AgInS2/ZnIn2S4异质结高效降解罗丹明B研究

通过一锅水热法成功制备AgInS2/ZnIn2S4(AIS/ZIS)异质结催化剂,表征了其物相组成和结构性质,测试了其光学性质和光电流响应和电化学阻抗,并使用罗丹明B作为目标污染物研究了催化剂的光催化性能。实验结果表明,制备的AIS/ZIS异质结能够有效抑制光生电子和空穴的分离,从而提高了光生载流子的分离效率,使光催化效果明显提高;Ag InS2、ZnIn2S4摩尔比为0.6:1的AIS/ZIS具有最好的降解效果,30 min对罗丹明B的降解效果可以达到98%,而且具有较广的pH适用范围,在循环使用10次后降解率仍然能够达到93%,说明制备的AIS/ZIS异质结性质稳定,循环性强,具有实际应用价值。

S30432和FCN奥氏体钢在混合熔融盐中的热腐蚀行为研究

研究了Super304H(S30432)钢及对S30432钢成分优化熔炼的一种新型Fe-Cr-Ni(FCN)钢在650℃和700℃下于15%(质量分数,下同)KCl+15%K_(2)SO_(4)+70%Na_(2)SO_(4)混合熔融盐中的热腐蚀行为。将样品置于混合熔融盐中进行腐蚀,每隔一段时间取出样品称重,获取腐蚀动力学曲线;采用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对腐蚀产物的物相组成、形貌和成分进行分析。在650℃下,S30432和FCN钢均表现为增重,且S30432增重较FCN多约一倍;在700℃下,S30432钢遭到严重腐蚀,腐蚀产物大量剥落,FCN钢表现为“失重-增重-失重”的变化趋势,腐蚀程度较S30432钢轻。S30432钢的腐蚀产物主要为Fe_(3)O_(4)、Fe_(2)O_(3)、FeCr_(2)O_(4),FCN钢的腐蚀产物主要为Fe_(3)O_(4)、Fe_(2)O_(3)、FeCr_(2)O_(4)、Cr_(2)O_(3)及少量的FeS,S30432较FCN钢晶间腐蚀严重。在混合熔融盐中,FCN钢和S30432钢均发生内氧化和内硫化,FCN钢内氧化程度轻,耐蚀性优于S30432钢。从热力学角度计算了发生硫化反应占据优势所需的硫分压。Cr_(2)O_(3)易溶解于氯盐中生成挥发性CrO_(2)Cl_(2),加速了腐蚀。

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.

具有0D/2D界面的InOOH/ZnIn_(2)S_(4)空心球S型异质结用于增强光催化CO_(2)转化性能

S型异质结光催化剂因其能够同时促进光生载流子的分离,并优化光催化剂的还原和氧化能力,而被广泛应用于光催化CO_(2)转化中。尽管S型异质结具有巨大的潜力,但其光催化CO_(2)转化性能仍然有限,这主要是由于其界面光生载流子迁移缓慢和光利用效率差。本文报道了一种具有0D/2D接触界面的InOOH/ZnIn_(2)S_(4)空心球S型异质结,以提高光催化CO_(2)转化性能。具体来说,空心球结构可以允许入射光在光催化剂内进行多重反射,以增强光利用效率。此外,0D/2D接触界面可以促进光生载流子在InOOH/ZnIn_(2)S_(4)空心球S型异质结上的迁移速率。结合原位光照X射线光电子能谱表征和自由基捕获实验,确认了InOOH和ZnIn_(2)S_(4)上光生空穴和电子的空间分离,有利于高效利用光生载流子进行光催化CO_(2)转化。因此,优化后的InOOH/ZnIn_(2)S_(4)展示了比原始ZnIn_(2)S_(4)高出25.8倍的光催化CO_(2)转化性能。本工作展示了一种简单而有效的策略,用于提高S型异质结的界面光电荷载流子迁移和光利用效率。

