5%Ag掺杂对MNO_(2)纳米棒和海胆微球形貌及其甲苯氧化性能的影响

采用水热法制备了MNO_(2)纳米棒和海胆微球,并原位掺杂5%Ag制备了Mn-Ag复合氧化物,利用SEM、XRD、BET、Raman等表征技术对其结构进行表征,并考察不同催化剂对甲苯的去除性能。结果表明:(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)的掺入量会对MNO_(2)的形貌产生影响,当其掺入量为2.28 g时,形成MNO_(2)纳米棒,当其掺入量为6.84 g时,形成MNO_(2)海胆微球;MNO_(2)纳米棒掺杂5%的Ag后,形貌未发生变化,但当MNO_(2)海胆微球掺杂5%Ag时,表面的纳米线较MNO_(2)海胆微球有所增长,且出现了缠绕现象,形成了空心鸟巢状结构;5%Ag掺杂后,对MNO_(2)纳米棒和MNO_(2)海胆微球的晶型未产生影响,均为α-MNO_(2),但5%Ag-MNO_(2)纳米棒出现了Mn2O_(3)的衍射峰;MNO_(2)海胆微球较MNO_(2)纳米棒的比表面积、孔径和孔容均增大,且Ag的掺杂进一步提高了MNO_(2)海胆微球的比表面积、孔径和孔容;MNO_(2)海胆微球比MNO_(2)纳米棒具有更好的甲苯去除性能,且5%Ag掺杂后,MNO_(2)海胆微球对甲苯的去除性能达到最好。

Au@α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的制备及光催化性能

本工作通过水热法与磁控溅射法结合成功构建了表面均匀沉积纳米Au粒子的α-Fe_(2)O_(3)(Au@α-Fe_(2)O_(3))纳米棒,纳米Au粒子的负载量和形态分别由磁控溅射时间和热处理温度调控。在沉积5.1%的纳米Au粒子后,因纳米Au的表面等离子体共振(SPR)效应,Au@α-Fe_(2)O_(3)纳米棒在550 nm处出现了一个新的吸收峰,其带隙由2.20 eV变窄至1.95 eV。Au@α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的荧光强度和电化学阻抗显著降低,光电流从0.27μA·cm^(-2)增大至0.45μA·cm^(-2)。纳米Au粒子既拓宽了Au@α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的可见光吸收性能,又抑制了电子-空穴对的复合。与α-Fe_(2)O_(3)纳米棒相比,Au@α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的光催化性能变得更加稳定,Au@α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的光催化效率提高约一倍。

纳米MnO_(2)复合材料制备及其光催化性能的研究

相关研究主要研究了纳米MnO_(2)复合材料在光催化领域的应用。首先,通过水热法制备出了纳米MnO_(2),并对其进行了表征。接着,制备了MnO_(2)/活性炭和MnO_(2)/硅藻土两种复合材料,并对其进行了结构和性能的表征。实验结果表明,纳米MnO_(2)复合材料具有较好的全光谱响应性能和光催化效率,有望在废水处理等领域得到广泛应用。此外还深入探讨了纳米MnO_(2)复合材料的内在机制,包括光吸收与能量转化过程、电子行为和稳定性等方面。通过这些研究,可以为提高光催化效率、拓展应用领域提供重要的理论依据和技术指导。

