非贵金属助催化剂MXene在光催化领域应用的研究进展

环境友好型半导体光催化是当前最具前景的光催化技术之一,它不仅能够将太阳能转化为化学能以解决能源危机,还可以将污染物降解矿化从而解决环境问题.但是,传统的半导体光催化剂受限于光利用率低、光生载流子复合率高、稳定性较差等几个方面,无法达到理想的光催化效果.在半导体光催化剂上负载助催化剂是提升光催化效率的有效策略之一.负载助催化剂能够增强光生电荷在半导体与助催化剂界面间的传输,提供额外的催化活性位点,增强光捕获能力,因而被广泛应用于光催化剂的改性.目前广泛使用的贵金属助催化剂包括Au,Ag,Pt,Ru等,虽然这些贵金属助催化剂性能优异,但是它们存在储量少和成本高的问题,严重影响其规模化应用.因此,开展高效且成本低廉的非贵金属助催化剂的研究非常必要.近来,一种新型二维过渡金属材料(MXene)因其具有独特的二维层状结构、优异的导电性能、出色的光学和热力学性质而成为催化领域的研究热点.本文综述了有关非贵金属助催化剂MXene在光催化领域的最新研究进展,内容包括:(1)MXene材料的体相与表面结构特性;(2)薄层MXene的制备方法,例如氢氟酸刻蚀法、氢氟酸替代物刻蚀法以及熔融氟盐刻蚀法;(3)MXene基复合光催化剂的合成及改性策略,包括机械混合、自组装、原位氧化等;(4)MXene辅助增强光催化活性机理.论文还重点介绍了MXene作为助催化剂在光催化领域中的应用,包括光催化分解水产氢、光催化CO2还原、光催化固氮以及有机污染物的光催化降解.最后,论文分析了MXene基异质结光催化剂存在的问题与面临的挑战,并对MXene助催化剂的未来发展进行了展望.主要观点包括:(1)关于光催化分解水、空气净化、合成氨领域的研究较少,需要进一步开展;(2)MXene基异质结光催化剂的反应机理仍存在争议,需采用现代化仪器设备(包括原位表征技术)对其进行更为深入的探究;(3)目前,大多数MXene材料的制备都是通过强腐蚀性的氢氟酸或氢氟酸替代物刻蚀,开发环境友好且高效的MXene制备方法迫在眉睫;(4)阐明MXene表面终端基团的作用有助于提升MXene基复合光催化剂的性能;(5)引入新的改性策略如局域表面等离子体共振效应(LSPR)、缺陷调控、单原子催化(SAC)等来提高MXene基光催化剂的催化性能,是未来MXene基复合催化剂的发展方向.

高活性氮化碳纳米片的制备策略

二维聚合物材料氮化碳纳米片因具有独特的电学特性、化学稳定性,在环境治理、能源转换领域有广阔的应用前景。开发绿色友好、经济高效的g-C_(3)N_(4)纳米片剥离策略和合成方法,是催化、能源、材料领域的热点问题。本文重点介绍了关于二维g-C_(3)N_(4)纳米片的剥离方法与制备策略的研究进展,同时对现有方法进行对比和分析,主要包括热氧化刻蚀、超声辅助剥离、化学法、机械法以及模板法等。文章的最后对g-C_(3)N_(4)纳米片的剥离制备所面临的问题和挑战,进行了讨论,并展望其未来发展方向。

新型二维材料MXene在光催化领域应用的研究进展

MXene是一类新型二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物,具备独特的二维层状结构、优异的电学、光学以及热力学性能,在光催化能源转换、环境污染治理等诸多领域有广阔的应用前景.该文概述了MXene材料结构特性,总结了MXene的制备方法,重点介绍了MXene基材料在光催化污染物降解、产氢、CO2还原等方面的应用进展.最后总结该材料的现存问题,并对其未来的研究和应用进行展望.