绣球花状ZnIn_(2)S_(4)/CoWO_(4)S型异质结的构建及可见光催化产氢性能

通过合理设计异质结结构来加速光催化产氢反应在高效光催化材料的开发中发挥着不可或缺的作用.ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)由于其优异的光电性能和较负的导带位置,在光催化产氢领域受到了广泛关注,但其仍存在严重的光生载流子复合和团聚问题.为此,首先通过理论计算预测了ZnIn_(2)S_(4)/CoWO_(4)(ZIS/CWO)S型异质结的能带结构及电子转移路径,并通过电子局域函数和电荷密度差分确定了异质结界面处的电子交换.随后,采用超声-搅拌-煅烧法将CWO纳米颗粒分散并负载到ZIS花球表面,获得了绣球花状ZIS/CWOS型异质结光催化剂.由于ZIS与CWO之间紧密的界面以及形成的内部电场,致使ZIS/CWOS型异质结的光生电子-空穴对得到了有效分离,进而提高了光催化产氢效率.同时,实验结果确定了S型异质结的形成和载流子的传输路径,揭示了光催化反应机理.

S型异质结光催化剂ZnFe_(2)O_(4)/WO_(3)的构筑及光催化还原CO_(2)性能

通过在WO_(3)纳米片表面负载ZnFe_(2)O_(4)纳米颗粒,构建了一系列S型异质结光催化剂ZnFe_(2)O_(4)/WO_(3),并研究了其光催化CO_(2)还原性能。在没有助催化剂和牺牲剂的条件下,所制备的ZnFe_(2)O_(4)/WO_(3)复合材料可对CO_(2)与水蒸汽进行光催化反应。优化后的材料光照5 h后CO_(2)还原产物CO和CH_(4)的产量分别为7.87和4.88μmol·g^(-1)。相对于单相组分,CO和CH_(4)的产量明显提高。光催化活性的提高,归因于ZnFe_(2)O_(4)和WO_(3)异质结的形成以及光生载流子的S型电荷传输模式。

AgInS2/g-C3N4复合材料光催化降解邻二氯苯性能

以g-C3N4纳米片为模板,通过水热法原位合成高催化活性的AgInS2/g-C3N4复合光催化材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),荧光光谱(PL)和表面光电压(SPV)等表征手段对材料物理、化学性能进行表征,并以邻二氯苯(ο-DCB)为目标污染物研究其光催化性能.结果表明:AgInS2成功负载到g-C3N4纳米片上,其组成的复合材料拓宽了光吸收范围,提高了光生电子-空穴迁移效率且降低了复合率;在可见光照射8h后气相ο-DCB的光催化降解效率达到62.7%,动力学参数分别是g-C3N4纳米片和AgInS2的2.13倍和1.76倍.利用原位红外光谱技术和ESR技术推导其反应机理,发现降解过程中产生了超氧自由基活性氧物种,降解的最终产物是二氧化碳、水等.

