超高比表面积氮掺杂多孔碳材料的制备及其超级电容性能

以蔗糖为碳源、尿素为氮源、草酸钾为活化剂,通过简单的研磨和高温碳化制备了具有超高比表面积(大于3000 m^(2)·g^(-1))的氮掺杂多孔碳材料。采用多种手段对多孔碳材料的微观形貌、比表面积、孔结构和表面氮物种进行了表征,探究了不同温度下草酸钾和尿素对碳材料的比表面积、氮含量和超级电容性能的影响。结果表明,仅使用草酸钾作为活化剂制备的碳材料KC-800的比表面积为1114 m^(2)·g^(-1),而同时使用草酸钾和尿素制备的样品KNC-800的比表面积高达3033 m^(2)·g^(-1)。在以6.0mol·L^(-1)KOH为电解液的三电极体系中,当电流密度为0.5 A·g^(-1)时,KNC-800的比电容为405 F·g^(-1),而KC-800的比电容仅为248 F·g^(-1)。这表明草酸钾和尿素的加入显著提高了多孔碳材料的比表面积和超级电容性能。电容贡献分析表明,KNC-800的双电层电容值和赝电容值均高于KC-800。KNC-800在电流密度为0.5 A·g^(-1)时经过10000次循环后仍能保持98.3%的初始比电容,表现出优异的循环性能。

从学术论文h指数分析浙江省属高校学术水平

一、前言学术评价是考核科研工作者学术水平的一个主要指标，也是衡量高校办学水平的重要指标之一。传统评价指标主要有论文数、平均引用次数和影响因子等，这些指标各有优缺点。因此，采用科学的学术评价指标进行学术评价，有着十分重要的现实意义。

甲醛在CeO_2(111)表面吸附的密度泛函理论研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论和周期平板模型,研究了甲醛在以桥氧为端面的CeO2(111)稳定表面上的吸附行为.通过对不同覆盖度,不同吸附位的甲醛吸附构型、吸附能及电子态密度的分析发现,甲醛在CeO2(111)表面存在化学吸附与物理吸附两种情况.化学吸附结构中甲醛的碳、氧原子分别与表面的氧、铈原子发生相互作用,形成CH2O2物种;吸附能随着覆盖度的增加而减小.与自由甲醛分子相比,物理吸附的甲醛构型变化不大,其吸附能较小.利用CNEB(climbing nudged elastic band)方法计算了甲醛在CeO2(111)表面的初步解离反应活化能(约1.71eV),远高于甲醛脱附能垒,这与甲醛在清洁CeO2(111)表面程序升温脱附实验中产物主要为甲醛的结果相一致.

胺基化树脂负载Pd(0)对Heck反应催化性能的研究

将氯球用胺化剂、乙二胺、胍进行胺化后负载氯化钯,在乙醇溶液中用硼氢化钾还原,制备了含胺功能基树脂负载钯(0)的催化剂;研究了催化剂对含各种取代基碘代苯与丙烯酸的Heck芳基化反应催化性能.结果表明,该类催化剂具有良好的催化活性和重复使用性能,其中用乙二胺功能化树脂负载的Pd(0)催化剂在90℃重复使用17次时能保持良好的催化活性.催化剂反应前后的SEM形貌图和过滤液的活性试验表明催化剂活性组分Pd(0)在反应中有沥取(leaching)现象.

CO在CeO_2(111)表面的吸附与氧化

采用密度泛函理论计算了CO在CeO2(111)表面的吸附与氧化反应行为.结果表明,O2在洁净的CeO2(111)表面为弱物理吸附,而在氧空位表面是强化学吸附,且O2分子活化程度较大,O—O键长为0.143nm.CO在CeO2(111)表面吸附行为的研究表明,CO在洁净表面及氧空位表面上为物理吸附,吸附能均小于0.42eV;当表面氧空位吸附O2后,CO可吸附生成二齿碳酸盐中间体或直接生成CO2,与原位红外光谱结果相一致.表面碳酸盐物种脱附生成CO2的能垒仅为0.28eV.计算结果表明,当CeO2表面存在氧空位时,Hubbard参数U对CO吸附能有一定的影响.CeO2载体在氧化反应中可能的催化作用为,在氧气氛下,CeO2表面氧空位吸附O2分子,形成活性氧物种,参与CO催化氧化反应.

