偏锡酸锌空心立方体的合成及其乙醇气敏性能

采用简易的一步共沉淀法合成偏锡酸锌空心立方体.利用扫描电子、透射电子显微镜、X射线衍射、固体紫外、氮气吸附比表面测试等表征手段对该材料形貌和结构进行表征,结果表明,所合成的偏锡酸锌空心立方体边长约为1.4μm,立方体的壁厚约为210 nm,而且尺寸均匀.气敏性能测试研究表明,偏锡酸锌空心立方体材料对乙醇表现出优异的气敏性能,其最佳工作温度为175℃,并且对体积分数为百万分之一的乙醇气体的响应为1.7.因此,偏锡酸锌空心立方体材料可以做为一种优良的气敏材料.

基于AgCl诱导的AuAg合金空心纳米立方体的催化性能研究

基于氯化银(AgCl)为模板,加入适量氯金酸(HAuCl4)和抗坏血酸(AA)简便地制备了平均粒径约为112nm的金银合金空心纳米立方体(AuAg HNCs)。由于AuAg HNCs具有空心多孔的结构特征,通过紫外-可见光谱(UV-Vis)探讨了其在室温下对有机污染物4-硝基苯酚(4-NP)的催化还原过程。实验结果表明,AuAg HNCs展现了优异的催化活性,可用于水污染物的去除和环境修复等方面。

合理设计具有空间分离催化位点的中空立方体顺序材料作为高效的全解水光催化剂

通过精细的纳米结构和化学组成控制,开发高效的全解水纳米光催化剂是一项具有挑战性的任务.此外,在光催化水氧化的半反应过程中,抑制纳米材料严重光腐蚀也是一项艰巨的任务,需要有效地提高纳米材料光生空穴转移的动力学.为此,本文通过可控的化学反应,设计制备了具有空间催化活性位点分布的Co-MnO_(2)@CdS/CoS中空立方体顺序材料,并用作可见光催化全解水催化剂.采用MOFs作为自模板,经过连续的阴离子交换和阳离子交换反应,将Co掺杂的氧化助催化剂(纳米片Co-MnO_(2))和还原助催化剂(纳米粒子CoS)同时整合到中空的立方体CdS纳米材料中,使得超薄的二维纳米片Co-MnO_(2)与立方体的内部界面均匀接触,能够有效地提高空穴的转移效率.同时,CoS纳米粒子均匀分散在CdS纳米材料的壁上,能够有效地转移光生电子,从而提高光生电子-空穴对的分离效率.实验测试表明,Co-MnO_(2)@CdS/CoS中空立方体顺序材料可以为表面氧化-还原反应提供丰富的反应活性位点,同时有助于提高CdS纳米材料光生电子-空穴对的分离和迁移效率.特别是分散在CdS中空立方体壁面上的CoS纳米颗粒被确定为加速氢气生成的还原型助催化剂,能够促进水中氢离子生成氢气;而附着在CdS中空立方体内壁上的Co-MnO_(2)纳米片被确定为促进氧演化动力学的氧化型助催化剂,能够促进水生成氧气.因此,在本实验中,得益于理想的纳米结构和化学组成方面的优势,Co-MnO_(2)@CdS/CoS纳米立方体显示了高效的光催化全解水性能:在没有贵金属作为助催化剂存在时,它显示了很好的整体光催化水分解效率(735.4(H_(2))和361.1(O_(2))μmol h^(-1) g^(-1)),超过了大多数文献报道的CdS基催化剂光解水效率.此外,以420 nm单波长光为入射光,进行了量子效率(AQE)测试,最优的Co-MnO_(2)@CdS/CoS纳米材料的表观AQE达1.32%.本文合成的顺序材料为构筑具有活性位点空间分布的高效全解水催化剂提供了新的思路.

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.