Co掺杂ZIF-8衍生合成高效Co-N-C氧还原催化剂的研究

在合成中添加Co(NO₃)₂·6H₂O制备钴掺杂的2-甲基咪唑锌盐材料,通过优化钴掺杂量及热解温度得到了具有高比表面积(888 m²/g)且同时存在微孔和介孔(孔体积为0.591 cm³/g)的高效Co-N-C催化剂。电化学测试表明：Co-N-C催化剂具有良好的酸性氧还原催化活性、稳定性和抗甲醇毒化性能,其在0.1 mol/L HClO₄溶液中的氧还原途径主要是4电子反应过程,半波电位达到0.807 V,稳定性可与商业Pt/C催化剂相媲美。物理表征结果表明：钴元素成功地掺杂到Co-N-C催化剂中,较高的石墨化程度、良好的导电性、丰富的孔结构和Co-N_x活性位点,极大地提高了Co-N-C催化剂在酸性条件下的氧还原催化性能。本工作为合成ZIFs衍生的高效氧还原催化剂提供了新的思路。     

水热法制备3D rGO/Co3O4-x复合材料及超电容性能研究

利用一步水热合成法,以氧化石墨烯(GO)和六水合硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)为实验原料,简易制备了含氧空位的3D还原氧化石墨烯/四氧化三钴(3D rGO/Co₃O_4-x)复合电极材料.通过扫描电镜、透射电镜观察,Co₃O_4-x呈线状或球状均匀分布在多孔网络结构的3D rGO上,表明了3D rGO/Co₃O_4-x复合材料的成功制备.在2 mV/s的扫描速率下,基于Co₃O_4-x质量比电容为635.7 F/g.将复合电极材料组装成对称型超级电容器,在功率密度为100 W/kg时,得到的能量密度为10.6 Wh/kg.经过10 000次电化学循环后的电容保持率为98.15%.对称型超级电容器优异的电化学性能归因于石墨烯高的比表面积、良好的多孔性以及Co₃O_4-x与石墨烯之间的协同效应.     

TiO2/Fe2O3纳米复合材料的制备及光催化性能

分别以Fe(NO₃)₃·9H₂O和钛酸四丁酯为铁源和钛源,以HF、HAc、NH₄F、NH₃·H₂O、H₂O₂为形貌控制剂,通过沉淀分离法联合溶胶-凝胶法制备了不同形貌的TiO₂/Fe₂O₃纳米复合材料。用X-射线粉末衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对TiO₂/Fe₂O₃样品的结构和形貌进行了分析,并探究了所合成的TiO₂/Fe₂O₃纳米复合材料在紫外光照射条件下对亚甲基蓝(MB)的降解性能。结果表明,当以NH₃·H₂O为形貌控制剂时,制备的NH₃·H₂O-TiO₂/Fe₂     

Fe/硅藻土、Fe/ZSM-5非均相Fenton处理垃圾渗滤液的研究

以硅藻土、ZSM-5分子筛为载体，以Fe(NO₃)₃·9H₂O为Fe源，制备了Fe/硅藻土、Fe/ZSM-5两种催化剂，分别与H₂O₂组成非均相Fenton体系处理垃圾渗滤液。研究了溶液pH值、温度、H₂O₂用量、催化剂加入量和反应时间对垃圾渗滤液COD去除效果的影响。实验结果表明：利用该非均相Fenton体系处理COD浓度为1 110mg/L的垃圾渗滤液，在溶液体系pH值为3.0,反应温度30℃,催化剂投加量折合浓度为1.6 g/L,H₂O₂加入量折合浓度为0.2 mol/L,反应时间60 min的条件下，Fe/硅藻土、Fe/ZSM-5两种催化剂处理垃圾渗滤液COD去除率可分别达到88.78%和92.58%。     

两个Co/Ni含氮配体配合物的合成、结构及荧光性质

以1,4?二羟基苯?2?磺酸钠（NaH₂L）、4,4'?联吡啶（bipy）、Co(NO₃)₂·6H₂O和NiSO₄·6H₂O为原料,采用加热回流的方法,得到两个结构相似的单核含氮配体配合物M(bipy)(H₂O)₄·(2H₂L)·4H₂O（M=Co（1）,Ni（2））,其结构和组成采用单晶X?射线衍射、元素分析以及热重分析进行表征。结果表明,Co²⁺和Ni²⁺是六配位的,呈八面体配位构型,均与一个bipy分子和四个水分子配位;H₂L^-没有与金属离子配位,起到平衡电荷作用;配合物中,H₂L^-、自由的水分子以及[M(bipy)(H₂O)₄]²⁺形成氢键,这些氢键将其连接构成了网状结构,增加了配合物的稳定性。荧光研究结果表明,配合物1和配合物2的最大荧光发射峰分别在380 nm和390 nm,均是NaH₂L的特征荧光发射峰。金属和配体间的电荷转移促使其荧光发射峰红移。     

