阴极电流密度对6061铝合金在含Na_(2)WO_(4)电解液中微弧氧化膜结构和耐磨性能的影响

目的 研究恒流模式下阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4的电解液中制备的微弧氧化膜厚度、形貌、相组成及耐磨性能的影响。方法 固定阳极电流密度为5.0 A/dm^(2),阴极电流密度分别为0、1.25、2.5、3.75、5.0 A/dm2,对6061铝合金进行微弧氧化40 min。用涡流测厚仪测量了氧化膜的厚度,用扫描电镜观察了微弧氧化膜的表面形貌和截面形貌,用能谱分析仪分析了氧化膜的表面成分,用X射线衍射分析仪分析了微弧氧化膜的相组成,用往复式摩擦磨损试验机测试了氧化膜的耐磨性能。结果 随着阴极电流密度的增加,氧化膜内的W含量逐渐减少,氧化膜颜色逐渐变浅,氧化膜厚度逐渐增加。微弧氧化膜的主要组成相为α-Al2O3和γ-Al2O3。当阴极电流密度从0 A/dm2增加到3.75 A/dm2时,氧化膜内孔洞的数量和尺寸逐渐减少,孔洞到氧化膜/基体界面的距离逐渐增加,氧化膜的耐磨性能逐渐提升。当阴极电流密度为3.75 A/dm2时,氧化膜的磨损率最低,仅为1.07×10-4mm3/(N·m)。但阴极电流密度增加到5.0 A/dm2时,氧化膜表层出现孔洞和剥落,耐磨性能下降。结论 阴极电流的加入有助于增加6061铝合金微弧氧化膜的厚度,提高氧化膜的致密性和耐磨性能,但过高的阴极电流会导致氧化膜表层出现孔洞,降低耐磨性能。

Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂的制备及其催化甲烷与CO_(2)制乙酸性能

以Zr(NO_(3))4·5H_(2)O和Ni(NO_(3))2·6H_(2)O为原料、(NH4)2CO_(3)为沉淀剂,采用溶胶凝胶-硫酸酸化两步法制备了Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂,采用XRD,FTIR,SEM,N_(2)吸附-脱附,H_(2)-TPR,NH3-TPD等方法对Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂进行表征,考察了Ni的引入方式对催化剂的结构和性能的影响。实验结果表明,与共沉淀方式引入Ni制备的Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂相比,采用溶胶凝胶方式引入Ni制备的催化剂的四方相ZrO_(2)占比更高,表面酸量更多,且具有良好的热稳定性和较强的L酸性;采用溶胶凝胶方式引入Ni制备的Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂的乙酸生成量明显优于共沉淀方式引入Ni制备的Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂。四方相ZrO_(2)、酸性位点和过渡金属Ni之间的协同作用促进了甲烷与CO_(2)直接反应合成乙酸。

新标09CrCuSb耐酸钢的耐50%H_(2)SO_(4)腐蚀性能

通过电化学测试和全浸腐蚀试验,研究了不同温度(25,50,60,70℃)条件下新标09CrCuSb耐酸钢在50%H_(2)SO_(4)溶液中的腐蚀行为。结果表明:随着温度从25℃升至70℃,新标09CrCuSb钢的腐蚀速率整体呈现增大趋势,在70℃时,腐蚀速率达到最高,为2.70 g/(m^(2)·h),这与随温度升高,腐蚀产物中具有保护性作用的Fe_(3)O_(4)含量减少,无保护作用的FeSO_(4)·H_(2)O含量增加以及锈层中微孔变化有关。另外,由于新标调整了09CrCuSb钢中Cu、Mo、Sn、Sb、W等元素的含量,与旧标09CrCuSb钢相比,阳极维钝电流密度J维钝降低,同等温度条件下,新标09CrCuSb钢的耐蚀性得到较大改善。

