Zn掺杂TiO2纳米管电极制备及其对五氯酚的光电催化降解

采用阳极氧化法在Ti基底上制备TiO₂纳米管电极, 再通过浸渍法制备出Zn掺杂TiO₂纳米管电极. 采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电子探针显微分析(EPMA)、紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)技术对其进行表征, 电极表面分布有均匀的纳米管状阵列, 管径50～90 nm, 管长约200 nm, 管壁厚约为15 nm, 锐钛矿型TiO₂, Zn元素以ZnO小团簇形态沉积在TiO₂纳米管电极表面, 与TiO₂纳米管电极相比起始吸收带边红移近20 nm. 分别使用Zn掺杂TiO₂纳米管电极和TiO₂纳米管电极对相同五氯酚(PCP)溶液(初始浓度为20 mg/L, 电解质Na₂SO₄浓度为0.01 mol/L, 初始pH为7.03)进行光电催化降解120 min. 结果表明: 在紫外光(400 μW/cm²)或可见光(4500 μW/cm²)的照射下, Zn掺杂TiO₂纳米管电极对PCP的降解率分别为73.5%和18.4%, 而TiO₂纳米管电极对PCP的降解率分别为48.5%和3.2%. Zn掺杂TiO₂纳米管电极光电催化降解PCP的准一级反应动力学常数分别为TiO₂纳米管电极的2.0倍和5.8倍, 且其光电催化性能与Zn掺杂浓度有关，最优掺杂浓度为0.909%. Zn掺杂TiO₂纳米管电极的稳定性良好.     

Pd-Cu/水滑石吸附催化氢还原水中的硝酸根

采用混合浸渍法制备了以水滑石为载体的Pd-Cu催化剂, 利用比表面仪(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射透射电子显微镜(FTEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征, 考查了其对水中NO₃&#8722;的吸附、催化氢还原性能, 并与其他载体(氧化铝(Al₂O₃)、二氧化钛(TiO₂)、分子筛(HZSM))的催化剂进行了比较. 结果表明, 以水滑石为载体的Pd-Cu催化剂是比表面积较大(185.3 m²/g)的中孔(52.2 Å)材料, 活性金属粒子大小均匀(<10 nm), 其在水中发生层状结构重建, 可吸附水中的NO₃&#8722;, 吸附等温线符合Langmuir模型; Pd-Cu/水滑石对于NO₃&#8722;的催化还原是吸附作用和催化氢还原作用的连续动态过程, 因此, 与Al₂O₃, TiO₂, HZSM为载体的催化剂相比较, 水滑石为载体的催化剂具有更高的催化还原活性和较高的选择性. 水滑石在水中存在一定的表面水解, 但析出的金属离子浓度均小于现行的饮用水标准, 重复使用试验表明Pd-Cu/水滑石催化还原水中硝酸根的稳定性较好.     

利用超薄空穴阻挡层获得稳定白光器件

将3 nm的2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(BCP)插入到聚乙烯咔唑掺杂4-二氰亚甲基-2-叔丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久咯呢定基-9-烯基)-4H-吡喃(PVK:DCJTB)的发光层和电子传输层八羟基喹啉铝(Alq₃)之间, 器件结构为ITO/PVK:DCJTB/BCP(3 nm)/Alq₃(8 nm)/Al, 其中BCP既能利用空穴阻挡的作用将更多的激子限制在掺杂发光层中, 又能利用BCP层的不完全隔离调节在PVK, Alq₃和DCJTB之间Forster能量传递的程度, 实现蓝、绿、红三种颜色发光. 当DCJTB掺杂浓度为0.25%(质量分数)时器件的色坐标为(0.32, 0.32), 而且色坐标几乎不随电压变化. 在18 V下器件达到最大亮度为270 cd/m², 电流效率为0.166 cd/A.     

