铋基光催化剂的金属或非金属改性研究进展

随着经济的快速增长,环境和能源问题日益突出。太阳能作为一种可再生、环保的能源,受到了许多研究人员的关注,最大限度地利用太阳能资源成为未来的研究热点。众所周知,光催化技术可以将太阳能转化为化学能或电能,为环境污染提供解决方案。因此,半导体光催化技术被认为是解决能源危机和环境问题的最环保的技术之一。铋基半导体材料由于合适的能带结构、丰富的种类、无毒性和低成本,在光催化领域受到欢迎。然而,纯Bi基光催化剂存在光激发电子-空穴对复合效率高、量子产率低和光吸收能力有限的问题,导致光催化性能低。为了克服这些限制,人们设计了各种策略,比如金属或非金属掺杂、金属沉积、异质结构建和诱导缺陷生成来提高它们的光催化活性。在这些策略中,元素掺杂或金属沉积被认为是调整铋基材料能带结构和物化性质的有效方法。这个方法拓宽了光响应范围和提高了光催化性能。这篇综述总结了金属掺杂、非金属掺杂、金属和非金属共掺杂以及金属沉积改性铋基材料的最新研究进展。它也探索了它们在光催化降解污染物和重金属离子、氮气还原、二氧化碳还原、光催化抗菌等各个领域的应用。关于金属掺杂,我们将其分为三类:碱金属或碱土金属掺杂、过渡金属掺杂和稀土金属掺杂,并详细介绍了每种掺杂的优缺点。非金属掺杂则被分为卤素掺杂和非卤素掺杂,并重点研究非金属掺杂对铋基材料的影响。此外,我们还纵向比较了每个元素的优点。结合最近的研究进展,简要介绍了结合金属和非金属元素优点的共掺杂。对于金属沉积,我们主要从肖特基势垒和局域表面等离子体共振(LSPR)效应两个方面介绍了对Bi基材料的影响。最后,我们也呈现了金属或非金属改性Bi基光催化剂目前面临的挑战和前景。

纳米钙钛矿型LaMnO_3的制备与汽车尾气处理

用 PEG法制备了钙钛矿 La Mn O3 纳米材料 ,并将其负载在涂有γ-Al2 O3的堇青石载体上作为净化尾气的催化剂。用XRD、TEM对产物的结构及表面性能进行了分析。在依维柯汽车上进行了怠速、正常行驶及倒拖时催化剂三效性能的测试。

CeO_2纳米晶的制备及其谱学性能研究

以硝酸亚铈为原料,浓氨水为沉淀剂,在80℃反应3h并陈化9h制备得到了纯CeO2纳米晶。XRD分析结果表明产物属于立方晶系。透射电镜观察发现产物呈六边形结构,推测为多面体形CeO2的投影,粒径在10nm左右,分散性良好。沉淀剂浓度、反应温度及陈化时间等对产物的纯度及形貌有明显影响。碱浓度降低或陈化时间缩短都导致产物中出现Ce(OH)3杂质;延长陈化时间,产物粒径增大;若反应温度低于40℃,产物中出现大量Ce(OH)3杂质。拉曼光谱研究表明,纯CeO2纳米晶在465cm-1处有一振动峰,对应于立方萤石结构的F2g拉曼位移,而含有Ce3+杂质的产物则在600cm-1处还出现一小峰。荧光光谱研究发现,在波长为400nm的激发光下,CeO2纳米晶在465nm附近出现一个不对称发射光谱峰。

SnO_2纳米晶的制备及性能研究

研究了化学沉淀法、柠檬酸法和微波水热法等三种不同制备方法对SnO_2纳米晶粒径的影响,并通过XRD及TEM对其结构进行了表征。结果发现,用微波水热法制得的SnO_2粒径最小,为5～15nm,且分布较均匀。用化学沉淀法制备了Fe、Sb掺杂的纳米晶SnO_2粉末并测定了其电阻,发现Fe掺杂使SnO_2电阻升高、Sb掺杂使电阻下降。

