锰氧化物-海藻酸钠凝胶微球材料的制备及其在偶氮染料废水处理中的应用

采用水热法制备锰氧化物（MnO_x）,并与海藻酸钠（SA）相结合,成功制备了锰氧化物-海藻酸钠凝胶微球（MnO_x@MABs）材料.通过场发射扫描电镜（FE-SEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）等一系列的表征手段,对所制备的凝胶微球的形貌结构、组成成分等进行分析.然后,根据过硫酸盐高级氧化的原理,利用凝胶微球活化过硫酸盐来降解偶氮染料废水的代表污染物日落黄.研究了MnO_x@MABs材料的投加量、废水的pH值、废水温度、过一硫酸盐（PMS）的投加量和不同日落黄初始浓度对日落黄降解效果的影响.结果表明：MnO_x@MABs/PMS体系能在广泛的pH值范围内降解日落黄,当日落黄初始质量浓度为200 mg·L^-1时,在0.5 mmol·L^-1的PMS、30 g·L^-1的MnO_x@MABs以及体系反应温度为40℃条件下,60 min内对日落黄的降解率可达到100%.     

锰氧化物改性分子筛的制备及其在含酚废水处理中的应用

根据催化氧化原理,利用4A分子筛为载体,次氯酸钠（NaClO）为氧化剂,通过硫酸锰（MnSO₄）在其表面的原位氧化来制备对环境无害的锰氧化物（MnO_x）改性的分子筛（MnO_x@MS）材料.通过场发射扫描电镜（FE-SEM）和X射线衍射（XRD）对材料进行了表征.XRD分析表明：Mn元素是以MnO_x形式存在,在pH为7.2时,反应得到的MnO_x中Mn离子的价态最高.测试表明：Mn离子的价态越高对含酚废水的处理效果就越好.采用在最优条件下得到的MnO_x@MS材料作为催化剂,对过氧化氢（H₂O₂）氧化降解含酚废水进行研究,考察了不同体系、温度、pH值和H₂O₂用量对苯酚降解的影响.结果表明：在优化的降解条件下,120 min内,未改性分子筛对苯酚的去除率仅为35%,而MnO_x@MS改性材料对苯酚的去除率达到82%,说明通过MnO_x改性后的分子筛,对苯酚的氧化降解能力大大提高.     

基于多孔碳制备铌氧化物/碳负载铂氧还原电催化剂的实验设计

利用多孔碳（C）的限域作用制备了铌（Nb）氧化物-碳复合载体负载铂（Pt）作为氧还原反应电催化剂.该实验在多孔碳中形成铌氧化物和单质铜（Cu）的混合物（NbO_xC@Cu）,并以此作为载体,通过金属铜置换铂离子最终形成多孔碳/铌氧化物负载铂催化剂（NbO_xC@Pt）,并进一步探究了该催化剂对氧还原反应的催化性能.结果表明：所制备的NbO_xC@Pt催化剂表现出优异的氧还原性能,其半波电位为878 mV,比活性为0.49 m·A·cm^-2,明显高于商业Pt/C催化剂.此外,该实验还发现在氢氩混合气中预处理样品可以明显提高催化剂的稳定性.该实验将新型结构的多孔碳/铌氧化物作为载体应用到电化学实验教学中,能开拓学生对电催化基础材料科学的认知.     

改性金属有机框架光催化剂制备及水处理效能

采用简单的多级搅拌方法，利用AgCl对金属有机框架（MOF）光催化剂（MIL-100（Fe））进行改性。利用X射线衍射仪（XRD）和傅里叶红外光谱仪（FT-IR）等表征手段，证明了新型异质结材料（AgCl/MIL-100（Fe））的成功制备。以磺胺假二嘧啶（SMZ）作为目标污染物，考察了催化剂投量、污染物浓度和pH等因素对光催化去除效果的影响，并初步探讨了SMZ的降解机理和路径。结果表明，异质结的成功构建更合理的利用了光生电子（e^-）和空穴（h⁺），加速了界面处载流子的传递，提高了材料的光催化性能。当pH = 7，催化剂投加量为0.5 g·L^-1，反应时间为1.5 h，1.0 mg·L^-1的SMZ去除率达到99.9%。在SMZ的光催化降解过程中，超氧自由基（?O₂^-）、羟基自由基（?OH）和h⁺起主要作用，主要有氧化、羟基化和脱硝3种方式。     

二维1:-5 Lotka-Volterra复四次系统的可线性化条件

本文考虑了如下的一类平面四次复Lotka-Volterra系统的可线性化问题ẋ=x（1-a₃₀x³-a₂₁x²y-a₁₂xy²-a₀₃y³）,ẏ=-y（5-b₃₀x³-b₂₁x²y-b₁₂xy²-b₀₃y³）.该系统为四次齐次多项式扰动下的具有$1:-5$线性项的复Lotka-Volterra系统,给出了该系统可线性化的充分必要条件.     