原位生成纳米MnO_(2)胶体对Mn^(2+)的吸附机理实验研究

该文用Mn^(2+)离子与KMnO4溶液反应,得到原位生成纳米MnO_(2)胶体,用该胶体颗粒对水中Mn^(2+)离子进行吸附。对原位生成MnO_(2)胶体采用光学显微镜、能谱分析、傅立叶变换红外光谱、粒度和Zeta电位分析仪进行表征,探究了原位生成MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子吸附机理,考察了原位生成MnO_(2)胶体浓度、吸附温度、吸附时间以及pH对原位生成的MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子吸附容量的影响。结果表明,原位生成MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子的吸附符合Freundlich吸附模型(R^(2)>0.97),说明发生了多层次吸附,最佳吸附时间为30 min,符合伪二级动力学方程(R^(2)>0.98);低浓度原位生成的MnO_(2)胶体吸附容量相较于高浓度更大,1 mg/L原位生成的MnO_(2)胶体在25℃下吸附容量能达到2 022.19 mg/g;低温有利于原位生成的MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子的物理吸附,高温有利于其表面羟基与Mn^(2+)离子络合;pH=8.03时原位生成的Mn O_(2)胶体对Mn^(2+)离子的吸附容量约为p H=4.56时的4倍且表面Mn-OH和羟基增多,45 mg/L的MnO_(2)胶体吸附容量达到1 647.13 mg/g;pH=4.56和pH=8.03条件下原位生成的MnO_(2)胶体吸附Mn^(2+)离子后Zeta电势值分别为-12.6、-1.10 m V,原位生成纳米MnO_(2)胶体对水中Mn^(2+)离子的吸附实际上是物理吸附、静电吸引、表面配位的共同作用。

α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的水热合成与阻变开关特性研究

采用水热法合成了沿[110]方向具有优先生长取向的α-Fe_(2)O_(3)纳米棒,设计了具有非易失性阻变开关性能的W/α-Fe2O_(3)/FTO阻变存储器。对W/α-Fe_(2)O_(3/)FTO器件的阻变开关特性进行分析发现,W/α-Fe_(2)O_(3)/FTO阻变存储器的电阻比(RHRS/RLRS)在一个数量级以上,可保持100 s以上而无明显下降。此外,器件的载流子运输特性分别由LRS下的欧姆传导机制和HRS下的陷阱控制的空间电荷限制电流传导机制决定。由氧空位的迁移引起的纳米导电细丝的部分形成与断裂可以解释W/α-Fe_(2)O_(3)/FTO阻变存储器的非易失性阻变开关行为。因此,基于α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的阻变存储器件可能是下一代非易失性存储应用的潜在候选器件。

MnO_(2)-ZIF-8-SiO_(2)多孔纳米纤维的制备及甲醛催化性能研究

为解决较低甲醛浓度下纳米催化材料效率低的问题,设计了集甲醛吸附降解催化于一体的功能型复合纳米纤维材料,以提高对甲醛的催化效率。通过水热原位生长法在SiO_(2)纳米纤维上生长ZIF-8纳米颗粒,并采用原位合成法合成水钠锰矿型MnO_(2)制备出MnO_(2)-ZIF-8-SiO_(2)多孔纳米纤维材料。研究ZIF-8纳米颗粒与水钠锰矿型MnO_(2)协同催化降解甲醛性能,结果表明:ZIF-8-SiO_(2)在生长8 h时,纤维上的ZIF-8呈现立方体结构且分布均匀为较佳生长时间;此外在浴比为1:1000时,通过动力学分析MnO_(2)-ZIF-8-SiO_(2)多孔纳米纤维材料动力学常数k达1.72×10^(-1)h^(-1),并且甲醛降解率可达72.2%,说明纤维材料负载ZIF-8后的MnO_(2)-ZIF-8-SiO_(2)多孔纳米纤维材料对甲醛的降解性能较好。

锐钛矿相TiO_(2)纳米棒阵列的制备及其在钙钛矿太阳电池中的应用

在钙钛矿太阳电池中,定向生长的TiO_(2)纳米棒阵列具有可控的排列结构,能够为电子的传输提供有序的径向传输通道,从而改善电子在界面间的分离与传输。本文通过水热法成功制备了长度为400 nm、直径为65 nm、面密度为160μ·m^(-2)的锐钛矿相TiO_(2)纳米棒阵列,使用摩尔比n(CH_(3)NH_(3)I):n(CH_(3)NH_(3)Br)=85:15的CH_(3)NH_(3)PbI_(3-x)Br_(x)薄膜作为钙钛矿光吸收层,spiro-OMeTAD作为空穴传输层组装了基于锐钛矿相TiO_(2)纳米棒阵列的钙钛矿太阳电池,研究了不同纳米棒阵列对钙钛矿太阳电池光伏性能的影响,结果表明,基于锐钛矿相TiO_(2)纳米棒阵列钙钛矿太阳电池在相对湿度为54%的空气环境下取得了14.35%的光电转换效率。