耳聋基因筛查阴性和仅携带GJB2、SLC26A4单一杂合变异耳聋患儿测序分析

目的了解江西地区耳聋患儿4个致聋基因9个常规筛查变异位点(GJB2基因的35delG、235delC、176del16bp、299-300delAT,SLC26A4基因的919-2A>G、2168 A>G,线粒体12S rRNA基因的1494C>T、1555A>G,GJB3基因的538C>T)以外的变异携带情况。方法选取2018年1月1日—2021年9月30日江西省儿童医院耳聋基因筛查结果为阴性或仅携带GJB2和/或SLC26A4单一杂合变异的耳聋患儿118例。采用多重聚合酶链反应(PCR)扩增捕获技术检测耳聋基因数据库中GJB2、SLC26A4、12S rRNA基因所有已知的致病性位点,并分析变异位点的规律。结果118例耳聋患儿中共检出其他变异位点19个,其中GJB2基因2个、SLC26A4基因16个、线粒体12S rRNA基因1个。有32例患儿检出GJB2基因c.109G>A位点变异,其中纯合子20例;检出GJB2 c.139G>T杂合突变1例。在检出的SLC26A4基因16个其他致病性变异位点中,c.1229C>T检出3次,c.916dup、c.1226G>A、c.1905G>A各检出2次,c.2T>G、c.84C>A、c.349del、c.757A>G、c.1079C>T、c.1174A>T、c.1286C>A、c.1692dup、c.1707+5G>A、c.1983C>A、c.2000T>C和c.2162C>T各检出1次。检出线粒体12S rRNA基因m.1027A>G变异位点携带者1例。结论江西省耳聋患儿除9个常规筛查变异位点以外,以GJB2基因c.109 G>A变异位点检出率最高;SLC26A4基因其他变异位点检出数量多,且分布分散,c.1229C>T、c.1226G>A、c.916dup、c.1905G>A的检出率较高。多重PCR扩增捕获技术能有效提高耳聋患儿基因变异位点检出率。

Mo-Zn_(0.5)Cd_(0.5)S@NiCo_(2)S_(4)掺杂-异质结体系的制备及其双功能光催化性能研究

采用溶剂热与水热法制备了Mo-Zn_(0.5)Cd_(0.5)S@NiCo_(2)S_(4)掺杂-异质结光催化剂,系统表征了光催化剂的晶体结构、元素组成、微观形貌和光电性能,通过差分电荷密度的计算并阐释了电子转移方向。结果表明,Mo的掺杂改变了Zn_(0.5)Cd_(0.5)S的晶格和能带结构,异质结的构筑增加了光催化活性位点,加快了电子转移速率。在可见光照射下,通过降解四环素(TC)溶液同时产氢来考察双功能光催化剂的活性。60 min内,TC的降解率可达75%,氢气产量达1146.72μmol/g/h。

ZnIn_2S_4的制备及其表面活性剂辅助的形貌控制生长

采用湿化学合成路线以巯基乙酸为包覆剂,水为溶剂制备了六方相ZnIn2S4。应用能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见光谱对产物的组成、结构、形貌和光学性质进行了表征。结果表明,所得到的ZnIn2S4具有层状形貌。这些层状物是由ZnIn2S4纳米粒子前驱体在热处理过程中聚集生长而成的。另外,以ZnIn2S4纳米粒子前驱体为起始原料,借助表面活性剂的导向作用在固/液界面成功地实现了ZnIn2S4的形貌控制生长,得到了具有棒状、棒簇状、管簇状形貌的ZnIn2S4。根据实验结果,初步讨论了可能的表面活性剂辅助的ZnIn2S4形貌控制生长的机制。

助催化剂负载提高ZnIn_2S_4光催化制氢性能

采用水热合成法制备ZnIn2S4光催化剂,PdS、SrS、Pt、Ru被分别负载到ZnIn2S4催化剂表面,并制备了PdS和贵重金属共同负载的样品。用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)等技术对其进行了表征,结果表明,所有样品都具有相似的晶体结构和光学性质。XPS结果证实了PdS成功地负载到了ZnIn2S4表面。讨论了助催化剂负载量对催化性能的影响,负载0.5%(质量分数)PdS和0.5%(质量分数)Pt时产生的协同效应,使ZnIn2S4催化剂产氢速率最大,为1.79mmol/h,是无负载时的19倍。并对协同作用机理进行了讨论。

分级花状ZnIn_2S_4微球的可控合成及可见光分解水制氢性能研究

采用溶剂热法合成了具有分级花状结构的二元金属硫化物ZnIn2S4。该合成以硝酸铟为铟源、醋酸锌为锌源、以半胱氨酸盐酸盐作为硫源、以乙醇和甘油为溶剂,在160℃条件下反应12 h得到了六方晶相分级花状ZnIn2S4微球。改变反应体系的温度和时间可以调控ZnIn2S4的形貌和尺寸,并对其生长机理进行了探讨。所合成的ZnIn2S4微球具有多孔结构和较大的比表面积,在负载1%(质量分数)的Pt之后表现出较高的可见光解水析氢性能,产氢量可达82.5μmol·h-1,并具有较好的循环稳定性。