PHZS:Cu2+的EPR谱和局域结构研究

采用Cu2+离子正交对称电子顺磁共振（EPR）参量的高阶微扰公式计算K₂Zn（SO₄）₂·6H₂O:Cu2+的EPR参量g因子（g_x,g_y,g_z）和超精细结构常数（A_x,A_y,A_z）。研究结果表明,K₂Zn（SO₄）₂·6H₂O中[Cu（H₂O）₆]2+基团的Cu2+-H₂O键长分别为R_x ≈ 0.197 nm,R_y ≈ 0.213 nm,R_z ≈ 0.224 nm;中心金属离子基态波函数混合系数分别为α ≈ 0.978和β ≈ 0.209。所得EPR参量理论值与实验符合很好。     

N、S共掺杂碳基高效氧还原催化剂的制备

杂原子掺杂碳基氧还原（ORR）催化剂具有代替Pt基催化剂的巨大潜力。以硫掺杂g-C₃N₄（S-doped g-C₃N₄, S-g-C₃N₄）作为硫源和氮源,以三嵌段共聚物P123作为碳源,通过简单的高温热解法成功制备了N、S共掺杂碳（N, S co-doped carbon, NSC）催化剂,并考察了热解温度对制备的NSC催化剂ORR性能的影响。材料表征结果显示:温度为1 000 ℃时制备的催化剂NSC-1000具有较高的氮含量和硫含量及最大的比表面积;电化学测试结果显示:NSC-1000具有最佳的ORR性能,在0.1 mol/L KOH溶液中半波电位（half-wave potential, E1/2）高达0.888 V,且经10 000圈循环伏安扫描后E1/2仅负移12 mV,表现出极佳的活性和稳定性。此外,旋转环盘电极测试结果显示:NSC-1000催化剂主要以四电子反应路径催化ORR的发生。本实验为制备N、S共掺杂碳基高效ORR催化剂提供了新的思路。     

泡沫镍表面负载NiCo2O4样品的制备及其电化学性能的研究

通过先水热合成,再煅烧的方法在泡沫镍表面原位生长了两种不同形貌的NiCo₂O₄阵列。分别对它们进行了X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM）,循环伏安（CV）和恒电流充放电（GCD）等测试。结果显示,样品为纯相的NiCo₂O₄,在泡沫镍表面生长饱满且形貌均匀。同时,制备的样品电化学性能的测试显示：水热反应的混合溶液中的乙醇和水的比例为1：6条件下制备的样品在电流密度为3 mA/cm²的条件下,面积比电容达到了1.57 F/cm²;混合溶液中的乙醇和水的比例为3：4条件下制备的样品在电流密度为3 mA/cm²的条件下,面积比电容达到了1.28 F/cm²。本实验合成的样品倍率性较为良好。     

Tb配合物的水热合成、晶体结构及荧光性质

以1,3,6-萘三磺酸钠(Na₃L)、4,4’-联吡啶(4,4’-bipy)、Tb(NO₃)₃·6H₂O为原料，通过水热合成反应制备了Tb配合物[Tb(H₂O)₈]·(L)·2(4,4’-bipy)·3H₂O(配合物1)。利用单晶X-射线衍射、傅里叶红外光谱、热重分析以及元素分析等表征手段，分析了配合物1的分子结构和组成，并且研究了其热稳定性和荧光发射性质。结果表明，Tb³⁺是八配位，呈四方反棱柱配位构型，与8个H₂O分子配位形成[Tb(H₂O)₈]³⁺;L^3-没有与金属离子配位，只平衡了分子内的正电荷；L^3-的磺酸基与配位H₂O分子之间形成氢键，将[Tb(H₂O)₈]³⁺和L^3-     

CeO2复合碳基催化剂的氧还原性能影响因素的探究

以六水合氯化铈为前驱体、氯化钠为模板、牛奶为碳源,制备CeO₂修饰的三维氮、磷掺杂的碳基催化剂（CeO₂?NPC）。通过旋转圆盘电极（RDE）以及旋转环盘电极（RRDE）,分析催化剂的制备条件对氧还原反应（ORR）过程的影响;结合X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱等表征,探究合成过程对结构的影响。通过改变煅烧温度发现,温度升高的过程中N、P等杂元素会随着小分子溢出,碳载体上的缺陷程度增加,CeO₂的质量分数一直处于上升趋势。     