基于钯修饰的介孔TiO_(2)纳米棒高效光降解四环素的研究

致力于开发一种高性能光催化剂,专门用于环境净化中四环素(TC)的有效降解。通过静电纺丝技术和硼氢化钠还原法,成功制备了金属钯颗粒均匀负载的介孔二氧化钛(Pd/mTiO_(2)NRs)纳米棒复合光催化剂。随后,对这些复合材料进行了光催化降解TC的活性评估实验。实验结果显示,具有3%最佳Pd负载量的Pd/mTiO_(2)NRs纳米复合物在光降解TC方面展现出了卓越的催化性能。在短短1 h的光反应后,TC的去除率高达96.4%,这一效率比单独的mTiO_(2)NRs(去除率约为67.1%)提高了约1.45倍。进一步利用准一级动力学模型分析,研究发现Pd/mTiO_(2)NRs具有非常高的降解速率常数,达到0.05358 min^(-1),这一数值是单独mTiO_(2)NRs(0.01068 min^(-1))的5倍之多。更重要的是,经过5次循环使用后,该复合光催化剂的光催化效率几乎保持不变,证明了其良好的结构稳定性和可循环使用性。该研究不仅为开发高效光催化剂提供了新的研究思路,而且为环境净化领域提供了有力的技术支持,为解决实际环境问题提供了有效的解决方案。

利用聚苯乙烯纳米球刻蚀方法结合水热生长制备周期有序δ-MnO_(2)纳米阵列

利用聚苯乙烯(polystyrene,PS)纳米球刻蚀结合水热生长,制备了周期有序的δ-MnO_(2)纳米阵列。首先通过PS纳米球自组装,形成密堆积单层膜,并转移到硅(Si)衬底上。随后反应离子刻蚀(reactive ion etching,RIE)被用来减小PS纳米球的尺寸。然后磁控溅射铜(Cu)材料作为隔离层。将Si衬底上的PS纳米球去除后,磁控溅射MnO_(2)材料。最后通过化学腐蚀方法去除Cu膜,使覆盖在Cu表面的MnO_(2)一起去除,从而得到用于后续水热生长的周期有序排布的MnO_(2)种子位点。制备不同周期的纳米阵列,可通过选择不同直径的PS纳米球获得。通过扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)确认了周期为500和800 nm纳米阵列的形成。利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)方法确认了阵列中MnO_(2)材料为δ相。本研究为制备半导体材料的有序结构提供了一种新的方法。

TiO_(2)包覆ZnO纳米棒的制备及其光电性能研究

文章通过引入钛酸四异丙酯的异丙醇溶液、钛酸四正丁酯的异丙醇溶液和二乙酰丙酮基钛酸二异丙酯的正丁醇溶液三种不同源溶液作为Ti源,在氧化锌纳米棒(ZnO NRs)上包覆TiO_(2)颗粒,旨在提高ZnO NRs对钙钛矿的有效俘获,同时抑制载流子传输过程中的复合,探究了TiO_(2)包覆对ZnO NRs形貌及电池光电性能的影响。由实验可知,经过40 mM钛酸四异丙酯的异丙醇溶液对ZnO NRs表面改性20 min时光电转换效率(PCE)达到15.20%。此时,开路电压(Voc)、短路电流(Jsc)和填充因子(FF)分别为1.02 V、22.13 mA/cm^(2)和0.67。

α-FeOOH和α-Fe_(2)O3纳米棒的制备及其对高氯酸铵热分解的催化作用

以FeSO_(4)·7H_(2)O和CH_(3)COONa·3H_(2)O为原料,采用水热方法制备α-FeOOH纳米棒,将所得α-FeOOH纳米棒于250℃烧结2 h制备α-Fe_(2)O3纳米棒,采用差热-热重分析法研究了制备的α-FeOOH和α-Fe_(2)O3纳米棒对高氯酸铵热分解的催化性能。结果表明:在100℃水热反应6 h可制备得到平均直径为18 nm的纯相α-FeOOH纳米棒,再于250℃烧结2 h后获得平均直径为16 nm的纯六方相α-Fe_(2)O3纳米棒;α-Fe_(2)O3和α-FeOOH纳米棒对高氯酸铵热分解的催化效果显著,添加质量分数2%的α-Fe_(2)O3纳米棒和α-FeOOH纳米棒可使高氯酸铵的结束分解温度分别降低40,54℃,高温分解峰值温度分别降低51.1,61.6℃;当α-Fe_(2)O3纳米棒添加质量分数达到10%时,高氯酸铵的高温分解峰值温度降低约90.9℃。