掺杂CoFe_(2)O_(4)膨胀石墨对Pb(Ⅱ)的吸附性能

为解决膨胀石墨吸附后回收难的问题,采用柠檬酸基的溶胶-凝胶法将CoFe_(2)O_(4)粒子负载到膨胀石墨中,制备磁性膨胀石墨。利用扫描电子显微镜(SEM)和磁滞回线对样品的微观形貌和磁性能进行表征,研究了膨胀石墨和磁性膨胀石墨对Pb(Ⅱ)吸附性能的影响因素,包括吸附时间、Pb(Ⅱ)初始质量浓度、吸附剂用量和pH值等,并采用吸附动力学和吸附等温线模型对吸附行为及机理进行了分析。结果表明,膨胀石墨和磁性膨胀石墨对Pb(Ⅱ)的最大吸附量分别为95.6、69.8 mg/g,吸附动力学符合二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。掺杂CoFe_(2)O_(4)粒子缩短了膨胀石墨对Pb(Ⅱ)吸附平衡所需的时间,并使最佳吸附pH值向更加中性条件迁移。

血清LTBP2、TM4SF1在大肠癌患者预后评估中的研究

目的探讨血清转化生长因子结合蛋白2(LTBP2)、四次跨膜蛋白1(TM4SF1)在大肠癌患者预后评估中的意义。方法将南阳市中心医院2016年7月至2019年7月手术治疗的大肠癌患者108例作为试验组,同期108例健康体检者作为对照组。采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测两组血清LTBP2、TM4SF1水平;比较不同血清LTBP2和TM4SF1表达水平的大肠癌患者临床资料的差异;采用免疫组化染色法分析大肠癌组织中LTBP2、TM4SF1的表达;Pearson相关分析明确血清LTBP2和TM4SF1表达的相关性;受试者工作特征(ROC)曲线分析血清LTBP2和TM4SF1联合评估大肠癌患者预后的价值。结果试验组血清LTBP2和TM4SF1水平均高于对照组(P<0.05),二者表达水平呈正相关(r=0.305,P<0.05),大肠癌组织LTBP2和TM4SF1表达阳性率高于癌旁组织(P<0.05)。肿瘤直径>5cm、肿瘤低分化、有淋巴结转移、TNM分期Ⅲ~Ⅳ期、有脉管瘤栓的大肠癌患者血清LTBP2和TM4SF1表达水平高于患者肿瘤直径≤5 cm、肿瘤中高分化、无淋巴结转移、TNM分期Ⅰ~Ⅱ期、无脉管瘤栓的大肠癌患者(P<0.05)。血清LTBP2、TM4SF1联合预测大肠癌患者预后不良的AUC为0.886。结论大肠癌患者血清LTBP2和TM4SF1水平升高,二者联合对大肠癌患者预后不良具有较好的预测价值。

基于24Model-D-ISM的地铁站火灾疏散影响因素研究

为预防地铁站火灾事故,深入了解地铁站火灾人员疏散影响因素间的内在联系与层次结构,基于第6版“2-4”模型(24Model)分析63起地铁站火灾疏散事故,充分考虑各个因素之间的交互作用,提取19个影响地铁站人员疏散的关键因素,建立地铁站火灾人员疏散影响因素指标体系;采用算子客观赋权法(C-OWA)改进决策试验与评价实验法(DEMATEL),确定地铁站火灾人员疏散的重要影响因素;在此基础上,采用解释结构模型(ISM)分析各个因素间的层次结构及相互作用路径,构建地铁站火灾人员疏散影响因素的多级递阶结构模型。研究结果表明:疏散引导、恐慌从众行为、人员拥挤为地铁站火灾人员疏散的关键影响因素;地铁站火灾人员疏散受表层因素、中间层因素、深层因素共同作用的影响,其中,疏散教育与培训、设施维护与检查、疏散预案等因素是根源影响因素,重视根源影响因素的改善有利于从本质上预防和控制事故的发生。

