DMFC阳极催化剂用GRQD-NiCo_(2)O_(4)复合物的制备与电催化活性分析

采用水热法制备GRQD-NiCo_(2)O_(4)复合物,利用XRD、SEM及TEM分析其微结构,并探讨其作为DMFC阳极催化剂使用时的电化学性能。微结构分析表明所得GRQD-NiCo_(2)O_(4)复合物皆为具NiCo_(2)O_(4)单一相的尖晶石结构,且GRQD质量浓度高于0.25 g/mL后表面形貌将转变GRQD与NiCo_(2)O_(4)相互结合的状态。电化学分析表明添加GRQD可有效增强NiCo_(2)O_(4)的导电性并提升其电化学稳定性,其中GRQD质量浓度为0.25 g/mL时所得样品经500次循环测试后电流密度约为77.5 A/g,与循环5次后相比其电流密度剩余量最大(约为69.7%),该样品作为DMFC阳极催化剂使用时性价比最佳。

基于MoS_(2)-Fe_(3)O_(4)复合物水凝胶的过氧化氢比色检测

水体中残留的H_(2)O_(2)进入人体后会转化为含氧自由基,进而对机体造成氧化损伤并引发病变,因此实现水体中的H_(2)O_(2)检测具有重要意义.制备了具有较高类过氧化物酶活性的MoS_(2)-Fe_(3)O_(4)复合物水凝胶,并构建比色传感平台实现了水体中H_(2)O_(2)的灵敏检测.在H_(2)O_(2)-TMB显色体系中,Fe_(3)O_(4)与MoS_(2)纳米片复合协同催化H_(2)O_(2)产生含氧自由基,水凝胶三维结构可有效抑制MoS_(2)-Fe_(3)O_(4)堆叠,促进活性位点的暴露,进一步提高对H_(2)O_(2)的催化能力.动力学常数显示,MoS_(2)-Fe_(3)O_(4)复合物水凝胶催化H_(2)O_(2)底物的最大速度是辣根过氧化物酶(HRP)的1.5倍.基于较高的H_(2)O_(2)催化活性,水体中H_(2)O_(2)检测限达到0.28μmol/L,检测线性范围为3.0~200μmol/L,并采用加标回收法对自来水、湖水和海水等实际水体中的H_(2)O_(2)进行了检测.

锂离子电池电极材料Li_(4)Ti_(5)O_(12)@TiO_(2)的制备及性能

用水热法制备Li_(4)Ti_(5)O_(12)@TiO_(2)复合材料与同样方法制备的尖晶石型Li_(4)Ti_(5)O_(12)进行对比.对2种材料采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、光电子能谱仪(XPS)进行表征;N_(2)吸附-脱附曲线进行比表面积分析;恒电流充放电测试和电化学交流阻抗(EIS)技术进行电化学性能分析.结果表明,Li_(4)Ti_(5)O_(12),和Li_(4)Ti_(5)O_(12)均呈颗粒状,粒径分别约为50和70nm.XPS分析显示Li_(4)Ti_(5)O_(12)@TiO_(2)中的Ti为+4价态.电化学测试结果显示Li_(4)Ti_(5)O_(12),复合了锐钛型TiO_(2)后其充放电比容量较纯Li_(4)Ti_(5)O_(12)高,主要原因是嵌入到尖晶石型Li_(4)Ti_(5)O_(12)晶格中的Li_(4)Ti_(5)O_(12)分析显示Li_(4)Ti_(5)O_(12)复合TiO_(2)后降低了欧姆接触电阻和电化学反应中的电荷转移电阻,提高了电极表面与电解液间的固-液界面双电层电容,有利于Li的嵌入和脱出,增大其可逆比容量.两种材料中Li的扩散系数分别为3.36×10^(-10)和2.03×10^(-12 )cm^(2)/s.比表面积分析显示复合TiO_(2)后的Li_(4)Ti_(5)O_(12)具有较大的比表面积(73.65m/g),纯Li_(4)Ti_(5)O_(12)的比表面积为56.23m/g.Li_(4)Ti_(5)O_(12),复合TiO_(2)后作为锂电池的阳极材料更有利于Li扩散,为Li的脱嵌提供较好的通道,其比容量也得到提高。