水平衰减全反射傅里叶变换红外光谱法结合化学计量学鉴别问荆与节节草

采用水平衰减全反射傅里叶变换红外光谱法(HATR-FT-IR)测定中药问荆和同科植物节节草的FT-IR谱,运用连续小波变换(CWT)多分辨率分析法对吸收较为相似的问荆及节节草的FT-IR进行特征提取。选择第8、9、10分解层数下的特征值作为分析的基础,采用FT-IR-CWT-SVM法建立了问荆和节节草识别的模型。通过学习训练,对120个预测样品的识别准确率为90%以上。当采用径向基函数作为核函数时,识别准确率达100%。样品的FT-IR经小波特征提取后的特征值有所差异,采用SVM进行识别可以很好地把两者分类。通过对样品的FT-IR小波变换后所得特征值进行SVM的分类,能够有效地进行区别鉴定形态较为相似的同科植物问荆及节节草。

CuO/CeO_2-Al_2O_3催化剂中CuO高温迁移和固相反应的研究

采用原位XRD、激光Raman光谱和TPR技术研究了不同温度焙烧的CuO/CeO2-Al2O3催化剂中CuO物种的存在形式及其高温固相反应。结果表明,300℃焙烧催化剂CuO以晶相和非晶相形式存在于CeO2-Al2O3的表层。600℃焙烧催化剂,表层CuO部分迁移到CeO2内层,并与载体Al2O3反应生成CuAl2O4。800℃焙烧催化剂,除了极少量CuO以晶相和非晶相形式存在于CeO2-Al2O3的表层外,大部分CuO迁移到CeO2内层,与载体反应生成CuAl2O4的量明显增加。900℃焙烧催化剂,所有的Cu物种都以CuAl2O4形式存在。表明高温焙烧有利于CuO向CeO2内层迁移及内层CuO与载体Al2O3反应生成CuAl2O4。

乙二胺改性氯球负载Pd(0)配合物催化剂对Heck芳基化反应的催化性能

以乙二胺改性氯球为载体,在乙醇中与氯化钯反应和用KBH4还原,制备了乙二胺改性氯球负载Pd(0)配合物催化剂;考察了催化剂的制备条件、温度、溶剂、碱等因素对碘代苯和丙烯酸的Heck芳基化反应性能的影响.实验结果表明,乙二胺改性氯球负载Pd(0)配合物催化剂具有较高的催化活性和突出的重复使用性能;在Bu3N为缚酸剂、反应温度90℃、N-甲基吡咯烷酮为溶剂的条件下,各取代碘代苯(富电子或缺电子基团)能与丙烯酸或丙烯酸乙酯在1.0～5.0 h内完成Heck芳基化反应;在碘代苯与丙烯酸的反应中,催化剂重复使用17次时还能保持较高的催化活性;采用吡啶为碱源时,催化剂对Heck芳基化反应无催化活性.

NaA分子筛膜催化剂上CO和C_2H_4混合气的选择性氧化反应

采用二次水热法,在Pt/Al2O3球形催化剂颗粒上合成了致密的NaA分子筛膜.分别以X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的分子筛膜催化剂结构及形貌进行表征,结果显示经二次合成的Pt/Al2O3球形催化剂颗粒上均匀地覆盖一层致密、均一的NaA分子筛膜,膜的厚度约为20"m.将合成的NaA分子筛膜催化剂用于CO和C2H4混合气氧化反应,考察了催化剂表面分子筛膜对反应物分子的选择性,在最优条件下,CO对C2H4的氧化反应选择性始终维持在96%.这种复合膜催化剂可用于选择性除去C2H4原料气中的CO.

Ga改性的Au/TS-1催化剂上气相丙烯环氧化反应

以Ga改性的TS-1分子筛为载体,用沉积沉淀法制备了金催化剂,并用于气相丙烯环氧化反应.比较了不同Ga掺杂量对催化剂结构和催化性能的影响.反应结果表明:Ga的改性使催化剂上丙烯的转化率由1.8%提高到2.7%;环氧丙烷的选择性由86.2%提高到91.9%.催化剂活性的增加可能是因为Ga的掺入使金颗粒分布更加均匀,以及载体微结构变化引起的配位效应.