结晶氮化碳的制备与改性策略

石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))是最具代表性的二维有机聚合物半导体材料,其具有可见光响应性能、稳定化学结构和优良的生物相容性等优点,在环境和能源领域有非常广阔的应用前景。但是,普通g-C_(3)N_(4)材料的热聚合不完全,其体相和表面的缺陷多,因此光生载流子易复合,光催化活性不高。近年来,高活性结晶氮化碳(CCN)的研究得到了国内外学者的广泛关注。本文总结了目前CCN制备及其改性方法:5种代表性制备方法,包括传统熔盐法、预热熔盐法、固态盐法、溶剂法和质子化法;4种代表性CCN的改性方法,包括缺陷引入、形貌控制、单原子修饰和材料复合。文章重点介绍了 CCN制备原理、结构特征与光催化性能。最后,对CCN的制备与改性方法进行了评价,并对其研究方向进行了展望。

高热稳定性TiO_2空心微球高效光催化氧化丙酮(英文)

空心结构材料具有低密度、高通透性和易于回收的优点,因此人们对空心球的TiO_2,如TiO_2空心微球(TiO_2-HMSs)的制备非常感兴趣.但是普通TiO_2-HMSs的热稳定性较差,一般在600°C以上就由活性较高的锐钛矿相相变成活性很差的金红石相.考虑到氟离子能够抑制TiO_2相变,因此我们以Ti(SO4)2为钛源,在NH4F和H_2O2的共同作用下,于180°C水热制备了由空心颗粒自组装成的表面氟化的TiO_2-HMSs,并考察了其热稳定性与光催化氧化分解丙酮的性能.研究发现,当焙烧温度从300°C上升到1000°C时,TiO_2平均粒径从79.0 nm逐渐增大到97.7 nm,结晶度从1.00增大到1.53.这是由于热处理促进了TiO_2颗粒的晶化.当进一步升温到1100°C时,XRD谱开始出现金红石相TiO_2的特征衍射峰,此时约18.4%的锐钛矿相开始向金红石相转化.因此,本文制备的二氧化钛锐钛矿相可以稳定到1000°C,显示出优良的高热稳定性.扫描电镜显示,水热制备的TiO_2-HMSs是由高能(001)面暴露的TiO_2十面体纳米晶组装而成.随着焙烧温度提高到900°C,空心微球外观没有显著改变,但是组装体纳米晶暴露出来的空洞逐渐变小,晶粒变得圆滑;至1100°C时,空心微球组装体的纳米晶变成了球形颗粒,但是空心微球的空心结构没有坍塌,空心微球结构依然得到保留.我们用丙酮的紫外光催化氧化分解来评价不同温度焙烧的TiO_2空心微球的光催化活性.结果显示,前驱体TiO_2空心微球于300°C焙烧2 h,丙酮的氧化速率从1.39×10-3 min^(-1)(前驱体)降至0.82×10-3 min^(-1)(T300样品),这是因为样品表面吸附的氟离子受热挥发所致;当焙烧温度从300°C提高到900°C时,催化剂活性从0.82×10^(-3) min^(-1)升至2.09×10^(-3) min^(-1),这是由于焙烧促进了TiO_2的晶化;进一步升至1000和1100°C时,催化剂活性显著下降,这是由于催化剂的比表面积急剧减小和金红石相的生成.总之,本文利用氟离子的化学诱导作用制备出表面氟化的空心颗粒自组装TiO_2空心微球,该TiO_2空心微球显示出超高热稳定性与高光催化活性,因此在高热环境中具有实际应用前景.

提升供电可靠性的措施

供电可靠性是电能质量的一项重要的指标。本文笔者阐述电网供电可靠性方面存在的问题，立足于电网的现状，多角度地、针对性地提出提高供电可靠率的途径以及方法，以供参考。

休眠唤醒节能技术在Zigbee网络中的应用

随着Zigbee技术的不断成熟,其应用领域得到不断地扩展。Zigbee节点通常采用电池供电,节点的能量供应非常有限,而在某些应用中对电池进行充电或者更换电池也是不切实际的,增加了网络的维护难度和成本。文章基于Zigbee无线通信技术,采用休眠唤醒的节能技术,主要用于周期性的采集传输系统中。系统采用休眠唤醒节能技术降低Zigbee节点的能量消耗,提高供电电池的使用效率,延长Zigbee网络的使用时间。