g-C_(3)N_(4)/PCN-224“壳-核”结构异质结压电-光催化协同高效制备过氧化氢

相比于传统的蒽醌法,光催化、压电催化或压电辅助光催化法制备过氧化氢(H_(2)O_(2))对于推进清洁能源的开发和利用具有重要意义.石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))具有可见光催化合成H_(2)O_(2)的活性,其中材料内部生成的1,4-内过氧化物可有效提高双电子氧还原(2e--ORR)的选择性.然而,g-C_(3)N_(4)的本征结构性质导致其在催化制备H_(2)O_(2)过程中受到很多因素的限制,如存在光生载流子易复合、可见光响应范围窄、比表面积小导致传质效率低等问题.在众多针对g-C_(3)N_(4)的改性策略中,通过科学筛选并选择合适的功能材料与g-C_(3)N_(4)构建异质结构可有效解决上述问题.其中,卟啉基金属有机骨架材料PCN-224的带隙值(Eg=1.65 eV)较小,这使得其具有良好的光响应性能.同时,该材料拥有较大的比表面积(1310.5 m^(2)g^(-1))和丰富的孔道结构,这显著提升了传质效率.此外,PCN-224配体中的吡咯结构能够作为路易斯活性位点,有效促进分子氧的吸附,从而提升催化剂催化ORR制备H_(2)O_(2)的效率.本文采用简便的机械球磨法制备了g-C_(3)N_(4)/PCN-224(简称为CP-x,x代表异质结催化剂中PCN-224的质量百分含量)异质结材料.为促使光生空穴与电子在异质界面实现定向迁移与高效分离,进一步构建了压电-光催化协同反应体系.粉末X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱等表征结果表明,PCN-224与g-C_(3)N_(4)之间形成了紧密的异质结构.紫外-可见漫反射光谱结果表明,相比于g-C_(3)N_(4),CP-x异质结材料具有更宽的光谱响应范围和更大的比表面积(最高达到442.6 m^(2)g^(-1)),更有利于传质过程.最佳材料CP-5催化制备H_(2)O_(2)的产率达到4.86 mmol g^(-1)h^(-1),优于大多数现已报道的g-C_(3)N_(4)基和MOFs基功能材料.通过压电力显微镜和开尔文压电力显微镜等表征技术进一步验证了CP-5异质材料具有压电特性.自由基捕捉、活性物质定量、电子自旋共振波谱和电化学测试等结果表明,PCN-224与g-C_(3)N_(4)之间良好的能带匹配度有利于提升CP-x催化制备H_(2)O_(2)的活性与选择性.本文还采用天然雨水作为质子来源,并在相同条件下进行实验.结果发现,H_(2)O_(2)产率仍能达到2.78 mmol g^(-1)h^(-1).此外,本研究制备的H_(2)O_(2)溶液对大肠杆菌表现出了良好的灭活效果.对比空白实验组,添加400μL反应后H_(2)O_(2)溶液的实验组对大肠杆菌的灭活效率达到了100%.结合理论计算确定了H_(2)O_(2)催化制备过程中H+和O_(2)等关键底物在CP-x异质材料上的吸附位点与吸附能,并分析了ORR过程中关键中间产物(O_(2)^(*),H^(*),OOH^(*))的吉布斯自由能,阐明了PCN-224与g-C_(3)N_(4)协同强化制备H_(2)O_(2)的反应机制.综上,本研究通过构建g-C_(3)N_(4)/PCN-224异质结材料,实现了高效催化制备H_(2)O_(2),并阐明了其协同催化的反应机制.本文结果将对MOFs基功能材料在压电-光催化制备H_(2)O_(2)领域的发展与应用提供参考.

亲疏水调控策略在氧还原反应催化剂中的应用

催化剂的亲疏水性是影响氧还原反应(Oxyen Reduction Reation,ORR)性能的关键因素之一。本文综述了亲疏水调控策略在提高催化剂性能方面的应用,包括杂原子掺杂、结构设计、表面改性等方法。特别强调了超亲水和超疏水表面在促进氧气传输、增加活性位点和改善三相接触界面方面的作用。为设计高效、稳定的催化剂提供了理论基础和实践指导。

