硅胶负载氯掺杂二氧化钛光催化剂的水热制备与光催化活性评价

利用水热法,以硅胶为载体,以Ti(SO4)2为钛源,NaCl为氯源制备了具有良好性能的硅胶负载氯掺杂二氧化钛(CTS)光催化剂,考察了氯投加量、焙烧温度及钛硅比对光催化活性的影响.结果表明,氯投加量为15%(nCl/nTi)、钛硅物质的量比为3:1、焙烧温度为750℃时制备的CTS具有最佳的光催化活性,其比表面积为60.8m2·g-1.CTS中的硅胶除了作为载体,还起到了促进锐钛矿二氧化钛的生成并抑制其向金红石相转变的作用;氯掺杂二氧化钛(CT)经硅胶负载后,其表面孔结构发生了变化,并且热稳定性增加.苯酚降解实验表明,与CT相比,CTS以0.7740g·g-1的二氧化钛含量具有更高的光催化活性.

可见光响应的氯掺杂TiO_2的制备、表征及其光催化活性

采用HCl水解钛酸四丁酯制备了可见光响应的氯掺杂TiO2光催化剂,并用X射线衍射线、透射电子显微镜、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱等测试手段对其结构进行了表征.结果表明,氯元素的引入降低了无定形相向锐钛矿转变以及锐钛矿向金红石相转变的温度.300℃焙烧的氯掺杂TiO2吸收波长拓展到可见光区,且XPS证实氯元素以阴离子形式存在于TiO2晶格中.苯酚降解实验表明,在大于400 nm的可见光照射下,300℃焙烧的氯掺杂TiO2具有最佳的光催化活性,120 min时苯酚的降解率达到42.5%.

氯掺杂g-C3N4纳米片光催化氧化染料污染物与还原六价铬的协同处理研究

以三聚氰胺与氯化铵为前驱体,通过热缩聚法和液相超声剥离法制备了纳米片状氯掺杂石墨相氮化碳(g-C3N4),采用XRD、XPS、SEM、UV-vis等手段对样品的结构及形貌进行了表征。考察了可见光下,不同改性条件下样品对Cr(Ⅵ)和罗丹明B(RhB)混合溶液的光催化降解性能。结果表明,纳米片状氯掺杂石墨相氮化碳样品对Cr(Ⅵ)和RhB混合溶液中的Cr(Ⅵ)的光催化还原效率比单一Cr(Ⅵ)溶液中提高了2.2倍,对混合溶液中RhB的光催化降解比单一RhB溶液中提高了1.4倍。分析表明改性后的纳米片状氯掺杂氮化碳具有更大的比表面积、更好的光吸收性能和电荷分离能力,改性后的样品对混合溶液中RhB的氧化降解与Cr(Ⅵ)的还原反应同时进行也更有效地促进了光生电子-空穴对分离,从而实现了两种污染物的协同降解处理。

氯掺杂二氧化钛柱撑蒙脱土的合成及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了氯掺杂二氧化钛柱撑蒙脱土催化剂。利用XRD、SEM、UV-Vis-DRS、光致发光谱(PLS)、N2吸附-脱附和XPS等测试技术对其进行了表征。结果表明,该催化剂具有明显的锐钛矿相结构,且氯掺杂与二氧化钛柱撑后,蒙脱土的层间结构没有完全被破坏;氯掺杂拓宽了其光吸收范围,在可见光区吸收增强;其带隙能由3.19 eV减小至3.14 eV;氯以阴离子形式存在于TiO2晶格中。对硝基苯胺降解实验表明,氯掺杂可显著提高二氧化钛柱撑蒙脱土的光催化活性,氯掺杂量为6%(与钛的摩尔比)的催化剂具有较好光催化活性。

浅析氮硫氯掺杂碳点探针的制备及其在胭脂红检测中的应用

本研究运用了氮、硫、氯共掺杂碳量子点(N,S,Cl-CDs)为探针的高灵敏荧光法,快速测定食品中的胭脂红(Carmine,CRM)。结果显示,该检测方法具备高灵敏度、选择性好、准确度高等特点,可用于食品中CRM的快速检测。

氯掺杂TiO_2光催化剂的水热法制备及其对苯酚降解性能研究

采用水热法,以Ti(SO4)2为钛源,NaCl为氯源制备了具有高催化活性的氯掺杂二氧化钛(Cl/TiO2)光催化剂.X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(DRS)等手段对样品进行表征.结果表明,焙烧温度、氯投加量等都影响Cl/TiO2光催化剂的光催化活性.750℃焙烧、氯投加量为15%(与钛的物质的量比)时的Cl/TiO2具有最佳的光催化活性,其平均粒径大小为67.0nm,比表面积为9.3m2/g.该催化剂是锐钛矿和金红石相的混晶,其中锐钛矿含量为74.1%.苯酚降解实验表明:该催化剂的光催化活性高于商品二氧化钛P-25,200min光照时苯酚的降解率可达90.6%.

