一步溶剂热法合成C掺杂介孔TiO_2可见光光催化材料

在无模板剂的条件下,以钛酸四丁酯为钛源,采用一步溶剂热法,在乙醇体系中合成出C掺杂TiO2球状介孔可见光光催化材料.通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附仪、X射线光电子能谱(XPS)、固体漫反射(UV-Vis)以及光降解罗丹明B实验等对其进行了结构表征和性能测试.实验结果表明,合成样品为锐钛矿晶型,材料表现为由纳米粒子堆积而成的大小均一的球形形貌.TiO2材料的结晶度和粒子形貌大小可以通过乙酸加入量来进行调控,这对于实际应用具有重要意义.同时,通过测试证明样品中的C原子进入TiO2晶格内部,取代了O原子的位置,窄化了TiO2内部的能带结构,从而大大提高了材料的可见光光催化活性,结果证明合成材料对污染物具有很好的吸附性能和光降解性能.

Eu_2O_2S的一步溶剂热法合成、表征及性能研究

以六水硝酸铕、无水乙醇、乙二胺和升华硫为实验原料,采用一步溶剂热法成功合成了Eu2O2S。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis absorption)对合成产物进行了表征。XRD和FT-IR表明Eu3+离子与升华硫的摩尔比m、合成温度和合成时间对产物的物相组成有显著的影响。FE-SEM照片显示,随着反应条件的改变,产物形貌由类球状转变为虾片状,对应的颗粒尺寸由20 nm增加至200 nm。UV-vis表明Eu2O2S在以290 nm为中心的紫外光区存在宽带吸收,其禁带宽度约为4.3 e V。

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。

三维纳米花NiCo-MOF非对称超级电容器储能特性

针对储能器件对高比容量、长寿命、高安全性、绿色环保电极材料的应用需求,利用一步溶剂热法制备三维纳米花镍钴双金属有机框架(NiCo-MOF)电极材料,并与活性炭(AC)一起组装了工作电压窗口可达1.45 V的高性能非对称超级电容器。通过调控优化金属前驱体摩尔比和水热时间制备得到NiCo-MOF电极材料。该NiCo-MOF电极材料在电流密度为1.0 A·g^(-1)下,比容量高达1839.23 F·g^(-1),这主要归因于由薄纳米片组成的纳米花NiCo-MOF提供了较大的比表面积和较多的电化学活性位点,极大地促进了电解质的浸入和氧化还原反应的发生。以NiCo-MOF为正极、AC为负极制备的非对称超级电容器在1.0 A·g^(-1)下,其比容量达到105.27 F·g^(-1),经过1000次循环后,比容量保持率为89.85%。结果表明,三维纳米花NiCoMOF电极材料在超级电容器等储能领域具有较好的应用前景。

一种高效稳定的高熵合金电催化剂用于析氢反应

水分解是一种利用可再生能源驱动的绿色制氢方法,零碳排放特性使其成为解决氢能源生产的重要途径.在电化学水分解中,制备高活性和稳定性的催化剂至关重要.高熵合金(HEAs)由于独特的结构和性能使其成为理想的催化剂材料,其多元成分和可调组成提供了丰富的表面活性位点和灵活的催化特性,有望提高水分解的效率并降低成本.然而,简易高效地制备HEAs仍面临挑战,且目前对HEA催化剂的结构-活性关系的了解存在不足.因此,探索一种简便有效的方法用以制备高性能HEAs催化剂,并深入理解其在水分解反应中的作用机制和结构演变,能够为未来绿色制氢技术的发展提供重要的科学基础和技术支持.本文采用了电化学测量、CuK-边和PtL3-边的原位同步辐射X射线吸收光谱(XAS)测试以及密度泛函理论(DFT)计算相结合的方法,系统地研究了高熵合金电催化剂PtPdRhRuCu/C的析氢反应(HER)活性、反应机制以及结构演变规律.PtPdRhRuCu HEAs纳米颗粒由简便的一步溶剂热法制备,直径约为6.7±0.6 nm,其合金结构和元素分布通过多种表征手段(扫描透射电子显微镜、X射线衍射和能量色散X射线光谱等)得到确认.XAS对Cu K-边和PtL3-边的分析结果显示,HEAs纳米颗粒表面的少量铜氧化物在HER过程中被还原至金属态.扩展X射线吸收精细结构的拟合结果表明,HEAs在工况HER中保持了金属态和无序的原子排列,没有新的分离相形成.电化学测试结果表明,得益于多金属活性位点,PtPdRhRuCu/C催化剂在酸性和碱性条件下均表现出较好的HER活性和耐久性.在10 m Acm^(-2)的电流密度下,该催化剂在1molL^(-1)KOH中具有23.3 m V的极低过电位,优于商业Pt/C催化剂(50.3 m V),其质量活性是Pt/C的7.9倍,达到3.0 Amg^(-1)Pt.PtPdRhRuCu的高熵效应显著提升了催化剂在HER中的长期稳定性,在稳定性测试中,PtPdRhRuCu/C催化剂在10000次循环伏安测试后几乎无性能衰减,而Pt/C的过电位增加了约24 m V.在-55 m V过电位下的30 h的HER测试中,PtPdRhRuCu/C保持95.7%的初始电流密度,而Pt/C衰减了53.6%.在酸性条件下,PtPdRhRuCu/C的循环稳定性和耐久性也优于Pt/C.DFT计算结果表明,PtPdRhRuCu/C较好的HER性能和稳定性归因于高熵合金的协同效应,多金属成分提供了多样的活性位点,优化了HER反应路径,特别是在Volmer步骤中降低了水裂解的反应能垒.PtPdRhRuCu/C上的HER过程遵循Volmer-Tafel机理,水分子优先吸附在Ru位点,促进HO-H键的解离,解离出的质子迁移到Pt上,而OH通过Ru和Rh的桥接作用而稳定,最终在Cu上释放H2.综上,本文展示了高熵合金在HER中较好的性能,并通过详细的表征深入理解了其构-效关系.研究成果为高熵合金催化剂的合理设计和应用提供理论支持,为未来高效、耐久和低成本的绿色制氢技术提供重要的科学依据和技术支持.

