磷化镍助催化剂修饰石墨相氮化碳促进光催化重整杨树叶制氢性能

以双氰胺(C2H4N4)为原料,采用直接热聚合法制备石墨相氮化碳(g-C3N4);以六水合氯化镍(NiCl2·6H2O)和赤磷(P4)为原料,采用简易的水热法将磷化镍(Ni2P)助催化剂负载到二维g-C3N4表面.通过X-射线衍射(XRD)、红外(IR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、N2吸/脱附、固体紫外漫反射(UV-Vis DRS)、荧光(PL)等,表征所合成催化剂的化学结构、微观形貌及光电性质;以原生生物质杨树叶为牺牲剂,在碱性条件下(3 M NaOH)研究催化剂的光催化重整制氢性能.结果表明:单一的g-C3 N4材料无法实现光催化重整制氢,而少量的Ni2 P助催化剂负载后可以实现光催化重整制氢;当Ni2 P助催化剂负载量为4％(质量分数),杨树叶质量浓度为0.2 g/L时,催化剂展现出最佳的光催化重整制氢活性,平均产氢速率可达3.38μmol/(g·h).     

炭微球负载钴催化剂的原位制备及其催化产氢性能研究

分别以葡萄糖和硝酸钴为炭源和钴源,采用水热炭化法原位制备了炭微球负载钴金属催化剂(Co/CMS),借助扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDX)表征所制催化剂微观形貌和元素组成,利用该催化剂进行了催化硼氢化钾水解产氢实验并分析了相关催化反应的动力学过程。结果表明,所制Co/CMS催化剂球状形态完整、尺寸分布均匀,炭微球平均直径约为3.98μm,钴金属均匀负载于炭微球表面;Co/CMS催化剂对硼氢化钾水解产氢反应具有较高的催化活性,负载钴金属对催化剂的性能有显著影响,钴负载量为25%的Co/CMS催化剂催化产氢效率达到11 088 mL_(H_2)·g■·h~(-1);产氢速率受硼氢化钾溶液浓度影响不大,但对反应温度较敏感;钴负载量为25%的Co/CMS催化剂催化硼氢化钾溶液水解制氢反应的活化能约为33.75 kJ·mol~(-1),低于Pt/C和Ru/C贵金属催化剂相应值,表明所制Co/CMS催化剂对硼氢化钾水解产氢具有较好的催化性能。     

纳米双金属Ru-Co嵌入UIO-66-NH2协同催化氨硼烷水解产氢研究

采用浸渍还原法成功制备不同比例的双金属负载型催化剂Ru Co@UIO-66-NH_2,并用于室温催化氨硼烷水解产氢性能研究.通过一系列表征手段分析了该催化剂的结构、粒径分布、元素组成及价态,并在室温下通过催化氨硼烷水解释氢实验研究其催化活性.结果表明,非贵金属Co的加入能显著提高Ru的催化活性,Ru1Co1@UIO-66-NH_2催化剂表现出最高的催化活性,其TOF值为570. 8 mol H_2min~(-1)(mol Ru)~(-1),活化能为39. 2 k J mol~(-1).     

CdS-MoS_2-WS_2的微波法制备及其可见光分解水制氢性能

采用微波辅助快速一步还原二硫代氨基甲酸盐混合物的方法,合成了尺寸均匀的CdS-MoS_2-WS_2纳米光催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)等手段对样品进行表征,考察了材料的可见光分解水制氢性能。结果表明:负载了MoS_2和WS_2双助催化剂的CdS复合材料CdS-MoS_2-WS_2,其最佳产氢速率可达5.1mmol/(h·g),是纯CdS光催化产氢速率的63倍,且复合材料的产氢活性稳定持续60h;一步法微波快速合成方法使得MoS_2和WS_2两种助催化剂和CdS紧密地结合在一起,实现了电子-空穴对的快速分离,从而极大提升了光催化剂的制氢性能。     

Cu-MOF前驱法制备CuO-TiO_2及其光催化产氢性能

利用Cu的有机骨架材料(Cu-MOF(Cu BTC))中金属离子高度有序的特性,基于高比表面的介孔TiO_2载体,通过煅烧前驱体Cu BTC-TiO_2复合物制备纳米负载型CuO-TiO_2催化剂。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X线衍射仪(XRD)、N2吸附-脱附、X线光电子能谱仪(XPS)和紫外-可见光吸收光谱仪(UV-Vis)对催化剂的形貌和结构进行表征,并以甲醇-水体系为气相光催化产氢评价体系。结果表明:通过MOF前驱法制备的CuO-TiO_2催化剂,平均产氢速率达到0.32 mmol/(g·h),在多次循环实验中产氢速率没有明显下降趋势,稳定性较好,明显优于通过沉积沉淀法制备的CuO-TiO_2催化剂。     

