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。

“蛋壳-膜”结构的NiCo_(2)S_(4)/rGO复合材料制备与电化学性能的研究

以氧化石墨烯(GO)为原料,MOFs材料ZIF-67为牺牲模板,制备了NiCo_(2)S_(4)/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料,采用SEM、TEM、XRD、XPS和Raman测试技术对其结构进行了表征,研究了其电化学性能。结果表明,所制NiCo_(2)S_(4)/rGO复合材料具有“蛋壳-膜”结构,在1 A/g的电流密度下,比电容为1 350 F/g,电流密度增至20 A/g时比电容的保持率为46.93%,是纯NiCo_(2)S_(4)的1.28倍;3 000次循环后比电容保持率为99.4%,高于纯NiCo_(2)S_(4)活化后的。

NiCo_(2)S_(4)/CNTs复合材料的制备及电化学性能

采用一步水热法合成NiCo_(2)S_(4)和NiCo_(2)S_(4)/CNTs复合材料,通过进行XPS、XRD以及SEM对NiCo_(2)S_(4)、NiCo_(2)S_(4)/CNTs复合材料进行物理表征,采用三电极测试体系在电化学工作站上进行电化学测试。测试结果表明:通过掺杂CNTs改变了NiCo_(2)S_(4)的形貌结构,NiCo_(2)S_(4)在1 A/g电流密度下,比电容可以达到830 F/g,在10 A/g的大电流密度下,比电容保持率仅为78.3%;而NiCo_(2)S_(4)/CNTs复合材料在10 A/g下的比电容保持率可达到78.6%,并且在3 A/g电流密度下循环1000次,比电容保持率高达98.2%。

一锅溶热法制备适合超级电容器电极的改性NiCo_(2)S_(4)@C材料

为了使硫化镍钴(NiCo_(2)S_(4))作为超级电容器电极材料获得更高的倍率性能和循环稳定性,添加葡萄糖,通过水热法在核心NiCo_(2)S_(4)上涂覆导电碳层,制备NiCo_(2)S_(4)@C。碳层可以防止NiCo_(2)S_(4)聚集,形成更多的微孔,从而形成相对较大的比表面积。所制备的NiCo_(2)S_(4)@C显示出较好的倍率性能,在1 Ag^(-1)时的比电容为1587.8 Fg^(-1),最高可达1162.5 Fg^(-1)(10 Ag^(-1))。此外,其容量保持率在2000次循环后高达96.2%。

水热反应温度对ZnIn_(2)S_(4)/Bi_(2)WO_(6)复合催化剂的影响研究

为解决传统半导体光催化剂可见光响应能力弱、光生电子空穴复合快、能带结构导致载流子氧化还原能力弱等问题,采用水热法制备ZnIn_(2)S_(4)/Bi_(2)WO_(6)(ZlS@BW)复合催化剂并系统研究水热反应温度对其结构性能的影响。当水热温度从80℃升高到160℃,ZlS@BW复合光催化剂结晶度提高,形貌转变为致密核壳结构,比表面积和光电性能先降低再升高,氟伐他汀去除率逐步上升。而当温度升高到200℃时,核壳结构遭到了破坏,比表面积和光电性能变差,氟伐他汀的降解效果降低,光催化性能下降。结果表明,水热温度为160℃时,制备的ZlS@BW复合光催化剂晶型结晶程度较高,且形貌致密,比表面积最大,产生的瞬态光电流最大,阻抗半径最小,具有最优光催化性能。对污染物氟伐他汀降的降解效率最高,可达到75.47%。

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。

水热法制备ZnIn_(2)S_(4)材料及其可见光降解四环素的性能研究

采用水热法制备了具有花瓣型的ZnIn_(2)S_(4)光催化剂,通过XRD、SEM、EDS和XPS对样品进行了表征分析,结果表明成功合成单一ZnIn_(2)S_(4)样品,为花瓣型微球状,其化学价态为Zn^(2+)、In^(3+)和S^(2-)。在可见光下,研究了不同前驱体p H值、水热反应时间、合成温度下ZnIn_(2)S_(4)光催化材料对盐酸四环素的降解效果,试验表明在合成温度为160℃、未调pH值、保温时间为12 h条件下合成的花瓣型Zn In_(2)S_(4)样品对盐酸四环素具有最佳降解效果,其降解效率为76.30%。