Zn_(3)(VO_(4))_(2):xDy^(3+)黄色荧光粉的制备与性能

以氧化锌和五氧化二钒为原料,氧化镝为掺杂离子,利用高温固相法合成了一系列的掺杂稀土镝的钒酸锌黄色荧光粉。对其光学性能进行了研究,结果表明,所制备的粉体都保持了矾酸锌的结构,并且荧光粉的发射光是VO_(4)^(3+)基团和Dy所致。当激发波长为350 nm时,其发射峰是位于510~595 nm的宽带状光谱,主峰位于563 nm处。研究了合成温度和Dy掺杂浓度对发光性能的影响,结果表明,当合成温度为800℃和Dy掺杂摩尔分数为6%时,Dy^(3+)能很好地进入到矾酸锌的晶格中,减小了荧光材料光学带隙,增强了光的吸收性能。暗室环境下封装后的荧光粉LED芯片具有良好的黄色发光性能。

MIL-101(Cr)-NH_(2)负载Ag催化4-硝基苯酚加氢研究

通过水热法制备出MIL-101(Cr)-NH_(2),以MIL-101(Cr)-NH_(2)为载体采用浸渍还原法得到Ag/MIL-101(Cr)-NH_(2)催化剂。通过XRD、N_(2)-吸附脱附曲线和TEM手段对催化剂进行表征。研究了Ag/MIL-101(Cr)-NH_(2)催化4-硝基苯酚(4-NP)加氢生成4-氨基苯酚(4-AP)的性能。结果表明,3wt%Ag/MIL-101(Cr)-NH_(2)样品的催化加氢性能高于其它样品,仅用4 min可将4-NP催化加氢全部转化为4-AP。因此Ag/MIL-101(Cr)-NH_(2)催化剂具有较好的催化4-NP加氢性能。

SRB还原SO_(4)^(2-)影响因素的广义灰色关联分析

为探究影响硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)降解污泥还原SO_(4)^(2-)的主要因素,构建广义灰色关联度评价模型,并对变量的重要度进行排序。研究结果表明:在一定条件下,SO_(4)^(2-)还原率随温度及初始pH值的上升呈现先增长后降低的趋势,随氧化还原电位的上升呈现不断降低的趋势;温度,初始pH,氧化还原电位的综合关联度分别为0.690,0.755,0.537,影响SO_(4)^(2-)还原率因素大小顺序为初始pH>温度>氧化还原电位。研究结果可为污泥处理过程中控制硫化氢的释放提供理论支持,并为避免或减少污泥产硫化氢导致的人员伤亡和财产损失提供思路。

基于PHREEQC模拟分析Na_(2)S_(2)O_(4)对退役铀矿山采区地下水生态的修复

酸法原位地浸采铀作为回收铀资源首选工艺,不可避免会存在部分铀进入地下水污染生态环境,而采用还原剂Na_(2)S_(2)O_(4)将游离的铀还原固定可高效解决此类问题。为此,针对某酸法地浸采铀退役铀矿山地下水铀污染,采用PHREEQC模拟分析Na_(2)S_(2)O_(4)还原固定地下水中可溶性铀的机制,讨论NaHCO_(3)在Na_(2)S_(2)O_(4)还原固定可溶性铀的影响。模拟结果表明:1)该区域地下水中铀以U(Ⅵ)为主,其中UO_(2)SO_(4)、UO_(2)^(2+)和UO_(2)(SO_(4))_(2)^(2-)为优势物种,分别占63.60%、32.35%和3.89%;2)Na_(2)S_(2)O_(4)还原固定可溶性铀时,会降低地下水Eh值和Fe(Ⅲ)浓度,增强地下水还原性,促进沥青铀矿和黄铁矿沉淀,但会造成地下水酸化和高SO_(3)^(2-)浓度;3)NaHCO_(3)+Na_(2)S_(2)O_(4)在还原固定可溶性铀时,减轻了地下水酸化,增强了对U(Ⅵ)和SO_(3)^(2-)的去除,对Na_(2)S_(2)O_(4)还原固定可溶性铀的影响较小,在Na_(2)S_(2)O_(4)和NaHCO_(3)浓度比为1∶1至1∶1.5时修复效果最佳。