正钽酸钇掺Er3+与Er3+, Yb3+共掺上转换发光

报道了YTaO₄: Er³⁺和YTaO₄: Er³⁺, Yb³⁺上转换发光材料的合成与980 nm LD抽运下的发光特性. 上转换发光光谱表明, 共掺Yb³⁺后, 显著提高了绿光(²H_11/2/⁴S_3/2→⁴I_15/2)、红光(⁴F_9/2→⁴I_15/2)发射, 同时抑制了红外光(⁴I_9/2→⁴I_15/2)发射. 另外, 绿光发射强度随着Yb³⁺浓度变化规律是先增强后减弱, 而红光和红外光发射强度却呈增减交替变化. 给出了稀土离子的最佳掺杂浓度, 并分别讨论了Er³⁺单掺和Er³⁺, Yb³⁺共掺的上转换机理, 发现当Yb³⁺浓度增至12%(摩尔分数)时, 上转换机理由两步能量传递过程转化为协同敏化过程, 如果继续增加Yb³⁺浓度, 则发生反能量传递(Er³⁺→Yb³⁺), 其结果导致绿光猝灭、红光和红外光略有增强.     

四苯基卟啉羰基钌电致发光性能的研究

四苯基卟啉羰基钌(RuTPPCO)可以作为红光掺杂材料制备有机电致发光器件, 采用的器件结构为[ITO/CuPc/NPB/Alq₃:RuTPPCO/LiF/Al](Alq₃ = 三(8-羟基喹啉)铝). 其中Alq₃:RuTPPCO的共沉积膜作为发射层. 实验结果表明在发射层中存在着从Alq3到RuTPPCO的能量传递. 通过改变掺杂层中RuTPPCO的浓度来考察器件的性能. 当RuTPPCO的掺杂浓度在15%(质量分数)时, 器件呈现纯正的红光发射, 发射峰位为656 nm, 器件的效率为0.32 cd/A.     

荧光显微技术直接观测C60(C(COOH)2)2与活细胞的相互作用

合成分离纯化了对中枢神经系统退化性疾病具有治疗效果的水溶性富勒烯丙二酸衍生物C₆₀ (C(COOH)₂)₂, 利用荧光显微成像技术直接观察它们与活细胞的相互作用. 并利用流式细胞分析技 术, 进一步对其细胞毒性进行了研究. 实验结果发现, 这种碳纳米物质能够直接进入细胞, 主要集中在细胞质中. 不仅如此, C₆₀ (C(COOH)₂)₂还可以将本身不能进入细胞的分子带入细胞中. 研究还发现, 在 1×10^&#8722;2~1×10² mg/L浓度范围内, C₆₀(C(COOH)₂)₂无明显细胞毒性. 研究结果表明C₆₀ (C(COOH)₂)₂在药物载带和输运方面可能具有应用前景.     

菱方晶体的有序结构

就菱方晶体建立了简单菱方晶格气体模型, 用密度波理论研究了菱方固溶体的有序结构. 根据无序态固溶体系统的能量在Brillouin区高对称点取极值的特点, 确定驱动有序结构的波矢量. 由此推导出7种有序结构类型, 包括4种完全有序结构和相应的A基元浓度. 根据这些理论结果预报了A_1/4B_3/4, A_1/2B_1/2, A_3/4B_1/4型有序固溶体的存在. 根据刚玉型二元金属氧化物的特点, 用二次有序化理论对其中阳离子的有序结构进行研究, 预报了(A_1/4B_3/4)₂O₃, (A_1/2B_1/2)₂O₃ 和 (A_3/4B_1/4)₂O₃型有序固溶体的存在. 根据理论结果对文献报道的典型实验结果进行了解释, 包括刚玉结构的过渡金属掺杂α-Al_2-xT_xO₃ (T = Sc, Y, La, Ac, x = 0.5)晶体, 刚玉型α-FeAlO₃晶体, α-Fe_2-xCr_xO₃固溶体, 以α-Al₂O₃, α-Cr₂O₃和α-Y₂O₃ 为主要成分的抗高温氧化的多元膜和复合膜等. 这些有序结构的确定为材料结构和性能的第一性原理研究等奠定了基础.     

自由基簇射脱除氮氧化物

研究了电晕放电诱导自由基簇射脱除烟气中的NO_x(DeNO_x过程, NO_x为NO和NO₂的总称). 首先考察了放电特性, 发现适当调节喷嘴电极中的气体流量和电压可以产生稳定的流光电晕.实验表明, 烟气中NO浓度随电压升高而降低; NO₂浓度在低电压条件下与电压值成正比, 但是当电压升高到某一阈值后随电压增长迅速降低.电压升高可提高DeNO_x效率, 当电压临近击穿电压时, 效率可达70%. 文中提出了脱除NO_x的机理, 认为放电过程中产生的自由基在NO_x脱除过程中起关键作用, 自由基反应把NO和NO₂转化为酸类物质.为验证所提出的机理, 采用蒙特卡罗方法计算了相关反应的速率常数和自由基产率, 并在此基础上, 通过化学动力学计算得到了反应器出口NO和NO₂的浓度以及NO_x脱除效率. NO_x脱除效率的计算结果在低电压时与实验结果相近, 但在高电压时高于实验值.     