表面氯掺杂钙钛矿型钴酸镧催化水氧化

随着化石燃料的快速消耗和由此产生的环境问题,研究人员正在努力寻找可持续的替代能源和能源储存转换方法.电解水所制备的氢气是一种最佳的能量载体.然而,阳极析氧反应(OER)的缓慢动力学是限制电催化水分解转化效率和阻碍其广泛应用的瓶颈之一.贵金属氧化物IrO_(2)/RuO_(2)和贵金属铂基材料被认为是较好的OER和氢析出反应(HER)电催化剂,但资源稀缺和高成本限制了其广泛应用.与其他催化材料相比,钙钛矿型氧化物具有成本低廉、易于大规模制备等特点.钙钛矿结构通过将缺陷引入A、B或氧位点而表现出可调节和可变的特性.但人们对氯掺杂钙钛矿作为有效的OER催化剂关注较少.在氧位点掺杂一些非氧阴离子有时会产生特殊性质,从而提高催化剂催化性能.卤素相对于氧的电负性较低,掺杂后可使金属-氧共价性质增强,这有利于电催化过程中的电荷转移.氯取代可以降低电化学活性电位从而触发原位形成氯掺杂金属(氧化物)氢氧化物相.与此相反,无氯催化材料需要更高的电化学活性电位来引发或者更多的循环才能完成表面重构,从而导致OER催化性能较差.因此,对于实现高效电催化水分解,合理控制原位形成催化剂的催化活性表面仍然是一个挑战.本文提出了一种阳离子氧化方法,可以调节原位催化剂的浸出并产生自驱动表面重构的La-OH用于OER反应.通过甘氨酸螯合的合成策略,利用甘氨酸经过水热反应螯合金属离子形成前驱体,之后高温合成空心立方体型的氯掺杂的LaCoO_(3)(Cl-LaCoO_(3))纳米晶体,并采用X射线粉末衍射和Cs校正扫描透射电子显微镜来表征.Cl-LaCoO_(3)纳米晶体在10 mA cm^(–2)的电流密度下表现出342 mV的超低过电位和76.2 mV dec_(–1)的Tafel斜率.OER过程中形成的La-OH结构有利于提高材料的结构稳定性和电催化活性,氯的掺杂也有助于提高材料的电催化活性.此外,原位拉曼光谱、X射线光电子能谱等进一步表明了由于稀土镧和氧之间的强相互作用,氯溶解并产生自驱动的La-OH结构可以显著提高材料的催化稳定性.综上,本文为设计掺杂型钙钛矿纳米晶体的高效电催化剂提供了新策略,并为可再生能源系统的应用提出了更多可能性.

氯掺杂甲胺基钙钛矿电池的性能及其改进

金属卤化物钙钛矿由于其高吸收系数、长距离载流子扩散长度和可调带隙,近年来在太阳能电池等光电器件中得到了广泛应用,有望实现商业应用.甲胺铅碘(MAPbI_(3))作为一种标准的钙钛矿化合物组分已得到了充分的研究,然而,湿化学法制备的多晶薄膜由于其低形成能通常会产生较多的晶体缺陷(包含界面和晶界处缺陷),这是导致相变的一个重要原因,因此降低材料中的缺陷密度是提高钙钛矿稳定性的一个重要手段.虽然缺陷钝化是制备高效钙钛矿太阳能电池最常用的方法之一,但是分子钝化基团与钙钛矿晶体之间相对较弱的二次键可能会给实际设备的应用带来困难,特别是在高温、潮湿和紫外线(UV)光等恶劣环境下操作时.另一种策略是通过调控卤化物组成来提高其本征结构稳定性.本文以氯甲胺(MACl)和碘化铅(PbI_(2))作为前驱体通过一步旋涂法制备了两相钙钛矿(MAPbI_(2)Cl).结果表明,氯离子掺杂替代部分碘离子可以更好地诱导钙钛矿结晶,进而稳定MAPbI_(3)晶格.经过Cl掺杂的钙钛矿层表现出更低的缺陷态密度,对比于原始薄膜,Cl的载流子寿命增加了7倍,与此同时,功率转换效率(PCE)和操作稳定性都得到了很大的改善,PCE从11.41%提高到13.68%.器件具有良好的操作稳定性,在最大功率点输出8000 s后并未显示出明显的衰减.本文为制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池提供了全新的思路.

