Mn掺杂Co_(3)O_(4)电催化剂的制备及析氧反应性能研究

氢能对于缓解能源危机和环境污染意义重大。电化学水分解过程中,阳极析氧反应(OER)作为能量转换装置的关键半反应,由于电子-质子转移形成了复杂的中间产物,导致动力学缓慢,限制了产氢速率。传统OER催化剂包括二氧化铱、二氧化钌等贵金属,存在储量低、价格昂贵、稳定性差等缺点,因此设计开发高效、廉价的非贵金属OER催化剂是解决OER动力学缓慢问题的关键。尖晶石氧化物(AB_(2)O_(4))具有特殊的电子结构和优异的OER性能,并可通过杂元素原子掺杂进一步提高其OER性能,被认为是一种具有潜力的非贵金属电催化剂。采用一步水热法,合成了Mn掺杂Co_(3)O_(4)电催化剂Mn-Co_(3)O_(4),研究了其电催化性能和稳定性。结果表明,利用Mn原子的掺杂,构建了氧桥连的Mn-O-Co配位结构,通过协同耦合作用,提高了Mn-Co_(3)O_(4)的OER催化性能。制备的Mn-Co_(3)O_(4)催化剂表现出高效的催化活性,在电流密度10和100 mA·cm^(-2)下,其过电位分别为270和335 mV。Mn-Co_(3)O_(4)同时表现出快速的动力学性能,Tafel斜率低至74 mV·dec^(-1)。此外,Mn-Co_(3)O_(4)还具有优异的稳定性,在电流密度10 mA·cm^(-2)下可稳定保持40 h。本研究为开发高效的OER催化剂提供了思路。

Mxene/g-C_(3)N_(4)二维光催化材料的制备及其处理水中Cr(Ⅵ)的性能研究

在合成单层Mxene和石墨相C_(3)N_(4)的基础上,采用一步静电自组装法制备了不同Mxene含量的Mxene/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂,采用XRD、TEM、XPS等方法对样品的结构和形貌进行了表征。考察了可见光激发下Mxene/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂光催化还原六价铬Cr(Ⅵ)的性能,分析了Mxene的负载量、溶液的pH值和不同的空穴牺牲剂对Mxene/g-C_(3)N_(4)光催化还原Cr(Ⅵ)性能的影响。结果表明,Mxene的负载不仅可以为光催化反应提供更多的表面活性位,还可以显著提高光生载流子的分离几率。当Mxene的负载量为10%、溶液pH值为2.0时,可见光还原Cr(Ⅵ)的效率比单一石墨相C_(3)N_(4)光催化剂提高了8.1倍。同时,酒石酸空穴牺牲剂的引入可以进一步提高光催化还原Cr(Ⅵ)效率。

Sn^4＋掺杂TiO2中空纤维材料的制备及光催化性能

以Ti(OCH2CH2CH2CH3)4为钛源,脱脂棉花纤维为模板,利用浸渍-热转化两步法制备了具有中空结构的Sn4+掺杂TiO2光催化纤维材料(Sn4+/TiO2),利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光谱(UV-vis)等技术对其晶体结构、形貌、尺寸、光吸收特性等进行了表征。以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应,考察了样品Sn4+/TiO2在太阳光下的光催化性能。结果表明:利用该法制得的Sn4+/TiO2材料具有中空纤维结构;煅烧温度影响材料Sn4+/TiO2的相结构、组成、尺寸、形貌以及催化性能;Sn4+的掺入能够显著改善TiO2在太阳光条件下的催化性能,600℃煅烧2 h所得的Sn4+掺杂量x=0.29%的TiO2中空纤维材料具有最佳的光催化活性,太阳光下2 h即可使MB溶液的脱色降解率达97.28%;重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上,且该催化剂材料易于离心分离去除。

4-硝基吡唑的一锅两步法合成及其晶体结构

以吡唑为原料,在98%发烟硝酸/20%发烟硫酸体系下通过一锅两步法合成了4-硝基吡唑(4-NP),采用红外光谱、核磁共振波谱、高分辨质谱、元素分析等手段对目标产物进行了结构表征。用X-射线单晶衍射仪测定了其单晶结构。研究了物料比、反应温度、反应时间对产品收率的影响。结果表明,较佳的合成工艺为:n(发烟硝酸)∶n(发烟硫酸)∶n(浓硫酸)∶n(吡唑)=1.5∶3∶2.1∶1,反应温度为50℃,反应时间1.5 h,收率最高为85%。4-NP的单晶结构属于三斜晶系,空间群为P-1,晶胞参数为a=8.0329(11)?,b=9.6305(8)?,c=9.9036(8)?,α=74.393(7)°,β=81.560(9)°,γ=83.196(9)°,V=727.40(13)?~3,Z=6,ρ=1.549 mg·mm^(-3),μ=0.132 mm^(-1),F(000)=348。