简单方法合成α-MnO_2和β-MnO_2单晶纳米棒(英文)

通过简单的水热方法分别在150℃和220℃选择控制合成了单晶α-MnO2和β-MnO2纳米棒.并用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱元素分析(EDX)、粉末X射线衍射(XRD)对产物进行了表征.结果表明,在水热反应过程中,温度在控制合成α-MnO2和β-MnO2纳米棒中起到重要作用.

铂纳米颗粒增强MnO_2纳米棒对CO和挥发性有机化合物的氧化活性

通过水热法合成了纯相的α-MnO2和δ-MnO2纳米棒,并利用溶胶固定化工艺制备了负载铂纳米颗粒的Pt/MnO2材料.通过透射电镜(TEM),X射线粉末衍射(XRD),扫描电镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),N2吸附-脱附和H2程序升温还原(H2-TPR)技术研究了样品的微观结构和吸附活性位,探查了CO和挥发性有机化合物(VOCs)(苯和甲苯)在催化剂上的催化发光(CTL)性质.结果表明:铂颗粒在α-MnO2和δ-MnO2载体上以高分散状态存在,负载过程不会影响α-MnO2纳米棒的晶相结构,但会导致δ-MnO2纳米棒产生结构变化.经XPS证实不是Pt与其发生了反应.α-和δ-MnO2纳米棒对CO、苯和甲苯的催化氧化都具有很高的活性,δ-MnO2的活性略高于α-MnO2相.虽然N2吸附-脱附实验结果证实Pt负载会导致MnO2纳米棒比表面积的下降,但H2-TPR结果显示Pt和MnO2之间会产生强烈的相互作用,显著增强其催化活性,且Pt/δ-MnO2活性高于Pt/α-MnO2.催化氧化发光研究表明,这四种催化剂活性顺序是α-MnO2≤δ-MnO2<Pt/α-MnO2<Pt/δ-MnO2,与H2-TPR结果一致.铂的负载可以显著增强α-MnO2和δ-MnO2纳米棒对CO、苯和甲苯催化氧化的活性.

β-MnO_2纳米棒催化氧化碱性桃红染料的研究

采用自制的β-MnO2纳米棒在酸性条件下催化氧化碱性桃红染料模拟废水,反应过程不需添加过氧化氢、无需加热.实验结果显示,低pH值(pH=1)有利于染料的脱色和降解.动力学研究表明,以β-MnO2纳米棒为催化剂分解碱性桃红染料废水的反应近似为一级反应,反应速率常数为0.1378min-1.对反应前后的溶液进行紫外和红外光谱分析,结果表明,碱性桃红在催化处理过程中芳环断开,生成脂肪胺、NH4+和CO2.

β-MnO_2纳米棒催化H_2O_2降解刚果红的研究

采用热分解纳米结构γ-MnOOH前驱体制备出直径约200 nm、长度接近几十微米的β-MnO2纳米棒,通过XRD和TEM对产物进行了成分与形貌表征。β-MnO2纳米棒作为催化剂对H2O2分解刚果红具有良好的催化性能。实验研究了刚果红初始浓度、H2O2浓度和催化剂用量对刚果红脱色率的影响。进一步研究表明,β-MnO2纳米棒催化H2O2氧化降解刚果红的脱色反应属于2.44级动力学反应,反应速率常数为0.002834(mol/L)-1.44.min-1。经紫外-可见光谱、红外光谱分析表明,催化反应后刚果红分子结构遭到破坏。

