硅基光电极光电催化制氢

硅(Si)半导体材料作光电极用于光电催化(PEC)分解水制氢被认为是解决新能源问题比较有希望的措施之一.但目前Si基光电极也面临着光利用率低、不稳定、表面反应动力学缓慢等瓶颈.我们总结了目前Si基光电极材料的发展现状,从表面微纳米结构的设计、保护层的选择、助催化剂的改性3个提高光电极效率的途径,对Si基光电极材料的性能进行了介绍,并对其在该领域的发展前景进行展望.

铁掺杂硫化铋光芬顿降解有机污染物

采用微波法制备了Fe掺杂Bi_(2)S_(3)复合光催化剂(Fe-Bi2S3),用于光芬顿法降解污染物的研究.对Fe-Bi_(2)S_(3)进行了结构、形貌、元素组成、光电化学性能等表征测试,结果表明:Fe-Bi_(2)S_(3)材料呈无定形结构,光响应性能良好,Fe掺杂后的复合物光生载流子分离能力得到明显改善.最优掺杂比的Fe-Bi2S3复合物在30 min内对亚甲基蓝的光芬顿降解效率高达99%,且具有良好的稳定性.最后,提出了Fe-Bi_(2)S_(3)可能的降解机理.

电解质对光电催化还原CO_(2)的影响

光电催化还原CO_(2)生成燃料或日用化学品是一个应对能源危机和全球变暖的有效途径。光电催化反应中电解质和催化剂表面间的相互作用影响CO_(2)还原反应的结果。因此,深入探究电解质对CO_(2)光电催化还原的影响,对于设计出高效和高选择性地将CO_(2)转化为有价值产品的光电催化反应至关重要。综述了不同阴、阳离子组成的电解质对催化反应产生的影响,尤其是对于反应活性以及选择性的显著影响,并讨论了如何依据这些影响进行光电催化系统的参数设计。

纳米Pt/TiO_2催化剂上气相CH_3OH光催化分解制氢反应的研究

利用不同还原方法制备了不同纳米粒度的 Pt/TiO2光催化剂, 并且用脉冲氢氧滴定法测定了 TiO2表面 Pt 的分散度. 在气相连续流动装置中利用纳米 Pt/TiO2作为光催化剂, 对气相甲醇的脱氢反应进行了研究. 研究了添加 Pt 和不添加 Pt 的纳米 TiO2, Pt 负载量、铂的不同还原方法、不同 TiO2纳米粒度对气相甲醇光催化分解反应的影响, 并对反应气的空速、光照时间、添加水蒸汽、改变甲醇浓度等与光催化分解甲醇制氢的关系进行了研究, 在最佳反应条件下, 产氢速率达到 5.808 mmol/(g?h). 研究了反应的动力学, 得到该反应为一级反应, 求得了该反应的活化能为 8.53 kJ/mol,并讨论了反应机理.

TiO_2薄膜光催化气相甲醇制氢

在气相连续流动装置中以TiO2 薄膜为光催化剂 ,对甲醇的脱氢反应进行了研究 .考察了空速、光照时间和反应温度对甲醇转化率的影响以及产氢量与添加的水蒸气量和甲醇浓度的关系 ,并将TiO2 薄膜催化剂的光催化活性与TiO2 纳米粉体催化剂进行了比较 .反应动力学研究表明 ,光催化甲醇脱氢反应为一级反应 ,其活化能为 8 6 4kJ/mol.

花状微球BiOBr光催化剂的制备及光催化活性研究

采用溶剂热法,以Bi(NO3)3·5H2O和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为原料,乙二醇为溶液,制备花状微球的BiOBr。运用XRD、SEM、EDX和UV-Vis等手段对其进行表征。以可见光下降解罗丹明B为研究对象,考察了催化剂投加量、染料溶液初始浓度等对光催化活性的影响,并对催化剂的稳定性进行了研究。结果表明,BiOBr有着出色的稳定性,在可见光下展现出较高的催化活性,当投加量为0.2g,可见光下照射30min,20mg/L的罗丹明B溶液能全部降解。

PbS插层K_2Ti_4O_9催化剂:制备及光催化制氢活性

利用高温固相反应、离子交换、层间插入反应和硫化处理制备了PbS插层的K2Ti4O9催化剂。利用XRD、TEM、SEM、XRF、PL和紫外-可见漫反射光谱对催化剂进行了表征,考察了催化剂紫外光和可见光光催化制氢活性。结果表明,制备的PbS插层K2Ti4O9催化剂对可见光的吸收范围较宽,其吸收边界约为710 nm,在紫外光和可见光下3 h累积产氢量可达到115.46 mmol.gcat-1和0.92 mmol.gcat-1,与CdS插层K2Ti4O9催化剂相比具有更高的催化活性。