等离子体辅助制备的Co3O4光催化甲苯净化性能研究

等离子体改性是提高催化材料性能的有效途径。利用水热法合成了Co₂(OH)₂CO₃前驱体，通过氧气低温等离子体技术，制备了表面改性的Co₃O₄催化剂(Co₃O₄-P)，并对其进行了XRD、O₂-TPD、H₂-TPR、SEM、TEM、XPS、FTIR、Raman和UV-Vis等表征。结果表明，等离子体处理可以降低Co₃O₄中Co元素的平均价态，在其表面形成更多的缺陷点位，降低Co₃O₄的Co-O键能，增强其低温还原性能；在全太阳光谱的光强为776 mW/cm²、反应空速为30 000 mL/(g·h)、甲苯质量分数为500μg/g的测试条件下，Co₃O₄-P的甲苯降解率为100.0%,其值约为通过焙烧法制备的Co₃O     

H2O2修饰层状钛酸的离子交换性能

采用H₂O₂溶液处理层状钛酸H_1.07Ti_1.73O₄·H₂O（HTO）,对其实现H₂O₂插层改性。H₂O₂分子进入到层状钛酸的TiO₆八面体层间,并与层中Ti⁴⁺形成过氧钛配位键,提高了TiO₆层负电荷密度。利用XRD、SEM、TEM、XRF、FT⁃IR等测试手段对离子交换前后的样品进行表征。结果表明,H₂O₂修饰后的HTO相对于HTO,其离子交换效率和离子交换容量都得到大幅度提升,其主要原因是H₂O₂的引入使TiO₆八面体层的负电荷增多。     

Fe3O4包覆多壁碳纳米管复合蓄冷工质凝固行为

为解决传统冰蓄冷工质过冷度大、凝固效率低的问题，基于化学共沉淀方法，引入酸处理和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(sodium dodecylbenzene sulfonate,SDBS)，制备了高稳定Fe₃O₄包覆多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotube,MWCNT)纳米复合材料．通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和红外光谱对物相进行表征，并对H₂O、SDBS+H₂O、MWCNT+H₂O、MWCNT+SDBS+H₂O、MWCNT-Fe₃O₄+H₂O和MWCNT-Fe₃O₄+SDBS+H₂O等水基蓄冷工质的相变凝固特性进行研究．结果表明，经过界面修饰的复合材料稳定性好，Fe₃O₄粒径为10.87 nm;MWCNT纳米材料可作为成核基底...     

均苯四甲酸过渡金属配合物的合成及表征

用均匀沉淀法合成了均苯四甲酸过渡金属配合物。利用热重、元素分析和红外光谱仪对所制得的4种配合物进行了表征。通过热重和元素分析得到了其配合物的通式。由热重-微商曲线得到, 4 种无水配合物的热稳定性次序为Zn₂(C₁₀H ₂O₈)>Cd₂ (C₁₀ H₂O₈)>Mn₂(C₁₀ H ₂O₈)>Cu₂ (C₁₀ H ₂O₈)。红外光谱分析表明, M₂(C₁₀ H ₂O₈)· nH₂O 中羧酸盐基团除锌盐的配位键可能为桥式配位外, 其余均为双齿配位。     

木质素磺酸钠衍生S/N共掺杂电催化剂结构调控与OER性能研究

析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)是电催化水分解能源转化过程的核心与速控步骤,较高的反应能垒导致动力学缓慢,限制了整体效率。本文基于可再生的木质素磺酸钠原料,依次采用氧化氨解、配位自组装、原位碳化制备了双金属硫化物Co₉S₈-Ni₃S₂/SN-C催化剂,表现出优异的电催化OER性能。结合全面表征明确了氧化氨解得到的酰胺基团改性木质素磺酸钠与金属间的络合结构,并揭示了前驱体在热解碳化过程中的结构演变机制,以及活性中心Co₉S₈-Ni₃S₂的形成过程。在改性木质素衍生碳的强结合作用下,金属分散度提高。Co₉S₈-Ni₃S₂二者的紧密作用以及N对碳载体的缺陷掺杂,有效调控催化剂表面电子结构,优化中间体的吸附,进而提升了电催化OER反应性能。当氧化氨解过程中m(H₂O_...     

DHMS中掺杂Cu2+电子顺磁共振参量及局部结构

基于晶体场模型,利用3d9离子斜方(C_4v)伸长八面体对称EPR参量的高阶微扰公式,计算了(NH₄)₂Mg(SO₄)₂·6H₂O:Cu2+的g因子g_ii和超精细结构常数A_ii。公式中晶场参量由重叠模型确定,计算中考虑了d轨道基态波函数的混合。研究结果表明,晶体(NH₄)₂Mg(SO₄)₂·6H₂O中络离子[Cu(H₂O)₆]2+的Cu2+-H₂O键长R_x约为0.187 2 nm,R_y约为0.203 3 nm,R_z约为0.229 2 nm;中心金属离子基态波函数混合系数α和β分别为0.995和0.099 9。所得EPR参量理论计算与实验符合很好,并对上述结果进行了讨论。     