荧光猝灭响应的溶解氧有机改性溶胶-凝胶传感膜的构筑

利用二甲基二甲氧基硅烷为有机改性剂, 制备溶胶-凝胶, 并通过对氧荧光猝灭指示剂4,7-二苯基-1,10-邻菲咯啉钌(Ru(dpp)₃(ClO₄)₂)的包埋, 构筑以Ru(dpp)₃(ClO₄)₂为荧光指示剂的氧传感敏感膜. 利用蓝光发光二极管(LED, l_max = 475 nm)为激发光源, 考察了氧敏感膜的荧光行为, 并以此进行了水体中溶解氧含量的检测. 传感膜对水溶液溶解氧的最低检出限为0.2 μg/mL, 测定的相对标准偏差为2%, 线性范围为0.5~16 μg/mL, 响应时间(t₉₅)为60 s, 敏感膜使用寿命大于10个月.     

多金属氧酸盐纤维的电纺制备和表征

通过电纺技术制备了聚乙烯醇/K₇[SiW₁₁O₃₉Co(H₃P₂O₇)]复合纤维毡, 在500℃煅烧这种复合纤维8 h, 得到了纯的Keggin结构的K₇[SiW₁₁O₃₉Co(H₃P₂O₇)]纤维. 通过红外吸收光谱(IR)、电子自旋共振(ESR)和扫描电子显微镜(SEM)对纤维毡进行了表征. 这种纤维的平均直径为250 nm. 在纤维形态没有改变的情况下, 吸收和解吸水蒸汽会呈现出颜色的变化.     

配位聚合物[Co2(C3H4N2)4(C10H2O8)]n的晶体结构、磁性及光-电性能

采用溶液热合成方法, 得到了新颖的Co(Ⅱ)配位聚合物单晶体. 它是以[Co₂(C₃H₄N₂)₄(C₁₀H₂O₈)]为重复单元、用均苯四甲酸根为桥而联成的一维无限链状聚合物. 该配合物单晶属三斜晶系, 空间群P 1, ( — ) a = 0.9610(1) nm, b = 0.9684(1) nm, c = 0.7924(1) nm, α = 96.695(9)°, β = 102.741(6)°, γ = 116.551(5)°, V = 0.6236(2) nm³, Z = 2, R₁ = 0.0342, wR² = 0.0990. 表面光电压光谱测试结果表明, 它在300~800 nm范围内, 表现出了较明显的光伏响应带. 另外从该化合物的变温磁化率研究结果可以看出, 该聚合物具有弱的反铁磁物质行为.     

辣根过氧化物酶在MnO2纳米片薄膜中的直接电化学与电催化行为

采用新型纳米材料MnO₂纳米片作为固定辣根过氧化物酶(HRP)的载体, 制备了HRP/MnO₂纳米片修饰的玻碳电极(GCE). 在MnO₂纳米片薄膜中, HRP能够实现有效的直接电子转移, 在pH 6.5的磷酸缓冲溶液中, 修饰电极的循环伏安曲线上显示出一对可逆的氧化还原峰, 式量电位为-0.315 V (vs. Ag/AgCl). HRP在MnO₂纳米片/GCE表面的电子转移速率常数为6.86 s^-1. HRP/MnO₂纳米片/GCE的式量电位(mV)在pH 4.0~8.0范围内与溶液pH值成线性关系, 其斜率为-53.75 mV·pH^-1, 表明电极反应在发生一个电子转移的同时还伴随一个质子的转移. 修饰后的电极对H₂O₂有良好响应, 响应时间小于3 s, 在信噪比为3时, 最低检出限为0.21 μmol·L^-1.     

