类蛋结构的可磁分离光催化剂纳米球的制备及催化性能

通过反胶束和静电自组装方法制备了一种类蛋结构的可磁分离光催化剂纳米材料SiO₂@NiFe₂O₄@TiO₂(TSN), 这种光催化剂对甲基橙废水有较好的降解效果, 并显示出了超顺磁性, 通过外加磁场方便地实现催化剂在水中的分离与回收. 该光催化剂纳米球的X射线衍射, TEM和FTIR结果表明, 铁酸镍纳米粒子被包裹在SiO₂内, 形成SiO₂@NiFe₂O₄(SN)纳米球载体, 纳米TiO₂颗粒组装在SN表面, 形成TiO₂光催化壳层. 利用甲基橙的降解考察了光催化剂纳米球的活性, 结果表明, 在NiFe₂O₄和TiO₂之间包覆一层无定形的SiO₂可以显著提高光催化剂纳米球TSN的催化活性.     

Pd/TiO2/C复合催化剂的制备及其在碱性溶液中对乙醇氧化的电催化性能

钛酸四丁酯前驱体水热合成制备纳米TiO₂颗粒,在TiO₂和Vulcan XC-72活性炭复合载体上液相还原负载Pd纳米颗粒,制得Pd/TiO₂/C复合催化剂. 通过透射电镜（TEM）和X射线衍射（XRD）测试表明其具有面心立方结构,Pd金属粒子（粒径约3 ~ 4 nm）均匀分散在锐钛矿型的纳米TiO₂和活性炭的复合载体上. 循环伏安和计时电流曲线测试表明,与相同Pd载量的Pd/C相比,20% Pd载量的Pd/TiO₂/C颗粒在常温常压下对乙醇的电催化氧化有很高活性和稳定性. 这主要归功于纳米TiO₂改变了Pd表面的电子特性,且增大了其比表面积.     

Pt/TiO2纳米纤维的制备及其对甲醇的电催化氧化活性

采用静电纺丝技术结合还原浸渍法制备了Pt/TiO₂纳米纤维电催化剂, 通过X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线能谱(EDS)等测试手段对样品的晶相、形貌、微结构和化学组成进行了表征. 测试结果表明, TiO₂纳米纤维为锐钛矿和金红石组成的混晶, Pt 纳米颗粒均匀地分布于TiO₂纳米纤维的表面, 且Pt 颗粒大小较均一, 平均粒径为4.0 nm, Pt/TiO₂纳米纤维中Pt 的质量分数约为20%. 采用三电极体系的循环伏安和计时电流电化学分析方法研究了样品在酸性溶液中对甲醇的电催化氧化活性, 结果表明, 与负载相同质量分数Pt 的Pt/P25 和商业Pt/C 催化剂相比较, Pt/TiO₂纳米纤维催化剂对甲醇呈现出较高的电催化氧化活性和更好的稳定性.     

高活性Cu-ZnO@SiO2纳米催化剂催化CO2加氢制甲醇

铜基催化剂可被广泛应用于CO₂加氢制甲醇,其催化活性高度依赖载体.本文通过St?ber法合成了SiO₂纳米微球,将其作为载体制备了Cu-Zn O@Si O₂催化剂；将该催化剂应用于CO₂加氢制甲醇,并与常规共沉淀法制备的Cu-Zn O催化剂进行了对比.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)和二氧化碳程序升温脱附(CO₂-TPD)等手段对催化剂进行了表征.结果表明，Cu-Zn O@Si O₂催化剂具有更高的Cu分散性和CO₂吸附能力,Si O₂的加入提高了催化剂表面Cu⁺/Cu⁰的比例,从而影响了催化性能.研究发现,在H₂/CO₂摩尔比为3,230℃,2.0 MPa和气体体积空速为3600 m L·g     