基于实验参数的Dy^(3+),Na^(+):PbGa_(2)S_(4)中红外激光理论研究

基于加工出的Dy^(3+),Na^(+):PbGa_(2)S_(4)晶体元件的吸收光谱测试以及Judd-Ofelt理论计算数据,通过互易法计算出各发光能级间的荧光吸收与发射截面.通过测试与计算得到的数据,数值模拟了采用1.3μm和1.7μm泵浦源直接抽运Dy^(3+),Na^(+):PbGa_(2)S_(4)晶体产生4.3μm中红外激光的实验方案.计算分析了激光功率、增益和吸收系数在晶体内的空间分布,分析比较了泵浦光功率、元件长度和输出镜反射率对输出功率的影响.模型中在光路中引入2.9μm级联激光振荡,以此抽运因为4.3μm发光堆积在能级^(6)H_(13/2)上的粒子数,发现其可以有效降低能级^(6)H_(11/2)到^(6)H_(13/2)跃迁的自终止效应,提高激光输出功率.计算结果表明:采用1.3μm和1.7μm泵浦源,当功率都为4 W时,最大的输出功率分别为103 mW和315 mW,斜率效率可达到2.8%和8.0%.数值模拟的结果对下一步晶体元件的改良加工以及光路搭建参数的选取提供了一定的指导意义.

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.

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。

金属-有机骨架衍生的Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)异质结用于光催化产氢及其电荷转移途径的确定

氢气是缓解环境污染和能源短缺的零污染绿色能源,利用太阳能诱导半导体裂解水制氢是最环保的方法之一。本文以MOFs衍生的Ni-CNT(Ni修饰的碳纳米管)作为非贵金属助催化剂,通过简单的油浴法原位生长ZnIn_(2)S_(4)纳米片合成了Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)。在Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)中,Ni纳米颗粒包裹在CNT的顶部和横截面上,有效地阻止了Ni纳米颗粒的团聚。Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)异质结构具有紧密的接触界面,有利于电荷转移,可作为高效的析氢光催化剂。38Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)样品具有最佳的产氢性能(12267μmol·h^(−1)·g^(−1)),约为纯ZnIn_(2)S_(4)的6.4倍,且在420 nm单色光下其表观量子效率达到11.3%。X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)结果证实了Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)异质结构的存在。电化学测试表明,Ni-CNT与ZnIn_(2)S_(4)的结合促进了光生电荷的转移,有效地阻止了光生载流子的快速复合,从而增强了ZnIn_(2)S_(4)的析氢性能。电子自旋共振(ESR)结果进一步证明了Ni-CNT助催化剂的存在延长了ZnIn_(2)S_(4)光生电荷的寿命,促进了光生电荷和空穴的分离效率。通过密度泛函理论计算探索并确定了异质结界面中的电荷转移途径。Ni、CNT和ZnIn_(2)S_(4)费米能级的差异导致界面处电荷发生迁移从而形成内嵌电场,ZnIn_(2)S_(4)的能带向下弯曲,促进光生电子从ZnIn_(2)S_(4)流向NiCNT电子受体。平面平均电子密度差结果证实了热电子从Ni转移至CNT再转移至ZnIn_(2)S_(4),表明光生电子转移途径为ZnIn_(2)S_(4)→CNT→Ni。此外,吸附H*吉布斯自由能(ΔGH*)和晶体轨道哈密顿布居(COHP)结果表明Ni纳米颗粒可作为析氢反应的活性位点,促进了产氢效率。本工作将为开发低成本、高效的非贵金属光催化制氢催化剂提供新的策略。

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.