N-2-羟基苄叉对氯苯胺及其铜配合物的合成

合成了新化合物席夫碱N - 2 -羟基苄叉对氯苯胺及对甲基苯氧基二硫代甲酸铜。用红外光谱对所合成样品进行了表征。将席夫碱分别与丙二酸铜 ,邻苯二甲酸铜 ,对甲基苯氧基二硫代甲酸铜及二乙基二硫代氨基甲酸铜 4种铜盐配位后溶于乙醇中生长晶体。通过对所得晶体进行元素分析后发现 ,该席夫碱与 4种铜盐的配位方式不完全相同 ,由于邻苯二甲酸铜的螯合性能较强 ,只有一个席夫碱分子与其配位 ,而其他 3种铜盐与席夫碱反应时 ,有 2个席夫碱与铜离子配位 ,且席夫碱上的羟基取代了原来铜盐上的阴离子。

稀土的开发利用与汽车尾气处理

总结了近几十年来汽车尾气净化催化剂的研究概况及需解决的问题。归纳了适合我国国情的稀土催化剂的优缺点。提出了将纳米材料用于汽车尾气处理的观点。用溶胶-凝胶法制备了纳米晶稀土复合氧化物催化剂,将其安装在依维柯汽车上进行催化活性测试后发现,其三效催化性能优于用溶液浸渍法制备的同组分催化剂。

环己基黄原酸铜与菲咯啉配合物的结构

合成了环己基黄原酸铜及其与 1 ,1 0 -菲咯啉的配合物 [Cu(C6H11OCSS) 2(phen) ],通过单晶X-射线衍射测定得到了该配合物的晶体结构。该晶体属单斜晶系 ,空间群为P2 1/c ,晶胞参数a =1 .2 2 80 ( 3)nm ,b =1 .86 1 0 ( 4 )nm ,c=1 .2 86 0 ( 3)nm ,β=1 0 4 .50 ( 3)° ,V =2 .84 53( 1 0 )nm3 ,Z=4。铜原子为六配位 ,分别与一个菲咯啉分子的 2个氮原子及 2个环己基黄原酸根的 4个硫原子配位。

室温快速合成SnSe纳米棒

The synthesis of crystalline SnSe nanorods was successfully achieved via a chemical reaction between sodium selenosulfate (Na2SeSO3) and SnCl2·2H2O in alkaline aqueous solution in the presence of the complexing agent (trisodium citrate) at room temperature under ambient air. The product was characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopoy (TEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results reveal that the SnSe nanorods are well crystalline with an average diameter of 85 nm and the lengths up to 10 μm. The possible mechanism for the formation of SnSe is also discussed.

芳香族黄原酸盐的合成及萃取性能研究

合成了 2种芳香族黄原酸盐及脂肪族黄原酸盐 ,并研究了它们对废催化剂中钯及铂的萃取性能 ,结果发现芳香族黄原酸盐对贵金属钯的萃取效果明显优于脂肪族黄原酸盐。

三(邻苯甲醛基乙基醚)胺缩丙二胺大环配合物的合成及表征

通过金属模板反应,用丙二胺和三(邻苯甲醛基乙基醚)胺,在无水甲醇条件下,进行环缩合反应,生成一个杂原子平面大环配体。并用该杂原子平面大环配体与过渡金属的盐进行原地模板置换反应,生成相应金属的杂原子平面大环配合物。利用该方法,制备了杂原子平面大环配体和系列Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的杂原子平面大环配合物。通过元素分析、FT-IR、NMR、UV和TG等对化合物的结构及性质进行了表征和分析。

三-(水杨醛乙醚基)胺缩丙二胺配合物的合成

用丙二胺和三 - (水杨醛乙醚基 )胺 ,在无水甲醇中进行环缩合反应 ,生成了一个杂原子大环配体。并用该杂原子大环配体与过渡金属的盐进行置换反应 ,合成了相应金属 :Ni(Ⅱ )、Cu(Ⅱ )、Co(Ⅱ )、Zn(Ⅱ )和Cd(Ⅱ )的大环配合物。通过元素分析、FT -IR、NMR、UV和TG等谱学手段对配合物的结构及性质进行了表征和分析。结果表明 ,已合成得到了所需的大环配合物。