基于锰、氯、氮共掺杂碳点的光学双模和智能手机成像检测Cr(Ⅵ)

六价铬[Cr(Ⅵ)]具有毒性和致癌性,严重威胁人类健康,因此开发快速、灵敏、精准检测Cr(Ⅳ)的方法具有重要意义。该研究以邻苯二胺、对氨基苯甲酸、氯化锰和浓盐酸为反应前体,通过一步水热法合成了锰、氯、氮共掺杂碳点(Mn,Cl,N-CDs)。Mn,Cl,N-CDs能发出明亮且稳定的红色荧光,荧光量子产率为5.3%。基于聚集诱导和动态猝灭效应,Cr(Ⅵ)可使Mn,Cl,N-CDs的荧光强度和吸光度发生显著变化,基于此,开发了荧光和比色双模传感器及智能手机成像法,实现了Cr(Ⅵ)的灵敏检测。荧光法和比色法检测Cr(Ⅵ)的线性范围分别为33.8~469.5µmol/L和2.4~80.7µmol/L,智能手机成像检测Cr(Ⅵ)的线性范围为20.0~160.0µmol/L(可见光辐照)和80.0~170.0µmol/L(紫外光辐照)。该文不仅成功构建了智能手机成像定量检测Cr(Ⅵ)的传感器,同时为基于碳量子点构筑智能、便携、可视化传感器提供了新思路。

氮氯共掺杂石墨烯量子点的合成及其对汞离子检测

以果糖、乙二胺、盐酸为原料,采用水热法将N、Cl原子掺杂在石墨烯量子点上,制备出氮氯共掺杂石墨烯量子点(N,Cl-GQDs),利用透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等手段对其结构和性能进行了表征。结果表明:合成的N,Cl-GQDs为分散效果良好的球形,与单独氮掺杂及未掺杂的石墨烯量子点相比,双元素掺杂石墨烯量子点具有更好的光学性能。同时利用电化学发光淬灭原理构建了传感器,实现了对汞离子的检测,计算得出检测限为0.03ng/mL。

氮磷氯共掺杂碳点荧光探针用于食品中亚铁氰离子的检测

本工作采用酸碱中和自放热法,以葡萄糖为碳源,乙二胺、磷酸、盐酸为杂原子供体,制备氮磷氯共掺杂碳点(N,P,Cl-CDs)。基于亚铁氰离子(FeCNs)可以有效猝灭N,P,Cl-CDs荧光,建立了一种快速灵敏检测FeCNs的荧光方法。在最佳实验条件下,N,P,Cl-CDs对FeCNs检测展现出高选择性和高灵敏度,FeCNs浓度在0.1~10.0和10.0~70.0μg·mL^(-1)范围内与N,P,Cl-CDs荧光猝灭效率呈现良好的线性关系,检测限分别低至为8.4和19.8 ng·mL^(-1)。最后,本工作将该方法用于食品样品中FeCNs的检测,加标回收率为95.8%~105.0%,相对标准偏差低于5.67%,结果令人满意。

氮硫磷氯共掺杂荧光碳点探针用于食品中胭脂红的快速检测

胭脂红(CRM)作为我国食品工业中使用最广泛的一种偶氮类色素,其致癌和致突变作用已引起人们的高度关注,建立快速、灵敏、准确的胭脂红检测方法对保障人类健康具有重要意义。该工作建立了一种基于氮硫磷氯共掺杂碳点(N,S,P,Cl-CDs)的荧光检测法用于食品中胭脂红的快速测定。以葡萄糖为碳源,乙二胺,磷酸,盐酸和硫酸作为杂原子供体,通过酸碱中和自放热法制备了蓝色荧光N,S,P,Cl-CDs。N,S,P,Cl-CDs的荧光通过静态相互作用和内滤效应(IFE)能够被CRM有效猝灭。N,S,P,Cl-CDs对胭脂红的检测展现出高选择性和高灵敏度。CRM浓度在0.01~14.0μmol/L范围内与荧光猝灭效率F0/F呈现良好的线性关系,检测限低至9.38 nmol/L。该检测方法最终被用于食品基质中的胭脂红检测,回收率在97.8%~101.5%之间,相对标准偏差(RSDs)低于3.29%,展现出高准确性的优势。研究结果表明,该工作所建立的荧光检测方法可实际应用于食品中胭脂红的快速检测。

