极化内建电场的影响下,光生电子-空穴将发生空间分离,从而有效抑制载流子复合,进一步提高光催化体系的总量子效率.文献报道了很多性能优异的铁电光伏器件,在这样的思路下,越来越多的材料被直接作为光催化材料来研究,但有关顺电-铁电差异的报道很少,铁电性与光催化性能关联的直接证据尚有欠缺.研究表明, SrxBa1-xNb2O6(SBN)材料的居里温度(TC)对组分调变有很强的依赖性,当 Sr2+含量发生改变时(x =0.32-0.82),其居里温度可在10-270oC范围内变化.因此,合成一个居里温度接近室温的 SBN材料,研究其在顺/铁电相下自发极化行为、光生电荷分离行为、光催化行为及结构演变,就可能得到一个关于铁电性与光催化性能关系的直接证据,并有助于理解二者的关联性.本文以较低温度(65°C)下发生铁-顺电相变的 Sr0.7Ba0.3Nb2O6(SBN-70)材料为模型体系,使用X射线衍射、紫外可见光谱及不同温度下的铁电及介电测试、光电测试、光催化产氢和荧光激发谱等表征技术,研究了 SBN-70光电/光催化性能差异与相结构的相关性.首先使用高温固相合成法制备了纯相的四方钨青铜型 SBN-70材料,根据紫外可见漫反射光谱表征结果,推测 SBN-70材料在热力学上可发生光催化水分解反应.对 SBN-70进行的铁电及介电测试表明 SBN-70属于典型的弛豫型铁电材料：介电峰温度宽化显著,且介电峰位置随不同测试频率发生变化.在f =1 kHz测试下,其名义居里温度约为65oC.使用高温下两步烧结法制备了致密的 Ag/SBN-70/Ag陶瓷样品.受到高强度电场(E =30 kV/cm)极化的 Ag/SBN-70/Ag样品在紫外光照射下出现了显著光伏效应,铁电回线测试表明极化后的 SBN-70材料中存在强度约为0.8 kV/cm由剩余极化导致的内建电场,当经过极化的 SBN-70经过80oC退火后,光伏效应消失.结果表明, SBN-70极化后在内建极化场的作用下,在低温铁电相表现了显著的光生电荷分离能力,在进入高温顺电相后,这种分离能力随着自发极化的消失而消失.同时我们发现担载 Pt的 SBN-70粉末样品作为光催化剂在不同温度下存在很大的光催化产氢活性差异：反应在15oC时,产氢量为4.5μmol,随着反应温度升高,其产氢量升高,在60oC时为5.3μmol,继续升高温度至80oC时,发生了反常的活性变化,即产氢活性完全消失.这种反常的活性-温度关系可能与 SBN-70的铁-顺电相变有关：进入高温顺电相(80oC)后,晶体结构回到4/mmm点群,铁电畴结构不再存在,从而丧失了作为电荷分离驱动力的自发极化.不同温度下荧光激发谱结果也暗示了 SBN-70在高于65oC附近极化结构的消失.本文结果表明,铁电相中存在的铁电极化结构确实有利于光生电荷分离,进而提高了光催化反应活性.     

NaTaO_3及NaTaO_3∶Bi~(3+)光催化剂的光致发光光谱研究

采用光致发光光谱技术对一系列不同条件下制备的NaTaO3及不同掺杂量的NaTaO3∶Bi3 进行了研究.结果表明,NaTaO3的发光性质与其制备条件密切相关在钠离子不足的条件下合成的样品,其发光带主要位于515和745nm左右;而在钠离子充足条件下合成的样品,其发光带位于460nm左右,随着n(Na)/n(Ta)的降低,发光带向长波长方向移动;掺入Bi3 之后,其发光峰由515nm移至455nm,随着Bi3 掺入量的增加,455nm的发光带强度减弱.515nm的发光带与替位缺陷Ta.N.a..相关;745nm的发光带与VN`a缺陷相关;而460nm的发光带与本征TaO6基团相关.将Bi3 掺入到钽酸钠样品,TaN..a..由BiN..a替代,相应的发光带向高的n(Na)/n(Ta)方向移动,从而呈现出本征TaO6基团的发光带.     

MSU-2负载的Sb-V复合氧化物催化剂上甲烷选择性氧化制

 制备了MSU-2负载的Sb-V复合氧化物催化剂,并将其用于以O2为氧化剂的甲烷选择性氧化制甲醛. 结果表明,Sb-V-O/MSU-2 复合氧化物催化剂保持了MSU-2分子筛的孔结构,在催化反应中表现出较高的甲烷转化率和可观的甲醛选择性. 其甲醛单程收率高于Sb2O5/SiO2和VOx/SBA-15催化剂. 在Sb2O5负载量为5%, V2O5负载量为1.12%的Sb-V-O/MSU-2催化剂上甲醛的单程收率为2.9%.     

水溶液pH对甲烷低温氧化制备甲醇的影响

采用固态离子交换法制备了Fe/ZSM-5催化剂, 并通过X射线粉末衍射(XRD)、 电感耦合等离子光谱(ICP)、 漫反射紫外-可见光谱(DR UV-Vis)、 拉曼光谱(Raman)和固体核磁共振波谱(Solid-state NMR)表征方法对催化剂的结构和相关物理性质进行了表征. 采用H₂SO₄和NaOH调控反应体系的pH, 并通过气相色谱和液体核磁共振波谱分别对气相和液相产物进行定量分析, 研究了不同水溶液pH对反应活性的影响. 并对不同pH下Fe/ZSM-5催化剂的金属析出量以及剩余H₂O₂浓度的影响进行了研究. 上述结果为进一步优化甲烷低温氧化制备甲醇的反应提供了指导思想.