环氧丙烷异构化催化剂的研究

制备了负载磷酸锂催化剂 ,用于使环氧丙烷异构化制烯丙醇。通过红外、X射线衍射等手段对催化剂进行表征 ,表明催化剂是负载在二氧化硅载体上的正磷酸锂。对催化效果进行了评估 ,烯丙醇转化率达到 5 7% ,选择性达到 92 %。并研究了不同 pH值、不同载体对催化剂活性的影响。当pH =12时 ,催化效果较理想 ,pH低则选择性、转化率都不高 ,pH高则选择性偏低。载体选用SiO2 效果比用Y -分子筛、HZSM - 5、及Al2 O3 等载体好。同时通过热失重 (TGA)等手段对失活原因进行了初步探讨 。

1,4-二(2-邻苯甲醛基)-1,4-二氧丁烷的合成及晶体

以 1 ,2 -二溴乙烷和水杨醛为原料 ,通过亲核取代反应 ,合成了 1 ,4 -二( 2 -邻苯甲醛基 ) - 1 ,4 -二氧乙烷 (C16H14 O4)。通过单晶X -射线衍射法确定其晶体结构 ,标题化合物的晶体属于三斜晶系 ,空间群为P- 1 ,晶胞参数a=7 80×1 0 -10 m( 2 ) ,b=8.4 6 × 1 0 -10 m( 2 ) ,c=1 .1 5× 1 0 -9m( 2 ) ,α=82 .88( 3) ,β=74 95( 3) ,γ=6 7 0 7( 3) ,V =6 74 × 1 0 -2 8m( 2 ) ,Z=2 ,Dc =1 333g/cm3 。

磷酸锂催化剂上环氧丙烷异构化制烯丙醇的研究

分别采用混合法和浸渍法制备了用于环氧丙烷异构化制烯丙醇反应的负载磷酸锂催化剂。两种制备方法所得催化剂的比表面积与孔结构不同,对催化剂的催化性能有较大影响,浸渍法得到的催化剂比表面积大,催化性能好。探讨了反应温度及压力对反应的影响,适宜的反应温度为310～320℃。催化剂使用40h后转化率由起始的65.5%降为40%左右。研究发现,引起催化剂失活的原因为表面积炭,可以采用洗液洗涤方式使催化剂再生。

乙苯烷基化择形催化剂——改性HZSM-5分子筛的研究

HZSM-5在不同pH值对Mg^(2+)和Mn^(2+)的吸附量测定结果发现,HZSM-5吸附Mg^(2+)和Mn^(2+)的最佳pH值都在3.0附近。对Mg(Ac)_2/HZSM-5和Mn(Ac)_2/HZSM-5的热分解性能研究结果表明:由于Mg(Ac)_2、Mn(Ac)_2和载体HZSM-5之间的相互作用,使得负载型样品热分解的起始温度比纯Mg(Ac)_2和Mn(Ac)_2低,而完全分解的温度由纯样品的500℃左右提高到550℃左右。镁改性HZSM-5分子筛上进行乙苯与乙醇烷基化反应可直接合成高纯度的对二乙苯。在反应温度38O℃,空速6.9L·h^(-1)下,在Mg(1.5)HZSM-5催化剂上,反应达到稳定后,对位选择性为96％,对二乙苯产率达5.8％。经Mn改性的HZSM-5催化剂上,对二乙苯产率为6.3％,乙苯转化率达7.0％,但对位选择性只有82.3％。经Mg、Mn同时改性的HZSM-5催化性能没有MgHZSM-5好。