PbS插层K_4Nb_6O_(17)复合物的制备及其光催化制氢活性

采用固相法合成层状半导体K4Nb6O17,通过层间离子交换反应、胺插入反应以及硫化反应制备了纳米PbS插层的K4Nb6O17复合光催化剂(记作K4Nb6O17/PbS).利用X射线衍射(XRD),场发射扫描电镜(SEM),X射线荧光光谱仪(XRF),紫外可见漫反射(UV-Vis)和分子荧光光谱(PL)等技术对其进行表征.考察了催化剂在Na2SO3和Na2S为牺牲剂的光催化制氢活性.结果表明,PbS的插层拓展了K4Nb6O17对可见光的响应,催化制氢活性也有明显提高.在紫外光和可见光下3 h产氢量分别达到123.94和0.66 mmol/(g cat).最后讨论了插层复合催化剂光生电荷转移的机理.

CdS插层的K_4Nb_(6-x)Cu_xO_(17)复合物的制备及其光催化制氢活性

以Nb2O5,K2CO3和CuO为原料经高温固相反应合成K4Nb6-xCuxO17催化剂,并通过层间离子交换反应,胺插入反应以及硫化反应制备CdS插层K4Nb6-xCuxO17复合催化剂(K4Nb6-xCuxO17/CdS)。利用X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),场发射扫描电镜(SEM),X射线能谱仪(EDX),紫外-可见漫反射(UV-Vis),分子荧光光谱(PL)等技术对催化剂进行表征。考察了催化剂的可见光催化制氢活性。结果表明,Cu离子掺杂进入K4Nb6O17晶格中,CdS位于K4Nb6O17层间。CdS插层K4Nb6-xCuxO17催化剂的最大吸收光波长约为550 nm。催化剂制氢活性有明显提高,紫外光和可见光下3 h产氢量分别达到279.83 mmol.gcat-1和7.11 mmol.gcat-1。最后讨论了复合催化剂光生电荷转移机理。

CdS-K_2La_2Ti_(3-x)Nb_xO_(10)复合物的制备及其光催化性能研究

采用硬脂酸法制备K2La2Ti3O10,通过铌离子掺杂得到K2La2Ti3-xNbxO10,再使用微波法进行质子交换、胺柱撑/镉离子交换,通过硫化反应制备得到CdS-K2La2Ti3-xNbxO10催化剂。运用X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)和紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis)等手段对催化剂进行表征,并且考察了其在可见光下对罗丹明B的光催化降解活性。结果表明:铌离子掺杂和硫化镉插层拓展了催化剂的可见光吸收范围,抑制了光生电子与空穴的复合效率,提高了光催化活性,使其催化活性明显高于K2La2Ti3O10催化剂和掺杂的K2La2Ti3-xNbxO10催化剂。

CdS-K_2La_2Ti_(3-x)Pb_xO_(10)的制备及其光催化性能

采用硬脂酸法合成K2La2Ti3-xPbxO10,通过微波辅助酸交换、胺柱撑、离子交换等步骤制备了CdS插层的K2La2Ti3-xPbxO10(记作CdS-K2La2Ti3-xPbxO10)复合光催化剂.利用X射线粉末衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱仪(EDX),紫外–可见漫反射吸收光谱(UV-Vis),X射线光电子能谱(XPS)和光致发光光谱(PL)等对产物进行表征,考察了CdS-K2La2Ti3-xPbxO10在紫外光及可见光下催化制氢活性.结果表明,Pb离子掺杂和CdS插层K2La2Ti3-xPbxO10拓展了催化剂的可见光吸收范围,提高了光催化活性.微波辅助制备的催化剂在紫外光和可见光照射3 h后的产氢量分别为230.15和3.35 mmol/(g cat),并对光催化机理进行了分析.

紫外光分解甲醇蒸汽的研究

文章在气相连续流动装置中对紫外光分解甲醇进行了研究。实验了反应气的空速、光照时间、反应温度对光解甲醇蒸汽转化率的影响,以及添加水蒸汽和改变甲醇蒸汽浓度对光解甲醇脱氢产量的影响。研究了反应的动力学得到了该光解反应为零级反应,求出了该反应活化能为17.16 kJ/mol,并讨论了反应的机理。

用于甲醇水溶液制氢的光催化剂纳米TiO_2的改性进展

综述了用于甲醇水溶液制氢的光催化剂纳米TiO2 的改性进展。参考文献 3 4篇。

可见光分解水制氢催化剂研究进展

光解水制氢能否实用化取决于太阳光的有效利用率,研究开发可见光化的光催化剂成为当前光催化剂研究中的重要课题。介绍了光解水制氢的反应机理,叙述了近年来半导体光催化剂在利用可见光方面的研究进展。认为应该寻找本身具有较高的氢生成活性中心的光催化剂,实现不负载Pt等贵金属光解水制氢;循环使用牺牲剂,或无须牺牲剂实现可见光的光解水。如能开发利用海水制氢,则这对于淡水资源和土地资源日益稀缺的我国来说尤为重要。

