高选择性二元金属材料电化学还原CO_(2)的研究进展

近年来,全球范围因二氧化碳(CO_(2))的过量排放导致的环境问题日益严重,引起世界各国人民的广泛关注。电化学还原CO_(2)转化为清洁能源和高价值化学品,不仅可以有效地缓解CO_(2)导致的温室效应,而且有望为解决能源危机提供重要出路。本文简述了电化学还原CO_(2)的反应原理,对近年报道的一些高选择性的二元金属催化剂进行分类归纳。综述了二元金属材料物质组成、原子配比、微观形貌、颗粒尺寸等物化性质对CO_(2)还原性能的影响规律,并对部分催化剂的选择性增强机理重点分析。最后,讨论了二元金属材料高效选择性电化学还原CO_(2)存在的主要问题和未来可能的研究重点。

2，6-二甲基哌啶＋水体系临界性质的氘代同位素影响

用等体积法分别确定2,6-二甲基哌啶+水和2,6-二甲基哌啶+重水体系的临界组成,并测定各自的临界温度.采用折射率法在较宽温度范围内测定两个体系的温度-折射率(T-n)共存曲线,利用标准曲线法将其转化为温度-摩尔分数(T-x)和温度-体积分数(T-准)共存曲线,求得临界指数β、指前因子B、Wegner校正项因子B1及与共存曲线直径ρd相关的参数.研究结果表明,氘代后,体系低临界温度下降了约3.2K,临界组成和共存曲线形状不变,在近临界点临界指数β仍符合三维伊辛模型(3D-Ising)的理论值(0.327).

pH值和添加剂对LaPO_4形貌和电催化性能的影响

磷酸镧在发光基质材料、传感器和电子陶瓷等诸多方面都有广阔的应用前景。以La(NO3)3·6H2O和NH4H2PO4为原料,用水热法在不同pH值和添加剂条件下合成纳米单斜相LaPO4粉体。利用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜对合成产物进行表征,测试产物的电催化性能。结果表明:pH值为2.0条件下的产物为纳米棒状,结晶优于pH值为5.0的产物,添加剂降低了产物的结晶度,所有条件下合成的产物均显示良好的电催化活性。

Bi_2WO_6光催化剂的合成及降解罗丹明B

以H_2WO_4和Bi(NO_3)_3·5H_2O为原料,用溶剂热法(无水乙醇、乙二醇、丙三醇)和添加不同表面活性剂(SDS,CTAB,PVP,PEG2000)制得了不同形貌的Bi_2WO_6粉体,利用XRD、SEM对产品进行表征。研究了Bi_2WO_6催化降解有机染料Rh B及其相关机理。考察了,溶剂(无水乙醇、乙二醇、丙三醇)、表面活性剂(SDS,CTAB,PVP,PEG2000)等因素对罗丹明B降解率的影响。结果表明添加表面活性剂PVP所制备的Bi_2WO_6粉体为中空花球状结构,其禁带宽度为2.51 e V,在150 W金卤灯辐照下2 h罗丹明B降解率达到92%。

Bi2WxMo1-xO6固溶体制备及光催化降解有机废水

光催化剂可用于催化降解有机污染废水,在废水处理方面具有良好的发展前景。分别以乙二醇、去离子水为溶剂,采用水热法在较低温度下合成Bi2WxMo1-xO6固溶体,并用XRD、SEM等对产物的形貌和结构进行表征,通过对罗丹明B的降解测试固溶体光催化降解活性。结果表明,随着W与Mo原子比(R(W/Mo))的增加,Mo6+离子逐步被W6+替代,生成了无限互溶的固溶体,光催化性能也随之发生变化,其中,以去离子水为溶剂合成的固溶体在R(W/Mo)=1.0时降解率最高,达到98%。

基于钯水凝胶的电化学传感器选择性检测水合肼

以β-环糊精为保护剂,氯化亚钯为前驱体,采用分子自组装的方式合成钯水凝胶,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对其形貌和结构进行了表征。通过滴涂法将其修饰到金电极表面,采用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)对修饰电极的电化学行为了表征。结果表明,此传感器对水合肼具有良好的电催化效果,可有效消除K^+、Na^+、Mg^(2+)、NH_4^+、Ni^(2+)、Mn^(2+)和Cl^-、NO_3^-、SO_4^(2-)、PO_4^(3-)、HCOO^-(草酸根)、C_6H_5O_7^(3-)(柠檬酸根)等物质的干扰。在优化的条件下,氧化峰电流与水合肼的浓度在25~950μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为1.6μmol/L(S/N=3)。此传感器具有制作简单、灵敏度高和选择性好等优点,可应用于实际水样中水合肼的检测。

可见光增强g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂的催化产氢性能

通过水热法制备了具有可见光增产氢高性能的g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂,采用XRD、TEM、SEM和EDS等分析样品的组成和形貌结构。催化产氢结果表明,光照条件下g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂具有极高的催化产氢活性,TOF值高达58.2 min^(-1),通过拟合温度动力学曲线,得到了催化反应的活化能为15.73 kJ·mol^(-1)。对样品进行UV-vis和PL测试发现,g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂具有极高的光能利用率和电子-空穴分离率,并进一步阐述了光能促进催化产氢的作用机理。