CXCR4 MFAP2 KLF4在分化型甲状腺癌中的表达及对预后的预测价值研究

目的:研究趋化因子4受体(CXCR4)、微纤维相关蛋白2(MFAP2)、Krüppel样因子4(KLF4)在分化型甲状腺癌(DTC)中的表达及对预后的预测价值。方法:选择我院2019年7月至2020年7月收治的113例DTC患者,术中留取其肿瘤组织及癌旁正常组织。采用蛋白免疫印迹法检测DTC组织及癌旁正常组织中CXCR4、MFAP2、KLF4表达水平,分析CXCR4、MFAP2、KLF4表达水平与DTC临床病理特征的关系。对DTC患者进行3年随访,统计3年总生存情况,比较死亡组与存活组CXCR4、MFAP2、KLF4表达水平,采用ROC曲线分析CXCR4、MFAP2、KLF4对DTC预后的预测价值,采用Cox回归模型进行DTC预后单因素和多因素分析。结果:与癌旁正常组织比较,DTC组织CXCR4、MFAP2蛋白表达量显著升高(P<0.05),KLF4蛋白表达量显著降低(P<0.05)。TNM分期Ⅲ期、发生淋巴结转移、肿瘤低分化者CXCR4、MFAP2蛋白表达量显著高于TNM分期Ⅰ+Ⅱ期、未发生淋巴结转移、肿瘤中高分化者(P<0.05),TNM分期Ⅲ期、发生淋巴结转移、肿瘤低分化者KLF4蛋白表达量显著低于TNM分期Ⅰ+Ⅱ期、未发生淋巴结转移、肿瘤中高分化者(P<0.05)。113例DTC患者随访3年期间失访8例,最终获得随访者105例。死亡组患者CXCR4、MFAP2蛋白表达量显著高于存活组(P<0.05),KLF4蛋白表达量显著低于存活组(P<0.05)。绘制ROC曲线发现,CXCR4、MFAP2、KLF4单独或联合预测DTC预后的AUC(95%CI)分别为0.692(0.562~0.823)、0.729(0.590~0.869)、0.766(0.622~0.910)、0.832(0.690~0.975),联合预测的效能显著优于单项检测(P<0.05)。Cox回归分析显示,淋巴结转移、TNM分期Ⅲ期、肿瘤低分化、CXCR4表达升高、MFAP2表达升高、KLF4表达降低是DTC预后的危险因素(P<0.05)。结论:分化型甲状腺癌患者肿瘤组织中CXCR4、MFAP2呈高表达,KLF4呈低表达,其表达水平与淋巴结转移、肿瘤分化程度、TNM分期及3年总生存率相关,三者联合检测有助于预测分化型甲状腺癌预后。

TiO_(2)@H^(+)/g⁃C_(3)N_(4)复合材料的光催化产氢性能及机理分析

本文研究了TiO_(2)含量对TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)异质结光催化剂产氢性能的影响。首先将石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))用硫酸处理,得到酸洗氮化碳(H^(+)/g-C_(3)N_(4)),然后通过煅烧法在H^(+)/g-C_(3)N_(4)表面负载TiO_(2)得到TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料,利用透射电镜、X射线衍射仪、紫外-可见漫反射仪和比表面仪对TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料进行了表征,研究了其在可见光下的光催化产氢性能,探讨了TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料光催化产氢机理。实验结果表明:1)煅烧法可以成功制备TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料,且TiO_(2)的负载显著地提升了H^(+)/g-C_(3)N_(4)的光催化产氢性能,这主要归功于TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)异质结的形成降低了光生电子空穴的复合速率,加快了电子的转移速率;2)实验结果还表明TiO_(2)的负载量对TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料的光催化产氢性能有很大影响,当TiO_(2)含量为25%时,所制备的25-TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料的光催化产氢性能最好,其光催化产氢速率为3.47 mmol·g^(−1)·h^(−1),是H^(+)/g-C_(3)N_(4)产氢速率的4.05倍,这主要归功于25-TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)大的比表面积和高的光吸收度;3)所制备的25-TiO_(2)@H^(+)/g-C_(3)N_(4)复合材料还表现出良好的稳定性。

Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料的制备及其紫外光光电探测性能

分别采用旋涂法和水热法在FTO衬底上制备Co_(3)O_(4)种子层和Co_(3)O_(4)薄膜,再在Co_(3)O_(4)薄膜上水热生长Fe_(2)O_(3)纳米棒,获得了高质量的Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料。通过改变Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度来改变异质结复合材料中Fe_(2)O_(3)组分的含量。结果表明,Fe_(2)O_(3)纳米棒覆盖在呈网状结构的Co_(3)O_(4)薄膜上,随着Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度即Fe_(2)O_(3)组分含量的增加,Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料对紫外光的响应逐渐增强,当Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度为0.015mol/L时,异质结复合材料有着很好的光电稳定性,并表现出较高的响应率(12.5mA/W)和探测率(4.4×10^(10)Jones)。

部分浸泡再生混凝土Mg^(2+)-SO_(4)^(2-)-Cl^(-)复合盐侵蚀耐久性损伤特征与机制

为系统研究与揭示西北地区部分掩埋再生混凝土(RAC)结构耐久性损伤特征与机制,以浓度为20%的复合盐溶液为侵蚀介质,开展了14种掺辅助胶凝材料RAC部分浸泡于复合盐溶液的耐久性试验,综合分析RAC动弹性模量、宏观与微观形貌、侵蚀产物物相组成与相对含量的经时变化规律。部分浸泡RAC沿纵向高度分为饱和区、气-液两相界面区、水分传输区及干燥区。侵蚀初期气-液两相界面区损伤程度高于饱和区;侵蚀中后期饱和区的损伤持平或超过气-液两相界面区,水分传输区损伤初现。饱和区侵蚀状态由初期的化学侵蚀转变为中后期的化学-物理双重侵蚀,气-液两相界面区在侵蚀期间均呈现出化学-物理双重侵蚀。化学侵蚀产物为水镁石、硬石膏/石膏、钙矾石、Friedel盐及碱式氯化镁;物理结晶盐包含氯镁石、白钠镁矾、氯化钠、水合硫酸镁、Na_(2)SO_(4)及芒硝,各侵蚀产物与结晶盐的相对含量均随浸泡时间延长而改变。侵蚀后期,Na_(2)SO_(4)和芒硝相互转化使RAC物理力学性能急速退化。粉煤灰-矿渣复掺RAC抗侵蚀性能整体较好,粉煤灰-硅灰复掺最差,后者在浸泡时间180 d时抗压强度损失率高于60%。矿渣-硅灰-偏高岭土三掺RAC耐久性显著高于粉煤灰-矿渣-偏高岭土三掺,后者在侵蚀180 d时已经溃散。四掺辅助胶凝材料RAC性能衰减速度均匀,但抗侵蚀性能仍处于较低水平,相同浸泡时间下,其耐久性指标均与粉煤灰-矿渣复掺RAC差距较大。

DPP4抑制剂在2型糖尿病中的临床应用及研究进展

2型糖尿病(Type 2 Diabetes Mellitus,T2DM)在我国具有较高的发病率,是中老年患者常见的一种慢性代谢疾病,可累及心脑血管等多个系统发生病变,危及生命安全,需及时治疗。二肽基肽酶-4(Dipeptidyl Peptidase-4,DPP4)可促进胰岛素生成,并分泌胰高血糖素,与T2DM有着密切关联,是目前我国T2DM治疗研究中的一个新方向。DPP4抑制剂是多项研究的结果,能够提高降糖效果,对多种降糖无效的患者均有显著作用。基于此,本文主要综述了DPP4抑制剂治疗T2DM的作用机制,分析DPP4抑制剂在T2DM中的应用及研究进展,以期为T2DM治疗提供参考。