新型带臂式大环双核金属配合物的合成

用 2 ,6 -二甲醛 - 4-氯酚钠盐与三 ( 2 -氨基乙基 )胺和 2 -乙酰基吡啶 1∶1席夫碱缩合的还原产物进行 2 + 2席夫碱模板缩合 ,再与过渡金属高氯酸盐发生置换 ,合成了一系列新型的带有螯合功能臂的大环双核金属配合物 :[M2 L](ClO4) 2(M代表Mn2 + ,Cd2 + ,Zn2 + ,Cu2 + )。用红外光谱和元素分析对其进行了表征。结果表明 ,合成的产物均为预期的大环双核金属配合物。在这些配合物中 ,两臂均是从大环的同一侧与金属离子进行螯合 ,但金属离子的配位环境不同。已证实金属离子Mn2 + ,一个位于扭曲的八面体中 (六配位 ) ,另一个位于戴帽的扭曲八面体中 (七配位 )。

乙酸镍在载体上的反应

该文主要以色谱技术研究了负载型Ｎｉ（Ａｃ）＿２的热分解性能。结果表明，Ｎｉ（Ａｃ）＿２的分解过程取决于载体的性质。强酸性载体ＨＺＳＭ－５分子筛起催化分解作用，导致Ｎｉ（Ａｃ）＿２分解时在低温区出现ＣＨ＿４和ＣＯ＿２峰；ＭｇＯ与Ｎｉ（Ａｃ）＿２的配位作用致使Ｎｉ（Ａｃ）＿２有两个最佳分解温度，ＣＯ＿２，ＣＯ和Ｈ＿２相应地都出现两个峰；与ＭｇＯ和ＨＺＳＭ－５相比，ＳｉＯ＿２和γ－Ａ１＿２Ｏ＿３对Ｎｉ（ＡＣ）＿２热分解的影响不很明显。但ＳＯ＿２，γ－Ａ１＿２Ｏ＿３和ＨＺＳＭ－５有较强的甲烷化效应。

湿疹清颗粒质量控制标准研究

目的：鉴别湿疹清颗粒中的连翘、地黄、茯苓皮和甘草，测定方中黄芩甙的含量，建立湿疹清颗粒的质量标准。方法：采用薄层色谱法（ＴＬＣ）鉴别方中四味药物，用ＨＰＬＣ法测定黄芩甙的含量。结果：ＴＬＣ色谱可明显鉴别方中连翘、生地黄、茯芩皮，但不能检出甘草。ＨＰＬＣ法测定黄芩甙含量的方法简便迅速，重现性良好。结论：所建立的实验方法能有效地控制制剂的质量。

Bi_2WO_6纳米晶的制备、表征及光催化性能

以硝酸铋、钨酸钠等为原料,利用水热法在150℃下反应24h得到Bi2WO6纳米晶。X射线粉末衍射结果表明,所制备的Bi2WO6属于正交晶系,晶胞参数为a=5.457,b=16.435及c=5.438。XPS结果表明所制造的Bi2WO6纯度较高。研究了分别以水、N,N-二甲基甲酰胺、乙二醇为溶剂时所制备Bi2WO6样品在可见光激发下对罗丹明B的降解活性,结果表明,以乙二醇为溶剂时,Bi2WO6光催化活性最佳,主要是由于在乙二醇中制备的Bi2WO6分散性好,粒径小,对紫外-可见光具有较大波长范围的吸收所致。另外,研究了以水为溶剂时溶液pH及添加表面活性剂等对所制备Bi2WO6光催化活性的影响,结果表明,反应温度为140～150℃,pH在1.0附近及添加SDS后所制备Bi2WO6光催化活性较佳。荧光光谱分析发现,添加表面活性剂的样品发射荧光的强度较弱,表明载流子复合程度低,因而光催化效率高。

Na_2SnO_3系催化剂表面吸附氧的EPR研究

以Na_2SnO_3系甲烷氧化偶联催化剂中性能较好的5%Li_2SO_4-Na_2SnO_3样品为主要研究对象,用电子顺磁共振(EPR)方法对表面吸附氧及其与甲烷的作用进行了研究,实验表明:样品在氧气氛中处理后,得到可归属为表面吸附超氧负离子O_2^(?)的顺磁信号,在300℃以上温度条件下吸附氧后,可产生这种表面氧物种,该物种在室温、1.33×10^(-2)Pa 真空条件下能稳定存在,700℃与甲烷作用后顺磁信号显著减弱,因而催化剂表面的O_2^(?)物种可能起着活化甲烷的作用.