高比表面积纳米CeO2的制备

采用模板法制备高比表面积纳米CeO2。详细考察了铈盐和NaOH滴加速度、晶化时间和温度、铈盐种类、表面活性剂用量等对CeO2比表面、晶粒尺寸的影响。结果表明,当CeCl3加入速度=2.5 m.lmin-1、NaOH加入速度=3 ml.min-1、晶化温度=90℃、晶化时间=24 h、CeCl3∶C12H25SO4Na∶NaOH∶H2O=1∶2.7∶7.3∶1100(摩尔比)、焙烧温度=200℃时,CeO2的比表面积和晶粒尺寸分别为457 m2.g-1和2.0 nm。这种高比表面纳米CeO2与常规CeO2相比,具有独特的物理、化学性质,有望成为一种应用广泛的新型材料。

低成本硫掺杂多孔碳材料的制备及其超级电容性能

以廉价的胶态二氧化硅为模板,蔗糖为碳源,硫酸为预碳化试剂和硫源,通过硬模板法制备了相对廉价的硫掺杂多孔碳(SSC-T,T℃代表碳化温度)材料。采用多种表征方法对多孔碳材料的微观形貌、孔道结构、比表面积和表面硫物种进行了表征,探究了硫酸和碳化温度对多孔碳材料的微观形貌、孔道结构和比表面积的影响。结果表明,碳化温度对碳的孔结构、比表面积和硫元素的含量有显著的影响,其中900℃碳化得到的样品SSC-900具有最大的比表面积、孔体积和比电容,远高于未加入硫酸制备的碳材料SC-900,表明硫酸的加入可以提高碳材料的比表面积、孔体积,进而提高碳材料的比电容。与昂贵的有序介孔碳CMK-3相比,SSC-900具有成本更低、孔径更大和电容性能更好的优点。在以6.0 mol·L^(-1)KOH为电解质的三电极体系中,在0.5 A·g^(-1)的电流密度下,SSC-900的比电容可以达到357 F·g^(-1),而SC-900和CMK-3的比电容分别仅为152和266 F·g^(-1)。电容贡献分析表明,SSC-900的双层电容值和赝电容值均高于SC-900。此外,SSC-900在0.5A·g^(-1)的电流密度下循环10000次后仍能保持98.4%的初始比电容。

CuO/La_2O_3-Al_2O_3催化剂中CuO物种的迁移和高温固相反应

采用XRD、激光Raman光谱和TPR技术研究了CuO/La2O3-Al2O3催化剂中CuO高温迁移及固相反应。结果表明,800℃焙烧的CuO(20%)/La2O3(x%)-Al2O3催化剂,低La2O3负载量(5%和10%)时,La2O3(x%)-Al2O3载体表面即存在CuO和少量CuAl2O4;当La2O3负载量增大(≥20%)时,由于La2O3的阻止作用,使得CuO无法迁移到La2O3内层和Al2O3反应生成CuAl2O4,从而使CuO稳定存在于催化剂表层。高温焙烧(≥900℃),La2O3的隔离作用下降,从而导致生成CuAl2O4。

对叔丁基苯酚羟基化反应的研究

采用Fe(OH)3+有机络合剂+H2O2系统,对羟基化法由对叔丁基苯酚(PTBP)制备对叔丁基邻苯二酚(4-TBC)的反应进行了研究。探讨了反应时间、反应温度、催化剂用量、n(H2O2)∶n(PTBP)、溶剂类型等因素对反应的影响。实验结果表明,溶剂类型和n(H2O2)∶n(PTBP)对催化剂的活性影响较大。在PTBP0.80g、n(H2O2)∶n(PTBP)=1.0、乙腈水溶液(乙腈与水体积比2∶1)30mL、Fe(OH)30.05g、邻苯二酚0.05g、反应温度55℃、反应时间60min的条件下,PTBP转化率可达18.5%,4-TBC选择性达89.2%。对反应机理的探索表明,Fe3++H2O2系统中的羟基自由基(.OH)不能对PTBP进行羟基化反应;Fe3++有机络合剂+H2O2系统中以活性铁氧络合物为氧化剂,与有机酚类反应物有良好的反应亲和力,能顺利完成PTBP的羟基化反应。

锌电极在浓碱中振荡电溶解的表面物种和形貌研究

采用电化学循环伏安、恒电势技术详细考察了浓碱条件下金属锌的电化学行为,利用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线能谱仪(EDS)分析了经电化学腐蚀后锌电极的表面形貌及组成.结果表明:在电化学循环伏安交叉环电势区,恒电势电流振荡条件下在电极表面可产生纳米锌氧化物阵列或薄膜;此外,电化学循环伏安反扫电流远大于正扫电流的主要原因是电极表面锌氧化物/氢氧化物钝化物种的生成与活性络合溶解,这也是电流振荡的主要原因.