可见光响应S空位ZnIn_(2)S_(4)催化剂的制备及选择性氧化HMF研究

以硫代乙酰胺为硫源,采用一步法原位制备了具有丰富S空位的硫化铟锌(V S-ZIS)可见光催化剂,对其光催化5-羟甲基糠醛(HMF)选择性氧化为2,5-呋喃二甲醛(DFF)过程进行了研究,并分析了V S-ZIS光催化HMF选择性氧化制备DFF的机理。采用电子顺磁共振(EPR)波谱证实S空位的存在,采用紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、XPS考察V S-ZIS的光学性质和元素组成,利用SEM、XRD观察催化剂的表面形貌和晶相结构。研究结果表明:一步法可以成功制备ZnIn_(2)S_(4),其呈花瓣微球状,且Zn、In、S元素均匀分布,可见光波长吸收范围为420~530 nm;制备时间对ZnIn_(2)S_(4)的晶体结构没有产生明显影响,但通过控制制备时间可以调控催化剂中S空位,制备时间2~10 h制得的样品V S-ZIS-2~V S-ZIS-10中,6 h时制得的V S-ZIS-6具有丰富的S空位。80℃加热6 h制备的V S-ZIS-6在反应时间4 h、V S-ZIS-6/HMF质量比值3.2、HMF浓度1.0 mmol/L、空气流量20 mL/min条件下选择性氧化HMF的性能最佳,HMF转化率为95.4%,DFF产率为61.8%。V S-ZIS表面丰富的S空位能够促进O 2在催化剂表面吸附活化,通过捕获光生电子生成更多O_(2)^(-)·,从而提高催化剂对HMF的选择性氧化能力。

蒲公英花球状NiCO_(2)O_(4)/碳量子点双功能电催化剂的制备与性能

本研究利用镍钴氧化物(NiCO_(2)O_(4), NCO)和碳量子点(CQDs),通过水热法和煅烧处理制备出蒲公英花球结构的NiCO_(2)O_(4)-CQDs (NCO-CQDs)复合双功能电催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)表征NCO-CQDs的微观结构,NCO-CQDs复合材料是由NCO相互堆叠形成的纳米棒和CQDs颗粒形成的蒲公英花球状复合材料。为了增加NCO-CQDs复合材料的氧空位从而提高电化学性能,通过在空气中煅烧的NCO-CQDs复合材料,得到优异的性能,在氧还原反应(ORR)中,所研究的NiCO_(2)O_(4)-CQDs-air催化剂展现了0.752 V的半波电位,且在经历20 000 s的稳定性测试后,其电流保持率高达92.2%,这一结果显著优于传统的Pt/C催化剂(68.6%),突显出其卓越的稳定性。在氧析出反应(OER)方面,以10 mA/cm^(2)的电流密度进行评估时,该催化剂的电位为1.874 V,Tafel斜率为100.9 mV/dec,这些性能指标均优于Pt/C催化剂(电位2.007 V,Tafel斜率312.9 mV/dec),并且与IrO_(2)催化剂的性能相当(电位1.794 V,Tafel斜率44.8 mV/dec)。

Pd-ZnIn_(2)S_(4)负载型催化剂光催化降解水中阿特拉津

光催化降解水体中痕量除草剂阿特拉津(ATZ)可有效消除其对水生态环境及人体健康的潜在危害。以鹅卵石为载体,采用简便的胶粘法制备Pd-ZnIn_(2)S_(4)负载型催化剂,氙灯光源下开展光催化降解水中ATZ试验,同时对催化剂形貌特征和光学特性进行了表征。结果发现,鹅卵石负载型催化剂禁带宽度变小、比表面积增大,光催化降解水中ATZ活性良好;鹅卵石负载型催化剂选用环氧树脂为最佳粘结剂,0.1wt%Pd-ZnIn_(2)S_(4)粉末最佳黏附量为100 mg;薄涂方式制备的鹅卵石负载型催化剂对初始浓度5 mg/LATZ的光降解效率为62%,大于厚涂的41%。这是因为环氧树脂薄涂既能固定催化剂,又不会使催化剂被环氧树脂完全包裹而影响活性组分活性。