二维NiFe-LDH/Mo(OS)x纳米片协同促进电催化析氧反应

过渡族金属基二维纳米材料作为电催化析氧反应（oxygen evolution reaction, OER）催化剂具有巨大的潜力。通过原位电沉积法,在泡沫镍基底表面制备了二维层状镍铁双氢氧化物（NiFe-LDH）和氧硫化钼Mo(OS)_x纳米片异质结构。NiFe LDH/Mo(OS)_x电极在1 M KOH溶液中表现出优异的OER性能和长效稳定性,在10 mA/cm²电流密度下过电势仅为220 mV。在100、500 mA/cm²的高电流密度下,也能达到253、304 mV的低过电势。研究结果表明,NiFe-LDH/Mo(OS)_x电极优异的OER性能归因于Mo(OS)_x和NiFe LDH的协同作用,极大地促进了Fe²⁺向Fe³⁺活性物质的转化,并促进了氧空位的形成。这种协同制备方法为合理构建和设计异质结构电催化剂,实现高效的水分解提供了帮助。     

铁镍磷化物电极材料的制备及电催化析氢性能

为了解决电解水析氢过程中所用贵金属材料的高昂成本问题,采用水热-低温磷化法制备了一种低廉、环保、高效的析氢催化剂Fe_xNi_1-x-P。与传统制备方法比较,该方法在水热合成前驱体过程中,利用镍盐和铁盐与无水乙醇发生氧化还原反应,生成的OH^-可以沉淀金属离子,随后前驱体与NaH₂PO₂低温磷化制得Fe_xNi_1-x-P。通过研究发现,Fe_0.5Ni_0.5-P电极材料表现出优异的催化活性。在1.0 mol·L^-1 KOH溶液中,电流密度为10 mA·cm^-2时,电极Fe_0.5Ni_0.5-P需要的过电位仅为113 mV,1 000圈循环伏安测试后,极化曲线无明显衰减。提供了一种制备Fe_xNi_1-x-P的简便方法,为开发清洁能源系统的环境友好型催化剂提供了新思路。     

线性交换子的加权估计

 多线性交换子T_b(f)(x)=∫_Rⁿ∏_i=1^m(b_i(x)-b_i(y))k(x,y)f(y)dy在L^p(Rⁿ)(1K是一个标准的Calderón-Zygmund核.主要研究交换子Mf(x)=sup_x∈Q∫_Q|f(y)|dy,其中f∈L_loc(Rⁿ),x∈Rⁿ,Q是任何包含x的方体,并用Sharp极大估计得到了该多线性交换子在Herz空间的一个加权有界性.     

一类非线性中立型微分方程的振动定理

 一类非线性混合中立型泛函微分方程(dⁿ/dtⁿ)(x(t)±ax(t-τ)bx(t +τ))(q(t)f(x(t-ρ))+p(t)g(x(t+σ)))=0,被讨论,得到了各种解的振动性的充分条件.     

CdSQDs/TiO2复合材料的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了一种CdS 量子点（QDs）与TiO2的复合材料（CdSQDs/TiO2）。该 材料具有较高的光催化活性和稳定性,在250 W 金卤灯（波长> 420 nm）照射下催化降解初始浓度 为10 μmol/L 的模型污染物罗丹明B（RhB）,反应120 min,RhB 的降解率达到97%;反应240 min, RhB 的TOC 去除率约34%;经过8 次循环使用,其光催化活性几乎没有损失。5,5-二甲基1-吡咯 啉N-氧化物（DMPO）捕获自由基的电子顺磁共振（ESR）实验证明,光催化过程产生了·O2 -和·OH 自由基,正是这些活性氧物质导致了RhB 的降解。根据实验事实提出的光催化反应机理表明, CdSQDs 和TiO2之间产生了协同作用,促进了光电子的转移,降低了光电子与空穴复合的几率,从而 提高了光催化效率。     

Preparation and photocatalytic properties of ilmenite NiTiO<Subscript>3</Subscript> powders for degradation of humic acid in water

