过渡金属掺杂铈中晶格氧的活化

采用密度泛函理论计算研究了在铈表面掺杂的过渡金属(TM)离子对表面晶格氧原子活化的影响.为此,测定了经TM离子修饰的CeO2最稳定(111)表面终端的结构和稳定性.除了保持八面体氧配位的锆和铂掺杂剂外, TM掺杂剂在取代表面Ce离子时更倾向于正方形平面配位.除了Pt(1.14 eV)和Zr(正方形平面配位不稳定)外,所有TM掺杂剂的表面结构从八面体到正方形平面都很容易.通常,四价TM阳离子的离子半径比Ce^4+的小得多,从而导致了显著的拉伸应变晶格,并解释了氧空位形成能量的降低.除Zr外,当产生一个氧空位时,优先形成正方形平面结构.热力学分析表明, TM掺杂CeO2表面在典型环境催化条件下存在氧缺陷.一个具有实际意义的例子是锆掺杂CeO2(111)中的晶格氧容易活化,从而有利于CO氧化.研究结果强调了晶格氧活化的本质和TM掺杂剂在TM-铈固溶催化剂中的优选位置.

空位氧化铋/多壁碳纳米管复合催化剂低温热催化杀菌性能研究

低温热催化杀菌技术具有优异的杀菌效率和良好的经济性,是具有应用潜力的灭菌方法.本文首先通过一步水热法合成了空位氧化铋(BiO_(2)-x)材料,同时将多壁碳纳米管(CNTs)进行酸化处理,之后将两者通过自组装的策略复合获得BiO_(2)-x/CNTs复合催化剂.采用XRD、FT-IR、SEM、XPS、电流响应及电化学阻抗分析等手段对所得BiO_(2)-x/CNTs催化剂进行表征,分析其物化特性.与BiO_(2)-x相比,BiO_(2)-x/CNTs有着更高的电荷分离和迁移效率,CNTs比例为15%的BiO_(2)-x/CNTs复合催化剂有着最佳的热催化杀菌效率,在2 h内,55℃条件下,可杀灭5.42 lg·cfu·mL^(-1)的大肠杆菌(E.coli K-12).自由基猝灭剂的实验结果表明,·OH(羟基自由基)、^(1)O_(2)(单线态氧)和·O_(2)-(超氧自由基)是BiO_(2)-x/CNTs热催化作用于E.coli K-12的主要活性物种.