N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺的合成研究

以顺丁烯二酸酐(MA)、对氨基苯酚(4-AP)为原料,用甲苯和少量二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂,一步法合成了N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺,研究了不同的催化剂、催化剂的用量及原料配比对合成产率的影响,最终确定了一步法的最佳工艺条件:用甲苯磺酸作催化剂,用量(物质的量分数)为30%,MA与4-AP的物质的量比为1.1∶1。

新工科视角下大学生科研创新训练的探究实践--NiCo_(2)O_(4)@CNT的合成及其非酶葡萄糖传感特性研究

采用简单的一步溶剂热法,成功制备出NiCO_(2)O_(4)@CNT复合材料,并将其应用于非酶葡萄糖传感催化材料。从电催化材料的制备、表征、到一系列电催化性能研究的科研创新训练,可以使本科生能够接触到除了基础专业教学实验之外的更具有创新性、实践性的创新训练,大大拓宽了本科生的思路与眼界,为今后的持续科研之路奠定了至关重要的基础。

格氏法一步合成多(4-甲氧基苯基)硅烷的工艺研究

以少量四氢呋喃(THF)引发对溴苯甲醚(4-OMePhBr)制备高活性的对甲氧基苯基溴化镁(4-OMePhMgBr),与三氯硅烷(HSiCl_3)或丙基三氯硅烷(CH_3CH_2CH_2SiCl_3)反应,一步法制备出三(4-甲氧基苯基)硅烷[HSi(_4-OMePh)_3]和四(4-甲氧基苯基)硅烷[Si(4-OMePh)_4]。实验表明:V(THF):V(4-OMePhBr)为0.2左右时,格氏试剂产率可达90%以上,且较易生成预期产物;该比值大于0.4后,再与HSiCl_3或CH_3CH_2CH_2SiCl_3反应,很难生成预期产物;且该类格氏试剂会破坏Si-C键。因此,重点优化了HSi(4-OMePh)_3的工艺:4-OMePhMgBr滴加温度为5℃;n(HSiCl_3):n(4-OMePhMgBr)=0.2∶1,65℃保温1 h,产品收率可达54.3%。采用核磁、紫外光谱、荧光光谱对其表征。

4-羟丁基缩水甘油醚的合成

以1,4-丁二醇(BDO)和环氧氯丙烷(ECH)为原料,经一步法合成了丙烯酸羟丁基缩水甘油醚中间体4-羟丁基缩水甘油醚(4-HBGE),其结构经~1H NMR和MS(ESI)确证。对反应条件进行了优化,最佳反应条件为:BDO 0.1 mol,四丁基溴化铵(5 wt%)为催化剂,n(ECH)∶n(BDO)为1∶2,n(NaOH)∶n(BDO)=1∶1.5,甲苯/水(V/V=1/1)为溶剂,于40℃反应6 h,经二级萃取法提纯,4-HBGE收率和纯度分别为69.5%和97.6%。

4-马来酰亚胺基取代邻苯二甲酰亚胺的合成研究

以4-氨基邻苯二甲酰亚胺和马来酸酐为原料,分别采用两步法和一步法合成了4-马来酰亚胺基取代邻苯二甲酰亚胺,探索了两种合成方法的最佳工艺条件,并通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(~1 H-NMR)对中间产物和目标产物进行了结构表征。分别采用两步法和一步法合成了4-马来酰亚胺基取代邻苯二甲酰亚胺,并对两种合成方法的工艺条件进行了优化。实验结果表明:采用一步法合成4-马来酰亚胺基取代邻苯二甲酰亚胺的最佳工艺条件为:甲苯与N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为共溶剂的体积配比为1∶1,4-氨基邻苯二甲酰亚胺用量0.005mol,马来酸酐用量0.006mol,快速加热到120℃下反应,制得的4-马来酰亚胺基取代邻苯二甲酰亚胺的产率可达60.3%。由于一步法可对反应溶剂甲苯进行回收,相比两步法生产成本低。