丁二酸改性二氧化硅胶体球的制备及其胶体晶体的组装

采用Stöber法在乙醇介质中合成二氧化硅(SiO₂)胶体球. 为提高SiO₂胶体球的表面电荷密度, 将丁二酸化学键合于SiO₂胶体球表面. 扫描电子显微镜(SEM)结果表明样品平均粒径为473 nm, 单分散性较高、平均标准偏差小于5%; 傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)结果证明丁二酸一端的羧基与SiO₂胶体球表面的羟基发生了酯化反应; Zeta电位和标准氢氧化钠滴定测试结果显示, 经表面改性后, SiO₂胶体球在水溶液中的Zeta电位从-53.72 mV提高到-67.46 mV, 表面电荷密度从0.19 μC/cm²提高到0.94 μC/cm². 通过垂直沉积法在水溶液中制备出有序性较好的密排结构的SiO₂胶体晶体. 在SEM下, 观察到这种胶体晶体是面心立方(fcc)密排结构. 透射光谱表明, 所制备的胶体晶体在(111)方向具有光子晶体的带隙性质.     

含有吡嗪配体的有机金属铑大环化合物的合成及结构表征

双核夹心结构铑的氯化物(Cp^ttRh)₂Cl₂ (μ-Cl) 2 (1) (Cp^tt = η⁵-^tBu₂C₅H₃)与等摩尔量的AgSO₃CF₃反 应, 可以形成三氯桥联的离子型化合物(Cp^ttRh) ₂ (μ-Cl) ₃ [SO₃CF₃] (2). 进一步与AgSO3CF3反应, 可以得到二氯桥的中间体化合物[(Cp^ttRh) ₂ (μ-Cl) ₂][SO₃CF₃]₂ (3). 3与双氮配体——吡嗪反应, 制备出四核半夹心结构14元环化合物[(Cp^ttRh) ₄ (μ-Cl) ₄ (μ-pyrazine) ₂][SO₃CF₃]₄ (4). 采用红外光谱、核磁共振、元素分析等方法, 表征了所形成的化合物, 并用X射线单晶结构解析方法对化合物2和4进行了晶体结构分析. 2中3个氯桥原子所组成的平面同时与两个环戊二烯所组成的平面平行; 4中四核14元环呈矩形, 其环内孔径为0.3748 nm × 0.7027 nm, 环上两吡嗪组成的平面相互平行, 其平面间距离为0.3510 nm, 存在分子间相互作用.     

电化学沉积法制备类石墨相氮化碳

用Si(100)基片做衬底, 1︰1.5的三聚氯氰和三聚氰胺的丙酮饱和溶液为沉积液, 在室温常压下用电化学的方法沉积了CNx薄膜. X射线衍射(XRD)测试显示, 衍射花样中出现的衍射峰所对应的晶面间距与文献计算的类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)的结构数据较为吻合, 实验晶胞参数为a = 4.79, c = 6.90, 与文献的值a = 4.74, c = 6.72的误差分别为1.05%和2.68% . X射线光电子能谱(XPS)结果表明沉积的薄膜中主要元素为C, N, 且N/C = 0.75, C1s和N1s的结合能谱中287.72 eV的碳和400.00 eV的氮是样品中碳氮的主体, 以C₃N₃杂环的形式存在. 傅里叶转换红外光谱(FTIR)在800, 1310和1610 cm^-1的吸收峰也表明薄膜中存在三嗪环(C₃N ₃), 和X射线光电子能谱的分析结果一致. Teter等人预言的g-C₃N₄在结构形式上和三聚氰胺的完美脱胺缩聚物是一样的, 红外光谱和X射线光电子能谱表明在样品中存在三嗪环(C₃N₃), 支持XRD的实验结果. 以上结果说明CNx薄膜中有g-C₃N₄晶体存在.     

2-乙酰基苯并咪唑缩甘氨酸Schiff碱镨(Ⅲ) 配合物的合成及性质

在甲醇溶液中合成了新型2-乙酰基苯并咪唑缩甘氨酸Schiff碱配体及其镨(Ⅲ)配合物, 通过化学分析、元素分析、质谱、核磁共振谱、紫外-可见光谱、红外光谱、激光拉曼光谱、热分析及三维荧光激发和发射光谱, 进行了分子组成确证及性质研究. 该镨(Ⅲ)配合物的组成为Pr ₂ L ₃ (NO ₃ ) ₃ ·2CH ₃ OH(L= C ₁₁ H ₁₀ N ₃ O ₂ ), 配合物具有特殊的溶解性能, 加水后呈弱酸性, 加酸引起Schiff碱配体离解而溶于水; 加强碱时, 当pH在7~10之间, 随着碱性的增大, 配合物的溶解度增大, 直至其水溶液的pH≥13时才产生氢氧化物沉淀. 该配合物在不同激发光的激发下, 有不同的荧光发射: 当激发光处在波长为200.0~280.0 nm区间, 配合物最强发射峰为290.0 nm, 当激发光处在波长为290~350 nm区间, 配合物发射峰为400.0 nm的荧光宽峰.     