The powders of ilmenite structure NiTiO₃ were prepared by a modified Pechini process using tetrabutyl titanate and nickel acetate as raw materials, and using citric acid and ethanol as a chelating agent and a solvent respectively. The powder samples were characterized by thermogravimetric and differential thermal analysis (TG-DTA) and X-ray diffraction (XRD). The photocatalytic activity of NiTiO₃ under the irradiation of ultraviolet rays (UV) light was evaluated by degrading humic acid (HA) in water as a probe reaction. The possible photodegradation mechanism was studied by the examination of active species ·OH, ·O₂⁻, and holes (h⁺) through adding scavengers. The TG-DTA and XRD results indicated that the good crystal structure of ilmenite phase NiTiO₃ could be obtained when the Ni-Ti citrate complex was calcined at 600°C. The photocatalytic activity experiments indicated that NiTiO₃ had favourable photocatalytic activity under the irradiation of UV light, and the photocatalytic degradation rate of HA reached 95.3% after a 2.5 h reaction with the photocatalyst calcined at 600°C and a photocatalyst dosage of 0.4 g/L. The possible photocatalytic mechanism was deduced that holes (h⁺) and ·OH radicals are the major reactive active species in the photocatalytic reaction, and dissolved oxygen plays a weak role in the degradation of HA.     

二氧化钛-硫化镉/氧化石墨烯复合材料光催化降解废水中有机物的研究

本论文采用溶剂热法制备出TiO₂-CdS/rGO三元复合光催化材料,并对其降解亚甲基蓝、罗丹明B的光催化活性进行研究,发现TiO₂-CdS/rGO对于亚甲基蓝、罗丹明B的光催化降解活性优于TiO₂-CdS,催化效率明显提高,降解时间大大缩短;在可见光照射下,以TiO₂-CdS/rGO为光催化剂,光反应时间40 min,亚甲基蓝、罗丹明B的降解率可达100%。本文还研究了催化材料的稳定性、催化剂用量对光催化降解效果的影响。     

Catalysis of organic pollutant photodegradation by metal phthalocyanines immobilized on TiO<Subscript>2</Subscript>@SiO<Subscript>2</Subscript>

A TiO2@SiO2 hybrid support was prepared by the sol-precipitation method using n-octylamine as a template.The photocatalyst manganese phthalocyanine tetrasulfonic acid (MnPcS) was immobilized on the support to form MnPcS-TiO2@SiO2.X-ray diffraction (XRD) and UV-Visible diffuse reflectance spectra (UV-Vis DRS) were employed to characterize the catalyst.The photocatalytic degradation of rhodamine B (RhB) and the catalytic oxidation of o-phenylenediamine (OPDA) under visible light irradiation were used as probe reactions.The mineralization efficiency and the degradation mechanism were evaluated using chemical oxygen demand (COD Cr) assays and electron spin resonance (ESR),respectively.RhB was efficiently degraded by immobilized MnPcS-TiO2@SiO2 under visible light irradiation.Complete decolorization of RhB occurred after 240 min of irradiation and 64.02% COD Cr removal occurred after 24 h of irradiation.ESR results indicated that the oxidation process was dominated by the hydroxyl radical (·OH) and superoxide radical (O-·2) generated in the system.     

CZTS/La_2Ti_2O_7纳米粉体的制备及光催化性能

利用水热法合成路线,通过原位生长的方法,制备出Cu2ZnSnS4(CZTS)/La2Ti2O7纳米复合材料。并以其为光催化剂,在紫外光和可见光照射下对罗丹明B(RhB)进行降解。采用XRD、SEM对其成分及形貌进行表征,通过UV-vis漫反射吸收曲线表征半导体材料光吸收性能及禁带宽度,并研究CZTS/La2Ti2O7复合物的光催化性能。结果表明:CZTS均匀地分布在La2Ti2O7表面,通过复合有效地减小了La2Ti2O7催化剂的带隙,拓展了光响应范围。在可见光和紫外光下,该复合材料均具有良好的光催化活性。     

2D TiO2/Ag3PO4异质结复合催化剂的制备及其光催化性能研究

采用溶剂热法制备了二维TiO₂纳米片（2D TiO₂）,然后通过原位生长法在其表面沉积Ag₃PO₄,得到2D TiO₂/Ag₃PO₄异质结复合光催化材料。通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、紫外可见分光光谱法（UV-Vis）、X射线光电子能谱（XPS）、N₂吸附-脱附法（BET）等手段对催化材料进行了表征,评价了2D TiO₂/Ag₃PO₄在可见光下催化降解罗丹明B （RhB）的性能,并结合荧光和电化学测试结果,提出了2D TiO₂/Ag₃PO₄的可见光催化机理。结果表明,2D TiO₂/Ag₃PO₄的吸附-光催化降解性能随着Ag₃PO₄含量的增加而提高;少量H₂O₂可以极大地提高2D TiO₂/Ag₃PO₄的光催化活性;光催化降解RhB过程中的主要活性物质是·OH和·O^-₂,异质结的存在使2D TiO₂/Ag₃PO₄具有比2D TiO₂更优异的光催化活性、电荷分离能力和更快的光电子转移速率。     