鄂尔多斯盆地中生界页岩气形成条件及勘探潜力

为了研究鄂尔多斯盆地中生界页岩气的勘探潜力,对鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段陆相泥页岩开展了有机地球化学测试、扫描电镜及X射线衍射分析、孔渗特征分析等测试工作。结果表明:长7段泥页岩中有机质类型以Ⅰ型~Ⅱ2型为主,有机碳含量分布在0.32%~18.40%,一般大于1.0%;镜质体平均反射率分布在0.54%~1.17%,平均值为0.88%,表明该区中生界泥页岩处于低成熟-成熟阶段,具备页岩气聚集成藏的地质条件。在泥页岩矿物组成方面,石英、长石等脆性矿物的含量介于29.1%~89.6%,平均含量为53.6%,而黏土矿物含量分布在9.1%~65.5%,含量一般低于50%,以伊利石占主导;储集空间包括粒间孔、粒内孔及有机质孔等多种基质孔隙以微裂缝,总体上,该区泥页岩表现为低孔隙度(平均为4.69%)、低微渗透率(平均为0.157×10^(-3)μm^2)的特点。通过与国内外典型页岩相比,鄂尔多斯盆地长7段具有良好的页岩气资源潜力。

单源真空蒸发法制备ZnSe薄膜的实验研究

本文采用单源真空蒸发法制备了ZnSe薄膜,利用电子探针、X射线粉晶衍射等现代测试手段研究了蒸发温度（700-1050℃）、基片温度（0-200℃）、基片材料（单晶硅、玻璃）以及热处理温度（300-400℃）等因素的改变对ZnSe薄膜的成份和结构的影响规律,建立了单源真空蒸发沉积ZnSe薄膜及热处理的实验方法。

真空蒸发法制备ZnSe薄膜的X射线光电子能谱研究

本文用真空蒸发法制备了CIS太阳能电池中做缓冲材料的ZnSe薄膜,利用X射线光电子能谱(XPS)对制备薄膜的表面化学状态及沉积质量进行了研究,并用氩离子溅射进行剥蚀,逐层分析薄膜的化合态随深度的变化关系。XPS分析表明,ZnSe薄膜含有Zn、Se、O、C等元素,其中O、C为样品置于空气中所致,含量随剥蚀深度的加大而逐渐降低。Zn的光电子峰为Zn2p1/2和Zn2p3/2,Zn2p3/2的电子结合能为1021.90eV,对应着Zn2+的化合态,表明薄膜中Zn以形式电荷为Zn2+的化合态形式存在;Se的光电子峰为Se3d,其电子结合能为54.30eV,对应着Se2-的化合态,表明薄膜中Se以形式电荷Se2-的化合态形式存在。分别经过1min、3min、7min、11min的剥蚀后,Zn和Se的光电子峰几乎没有改变,表明沉积的ZnSe薄膜表面和内部化学状态稳定一致。

封接性聚酰亚胺研究进展

封接性聚酰亚胺是一类可以与自身或其他介质黏结,以形成大规模形态或复合结构的材料。聚酰亚胺通过封接发挥结构支撑、防护和功能特性赋予等作用。综述了聚酰亚胺封接性的实现方法、本征热封性聚酰亚胺,介绍了封接性聚酰亚胺在空间和电子等领域的应用,并对封接性聚酰亚胺未来的重点发展方向做了展望。聚酰亚胺封接性的实现方法包括表面辐照改性、表面化学改性、表面助黏剂涂覆等表面处理方法,以及利用聚酰亚胺前驱体。本征热封性聚酰亚胺是一种可直接通过热压过程实现封接的材料,综述了其分子结构设计思路及主要商业化产品。

Ag_(3)PO_(4)/MIL-125光催化剂的制备与四环素降解性能研究

通过将Ag_(3)PO_(4)颗粒原位沉积在圆饼状MIL-125的表面,成功制备了Ag_(3)PO_(4)/MIL-125系列光催化剂.分别采用XRD、SEM、紫外可见漫反射光谱测试了催化剂的晶相结构、形貌特征、光吸收性能.研究在模拟太阳光照射下,Ag_(3)PO_(4)沉积量不同时,Ag_(3)PO_(4)/MIL-125光催化剂降解四环素类抗生素的性能,并探究了pH和催化剂投加量对体系降解效果的影响.实验表明Ag_(3)PO_(4)的沉积有效提高了MIL-125的光催化性能,在pH=2,投加量为0.2 g/L,光照60 min后,Ag_(3)PO_(4)(20%)/MIL-125对四环素类抗生素的降解率可以达到94%.

岩棉纤维对珍珠岩尾矿制备的无机保温材料物理特性的影响

以珍珠岩细砂尾矿为主要原料,采用常温发泡的方法制备了新型的无机保温材料,重点探讨了岩棉纤维添加量对保温材料物理特性的影响。研究发现,随着岩棉添加量的增加,保温材料的内部气孔的平均孔径变大且均匀性变差,孔隙率呈现先升高后降低的变化规律;而抗压强度却不断提高,导热系数逐渐降低。结合常温发泡制备保温材料的机理,对上述规律进行了初步的解释。