金属钯/聚乙撑二氧噻吩-木质素磺酸钠复合材料的制备及电催化性能

以木质素磺酸钠(LGS)作为掺杂剂,三氯化铁和过硫酸铵为氧化剂及引发剂,利用氧化聚合法制备了聚乙撑二氧噻吩-木质素磺酸钠(PEDOT-LGS)复合聚合物,通过化学法沉积金属钯(Pd)粒子获得Pd/PEDOT-LGS复合聚合物功能材料。应用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)对材料的形貌及结构进行表征。结果显示,获得了分散均匀的Pd纳米粒子复合聚合物功能材料。采用循环伏安测试法(CV)和计时电流测试法(CA)研究该复合材料的电化学行为,结果表明,掺杂了LGS的载体材料PEDOT-LGS的导电性能得到明显改善;与Pd/PEDOT相比,Pd/PEDOT-LGS复合材料对甲醇的电催化氧化活性提高了2.4倍,此外新载体有效地提高了Pd纳米粒子对甲醇在碱性溶液中的电催化活性及催化剂的抗毒化性能。

可见光驱动Z-scheme g-C3N4/α-Fe2O3催化剂高效产H2

作为一种新型的具有可见光响应的半导体光催化剂,g-C3N4在光催化产氢领域得到了广泛的研究。然而,纯g-C3N4存在可见光响应范围较窄、光生电子-空穴复合率高、量子效率低等问题。针对纯g-C3N4的缺陷,采用简单的水热合成法制备出一种高效纳米晶胶体g-C3N4/α-Fe2O3复合材料。为了检测g-C3N4/α-Fe2O3的光催化产氢性能,将其引入以NaBH4为底液的体系中。结果表明,当Fe质量分数为1%,体系温度为30℃、NaBH4浓度为50 mmol/L时,产氢量为30 mL。利用PL、EIS以及PC等手段对g-C3N4/α-Fe2O3的光电响应能力进行了分析。结果表明,g-C3N4/α-Fe2O3复合材料具有较低的光致发光强度、较高的光电流密度和较小的电荷转移电阻,说明了光生电荷载流子的有效分离和快速转移。另外,Z-scheme电荷转移途径赋予了g-C3N4/α-Fe2O3较强的氧化能力,为光催化裂解NaBH4提供了较大的驱动力。主要意义在于对光催化产氢有一个新认识,为合理设计和构建Z型光催化剂提供参考。

石墨炔:一种新型二维炭材料的合成、改性与应用

石墨炔是一类由sp和sp^(2)杂化碳原子共同组成的新型二维材料。高度共轭及碳环大小可调的分子结构赋予石墨炔特异的物理化学性能,也为其功能化改性及应用提供了便利。近十年来,关于石墨炔的理论及实验研究正在广泛开展,在多个领域取得了一系列重要进展。本文首先对石墨炔性质进行了简要介绍,总结了不同形貌石墨炔的主要合成方法,包括Glaser-Hay交叉偶联、化学气相沉积法、范德华外延生长法、爆炸法、界面限域合成法及双极电化学法等。然后,对金属、非金属原子掺杂、修饰改性及其对石墨炔性能影响的理论计算和实验研究进行了综述;并就石墨炔基材料在环境、能源、生物医学等主要领域的研究进展进行了阐述和总结。最后,探讨了石墨炔发展亟待解决的问题和面临挑战。该综述能够为开展石墨炔相关研究提供有价值的前沿信息和方法参考。

水＋3-甲基吡啶＋溴化钠三元溶液动-静态光散射临界行为研究

对水+3-甲基吡啶+溴化钠三元电解质溶液的临界跨接行为的认识存在着争议.部分研究认为由于三甲基吡啶的聚集,体系存在从非经典的3D-Ising(三维伊辛)行为向经典的平均场行为的非单调跨接;另一部分研究发现该体系符合3D-Ising临界行为,并不存在跨接.采用动-静态光散射研究了溴化钠,3-甲基吡啶和水三元溶液的临界性质,得到动态关联长度和静态关联长度,发现动态关联长度和静态关联长度一致,且在实验温度范围内(离临界温度0.01～25K),体系不违背3D-Ising行为,也观测不到显著的临界跨接现象。

应用硝酸盐控制排水管道中H2S气体释放的研究进展

排水管道中硫酸盐还原菌(SRB)代谢产生的S2-会导致H2S气体释放和管道腐蚀等问题,从而增加管道的维修费用,且威胁工人和居民的身体健康。抑制管道内S2-生成的措施以投加化学药物为主。在可投加的化学药物中,硝酸盐因易于应用、抑制效果较好、副作用小而被广泛应用和研究。围绕硝酸盐抑制S2-产生的原理、效能与影响因素、硝酸盐的消耗规律、硝酸盐对微生物群落的影响等4个方面,综述了应用硝酸盐控制S2-的研究进展,并根据研究成果和目前存在的问题提出未来的研究方向。

以液体硅胶与聚苯乙烯塑料泡沫小球为主体的掩蔽剂对污水暂存空间中恶臭气体的控制

为控制污水暂存空间产生的恶臭气体对周围环境造成的不利影响,在污水表面覆盖以液体硅胶(LSR)与聚苯乙烯塑料泡沫小球(EPS)为主体的掩蔽剂,通过增加污水中H2S向气相扩散的传质阻力来控制恶臭气体从污水中的释放。分别探究了掩蔽剂的成分组成、配比和平铺厚度对掩蔽效果的影响,以及掩蔽剂对下部水体水质的影响。结果表明:以LSR+EPS为载体的掩蔽剂可以阻断H2S的释放,其中以半透明LSR+EPS为载体的掩蔽剂效果最好;当半透明LSR与EPS载体的质量比为15~40,平铺厚度为0.1~0.5 cm时,其使用效果最好;掩蔽剂下部水体硫化物的浓度随污水停留时间的增加而增大;若利用SRB产物(高浓度H2S)抑制微生物,尚需较长时间达到毒性阈值。该掩蔽剂增加了H2S的传质阻力,有助于控制恶臭气体释放对所处环境的危害。