MnO_(2)-CeO_(2)纳米复合材料的制备及其对CO的净化催化性能

采用溶液燃烧法制备层状多孔结构MnO_(2)-CeO_(2)纳米复合材料。催化氧化实验表征产物结果表明,相较于纯CeO_(2),MnO_(2)-CeO_(2)纳米复合材料催化氧化CO性能明显提升:当复合材料(MnO_(2))所占百分比为30%时,CO的转化温度最低,有望成为低成本高性能的新型CO催化剂。

基于ZnO纳米棒阵列的钙钛矿太阳电池研究

在钙钛矿太阳电池中利用水热法制备ZnO纳米棒阵列时,TiO_(2)薄膜一般是制备ZnO种子层以及后续生长ZnO纳米棒阵列的基础。因此TiO_(2)薄膜的致密和平滑程度对ZnO纳米棒阵列的生长及相应太阳电池的光伏性能有重要影响。本文通过使用水解-热解法以NbCl5为铌源在FTO导电基底上制备了Nb掺杂的TiO_(2)致密层,有效提升了TiO_(2)薄膜的致密程度,并在此基础上通过水热法成功沉积生长了具有不同长度、直径和面密度的ZnO纳米棒阵列。通过两步连续沉积法在所得ZnO纳米棒阵列上制备了摩尔比为CH3NH3I/CH3NH3Br=85/15的CH3NH3PbI3-xBrx钙钛矿薄膜。使用spiro–OMeTAD作为空穴传输层,组装了基于Nb掺杂TiO_(2)致密层的ZnO纳米棒阵列钙钛矿太阳电池,在相对湿度55%的空气中获得了13.97%的光电转换效率。

锯屑模板辅助合成β-MnO_2纳米棒的研究

以锯屑为模板,结合溶胶-凝胶法成功地合成了β-MnO_2纳米棒。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对产物的晶型和形貌进行表征。结果表明,借助锯屑的天然孔道结构可以较好地控制MnO_2的形状和晶粒尺寸。进一步通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电测试对合成的β-MnO_2纳米棒电极材料的电化学性能进行表征。结果表明,在1 mol/L Na_2SO_4水溶液中,0.0～1.0V(vs.SCE)电位范围内,β-MnO_2纳米棒具有良好的电化学电容性能,单电极比容可达200 F/g,经过50次循环后电极比容量保持率为98%。

固相合成MnO_2纳米棒的电容性能及其PbO改性研究

本文采用表面活性剂(PEG-400)辅助固相氧化法制备了二氧化锰纳米棒。借助X-射线衍射测试(XRD)、红外光谱测试(FT-IR)和透射电镜(TEM)等对产物晶型结构、形貌大小等进行了分析。测试结果表明所得样品为α-MnO2,其平均直径为10～15nm左右,平均长度在100～150nm左右。通过循环伏安法和恒流充放电测试探讨了所得MnO2纳米棒的超级电容器性能,试验结果表明:电流为2.0mA时,所得电极的初始放电比容量为88F/g。掺杂2%PbO的改性MnO2具有更好的电容性能,当充放电电流为2.0mA时,该改性MnO2的放电比容量为109F/g,比改性前提高了约24%。

β-MnO_2和α-Mn_2O_3纳米棒的自牺牲模板法制备、表征和应用

在150℃下,仅以高锰酸钾溶液和无水乙醇为原料,通过水热反应合成前驱体γ-Mn OOH纳米棒.以γ-Mn OOH纳米棒为自牺牲模板,分别在350和600℃下煅烧90 min,制备出高纯度的β-Mn O2和α-Mn2O3纳米棒.采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及热重分析（TGA）等对所制备的样品进行表征.结果表明,前驱物γ-Mn OOH为高纯度的纳米棒状晶体,直径约100-300 nm,长度可达数微米,且终产物β-Mn O2和α-Mn2O3均具有较高的纯度,也很好地保持了前驱物的纳米棒状结构.以二者为锰源,通过固相反应合成出尖晶石Li Mn2O4正极材料.当充放电倍率为0.5 C时,其首次放电比容量分别可达到120.4和123.9 m A·h/g,而且表现出良好的循环性能和倍率性能。