利用一种简单方法制备的高质量的p型ZnO薄膜及其性质

利用化学气相沉积法(chemical vapor deposition, CVD), 以Zn₄(OH)₂(O₂CCH₃)₆·2H₂O为固相源、ZnNO₃为掺杂源制备出p型ZnO:N薄膜, 采用XRD, 霍耳效应和PL谱对薄膜进行分析, 研究了衬底温度对膜结构、电学性质和光致发光特性的影响. 结果表明, 生长温度较低时, 薄膜呈p型导电特性且电阻率随衬底温度的升高而下降, 衬底温度为400℃时, 载流子浓度达到+5.127×1017 cm^-3, 电阻率为0.04706 Ω·cm, 迁移率为259 cm²/(V·s), 并且一个月后的测试表明薄膜仍呈p型导电特性. 当衬底温度过高时薄膜从p型导电转为n型.     

熔盐电还原固态混合氧化物低能耗制备TiNi合金

在CaCl₂熔盐中直接电化学还原固态TiO₂与NiO混合物一步制备TiNi合金粉末, 该方法流程短、污染少、能耗低, 初始研究结果表明在电流效率仅为20.5%的情况下, 新方法制备1 kg TiNi合金的能耗亦低至23.4 kW·h. 对电解还原历程的研究表明, NiO优先还原为金属镍, TiO₂先钙钛矿化为CaTiO_3-x, 然后在镍的去极化作用下逐步还原为Ni₃Ti和TiNi. 控制电解电压不仅可调控TiNi合金相的生长速度, 还可方便制备Ni与钙钛矿的复合功能材料.     

C2 (a3Πu)自由基与NO, N2O, O2, H2和NH3反应的动力学研究

研究了C₂(a³Π_u)自由基与NO, N₂O, O₂, H₂, NH₃等分子的反应动力学. C₂(a³Π_u)自由基是由266 nm光解C₂Cl₄产生的, 用激光诱导荧光(LIF)检测C₂(a³Π_u)自由基的相对浓度随着反应时间的变化, 得到C₂(a³Π_u)自由基与N₂O, NH₃的双分子速率常数: k_N2O(1.63±0.20)×10^&#8722;13 cm³·mol^&#8722;1·s^&#8722;1, k_NH3 = (5.92±1.00)×10^&#8722;14 cm³·mol^&#8722;1·s^&#8722;1. C₂ (a³Π_u)自由基与NO, O₂, H₂等分子反应的消耗速率常数: k_NO = (5.46±0.10)×10^&#8722;11 cm³·mol^&#8722;1·s^&#8722;1, (1.58±0.16)×10^&#8722;11 cm³·mol^&#8722;1·s^&#8722;1, k_H2 < 1.0×10^&#8722;14 cm³·mol^&#8722;1·s^&#8722;1. 对反应分析及理论计算的结果表明: C₂(a³Π_u)自由基与NH₃和H₂反应主要是抽氢过程, 且反应的入口通道都存在一个能垒.     

系列蝎型三聚吡唑硼酸盐钒氧配合物的合成及结构研究

Na(HB(pz)₃)和Na(HB(3, 5-Me₂pz) ₃)分别与VOSO₄·nH₂O和KSCN及对应的吡唑在甲醇体系中反应, 得到两个新型钒氧配合物VO(HB(pz) ₃)(pz)(SCN)(1)和VO(HB(3,5-Me₂pz) ₃)(3,5-Me2pz)(SCN)-(SCNH) ₂(2). 通过元素分析、红外光谱和紫外光谱对配合物进行了表征, 并且研究了它们的荧光光谱, 结果表明配合物的发光是金属钒与配体的相互作用产生的. 此外, 对配合物1和2进行了X射线衍射单晶结构测定. 结合从头计算结果进一步分析了配合物的稳定性以及配合物分子中配键的共价特征.