Pt/K_2La_2Ti_3O_(10)催化剂的合成及可见光催化活性的研究

用高温固相法合成了具有类钙钛矿型结构的层状化合物K2La2Ti3O10,用XRD、TEM、UV-DRS对其进行表征。利用不同还原方法制备了Pt/K2La2Ti3O10光催化剂。考察了在可见光下Pt/K2La2Ti3O10光催化制氢的活性。比较了负载Pt与负载Ni和纯的K2La2Ti3O10的光催化活性。研究了Pt负载量、不同还原方法对光催化分解水制氢反应的影响。在最佳的Pt负载量2%(wt)下,产氢速率达到2.59mmol/m·2h。

化学类专业物理化学教学改革及探索

物理化学是高校化学类专业的重要基础课程。为解决物理化学教学中存在的问题,笔者结合自身教学经验,根据化学类专业特点,提出了针对化学类专业的物理化学课程教学模式改革。通过改进教学方法,完善教学手段,优化教学内容及评价体系,同时建设了网络教学平台,增强了师生间的交流,激发了学生的学习兴趣,极大的调动了学生的积极性,提高课堂教学效果。

PbS/K_2La_2Ti_3O_(10)复合物的制备及光催化活性研究

采用沉淀法制备了一系列不同PbS担载量的PbS/K2La2Ti3O10复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线荧光光谱仪(XRF)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)、X射线光电子能谱(XPS)和分子荧光光谱(PL)等技术对催化剂进行表征。以可见光下降解罗丹明B为研究对象,考察了催化剂负载量和投加量对光催化活性的影响。结果表明,PbS的担载扩展了K2La2Ti3O10对可见光的响应,催化活性明显提高,0.35g PbS(25%,质量分数)/K2La2Ti3O10在可见光下反应2h后降解率可达71.4%。

负载纳米TiO2催化剂上光解气相甲醇制氢

制备了负载型Pt/TiO2、Ru/TiO2、Rh/TiO2、Pd/TiO2以及Bi2S3/TiO2光催化剂.在气相连续流动装置中考察了催化剂光解气相甲醇的活性.实验结果表明,TiO2负载贵金属的光催化剂活性大小顺序为:Pt/TiO2＞Pd/TiO2＞Rh/TiO2＞Ru/TiO2,这个顺序与上述金属的d轨道百分数(d%)的大小顺序相关联.Bi2S3/TiO2光催化剂,随着负载TiO2粒度的减小,光催化活性增高,其中30 nm的Bi2S3/TiO2催化剂的光催化活性最好.

Pt/TiO_2纳米薄膜的制备及光催化气相甲醇制氢的研究

通过溶胶-凝胶法制备了Pt/TiO2纳米薄膜,并在气相连续流动装置中,对甲醇的光催化脱氢反应进行了研究。将Pt/TiO2薄膜催化剂与TiO2薄膜催化剂的光催化活性进行了比较,考察了产氢量甲醇浓度、光照时间的关系,以及空速、反应温度对甲醇转化率的影响。结果表明,经过还原后分散于TiO2薄膜表面的Pt是以Pt2+及Pt0价态存在的。Pt/TiO2纳米薄膜是未负载Pt的纳米薄膜光催化活性的28倍。增加甲醇蒸汽的浓度会使产氢速率增大;当甲醇浓度在29%时,产氢速率达到最大,为4.68mmol/h。醇的转化率随着空速的增加而减小。该反应在一定的浓度范围内是一级反应,其反应的活化能为26.19kJ/mol。

钢渣对焦炭热性能的影响

在彭城肥煤中添加不同比例的钢渣作为催化剂进行炼焦,考察焦炭的热性能,并运用XRD,SEM和液氮吸附等方法研究钢渣对焦炭热性能的影响规律.结果表明,随着钢渣添加量的增加,焦炭溶损率增大,但存在一个饱和点,而焦炭反应后强度持续降低.添加量相同,钢渣粒度越小,焦炭反应性指数越大,且随着钢渣量的增加,焦炭灰分和硫分增加,但也存在饱和点;焦炭定向程度变差,环缩合程度有所降低;焦炭比表面积先增大而后减小.EDS研究显示,钢渣中含Fe,Ca等复合物以颗粒形式均匀分布在焦炭中,使得焦炭反应性增加,结构强度降低.