Ni改性二硫化钼析氢电催化剂的制备及表征

开发高性能低成本的析氢电催化剂有望提升电解水制氢效率,实现大规模产氢,促进氢能的开发及利用迫在眉睫。二硫化钼(MoS_(2))在析氢催化领域展现出一定潜能,通过对其改性以提高催化活性从而替代铂基催化剂成为近年来的研究热点。本研究采用一步溶剂热法合成Ni原子改性的MoS_(2)电催化析氢(HER)催化剂,该催化剂在酸性条件下具有良好的催化活性及优异的稳定性。当基准电流密度为10 mA/cm^(2)时,240℃下制得的20Ni@MoS_(2)过电位仅为190 mV,塔菲尔斜率为162 mV/dec,优于单一的MoS_(2)催化材料。

Ag修饰Bi_(2)GeO_(5)的制备及光催化处理TNT废水性能研究

为了进一步提高Bi_(2)GeO_(5)的催化活性,为炸药废水实际处理提供可借鉴的方法,采用一步溶剂热法,以一定比例的水和二乙醇胺混合物为溶剂,AgNO_(3)为Ag源,用Ag修饰Bi_(2)GeO_(5)纳米粒子,制备Ag修饰的Bi_(2)GeO_(5)光催化剂。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)、X射线光电子能谱仪(XPS)、N_(2)吸附-脱附和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对所制备的复合光催化剂进行表征,随后通过降解TNT试验测试所制备复合材料的光催化性能,评估了不同配比的Ag修饰对Bi_(2)GeO_(5)光催化剂所制备产物的光催化活性的影响。结果表明,0.1 g Ag修饰的Bi_(2)GeO_(5)光降解TNT的性能要优于其他比例修饰的Bi_(2)GeO_(5),在25 min内光催化降解率达到94%,TNT几乎被完全降解。适量Ag修饰提高了Bi_(2)GeO_(5)光催化剂的电荷分离和转移。

掺杂Ba^(2+)改善锌铁氧体/还原氧化石墨烯的吸附性能和磁性能（英文）

以Ba^(2+)、Fe^(3+)、Zn^(2+)和氧化石墨烯(GO)为原料,采用一步溶剂热法制备了Ba^(2+)掺杂的锌铁氧体/还原氧化石墨烯(Ba^(2+)-ZF/rGO)磁性吸附剂材料。在反应过程中,实现了Ba^(2+)掺杂锌铁氧体(Ba^(2+)-ZF)的合成、GO的还原以及两相的复合等过程的同步进行,一步合成了Ba^(2+)-ZF/rGO复合材料。实验结果表明,无机粒子均匀地分散在还原氧化石墨烯(r GO)基底上,且无团聚现象。Ba^(2+)-ZF/rGO复合材料对染料分子具有优异的吸附性能,且吸附过程符合准二级动力学模型。特别地,Ba^(2+)、Fe^(2+)(来源于Fe^(3+)的还原)的引入极大地改善了复合材料的磁性能,显示出了良好的磁分离性。因此,本实验合成的Ba^(2+)-ZF/rGO复合材料是一种高效且具有良好磁分离性的吸附剂材料。

改性BiOBr复合光催化剂的制备及性能研究

采用一步溶剂热法将半导体材料溴化氧铋(BiOBr)与钛酸铋(Bi4Ti3O12)复合,制备了Bi4Ti3O12/BiOBr复合光催化剂,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等表征手段对其进行表征,并在7W LED灯照射下对罗丹明B(RhB)进行光催化反应。结果表明:合成的Bi4Ti3O12/BiOBr复合光催化剂具有较好的结晶度和较高的光催化活性;反应时间与反应温度对光催化剂活性有显著影响,当反应时间为24h、反应温度为180℃时,复合光催化剂的降解率最大,可达85.1%;污染物RhB的初始质量浓度对降解率也有影响。

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。

碳纳米管/BiOBr复合材料的制备及其光催化性能

采用一步溶剂热的方法成功制备了微量多壁碳纳米管(MWCNT)修饰的溴氧化铋(BiOBr)复合材料,实现了对盐酸四环素(TC)的高效稳定降解.在MWCNT添加量为0.01mg(0.001wt%)时,制得的MWCNT/BiOBr催化剂具有较低的光致发光强度、较大的光电流和较小的EIS弧,显著提高了光催化效率.性能的显著提高是由于MWCNT的高捕获电子能力,它不仅能增强光吸收,而且还加速了电荷载流子的分离.通过自由基捕获实验和电子自旋共振(ESR)确定其主要活性组分为·O2^ˉ,并提出了提高复合材料光催化活性的可能机理.