UiO-66及其衍生物对恩诺沙星装载能力的研究

主要利用对苯二甲酸、2-氨基对苯二甲酸、均苯四甲酸为原料合成出UiO-66、UiO-66-NH₂、UiO-66-（COOH）₂的三种金属有机框架（MOFs）材料.将恩诺沙星（Enr）装载到上述三种MOFs材料中,采用一锅煮法制备出Enr@UiO-66,Enr@UiO-66-NH₂和Enr@UiO-66-（COOH）₂,研究三种MOFs材料对Enr的装载能力.进而对材料进行荧光检测、X射线光电子能谱（XPS）、和热重分析（TGA）.通过对体外释放试验的上清液进行荧光检测,发现Enr@UiO-66-NH₂的释放效果随时间稳定增长,具有缓释效果.X射线光电子能谱（XPS）用于表征UiO-66-NH₂和Enr@UiO-66-NH₂纳米粒子的结构.由热重分析（TGA）可得出载药后的材料Enr@UiO-66、Enr@UiO-66-NH₂比相应非载药材料对热的稳定性较好,Enr@UiO-66的热稳定性最好.     

Cu负载TiO2/graphene高效的光催化分解水制氢研究

Cu和graphene作为助催化剂之间的协同作用,能有效地接受和传输半导体导带上的电子,抑制电荷复合,提高界面电荷转移过程,提供更好的吸附位点和光催化反应中心,能有效的提高光催化产氢.Cu和Graphene同时是廉价的,对环境无害的材料,且容易制备.该研究为我们提供了利用非贵金属助催化剂捕获太阳能有效分解水产氢的新思路和新方法.     

光催化重整碳水化合物制氢

通过溶胶凝胶法制备了纳米晶TiO2光催化荆,并采用浸渍还原法制得相应负载贵金属的TiO2.利用XRD、UV-VIS-DRS和N2吸附等方法表征了催化荆的结构和织构,同时考察了反应气氛、Pt负载量、贵金属种类、葡萄糖投加量等对葡萄糖重整产氢的影响,比较了不同分子量碳水化合物在Pt/TiO2上光催化重整产氢的效率.结果表明,贵金属修饰对TiO2的晶相、比表面积的影响并不大,但能大大提高TiO2对糖类的产氢活性.当负载Pt的质量分数为1%时,样品对葡萄糖的光催化产氢活性最大;当负载等量贵金属且质量分数均为1%时,重整葡萄糖产氢的活性由高到低的顺序为:Pt/TiO2,Pd/TiO2,Au/TiO2,Rh/TiO2,Ag/TiO2,Ru/TiO2,其中Pt/TiO2与Pd/TiO2、Ag/TiO2与Ru/TiO2的活性相近.另外发现,O2对葡萄糖光催化重整产氢有抑制作用,而N2气氛对重整产氢有促进作用.多糖重整反应研究表明,Pt/TiO2对某些糖类有良好的光催化重整产氢活性,但产氢速率却随着多糖聚合度的增加逐渐降低.葡萄糖投加量实验表明,葡萄糖初始浓度对产氢反应速率的影响符合Langmuir-Hinshelwood关系式.     

Cu_2(OH)_2CO_3-Zn_(0.5)Cd_(0.5)S光催化剂的制备及光解水制氢性能研究

为提高Zn_(0.5)Cd_(0.5)S的光解水制氢活性,采用沉淀法,原位合成了Cu_2(OH)_2CO_3-Zn_(0.5)Cd_(0.5)S光催化剂.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、固体紫外漫反射和气相色谱等测试方法表征了样品的结构、形貌、光吸收性能以及光催化制氢性能.研究了Cu_2(OH)_2CO_3的含量对光催化性能的影响,并探讨了其作为助催化剂的内在机制.结果表明,Cu_2(OH)_2CO_3中的Cu2+可以被Zn_(0.5)Cd_(0.5)S迁移出来的电子还原成Cu+/Cu0,从而加速Zn_(0.5)Cd_(0.5)S的产氢速率.当Cu_2(OH)_2CO_3与Zn_(0.5)Cd_(0.5)S的摩尔比为0.25%时,光催化产氢量最高.     

UiO-66衍生材料催化二氧化碳环加成反应研究进展

通过二氧化碳(CO₂)与环氧化物的环加成反应可以将温室气体CO₂转化为有价值的化工产品环状碳酸酯,因而对该反应具有高效、高选择性的催化材料的开发一直是材料和催化领域研究的热点。UiO-66(University of Oslo, UiO)作为一种具有较高稳定性、较大开放性孔道的金属有机骨架材料(metal-organic framework, MOFs),在催化领域一直作为催化材料被广泛研究,但对于Lewis酸、碱催化的CO₂环加成反应,UiO-66通常需要在较为苛刻的反应条件下,或在离子液体类助催化剂或溶剂存在时才能展示出一定的催化效果。通过引入功能性基团、离子液体功能化、制造缺陷和与其他材料复合等手段可增加UiO-66框架的酸、碱位点含量,从而有效提高材料对CO₂环加成反应的催化性能。