N掺杂ZnIn_2S_4光催化剂的制备及可见光催化性能

采用水热法合成的ZnIn2S4作为前驱体,以尿素为氮源,制备了系列不同N掺杂量的N-ZnIn2S4光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)和X射线光电子能谱(XPS)分析技术对样品进行表征。考察了N掺杂量对催化剂的晶体结构和在可见光条件下催化降解亚甲基蓝(MB)性能的影响。结果表明,N的掺入能够影响催化剂的晶体结构和形貌,提高催化剂在可见光范围内的吸收强度。N-ZnIn2S4降解MB的活性比ZnIn2S4明显提高,并且具有良好的催化稳定性。同时分析了N掺杂ZnIn2S4光催化活性提高的机理。

石墨烯-ZnIn_2S_4纳米复合微球的制备及光催化产氢活性

采用光催化还原法制备了石墨烯-Zn In2S4纳米复合微球。采用XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS和DRS等手段对样品进行表征,结果表明,经过光催化还原处理后氧化石墨被还原成石墨烯,Zn In2S4纳米微球负载在石墨烯表面。光催化产氢的实验结果表明,当石墨烯含量为2.0wt%、光催化还原时间为24 h时,石墨烯-Zn In2S4纳米复合微球在模拟太阳光下产氢量达到1540.8μmol,是纯Zn In2S4纳米微球的9.8倍。增强光催化性能的原因归结为石墨烯在复合光催化剂中起到了电子快速传输作用,同时还对纳米复合微球光催化产氢反应机理进行了分析讨论。

ZnIn2S4/Au纳米片阵列的制备及其可见光响应光电化学固氮特性

采用简单的水热法合成出单晶ZnIn2S4纳米片阵列以实现可见光响应光电化学固氮。并采用光沉积法将超细Au纳米颗粒(5 nm)沉积于ZnIn2S4纳米片的棱角位置处,实现了可见光俘获和载流子分离能力的同时增强。当负载合适含量的Au纳米颗粒,ZnIn2S4纳米片阵列的光电固氮活性由1.092μg·cm-2·h-1提升至2.262μg·cm-2·h-1。我们还提出一个简单模型用以阐明其性能增强机制,这也被光致发光(PL)谱和光电化学(PEC)性能结果所证实。

原位合成S型氮缺陷ZnWO_(4)/g-C_(3)N_(4)异质结及CO_(2)光还原性能

通过半导体光催化将CO_(2)转化为可储存的太阳能燃料是解决温室效应和资源短缺问题的有效策略。然而,光生载流子的快速复合严重限制了单组分催化剂的CO_(2)还原能力。合成具有缺陷的S型异质结可以有效地分离光生电子和空穴,增强对非极性分子的吸附和活化。本文采用原位合成的方法构建了具有缺陷的S型ZnWO_(4)/g-C_(3)N_(4)异质结。结果表明,CO_(2)还原产生CO的速率高达232.4μmol·g^(-1)·h^(-1),选择性接近100%,分别是原始ZnWO_(4)和g-C_(3)N_(4)的11.6倍和8.5倍。原位XPS和功函数分析证明了S型电荷转移路径。S型异质结实现了电子-空穴的有效空间分离,促进了CO_(2)的还原。原位ESR表明CO_(2)分子被氮空位吸附,氮空位是光催化反应中的电子受体,有利于电子捕获和分离。S型电荷转移模式和氮空位共同促进了CO_(2)高效还原。这项工作为了解S型电荷转移机理和缺陷在调节CO_(2)还原活性方面的协同作用提供了重要见解。