TiO2-HNbMoO6复合材料的结构特征及其光催化性能

通过插层-柱撑的方法制备了新型的复合材料TiO₂-HNbMoO₆。采用粉末X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、激光拉曼光谱(LRS)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)及H₂程序升温还原(H₂-TPR)等技术对样品的相结构和它的微结构、骨架特征及光谱响应特性以及分散相粒子与片层间的相互作用进行表征,利用N₂吸附-脱附法对样品的比表面积进行了表征,并通过模拟太阳光降解有机染料亚甲基蓝(MB)溶液考察复合材料的光催化活性。结果表明, HNbMoO₆与TiO₂复合后样品层间距增大,但无TiO₂晶相生成,主体材料中的Nb―O键和客体材料中的Ti―O键复合前后发生明显变化等,证明了TiO₂在HNbMoO₆层间高度分散,并呈现明显的相互作用。复合后样品比表面积是本体材料的4倍有余,禁带宽度变窄,它在吸附和模拟太阳光照射下催化降解MB中的优越的活性都是主客体间明显的协同效应的结果。     

纳米二氧化钛/碳纳米管复合催化剂光催化性能及碳纳米管组分的作用

运用溶胶-凝胶及低温水热法合成纳米TiO₂/碳纳米管复合催化剂, 以甲基橙为目标降解物考察复合物的光催化活性. 运用X光衍射、透射电镜、Brunauer-Emmett-Teller低温氮气吸附、差热-热重分析及紫外-可见漫反射吸收光谱等表征催化剂. 结果表明, 与单纯纳米TiO₂相比, 溶胶-凝胶法制备的复合催化剂的光催化活性显著提高, 实验条件下复合的碳纳米管最适含量为3%(碳纳米管/TiO₂, 重量百分比), 复合催化剂经在缓和氧化气氛中焙烧处理可在保持碳纳米管热稳定前提下获得纳米TiO₂的充分晶化. 观察到了低温水热合成的复合催化剂的甲基橙降解活性的进一步提升, 复合催化剂中纳米TiO₂在碳纳米管表面分散均匀, TiO₂和碳纳米管组分间的紧密和充分键合及低温水热条件下催化剂的大比表面积、超细粒径以及碳纳米管的热稳定等有利于复合催化剂的光催化活性. 进一步地, 探讨了复合催化剂中适量碳纳米管组分的光活性促活机制.     

载体效应对Ru基催化剂费托合成制烯烃的性能影响（英文）

本研究考察了不同载体(CeO₂、ZrO₂、MnO₂、SiO₂和活性炭)对负载型Ru基费托合成制烯烃(FTO)催化剂结构和催化性能的影响。结果表明,载体的本征属性和金属-载体相互作用(MSI)对催化性能有很大影响。在同一反应条件下的催化活性关系为：Ru/SiO₂> Ru/ZrO₂> Ru/MnO₂> Ru/AC> Ru/CeO₂。对于烯烃选择性,Ru/SiO₂和Ru/MnO₂得到的总烯烃选择性最高,超过70%,而Ru/ZrO₂催化剂的烯烃选择性低至29.9%。由于金属Ru与SiO₂的金属载体相互作用较弱,反应后的Ru/SiO₂催化剂得到适中的Ru纳米颗粒尺寸(～5 nm)且反应活性也最高。对于Ru/AC和Ru/MnO₂,其Ru纳米颗粒尺寸仅为1-3 nm,表现出...     

一步法制备二氧化钛-金复合材料及其光解水制氢性能

以钛粉为还原剂,氯金酸为氧化剂,将二者在180 ℃水热反应釜中发生氧化还原反应,最终生成直径800 nm左右的TiO₂,比表面积为3.5 m²/g左右,其表面均匀担载了直径20 nm左右的金纳米颗粒。 采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外可见漫反射光谱、光电流密度、光催化制氢性能等测试表征了该复合催化剂的结构及性能。 结果表明,一步法制备的复合催化剂形貌规整,TiO₂为锐钛矿晶型,金纳米颗粒的局域表面等离子体共振(LSPR)作用促进了催化剂对可见光有较强的吸收,催化剂催化产氢性能伴随金含量增大存在先增后减规律,可见光下最大产氢速率为0.1 μmol/(g·h),光催化活性表现稳定。     