Cl掺杂γ-CuI晶体生长及闪烁性能的研究

采用溶剂蒸发技术,辅以氩保护气氛,成功获得厘米级氯掺杂γ-CuI透明单晶。研究了氯掺杂对晶体生长溶液的稳定性、晶体结构及发光性能的影响。通过引入氩气氛,掺氯生长液及晶体的氧化问题得到了极大改善。X射线激发发射光谱表明,γ-CuI:Cl晶体的超快近带边发射得到显著增强,光输出约为PbWO4晶体的89%,深能级发射强度也受到极大抑制。并且快成分的衰减时间达到亚纳秒量级。实验结果均表明γ-CuI:Cl单晶具有较好的结晶性和光学性能,有望应用于超高辐射检测和超快计数率成像领域。

C–Cl共掺杂TiO_2/凹凸棒复合催化剂的制备及其可见光催化性能（英文）

TiO_2光催化剂具有无毒、物理化学性质稳定及光催化活性较高等优点,因而在能源及环境净化等领域备受关注.但是,TiO_2纳米颗粒作为催化剂仍存在以下不足:(1)TiO_2带隙较宽,只能吸收利用太阳光能的紫外光部分,而照射到地球表面的太阳光大部分为可见光;(2)光生载流子(电子/空穴)的复合使得光催化活性不高;(3)纳米催化剂的回收利用困难;(4)单独使用TiO_2,成本较高;(5)针对低浓度有机污染,常见TiO_2催化剂比表面积较小,吸附富集能力较差,导致光催化降解效率较低.TiO_2自身这些缺陷大大限制了其进一步的实际应用.针对上述这些问题,我们在本研究中设计了一种简便易行的溶胶凝胶法,在较低的温度(70℃)下合成了非金属C-Cl共掺杂的TiO_2/凹凸棒(TiO_2/ATT)复合催化剂.XRD及HRTEM分析证明,通过调节反应溶液的pH可以分别合成含锐钛矿/金红石、锐钛矿/金红石/板钛矿的两相和三相的混合相TiO_2,且锐钛矿/金红石比例可以通过改变pH而进行调节.XPS分析证明,C和C1同时成功掺进TiO_2/ATT复合催化剂.UV-Vis漫反射结果显示,非金属C和C1的掺杂使得所合成复合催化剂的光吸收性能明显拓展到可见光区,因而可以充分利用可见光能进行有机污染物催化降解,而ATT作为TiO_2的载体,减少了TiO_2使用量,改善了TiO_2的表面特性和孔结构,且有利于光催化剂的回收利用.以酸性红G为目标有机污染物,在可见光照射下对复合催化剂的可见光催化活性进行了测试.结果表明,当合成反应体系的pH值为3.0时,所获得的锐钛矿/金红石/板钛矿三相TiO_2/ATT复合催化剂具有良好的可见光吸收特性,其可见光催化活性远远高于市售P25型TiO_2,对难降解的酸性红溶液G具有优异的脱色效果和良好的TOC去除性能.循环光催化实验和FTIR表征结果表明,在5次循环利用后,TiO_2/ATT复合催化剂仍表现出很高的催化活性,表明其稳定性优异.荧光分析和自由基捕获实验表明,光催化降解反应中的主要活性物种是羟基自由基、空穴和超氧自由基.TiO_2/ATT复合催化剂高效稳定的可见光催化性能主要归因于:(1)非金属C和Cl的共掺杂改善了其可见光吸收性能;(2)催化剂中的TiO_2由金红石、锐钛矿和板钛矿混合相组成,有利于抑制光生载流子的复合;(3)多孔结构的ATT作为载体提高了TiO_2的比表面积,增加了反应活性位,同时改善了孔结构,从而有利于模拟有机污染物(酸性红G)分子的吸附和降解,有利于反应产物扩散,从而提高了催化剂的可见光催化效率.