基于“2-4”模型的高校火灾原因分析——以2000—2022年143起高校火灾事故为样本

为预防高校火灾,对2000—2022年143起高校火灾事故进行统计,通过行为安全“2-4”模型进行火灾原因分析,得出直接导致事故的是电器使用不当等19项不安全动作与线路故障等4项不安全物态,间接导致事故的是电器使用习惯不佳等20项习惯性不安全行为,根本上导致事故的是4项安全管理体系的欠缺,根源上导致事故的是9项安全文化元素欠缺和6项安全文化建设不足。根据分析结果,从加强消防安全知识教育培训、健全消防安全管理制度和多样化进行安全文化建设3方面提出高校火灾预防对策。

TET2重塑CXCR4 DNA甲基化对急性心肌梗死小鼠心肌组织自噬、炎症反应及凋亡的影响

目的:探究急性心肌梗死(AMI)过程中内皮细胞tet甲基胞嘧啶双加氧酶2(TET2)对趋化因子受体4(CXCR4)DNA甲基化的影响以及对AMI小鼠心肌组织自噬、炎症反应及组织细胞凋亡的影响机制,为临床探究AMI发展的分子机制提供理论依据。方法:8周龄雄性C57/BL6小鼠50只,制备AMI模型,尾部注射TET2、CXCR4过表达质粒;蛋白免疫印迹(Western Blot)法检测心肌组织TET2、CXCR4、微管相关蛋白3(LC3)、P62、B细胞淋巴瘤/白血病-2基因(Bcl-2)关联X蛋白(Bax)、半胱氨酸蛋白酶3(Caspase-3)、Bcl-2表达;甲基化检测CXCR4 DNA甲基化水平;酶联免疫吸附法(ELISA)检测心肌组织内炎性因子白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)水平;原位末端转移酶标记技术(TUNEL)检测各组心肌组织细胞凋亡指数。结果:与假手术组比较,模型组心肌组织内TET2、CXCR4均表达上调,TET2、CXCR4均在心肌组织内过表达,TET2过表达促进CXCR4表达,差异有统计学意义(P<0.05);与模型组比较,TET2 mimic组CXCR4启动子区域DNA甲基化程度降低,CXCR4蛋白表达升高,差异有统计学意义(P<0.05);与假手术组比较,模型组小鼠心肌组织自噬蛋白LC3、抑制细胞凋亡蛋白Bcl-2表达下调,炎性因子IL-6、TNF-α、IL-1β水平、自噬蛋白P62、促细胞凋亡蛋白Bax、cleaved Caspase-3表达上调,差异有统计学意义(P<0.05);TET2、CXCR4过表达进一步下调LC3、Bcl-2蛋白表达,上调炎性因子IL-6、TNF-α、IL-1β水平,P62、Bax、cleaved Caspase-3蛋白表达;TET2、CXCR4二者联合体现出最低LC3、Bcl-2蛋白表达,最高炎性因子IL-6、TNF-α、IL-1β水平以及P62、Bax、cleaved Caspase-3蛋白表达,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:AMI发展中,TET2通过降低CXCR4 DNA甲基化,促进CXCR4基因表达,进而抑制AMI小鼠心肌组织自噬,上调炎症反应及细胞凋亡程度,促进疾病发展。

联苯吡菌胺关键中间体3′,4′-二氯-5-氟-1,1′-联苯-2-胺的合成

为获得联苯吡菌胺关键中间体3′,4′-二氯-5-氟-1,1′-联苯-2-胺的适合工业化生产工艺路线,对其合成工艺进行了优化。以3,4-二氯溴苯和2-溴-4-氟苯胺为原料,经格氏和Suzuki偶联2步反应合成了3′,4′-二氯-5-氟-1,1′-联苯-2-胺,其结构经1H NMR、MS表征确证,并对合成条件进行了优化。优化条件下,3′,4′-二氯-5-氟-1,1′-联苯2-胺合成总收率61.9%,纯度98%。该工艺成本低,收率高,具有工业化生产前景。