Z机制光催化三元复合材料RGO/WO_3/g-C_3N_4结构及光催化性能

以一步水热法合成了还原氧化石墨烯/三氧化钨/石墨相氮化碳(RGO/WO_3/g-C_3N_4)三元光催化复合材料,并对其结构、形貌及光电性能进行了表征。以罗丹明B(RhB)和盐酸四环素(TC-HCl)为降解目标物,评价了三元复合材料的光催化性能。基于自由基捕获实验和光催化反应结果分析了三元复合材料的光催化机制。结果表明:三元光催化复合材料中,三种物质紧密接触形成异质结构,与WO3和g-C_3N_4单体及其二元复合材料相比,其可见吸收光谱有明显的红移,具有更低的光致发光光谱强度。复合材料有效的改善了电子-空穴对的复合,具有很好的光催化活性,最优配比组成的样品为0. 2%RGO/WO_3/g-C_3N_4,光照240 min后,对Rh B降解效果高达97. 58%,其光催化效果优于WO_3、g-C_3N_4、RGO/g-C_3N_4和WO_3/g-C_3N_4。催化降解过程中的主要活性物种是·O_2^-,其次是h^+、·OH,反应过程中半导体的电子转移机制符合Z机制。

5-溴-2-(4-甲基哌啶-1-基)嘧啶的晶体结构及密度泛函理论研究

嘧啶类衍生物在医药、化工和功能材料等领域有着重要应用。在药物研发,特别是抗癌药物研发领域中,5-溴-2-(4-甲基哌啶-1-基)嘧啶是一种含嘧啶环的重要中间体。本文通过一步芳香亲核取代反应合成了5-溴-2-(4-甲基哌啶-1-基)嘧啶,经溶液结晶法获得其单晶体,并进行了晶体学分析(晶系:正交晶系,空间群:P2_(1)2_(1)2_(1),晶胞:a=10.18142(6)nm,b=17.6200(8)nm,c=10.17902(5)nm,Z=4,ρ_(c)=1.478 g·cm^(-3),R=0.0566,wR=0.1688)。标题化合物的最优结构和前线轨道能量在B3LYP/6-311G(d,p)模式下使用密度泛函理论(DFT)计算得到,经DFT优化的结果与实验确定的数据相近。此外,为进一步揭示标题化合物的物理化学性质,通过DFT进一步研究了分子的静电式和前线分子轨道。

应用型本科院校CET-4段落翻译教学策略分析——以段落“红包”为例

CET-4段落翻译题型较之原来的补全句子式翻译能更客观更全面地考核应用型本科大学生的英语综合应用能力,但同时也给应用型本科院校师生提出了新的挑战。本文归纳了段落翻译应该遵循的步骤和和采取的方法,然后结合段落"红包"的翻译来探讨应用型本科院校CET-4段落翻译教学策略,最后总结了段落翻译应该课堂讲授与课后阅读、练习、自主学习相结合。

基于一步溶剂热法合成ZnO-Co_(3)O_(4)复合微球制备正丁醇传感器

以Zn(CH_(3)COOH)_(2)·2H_(2)O为锌源,Co(NO_(3))_(2)·6H_(2)O为钴源,PVP充当软模板,乙二醇为溶剂,通过一步溶剂热法成功制备出平均粒径为3μm的ZnO-Co_(3)O_(4)复合微球,采用XRD、SEM、TEM、XPS对材料的物相、微观形貌和显微结构以及元素价态进行表征与分析,将ZnO-Co_(3)O_(4)复合微球组装成半导体气敏元件进行气敏性能研究。结果表明,ZnO-Co_(3)O_(4)复合微球传感器的最佳操作温度为130℃,此温度下该传感器对100 ppm正丁醇的灵敏度为114.69,是纯ZnO传感器的18.3倍。该传感器对正丁醇的最低检测限可达5 ppm,对5~200 ppm正丁醇具有良好的线性关系。

工业级硫酸锰两步法制备高纯四氧化三锰的研究

四氧化三锰(Mn_(3)O_(4))在锂电池正极材料领域有广泛应用,而用目前硫酸锰(MnSO_(4))制备Mn_(3)O_(4)的方法,产品杂质含量高、活性较低。研究以工业级MnSO_(4)为原料,经Mn(OH)_(2)沉淀净化,两步法制备高纯Mn_(3)O_(4),研究反应原料加入方式、氧化pH及时间、反应温度、氨锰比、MnSO_(4)浓度对产物的影响。最佳工艺条件为20%的MnSO_(4)溶液和25%氨水,n(NH_(3)·H_(2)O)∶n(Mn^(2+))为2.1∶1并流加入,反应温度80℃,氧化pH为7~8、时间4 h。得到产品Mn质量分数为71.32%,平均粒径1.747μm,杂质含量满足高纯Mn_(3)O_(4)要求。制备路线具备较好的工业应用前景。