类溶胶-凝胶法制备LiMn_2O_(4-δ)Cl_δ正极材料

本文以水合氢氧化锂 (LiOH .H2 O)、水合硝酸锰 (Mn(No3) 2 .6H2 O) ,水合氯化锂 (LiCl.H2 O)为原料 ,用类溶胶 凝胶法制备了LiMn2 O4 δClδ,并且以此作正极进行了电化学测试 .结果表明 ,掺氯的尖晶石LiMn2 O4 正极材料具有优异的稳定性 ,且循环稳定后 ,容量几乎没有衰减 .

N-Cl-TiO_2光催化剂的制备、表征及性能

以钛酸四丁酯为前驱体,氯化铵为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法制备了N、Cl共掺杂改性的TiO2光催化剂(N-Cl-Ti),借助XRD、SEM、TEM、XPS及DRS等手段对其加以表征。以苯酚为模型反应物,研究了氯化铵掺杂量及热处理温度等制备条件对光催化活性的影响。结果表明,氯化铵掺杂抑制了锐钛矿相向板钛矿相的转变和晶粒的生长,改性后的TiO2光吸收带边可延伸约至780nm。N、Cl元素分别以O-Ti-N和O-Ti-Cl形式存在于TiO2晶格中。当氯化铵的掺杂量为3.0mol%,热处理温度为250℃时,改性后的TiO2可见光催化活性最高,可见光(420～800nm)照射120min后,苯酚的降解率可达75.68%。

油酸和亚油酸在聚吡咯修饰铂电极上的电化学反应

基于醌的电化学还原原理,利用1,4-萘醌对游离脂肪酸的还原峰电流的测定,检测植物油中油酸和亚油酸的浓度,从而求出所测植物油的酸价。采用循环伏安法在乙腈溶液中聚合吡咯单体于铂电极表面制备化学修饰电极Ppy/ClO4-/Pt,用线性伏安法检测油酸和亚油酸浓度。结果表明:在浓度分别为5.3×10-3～7.9×10-2mol/L和9.6×10-6～1.28×10-3mol/L之间,还原峰电流与油酸和亚油酸浓度呈现良好的线性关系,相关系数(R2)分别是0.9948和0.9922,亚油酸和油酸的检出限为3.0×10-6mol/L和1.6×10-3mol/L(S/N=3)。并且将该化学修饰电极用于植物油橄榄油、玉米油、花生油、大豆油和芝麻油中酸价的检测,结果表明,化学修饰电极法是一种简便、快速实用的酸价滴定方法,可以作为碱滴定法的替代方法。

氯离子对介孔氧化铝质子导电性的影响

掺杂氯盐使介孔氧化铝导电率提高近一个数量级,将掺杂的介孔氧化铝浸渍在水中24h后的导电率仍为纯介孔氧化铝的3～6倍。红外光谱结果显示,氯掺杂改变了表面酸碱活性中心,导致质子更易在介孔氧化铝中发生迁移,从而提高导电性。

Cl掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料结构及电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-x Clx(x=0,0.05,0.10,0.15)正极材料,通过热重分析(TG/DTG),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),循环伏安(CV)和充放电测试等手段研究该正极材料的相形成过程、结构、表观形貌和电化学性能。结果表明,在850℃空气氛围下煅烧20 h,得到了晶型较好的产物。充放电测试证实,掺杂量x=0.10时,在0.15C下首次放电比容量达198.7 mAh·g-1,40次循环后的容量保持率为99.3%,具有较好的循环性能。

碳点荧光探针的制备及其检测金银花中绿原酸含量的研究

目的以氯、氮掺杂碳点(Cl/N-CDs)为荧光探针,基于Cl/N-CDs和绿原酸之间的内滤效应,猝灭Cl/N-CDs的荧光,建立了绿原酸荧光检测新方法。方法以氯化胆碱与尿素形成的低共熔溶剂及柠檬酸为原料,通过一步水热法完成碳点制备,并通过透射电子显微镜,紫外-可见分光光度法,红外光谱,X射线衍射,X射线光电子能谱和荧光对其光学性能、形貌及相关基团进行表征。结果绿原酸在0.47~62.70μg/mL对Cl/N-CDs的荧光猝灭呈良好的线性关系,用于金银花提取液中绿原酸的检测,其检出限可达到36 ng/mL。在绿原酸不同提取方法中,以氯化胆碱/尿素低共熔溶剂作为提取剂时对金银花中绿原酸的提取效率最高。结论以低共熔溶剂作为碳点制备原料和绿原酸提取溶剂,可实现绿原酸的提取和检测的双重作用,为金银花的质量评价提供新的研究思路。