α-Fe2O3形貌对Au/α-Fe2O3催化一氧化碳氧化反应性能的影响

负载型纳米金催化剂由于其独特的化学性质在一系列氧化反应中受到广泛关注.其中,一氧化碳氧化不仅在实际应用领域(如汽车尾气处理)发挥重要作用,而且作为一种理想的模型反应用以深入研究和理解催化剂的构效关系.为了获得高效的纳米金催化剂,我们需要把金负载到载体上,载体不仅为金的分散提供必要的表面,而且还会和金产生相互作用,这种金属-载体相互作用对金的氧化态,金颗粒大小及其热稳定性均有重要影响.金属氧化物是负载金最常用的载体.为了提高纳米金催化剂的性能,需要调变金属氧化物的性质.常用的策略是调控金属氧化物的组成、晶相以及晶粒大小.此外,对金属氧化物的形貌进行精细调控也是一种重要的方法,因为具有不同形貌的氧化物可能会暴露出不同的晶面,而且可能具有不同的缺陷位点.α-Fe₂O₃是一种热稳定性强而且对环境友好的载体,可是有关其形貌对负载金催化剂在一氧化碳氧化反应中性能影响的研究尚不充分.因此,本文采用水热法合成了具有纳米球和纳米棒两种形貌的氧化铁,并采用沉积-沉淀的方法将金纳米颗粒负载于其表面.高分辨透射电镜照片显示,和氧化铁纳米球(α-Fe₂O₃(S))相比,氧化铁纳米棒(α-Fe₂O₃(R))的表面更为粗糙,具有更多的缺陷位点.Au和α-Fe₂O₃(R)之间有更强的金属载体相互作用,导致纳米棒氧化铁上的金纳米颗粒更小而且多呈半球形.相比之下,纳米球氧化铁上的金纳米颗粒较大,多呈球形,且分布不均匀.反应结果表明,Au/α-Fe₂O₃(R)具有更高的一氧化碳氧化活性.对反应后的催化剂进行表征发现,Au/α-Fe₂O₃(R)上金颗粒烧结程度较低,平均粒径从1.5增至2.4 nm,而Au/α-Fe₂O₃(S)上金颗粒烧结较为严重,平均粒径从2.0 nm增加到4.0 nm.氢气程序升温还原结果表明,Au/α-Fe₂O₃(R)具有更强的还原性,这也促进了其催化活性的提高.     

铜负载量对LNT催化剂CuO-K2CO3/TiO2结构与性能的影响

采用连续浸渍法制备了一系列非贵金属稀燃NO_x阱(LNT)催化剂CuO-K₂CO₃/TiO₂,考察了Cu负载量对催化剂结构和NO_x储存还原性能的影响.发现8% (w) CuO-K₂CO₃/TiO₂催化剂的催化性能最佳,其对NO_x的储存量达到1.559 mmol·g^-1,对NO_x的还原效率高达99%,且在NO_x还原过程中无副产物N₂O产生.应用粉末X射线衍射(XRD),高分辩透射电子显微镜(HR-TEM), CO₂程序升温脱附(CO₂-TPD),扩展X射线吸收精细结构(EXAFS),氢气程序升温还原(H₂-TPR)和原位漫反射红外光谱(in-situ DRIFTS)等技术详细表征了催化剂的结构.结果表明,不同Cu负载量的催化剂中,铜物种均主要以CuO相存在.铜的负载量直接影响铜物种、钾物种的存在状态,高分散的CuO相与表面K₂CO₃之间存在较强相互作用,这种相互作用不仅有利于NO_x的储存,而且有利于增强催化剂的稳定性. in-situ DRIFTS结果表明, NO_x储存过程中产生的两个负峰(1436和1563 cm^-1)缘于碳酸盐的分解,这间接证明了碳酸盐作为储存介质参与到NO_x储存反应中. EXAFS结果表明,经过15个稀燃/富燃循环测试,催化剂中的CuO相仍保持稳定.基于以上表征结果,提出了CuO和K₂CO₃在催化剂表面的分布模型,并探讨了NO_x储存还原的可能机理.     