扩散火焰法制备TiO2纳米晶及其光催化活性

利用自行设计开发的扩散火焰燃烧反应器,以四氯化钛为前驱体,通过四氯化钛气相水解法,改变四氯化钛进料速率和中心环氧气含量,合成粒径和晶型组成可控的二氧化钛纳米晶。透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)分析结果表明:制备的球形样品分散性好、粒径分布均匀、晶化完整。以罗丹明B染料在紫外光条件下的降解为模型反应,考察了球形二氧化钛纳米晶的粒径和晶型组成与光催化活性的关系。结果表明:晶型组成不变时,晶粒尺寸越小,光催化活性越好;而当晶粒尺寸不变时,随着锐钛矿型质量分数的增加,光催化降解罗丹明B的活性先增加后降低,锐钛矿型二氧化钛质量分数为0.80时,光催化活性最好。     

硫改性富镉生物质炭光催化降解双酚A

以镉污染土壤修复后的生物质高粱为原材料,利用高温煅烧和水热反应制备了硫改性生物炭光催化材料,通过扫描电镜、X射线衍射等手段对材料的形貌和晶体结构等进行表征,结果表明生物炭上成功负载了硫化镉晶体.光催化降解特性研究发现,该材料能快速降解水中双酚A(BPA),其光催化降解速率分别是生物质高粱生物炭和硫化镉的15.5倍和2.4倍.单因素实验发现,酸性环境、提高材料投加量均能显著提高材料对BPA的光催化降解速率.循环实验表明,该材料具有较好的光催化稳定性.猝灭实验发现,光催化降解过程中起主要作用的活性物种为空穴(h⁺),其次是·OH和·O^-2.     

含Sr2+和Bi3+有机杂化体的合成及其光降解罗丹明B

采用溶剂热法在N,N-二甲基甲酰胺溶液中合成了不同摩尔比例的SrCl_2和Bi(NO_3)_3(分别为5%,10%,30%,50%,80%)与对苯二甲酸形成的含Sr~(2+)和Bi~(3+)有机杂化体,并在紫外可见光照射下对其进行了罗丹明B降解活性的评价.结果表明:杂化体在紫外可见光下对RhB降解活性良好,其中SrCl_2摩尔比例10%掺杂的催化剂光降解活性最佳,这归结于其在紫外区域对光有很好的吸收及光生电子和空穴能有效地分离.双金属离子能协同调节有机杂化体的光催化活性.     

Immobilization of cross-linked In-doped Mo(O,S)2 on cellulose nanofiber for effective organic-compound degradation under visible light illumination

Relatively small amounts of In-doped Mo(O,S)₂ (IMS) catalysts (10%, 20%, and 30%) were deposited on cellulose nanofiber (CNF) by cross-linking them with functional groups of siloxane and epoxy to form CNF-IMS hybrid composites. The as-prepared hybrid composites were characterized and tested their performances toward the photo degradations of cationic (MB and RhB) and anionic (MO) dyes. As indium was doped into Mo(O,S)₂ lattice to form solid-solution, the charge transfer and photocarrier separation during the catalytic reaction were simultaneously enhanced as probed with electrochemical impedance spectroscopy and photoluminescence measurements, respectively. To ensure the catalyst on CNF was well deposited and recyclable, the hybrid composite was evaluated with a reusability experiment to show the stability performance in degrading organic dyes. It was found the environmentally friendly CNF-IMS hybrid composite was relatively stable during the reusability experiment, indicating no catalyst powder was leached out during the photocatalytic reaction. The photoreaction mechanism was convinced by radical-scavenging experiments to show that hydroxyl and superoxide played essential roles for the organic dye degradations in visible-light illuminated conditions. The cross-linked organic/inorganic hybrid catalyst showed a prospective visible light active material not only to solve the environmental issue due to the leaching of nanoparticles but also to lower the post-treatment/recycling cost of photocatalyst in industrial application.     

BiFeO3纳米粉体的制备及其紫外光催化性能

采用共沉淀法制备了斜菱方钙钛矿结构的BiFeO₃纳米粉体,通过X射线衍射、透射电镜和紫外-可见光谱仪等测试手段表征了粉体的物相、形貌及其特征吸收光谱,同时考察了升温速率和煅烧温度对BiFeO₃物相的影响。结果表明：当煅烧温度为500℃,升温速率为10~15℃/min时可形成粒径为30~90nm的球形BiFeO₃纳米粉体;该粉体的吸收截止波长为600nm,对应的禁带宽度为2.05eV,具有较宽的光波长响应范围。光催化实验表明在紫外光照射下,加入0.3g的BiFeO₃纳米粉体后,只需3h即可使100mL质量浓度为4.8mg/L的罗丹明溶液的脱色率达到95%,证实其对紫外光具有良好的响应,可用于光催化降解有机污染物。