高比表面积MgO-CeO_2复合氧化物的制备和表征

用共沉淀法制备了高比表面积的MgO-CeO2复合氧化物,考察了表面活性剂和沉淀剂等对MgO-CeO2复合氧化物的影响.结果表明,在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)存在的条件下,采用NaOH为沉淀剂,可以制得比表面积为200 m2/g、粒径为5 nm左右的纳米MgO-CeO2复合氧化物,并且形成了Mg0.1Ce0.9O2-δ固溶体.焙烧温度超过400℃以后,MgO-CeO2晶粒容易长大,使得比表面积下降.

聚苯胺负载钯催化剂的制备及对Heck反应的催化性能

以苯胺为原料，通过原位聚合反应制备了聚苯胺负载钯催化剂，并对产物进行了IR、XRD、TG-DTA表征．该催化剂具有制备过程简单、热稳定性高的优点，在空气氛围中能有效地催化各种取代芳基卤化物的Heck反应，对含吸电子取代基的溴代芳烃的Heck反应表现出良好的催化活性，在140℃条件下能在较短的时间内（0．3～1．8h）完全反应．

Fe(OH)_3催化苯酚羟基化反应

以Fe(OH)3为催化剂催化苯酚进行羟基化反应,讨论了催化剂用量、反应温度、n(H2O2):n(苯酚)、反应时间等因素对苯酚羟基化反应的影响,并对反应诱导期和反应机理进行了初步的探讨。实验结果表明,苯酚羟基化反应经历诱导期和快速反应期两个阶段,诱导期后反应在很短的时间(小于3min)内完成,这种反应动力学特征可能是由于反应过程中的催化活性物种在诱导期为Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)redoxpair(自由基机理)、而在快速反应期为Fe(Ⅲ)与苯二酚的络合物(亲电取代机理)所致。在水20.0mL、苯酚1.880g、反应温度40～90℃、催化剂用量(占苯酚的质量分数)0.5%～4.0%、n(H2O2):n(苯酚)=0.80的条件下,苯酚的转化率达40.0%以上,苯二酚的选择性在88.0%左右。

CrOx-Y2O3催化剂中Cr物种对氟氯交换反应性能的影响

用沉积-沉淀法制备了CrOx-Y2O3催化剂,考察焙烧气氛及温度对1,1,1-三氟-2-氯乙烷(HCFC-133a)气相氟化合成1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)催化性能的影响.采用拉曼光谱、X射线粉末衍射(XRD)等表征手段观察了催化剂中铬物种价态的变化情况.结果表明,先氮气后空气中不同温度(T)焙烧的催化剂(NAT),随着空气中焙烧温度的升高,Cr物种由CrO3向YCrO4、YCrO3转变.500℃焙烧的NA500催化剂虽然活性低于直接在空气中350℃焙烧的催化剂(A350),然而前者的反应稳定性明显高于后者.这归因于YCrO4物种在氟化过程中生成的活性物种既不易流失并且表面不容易结炭.

氯化亚锡吸附与配位作用下L-肌肽的表面增强拉曼光谱

利用在电极表面强化学吸附的氯化亚锡与被测有机/生物分子之间的相互作用,不仅可以有效消除被测分子的碳化和氧化现象,还可以获得特别的增强信号,可应用于反应活性强的有机/生物分子的表面增强拉曼光谱分析。还报道了肌肽的电化学表面增强拉曼散射(SERS)光谱的研究结果,重点考察了加入氯化亚锡前后和改变电极电势对肌肽吸附SERS光谱的影响。无氯化亚锡时,肌肽的SERS光谱存在严重的碳化信号的干扰;氯化亚锡存在下,调控电极电势可引起吸附的氯化亚锡与肌肽在电极表面发生配位作用,借助这种表面相互作用,可将肌肽固载于基底表面,从而获得L-肌肽的高质量表面增强拉曼光谱,完全消除碳化现象的干扰。