TiCl4(THF)2 impregnation on a flat SiOx/Si(1 0 0) and on polycrystalline Au foil: determination of surface species using XPS

TiCl₄(THF)₂ was impregnated by spin-coating on a Si(1 0 0) wafer covered with a thin SiO_x layer and on a polycrystalline Au foil. The nature of the surface species was determined at room temperature and after annealing, by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Atomic Force Microscopy (AFM). A mixed Si:O:Ti interfacial layer was formed on the silicon substrate while in the case of Au, TiOCl_x and TiO_x were the main surface species at room temperature. Annealing at 723 K leads to the total desorption of the Cl atoms, and in both cases a significant amount of Ti atoms was reduced to the Ti³⁺ state. AFM measurements revealed a homogenous distribution of nano-sized TiO_x clusters with semi-ellipsoid shape and increased contact area with the underlying silica.     

纳米Fe@SiO2一步合成及其对Cr(VI)的去除

利用液相还原与改进的St(o)br法相结合,在不使用表面改性剂和氨水的条件下,通过向原硅酸乙酯(TEOS)和氯化铁混合溶液直接添加硼氢化钾,一步合成了二氧化硅包覆的纳米铁复合材料(Fe@SiO2).通过X射线粉末衍射(XRD)仪、能量色散X射线仪(EDAX)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收分光光度计、傅里叶红外(FTIR)光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)等对所得样品的形貌、结构和组成进行表征.将制备的Fe@SiO2用于水体中Cr(VI)还原去除并考察了TEOS添加量对其去除能力的影响.结果表明Fe@SiO2具有清晰的核壳结构,多孔的SiO2层包裹1-2个球形纳米铁粒子.纳米铁粒径主要分布在20-30 nm之间,随着TEOS投加量的增加,SiO2层变厚,纳米铁核具有更好的分散性.与未包覆型纳米铁相比,Fe@SiO2对Cr(VI)的去除能力显著提高.TEOS投加量为0.1 mL所制备的Fe@SiO2对Cr(VI)去除能力(以Fe的质量计算)达到最大,为466.67 mg·g-1,而未包覆型纳米铁仅为76.35 mg·g-1.     

Study of an iron-based Fischer–Tropsch synthesis catalyst incorporated with SiO2

The effect of adding SiO₂ to a precipitated iron-based Fischer–Tropsch synthesis (FTS) catalyst was investigated using N₂ physical adsorption, H₂ differential thermogravimetric analysis, temperature-programmed reduction/desorption (TPR/TPD) and Mössbauer spectroscopy. The FTS performances of the catalysts with or without SiO₂ were compared in a fixed bed reactor. The characterization results indicated that SiO₂ facilitates the high dispersion of Fe₂O₃ and significantly influences the Fe/Cu and Fe/K contacts, which play an important role in the surface basicity, reduction and carburization behaviors, as well as the FTS performances. The incorporation of SiO₂ enhances the Fe/Cu contact, further enlarges the H₂ adsorption and promotes the reduction of Fe₂O₃ → FeO_x, while the transformation of FeO_x → Fe is suppressed probably due to the strong Fe–SiO₂ interaction. SiO₂ indirectly weakens the surface basicity and severely suppresses the carburization and CO adsorption of the catalyst. In the FTS reaction, it was found that SiO₂ decreases the FTS initial activity but improves the catalyst stability. Due to the lower surface basicity than the catalyst without SiO₂, the catalyst incorporated with SiO₂ has higher selectivity to light hydrocarbons and methane and decreased selectivity to the olefins and heavy hydrocarbons.     