NiCo2S4/木材液化物碳气凝胶复合材料的制备及电化学性能

以木材液化物为前驱体原料,经凝胶、碳化、活化法制备的碳气凝胶(CA)为基材,通过两步水热法在其骨架表面原位负载NiCo2S4得到NiCo2S4/木材液化物碳气凝胶(NiCo2S4-CA)复合电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附实验、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段来表征NiCo2S4-CA材料的物相结构和表面形貌,通过循环伏安法、恒电流充放电及电化学交流阻抗等测试方法研究其电化学性能,探究其电荷储存机理。结果表明:NiCo2S4纳米颗粒锚定在具有珊瑚网络结构的CA骨架表面,形成丰富的多级孔隙结构。CA的引入有利于NiCo2S4的良好分散,缓解其团聚问题,且不会改变NiCo2S4的晶体结构。NiCo2S4-CA3作为超级电容器电极材料表现出极好的电化学性能,其比容量最大值为1 040.2 F/g(1 A/g),较小的等效电阻为1.01Ω和良好的循环稳定性,经2 000次恒流充放电(10 A/g)循环后,保持着初始比电容的56.61%,优于纯NiCo2S4的47.33%。NiCo2S4-CA3复合材料在20 A/g超大电流密度的电容保持率高达74.34%,远高于纯NiCo2S4的57.65%,电荷储存动力学显示其电化学过程由表面电容控制和扩散控制过程共同作用。该合成工艺简单且成本较低,NiCo2S4-CA3作为超级电容器电极材料在要求高容量、大电流密度领域具有极其广阔的应用前景。

溶剂热法合成多层立方状ZnIn_2S_4及表征

以Zn(CH3COO)2为锌源,InCl3为铟源,硫脲为硫源,乙二胺—水混合溶剂下,160℃下溶剂热反应12 h合成了多层立方状ZnIn2S4,利用扫描电子显微镜、元素分析及X射线粉末衍射对产物形貌及结构进行了分析,并讨论了该产物可能得形成机理.

ZnIn_2S_4半导体催化剂的制备、表征及产氢性能研究

采用沉淀—水热法制备了系列ZnIn2S4半导体催化剂,并通过XRD、UV-Vis、XPS和SEM等分析手段对上述催化剂进行了表征。考察了反应液pH值、反应液浓度、水热反应温度等制备条件对ZnIn2S4半导体催化剂的形貌结构和产氢性能的影响。试验结果表明,制备条件对催化剂的晶体结构及其微观形貌影响显著。制备的ZnIn2S4半导体催化剂为六方晶型,吸收边为500nm,其中ZnIn2S4-160-24表现出较好的催化产氢性能,产氢速率可达764μmol/(h·g)。

TC4表面WC/Ni-MoS_(2)钛基复合涂层组织与摩擦学性能

拟在TC4表面合成Ti-S系自润滑耐磨熔覆层,并探究WC添加对涂层组织与摩擦学性能的影响,设计了TC4+Ni-MoS_(2)+xWC(x=5%、10%和15%)钛基材料体系,通过同轴送粉激光熔覆技术完成了涂层制备。研究表明,增加WC含量不利于改善涂层成形质量,但WC添加量变化并未影响涂层析出相种类,三种涂层均包括TiC、Ti_(2)Ni、Ti_(2)S和β-Ti基体;随着WC含量增大,TiC分布数量增多,粒径增大,生长形态由类球状逐渐演变为花瓣状;润滑相MoS_(2)未能在涂层中得到保留,其完全溶解后在钛基熔池体系下合成了与润滑相TiS等形态相似的条状相Ti_(2)S。三种WC含量的涂层显微硬度和耐磨性能均高于TC4基材,磨损机理均为磨粒磨损,但减摩性能均不低于TC4基材,说明原位Ti_(2)S相不具备自润滑功能;WC含量增加虽然有利于增大涂层的显微硬度和耐磨性能,但引起了涂层磨损面质量下降,摩擦系数波幅增大。