ZnIn_(2)S_(4)基光催化剂的制备及改性研究进展

近年来,硫锌铟(ZnIn_(2)S_(4))作为层状结构的三元金属硫化物,是一种典型的可见光响应光催化剂,由于其无毒,易于合成,具有可调的带隙、较好的物理化学稳定性以及优异的光催化活性等一系列优势,一度被应用于光催化的不同领域。本文着眼于ZnIn_(2)S_(4)的晶体结构和生长机理,综述了ZnIn_(2)S_(4)常用的制备工艺。此外,基于ZnIn_(2)S_(4)存在的弊端,总结了提高ZnIn_(2)S_(4)光催化性能的各种调控策略,包括形貌和结构工程、空位工程、掺杂工程以及半导体异质结的构建,并深入分析了不同调控方式对ZnIn_(2)S_(4)光催化性能增强的内在原因。最后,提出ZnIn_(2)S_(4)基光催化剂目前面临的挑战和未来的应用前景。

ZnIn_(2)S_(4)修饰TiO_(2)的分级S型异质结用于促进光催化析氢

利用半导体光催化裂解水制氢被认为是解决日益严重的环境污染和能源短缺问题的有效途径之一,然而半导体光吸收范围窄、光生载流子复合率高以及光催化剂氧化还原能力差等问题限制了该技术的发展.为克服这些难题,构建能带结构匹配的S型异质结成为提高光催化活性的有效策略.该结构能实现光生载流子的空间分离和转移,有效地抑制其复合,同时保留了光催化体系的强氧化还原能力.本文利用原位化学浴沉积法成功地将ZnIn_(2)S_(4)纳米片修饰在花状TiO_(2)微球表面,制备了具有独特分级结构的TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4) S型异质结光催化材料,并研究了其光催化析氢活性.Zeta电位结果表明,TiO_(2)带有正电荷,可以率先吸附溶液中的S2-并与后续加入的In3+和Zn2+原位反应生成ZnIn_(2)S_(4),进而构建稳定的TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结光催化剂.X射线粉末衍射、扫描电镜和透射电镜等结果证实了TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结光催化剂的成功制备.紫外-可见漫反射结果表明,ZnIn_(2)S_(4)的引入明显增强了TiO_(2)的光吸收能力.结合莫特-肖特基曲线、X射线光电子能价带谱和紫外光电子能谱等表征结果,确定了TiO_(2)和ZnIn_(2)S_(4)的能带结构及费米能级位置.光电流密度、电化学阻抗、表面光电压、荧光光谱和时间分辨荧光光谱等测试结果表明,TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结具有较好的光生载流子分离和转移效率以及更长的光生载流子寿命.线性扫描伏安和接触角测试证明了TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结具有更低的过电势和良好的亲水性,更有利于析氢反应发生.通过阿伦尼乌斯方程对反应温度和析氢速率之间的关系进行拟合,结果发现,TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结具有更低的析氢反应表观活化能,从而更有利于光催化析氢反应发生.非原位和原位X射线光电子能谱以及电子自旋共振光谱等结果表明,TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结遵循S型电子转移机理.在模拟太阳光照射下,最佳配比的TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结的光催化析氢速率达6.85 mmol g^(-1) h^(-1),分别约为纯TiO_(2)和ZnIn_(2)S_(4)的171.2倍和3.9倍.此外,经六次循环后催化材料仍保持良好的光催化析氢活性,表明具有紧密界面接触的分级结构异质结可以有效地抑制ZnIn_(2)S_(4)的光腐蚀,且保持良好的结构稳定性.综上,本文构建了TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4) S型异质结,有效促进了光生载流子的空间分离和转移,同时保留了其强氧化还原能力,从而提高光催化析氢活性.本研究为设计和合成高效的异质结光催化剂提供了参考.