低碱比H2O2的电化学合成

采用线性扫描伏安法和恒电流电解技术探讨了分隔式电解槽中以自制的石墨/聚四乙烯气体扩散电极（GDE）合成低碱比H₂O₂溶液的方法,着重考察了pH值、催化剂（2-乙基蒽醌）载量、电流密度及电解液温度等对H₂O₂电合成效率的影响.结果表明:当温度低于35℃时,在分隔式电解槽中以pH=12的2.5%Na₂SO₄溶液为阴极液、2-乙基蒽醌载量为1 mg/cm²的GDE为阴极,控制电流密度为750 A/m²条件下,经8 h电解可以制得低碱比（0.23）的H₂O₂溶液,其中H₂O₂浓度达0.45 mol/L.18 d的连续电解试验初步表明该体系具有较高的电流效率（约83%）和良好的稳定性,从而为电Fenton和光电Fenton法在废水处理领域的实用应用奠定了良好的基础.     

苯乙烯和四氯化碳合成肉桂酸

通过浸渍法制备了CuCl/γ-Al₂O₃ 和CuO/γ-Al₂O₃ 催化剂。在CuCl/γ-Al₂O₃ 和CuO/γ-Al₂O₃ 分别与吡啶组成的催化体系中, 苯乙烯和四氯化碳发生加成反应, 生成1,3 , 3, 3-四氯丙基苯(I)。当CuCl/γ-Al₂O₃ 和CuO/γ-Al₂O₃ 最佳活化温度分别为650 ℃和750 ℃, CuCl 和CuO 的负载质量分数分别为20.0 %和10 .0%时,1, 3, 3 , 3-四氯丙基苯(I)的收率分别为62.8%和70.3%。在对甲苯磺酸-硫酸、FeCl₃·6H₂O、Fe₂(SO₄)₃·7H₂O、ZnCl₂ 和硫酸锌等酸性催化剂存在的情况下, 1, 3 , 3, 3 -四氯丙基苯(I)在醋酸溶液中水解生成肉桂酸(II), 收率分别为87.0 %、48.0%、84 .4%、77 .4%和87 .1%。1, 3 , 3, 3 -四氯丙基苯(I)和肉桂酸(II)的纯度为96 .0%～ 99.0 %。     

CuCr2O4催化剂形貌特征与其SCR脱硝性能的关系

分别制备形貌为多面体状、颗粒状、球状的尖晶石型CuCr₂O₄催化剂,测试对比不同形貌CuCr₂O₄催化剂的SCR脱硝性能. 结果表明,多面体状CuCr₂O₄的催化活性最好,且在157 ℃时脱硝效率达到50%,在225~320 ℃脱硝效率超过99%,具有良好的抗硫、抗水性能. 脱硝活性由大到小依次为多面体状CuCr₂O₄、颗粒状CuCr₂O₄、球状CuCr₂O₄. 采用表征技术分析微观形貌对CuCr₂O₄脱硝性能的影响. N₂吸附-脱附结果显示,多面体状CuCr₂O₄具有最大的比表面积(25.5 m²/g)和最大的孔容积(0.154 cm³/g);X射线光电子能谱(XPS)结果显示,多面体状CuCr₂O₄相较于其他形貌拥有更高比例的表面活性氧(49.5%)和Cu⁺(16.2%);NH₃-程序升温脱附(NH₃-TPD)结果显示,多面体状CuCr₂O₄拥有最高表面酸浓度(0.12 mmol/g)及酸强度;H₂-程序升温还原(H₂-TPR)结果显示,多面体状CuCr₂O₄表面活性物种最易还原且数量最多(3.69 mmol/g),使得SCR反应在低温段更易进行. 多面体状CuCr₂O₄的高表面酸性与氧化还原性,使其具有良好的脱硝性能.     

NiMoN催化电极材料的制备及其电解海水制氢性能

以四水合钼酸铵为钼源、六水合硝酸镍为镍源，采用水热法在泡沫镍基底上制备前驱体NiMoO₄纳米棒阵列，然后通过热氮化法得到具有棒状阵列结构的NiMoN催化电极材料(简称NiMoN)。采用X射线衍射和扫描电子显微镜对NiMoN的物相结构和表面形貌进行表征；通过线性扫描伏安法、塔菲尔斜率、电化学阻抗谱等电化学测试手段，对NiMoN的半反应析氧(OER)、析氢(HER)以及全解水性能进行测试。结果表明，在碱性淡水和碱性模拟海水电解液中，NiMoN均显示了突出的OER活性，产生100.00 mA/cm²的电流密度分别需要293、340mV的过电位；NiMoN-9具有较好的HER活性，在两种电解液中产生100.00 mA/cm²的电流密度分别需要361、400mV的过电位；NiMoN-9具有良好的全解水性能，在两种电解液中产生100.00 mA/cm²的电流密度所需电压分别为2.016、2.032 V，且可稳定运行55 h以上。