金纳米颗粒在等离子体共振光催化剂中的作用机理研究

金纳米颗粒在等离子体共振光催化剂中具有多种不同的作用机理。本文采用溶胶-凝胶法合成了氮/碳共掺杂超薄二氧化钛(D-TiO₂)包覆的SiO₂/Au/D-TiO₂三明治型及SiO₂/D-TiO₂核壳纳米结构材料,对金纳米颗粒在含有可见光响应型半导体的等离子体共振光催化剂光催化分解水制氢反应中的作用机理进行了探索。研究结果表明,在该等离子体共振光催化剂的光催化反应过程中,金纳米颗粒同时体现出肖特基效应和等离子体共振效应作用机理,且作用机理与光生载流子的多少以及金纳米颗粒的负载量有关。负载量较低时,金纳米颗粒的作用机理与光生载流子的多少有关。而在高负载量条件下,金纳米颗粒在可见光照射下主要表现出肖特基效应对光催化活性的影响。     

Influence of pretreatment conditions on low-temperature CO oxidation over Au/MOx/Al2O3 catalysts

Composite oxide MO_x/Al₂O₃ supported gold catalysts for low-temperature CO oxidation were prepared and investigated. The presence of transition metal oxide was proved to be beneficial to the improvement of catalytic performance of Au/Al₂O₃ catalysts for low-temperature CO oxidation. Furthermore, the influence of various pretreatment conditions on Au/MO_x/Al₂O₃ catalysts was studied carefully. The image of TEM showed that gold catalyst with small gold particles only in the form of a fine dispersion exhibited highly catalytic activity. The XPS, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy characterization results of Au/FeO_x/Al₂O₃ catalyst showed that gold catalysts having partially oxidized gold species have the best catalytic performance. One possible pathway for CO oxidation on Au/FeO_x/Al₂O₃ catalyst is that the CO adsorbed on gold particles reacts with adsorbed oxygen, which is possible to occur on oxygen vacancies on the support or at the metal–support interface.     

金纳米颗粒在不同包裹介质中的超快等离子体动力学

Herein, we prepared four samples, namely gold/poly(sodium-p-styrenesulfonate) (Au/PSS), gold/silicon dioxide (Au/SiO₂), gold/titanium dioxide (Au/TiO₂), and gold/cuprous oxide (Au/Cu₂O) core/shell nanocomposites, to investigate how the surrounding medium affects the ultrafast plasmon dynamics of Au nanoparticles (NPs). We recorded femtosecond transient absorption spectra of Au NPs in Au/PSS, Au/SiO₂, Au/TiO₂, and Au/Cu₂O core/shell nanocomposites at various time delays. We found that the spectral features in the femtosecond transient absorption spectra of Au NPs in Au/TiO₂ and Au/Cu₂O core/shell nanocomposites were dramatically different from those of Au NPs in Au/PSS and Au/SiO₂ core/shell nanocomposites. A comprehensive analysis of the ultrafast plasmon dynamics of Au NPs in the core/shell nanocomposites revealed that following excitation of the resonance plasmon band of Au NPs, the exited electrons could be efficiently transferred into the conduction bands of TiO₂ and Cu₂O in Au/TiO₂ and Au/Cu₂O core/shell nanocomposites.     

Fabrication of high performance thin films from metal fluorocomplex aqueous solution by the liquid phase deposition

The hetro-structured oxide thin films from metal fluorocomplex solution have been prepared by the liquid phase deposition (LPD) method. The Pt/Nb₂O₅ and Au/Nb₂O₅ composite films can be prepared from a mixed solution of niobium source, H₃BO₃, Pt(NH₃)₄Cl₂ and HAuCl₄ aqueous solutions under the ambient temperature and atmosphere. In the case of Au/SiO₂ composite film, (NH₄)₂SiF₆ solution is used as a mother solution. The Pt and Au ionic species are deposited in Nb₂O₅ and SiO₂ matrices. They are reduced to their metallic state after treatment above 200 °C. The size of dispersed particles can be controlled by heat treatment temperature. It is also clear that, gold nanoparticles are also found to interact with SiO₂, although the interaction is smaller than that with Nb₂O₅ showing the size of Au nanoparticles remain smaller in Nb₂O₅ that in SiO₂.     