基于双金属MOFs制备Co_(3)O_(4)/In_(2)O_(3)复合物及其气敏性能的研究

以硝酸铟(In(NO_(3))_(3)·x H_(2)O)、对苯二甲酸(H_(2)BDC)、六水合硝酸钴(Co(NO;)·6H_(2)O)为原料,首先采用一锅油浴法合成了含有Co^(2+)的铟基金属有机框架材料(MOFs)Co^(2+)/CPP-3(In)材料,然后在450℃下焙烧制备Co_(3)O_(4)/In_(2)O_(3)复合物气敏材料,将Co_(3)O_(4)/In_(2)O_(3)复合物的粉体制作成传感器,并对其气敏性能进行研究。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪(XRD)对双金属MOFs Co^(2+)/CPP-3(In)材料和Co_(3)O_(4)/In_(2)O_(3)复合物进行表征,采用静态配气法测试其气敏性能。结果表明,Co_(3)O_(4)/In_(2)O_(3)(n_(Co):n_(In)=0.4:1)样品的形貌保留了其MOFs前驱体的棒状结构,棱柱形框架更为突出,表面呈凹陷状,棒体中间粗两边细,六角截面和棒体均布满了孔洞。结合EDX和XRD表征结果,Co^(2+)/CPP-3(In)MOFs前驱体完全转化成Co_(3)O_(4)/In_(2)O_(3)复合物;Co_(3)O_(4)/In_(2)O_(3)(n_(Co):n_(In)=0.4:1)复合物在70℃下对5×10^(-6)H_(2)S的气敏性能最优,响应值达到153,是同条件下纯In_(2)O_(3)对H_(2)S响应值的5倍,并且有较好的重复性、选择性和稳定性。

GQDs/WS_(2)/Fe_(3)O_(4)磁分离适配体荧光传感器构建及其在甲胎蛋白中的应用

以聚乙二醇化石墨烯量子点标记的适配体(GQDs-PEG-Apt)作为甲胎蛋白(AFP)的特异性识别分子和能量供体,以WS_(2)/Fe_(3)O_(4)纳米复合物为单一能量受体,构建磁分离适配体荧光传感器并用血清AFP定量检测。样本中没有AFP时,能量供体与受体间π-π堆积作用和非辐射共振能力转移(FRET)令GQDs-PEG-Apt荧光猝灭;存在AFP时,GQDs-PEG-Apt与靶标结合并从WS_(2)/Fe_(3)O_(4)纳米复合物表面脱离,体系荧光强度得以恢复;经过磁性分离后,传感体系上清液487 nm处荧光强度随AFP浓度增大而增强;浓度在5~1000 ng/mL范围内,传感体系荧光相对恢复值与AFP浓度呈现良好的线性关系,线性相关系数为0.989。构建的传感器具有良好的特异性,可实现血清AFP定量检测,其检测限(LOD)为0.5 pg/mL,相对标准偏差(RSD)为3.32%~6.41%,回收率为91.92%~99.28%。

BaFe_(2)O_(4)/BaSO_(4)复合光催化剂的制备及降解罗丹明B废水的活性研究

采用化学法、传统溶胶凝胶法和低温烧结技术合成了BaSO_(4)、BaFe_(2)O_(4)和BaSO_(4)/BaFe_(2)O_(4)复合物光催化剂。X射线粉末衍射和傅里叶红外光谱分析表明,BaSO_(4)和BaFe_(2)O_(4)复合后未改变主晶格相的结构。表面形貌分析发现,BaSO_(4)颗粒细小均匀,BaFe_(2)O_(4)颗粒较大且形貌不规则;当二者复合后颗粒尺寸变化较为明显。紫外可见吸收谱分析表明,5%BaSO_(4)/BaFe_(2)O_(4)复合物光催化剂具有强的紫外可见光吸收能力;BaSO_(4)、BaFe_(2)O_(4)、5%BaSO_(4)/BaFe_(2)O_(4)和10%BaSO_(4)/BaFe_(2)O_(4)复合物光催化剂的E_g值分别为3.23、2.89、2.74、2.26 eV。光催化结果表明,5%BaSO_(4)/BaFe_(2)O_(4)光催化剂在降解罗丹明B染料方面比其他几种催化剂显示出了更高的光催化活性。光催化机理分析发现,空穴、羟基自由基和超氧自由基在染料降解过程中扮演了至关重要的角色。

g-C_(3)N_(4)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)复合物的制备及其光催化性能

以硝酸铋、氯化钠和氢氧化钠为原料用液相沉淀法制备g-C_(3)N_(4)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)复合光催化剂,并用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段表征其组成、微观形貌和性能,以罗丹明B为模拟污染物研究了在可见光照射下g-C_(3)N_(4)对g-C_(3)N_(4)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)复合光催化剂活性的影响及其光催化机理。结果表明,2%(质量分数)g-C_(3)N_(4)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)复合光催化剂的光催化性能最好,见光90 min后对罗丹明B的降解率达到98%。