两步沉积法制备锡基钙钛矿及其全溶液工艺太阳能电池性能

两步沉积法中胺盐的传统溶剂异丙醇会对锡基钙钛矿产生严重破坏,因此探索其他溶剂制备锡基钙钛矿非常重要。利用4-甲基-2-戊醇取代异丙醇充当胺盐的溶剂,并在胺盐中添加苯乙基溴化胺(PEABr),通过两步沉积法制备了锡基钙钛矿薄膜及全溶液工艺太阳能电池。实验结果表明,相比于异丙醇,使用4-甲基-2-戊醇作为胺盐溶剂,可降低对锡基钙钛矿的破坏作用,促进锡基钙钛矿结晶成膜,原因可能是该溶剂分子的烷基部分可以增加对羟基的空间位阻。但未添加PEABr时,制备的FASnI3薄膜存在许多针孔,器件光电转换效率(PCE)仅为0.24%;在添加摩尔占比为0.3(n(PEABr)/n(FAI+PEABr)=0.3)的PEABr时,制备的锡基钙钛矿薄膜针孔减少,致密度提高,表面形貌得到改善。利用全溶液工艺制备的基于该薄膜的太阳能电池PCE达到4.15%。该研究有助于促进两步沉积法制备锡基钙钛矿薄膜及其光伏器件的进一步发展。

一种新颖的宽带光纤喇曼放大器优化设计方法

介绍了一种新颖的宽带光纤喇曼放大器的优化设计方法 通过研究多波长后向泵浦光纤喇曼放大器的传输方程 ,分两步来确定各泵浦波的频率及输入功率的大小 首先通过模拟煺火算法迭代出满足条件的泵浦波频率 ,然后利用平均功率分析方法 ,采用四阶阿当迭代方法计算出各泵浦波输入功率的大小 ,从而设计出具有较宽平坦增益带宽的光纤喇曼放大器

链传动多边形效应实时传动数学模型构建与仿真

针对目前缺乏有效的数学模型来表述由于多边形效应对链传动的实时影响,建立了从动链轮实时运动状态数学模型。通过4阶R-K法求解方程,得出从动链轮的实时运动状态。根据求解结果可知,链传动过程中除了链轮链节接触产生碰撞载荷外,还存在固有的动载荷冲击。通过分析链条的姿态,链传动实际上是"蠕动向前"的过程。分析了传动比、初始相位角对于传动过程平稳性的影响。最后,通过分析理论计算值与Adams仿真值之间的差距,发现理论值与仿真值之间的平均差值为0.34%,证明所建方程能够比较好地反应传动过程。

复分解四步循环法制取硫酸钾新工艺

介绍了制取硫酸钾的一种新工艺———复分解四步循环法 ,即氯化钾与硫酸铵反应生成硫酸钾铵与氯化铵钾 ,硫酸钾铵再与氯化钾溶液反应生成硫酸钾 ,氯化铵钾再与硫酸铵溶液反应生成氯化铵。整个工艺全封闭循环生产 ,产品硫酸钾K2 O质量分数≥ 5 0 % ,钾收率达 92 %。

三维四向编织复合材料等效热特性数值分析和试验研究

采用“米”字型枝状胞体有限元模型和试验方法对三维四向编织复合材料的整体等效热膨胀系数和等效热传导系数进行了分析并将计算结果和试验值进行了比较。研究表明枝状胞体模型能较为真实的反映三维四向编织复合材料的结构构形 ;有限元方法在分析热膨胀、热传导方面具有较好的精度 ;三维四向编织复合材料编织方向的热膨胀系数随着纤维体积比的增加而减小 ,随着编织角的增加而减小 ;热传导系数随着纤维体积比的增加而增大 ,随着编织角的增大而增大。

滨海软弱地层超大断面暗挖隧道施工工序研究

港珠澳大桥珠海连接线工程是港珠澳大桥的重要组成部分。文章以拱北隧道暗挖段为例,确定了五台阶15部、五台阶14部和四台阶8部三种方法开挖步序及与之匹配的支护设计参数。针对不同开挖方案的临时支撑拆除工况进行安全性研究,并建立数值分析模型,分析分部开挖引起的施工过程力学效应。研究表明:五台阶15部开挖方案各拆除工况合理可行,但工序较多,干扰大,运输量大,工效较低;五台阶14部方案针对五台阶15部方案进行优化,该方案便于机械化作业,提高工效;四台阶8部方案部分工况受力较大,施工安全度不足;推荐采用五台阶14部开挖方案,且拆除方案的制定必须与冻结停冻时机、三次衬砌和中板的施作协同考虑。