巯基保护的中空金纳米球

基于全统一模型和密度泛函理论(DFT)计算,我们提出了具有高对称性和稳定性的巯基保护的中空金纳米球Au₆₀(SR)₂₀的原子结构。Au₆₀(SR)₂₀由一个二十面体Au₅₀富勒烯中空笼子(由20个四面体Au₄融合构成)和10个[―RS―Au―SR―]订书针结构组成,并遵循“分离和保护”规则。DFT计算表明,这种空心Au₆₀(SR)₂₀纳米球具有大的带隙(1.3 eV)以及在笼中心的核独立化学位移(NICS)为负值(−5),表明其高度的化学稳定性。此外,四面体Au₄单元中心的NICS值远大于空心笼中心的NICS值,表明Au₆₀(SR)₂₀的总体稳定性可能来自每个四面体Au₄单元的局部稳定性。正的谐波振动频率说明Au₆₀(SR)₂₀纳米球至少是势能表面的局部最小值。另外,我们还通过融合四面体Au₄层设计了双层中空金纳米球,表明调整中空金纳米球壳层厚度是可行的。最后,我们还介绍了更大的中空金纳米球Au₁₈₀(SR)₆₀的设计。这项工作提供了可控设计中空金纳米球的新策略。     

钨含量对W/SiO2/Al2O3催化剂上1-丁烯自歧化反应的影响

采用浸渍法制备了一系列钨负载量不同的W/SiO₂/Al₂O₃ 催化剂. 采用X 射线衍射(XRD)、激光拉曼(Raman)光谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱、氢气程序升温还原(H₂-TPR)和氨程序升温脱附(NH₃-TPD)等技术对催化剂进行了表征. 实验结果表明: 钨的负载量对催化剂上氧化钨物种的分散程度、还原性以及催化剂的酸性有非常重要的影响. 对该类催化剂上1-丁烯自歧化反应进行了详细考察, 结果表明: 当钨的质量分数为6.0%时,W/SiO₂/Al₂O₃催化剂表现出最佳的歧化活性和稳定性. 原因在于6.0%的钨负载量可以使催化剂上氧化钨物种具有中等程度的分散性、合适的还原性, 并且使催化剂具有一定程度的酸性, 这些因素有利于在催化剂上形成烯烃歧化活性位.     

均一取向等离子体二聚体的制备及光学机理

以单层SiO₂胶体微球为模板, 利用Au/SiO₂/Au交替沉积结合后退火处理的方法, 制备了一种垂直堆叠且均一取向的等离子体二聚体结构. 该方法具有很大的自由度, 可以通过调节实验流程来制备大面积取向相同的同质或异质纳米粒子二聚体. 所制备的纳米粒子的等离子体杂化效应明显, 在消光光谱中可以观察到成键及反键共振峰. 由于所得纳米粒子二聚体具有垂直堆叠的特殊规整取向, 还可以观察到所得样品等离子体吸收峰的角度依赖特性. 此外, 还探讨了Au/SiO₂/Au同质二聚体和Au/SiO₂/Ag异质二聚体的光学特性差异, 发现与Au/SiO₂/Au同质二聚体相比, Au/SiO₂/Ag异质二聚体由于Ag偶极等离子体模式与Au带间吸收的耦合而呈现Fano共振峰. 所得结果提供了一个调节贵金属等离子体光学共振峰位、 强度和波形的策略, 在纳米光子学领域有着广阔的应用前景, 对今后的实验和理论研究具有重要参考价值.