碳布支撑Sn^(2+)/Sn^(4+)共掺杂的ZnIn_(2)S_(4)柔性光催化剂用于高效降解盐酸四环素

本文采用一步溶剂热法制备了Sn^(2+)/Sn^(4+)共掺杂的ZnIn_(2)S_(4)/碳布柔性光催化剂(CC/ZIS-Sn),二维片状ZIS-Sn均匀地排列在碳布表面。通过降解盐酸四环素(TCH)溶液来评价所制备样品的光催化活性。结果表明,CC/ZIS-Sn_(0.09)复合光催化剂具有高效的光催化活性,40 min对TCH溶液(50 mL,20 mg/L)的降解率高达93.3%。适量的Sn掺杂和碳布协同作用能够调整电子结构,缩小光捕获带隙,增强ZIS光生载流子的分离和转移效率。自由基捕获实验证明空穴是光催化降解过程中的主要活性物质。此外,CC/ZIS-Sn光催化剂还具有良好的可回收性和稳定性,循环测试4次后,对TCH溶液的去除率仍达83.1%。

FeCo_(2)S_(4)/NF自支撑电极的制备及其电化学性能

以泡沫镍为自支撑基底,采用两步水热法在泡沫镍(NF)上合成FeCo_(2)S_(4)自支撑电极材料(FeCo_(2)S_(4)/NF)。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等对制备的电极材料进行表征分析,探究FeCo_(2)S_(4)/NF电极材料微观结构和电化学性能之间的关联,并在三电极体系中测试电极材料的电化学性能,将其与活性炭组装成非对称超级电容器,测试其在二电极体系中的电化学性能。结果表明,以泡沫镍为基底的自支撑FeCo_(2)S_(4)纳米片彼此相互连接,形成具有大量空隙的三维纳米结构,促进了电极材料的高效电子传递和长期稳定,从而使FeCo_(2)S_(4)/NF自支撑电极材料具有优良的储能性能。

补中益气丸联合骶神经S_(2)~S_(4)磁刺激治疗间质性膀胱炎的效果

目的探究补中益气丸联合骶神经S_(2)-S_(4)磁刺激治疗间质性膀胱炎(IC)的效果。方法选取2021年1月至2022年11月接诊的126例IC患者为研究对象,按照随机数字表法将其分为对照组和试验组,每组63例。两组均予以骶神经S_(2)-S_(4)磁刺激治疗,对照组在此基础上口服安慰剂,试验组在此基础上口服补中益气丸。比较两组的治疗效果。结果试验组的疼痛治愈率及缓解率高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。试验组的尿频治愈率高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。试验组的夜尿次数多治愈率高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论补中益气丸联合骶神经S_(2)-S_(4)磁刺激治疗IC的效果显著,可减轻患者的盆腔疼痛程度,改善尿频、夜尿增多等症状,值得临床进一步推广和应用。

三元PbBi_(2)S_(4)凝固生长与热电性能研究

三元PbBi_(2)S_(4)是一种具有本征低晶格热导率的潜力热电材料,但低的电传输性能制约了其热电性能。本工作利用Bridgman法制备了高质量的三元PbBi_(2)S_(4)晶体铸锭,由于减少晶界密度,降低晶界对载流子传输阻碍,电传输性能大幅度提升。通过优化生长条件获得不同质量的三元PbBi_(2)S_(4)晶体铸锭,最优加权载流子迁移率从多晶中15 cm^(2)/(V·s)提升到56 cm^(2)/(V·s),使三元PbBi_(2)S_(4)晶体铸锭的最大电导率和功率因子分别达到1049 S/cm和4.6μW/(cm·K^(2)),相比多晶PbBi_(2)S_(4)样品分别提高了850%和~64%。最终,PbBi_(2)S_(4)晶体铸锭的最大ZT值在773 K温度下达到0.61。结果表明,通过凝固生长高质量晶体铸锭能显著优化三元PbBi_(2)S_(4)化合物全温区热电性能。

聚乙烯吡咯烷酮辅助合成NiCo_(2)O_(4)微球及其电化学性能研究

为了制备比电容高、循环稳定性良好的电极材料,采用以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂辅助共沉淀法制备了尖晶石型NiCo_(2)O_(4)微球,并探究了表面活性剂PVP的添加量、碱源对NiCo_(2)O_(4)电极材料电化学性能的影响。研究结果表明,当PVP添加量为1.5 g、碱源为NaOH时,所制备的NiCo_(2)O_(4)电极材料具有最佳的电容性能;在电流密度为1 A/g时,比电容达到642.8 F/g。同时,经恒电流充放电循环1000次后,比容量保持率为73.6%,显示出较好的循环稳定性。