金属有机框架衍生的Co3O4/SnO2复合材料制备及其光催化性能

金属有机框架(metal-organic framework,MOF)材料ZIF-67衍生Co₃O₄十二面体纳米块在室温下与SnO₂复合,制备出立方体Co₃O₄/SnO₂复合光催化剂.煅烧后形成的Co₃O₄/SnO₂材料禁带宽度明显降低,荧光淬灭明显,说明Co₃O₄的加入拓展了SnO₂的光响应范围至可见光甚至红外光区域,同时促进了光催化反应过程中光生载流子的分离.以罗丹明B(Rhodamine B,Rh B)为目标反应物,在可见光下考察了MOF衍生的Co₃O₄/SnO₂的光催化降解活性,发现Co₃O₄/SnO₂在60 min内可以降解89.6%的Rh B,分别是纯SnO₂和纯...     

WO3/碳点/TiO2复合纳米材料的制备及其光致阴极保护作用研究

采用两步阳极氧化法制备了TiO₂纳米阵列（TNAs）,然后分别采用浸泡法和电沉积法在TNAs表面负载碳点层和WO₃层,得到WO₃/碳点/TNAs复合纳米光阳极（TCW）,并通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱仪（XPS）对其进行了表征。采用紫外可见漫反射光谱法（UV-Vis DRS）和电化学方法测定了TCW光阳极的光吸收和电化学性能,并评价了在模拟海水溶液中TCW对Q235碳钢的光致阴极保护作用。结果显示：与TNAs相比,TCW的吸收边从紫外光区（384 nm）扩展至可见光区（426 nm）,带隙宽度（E_g）从3.23 eV降低到2.91 eV,对光的吸收能力显著提升;可见光响应电流密度提高了6.85倍,达到157 μA/cm²。将TCW光阳极与Q235碳钢阴极耦合后,阴极表面的稳态光响应电流密度达到101 μA/cm²;与耦合前相比,其自腐蚀电位降低了0.41 V （vs.Ag/AgCl）,电化学电流噪声（ECN）振幅增大,腐蚀过程受到明显抑制。以上结果表明TCW对Q235碳钢具有优异的光致阴极保护作用。     

WO3/碳点/TiO2复合纳米材料的制备及其光致阴极保护作用研究

采用两步阳极氧化法制备了TiO₂纳米阵列（TNAs）,然后分别采用浸泡法和电沉积法在TNAs表面负载碳点层和WO₃层,得到WO₃/碳点/TNAs复合纳米光阳极（TCW）,并通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱仪（XPS）对其进行了表征。采用紫外可见漫反射光谱法（UV-Vis DRS）和电化学方法测定了TCW光阳极的光吸收和电化学性能,并评价了在模拟海水溶液中TCW对Q235碳钢的光致阴极保护作用。结果显示：与TNAs相比,TCW的吸收边从紫外光区（384 nm）扩展至可见光区（426 nm）,带隙宽度（E_g）从3.23 eV降低到2.91 eV,对光的吸收能力显著提升;可见光响应电流密度提高了6.85倍,达到157 μA/cm²。将TCW光阳极与Q235碳钢阴极耦合后,阴极表面的稳态光响应电流密度达到101 μA/cm²;与耦合前相比,其自腐蚀电位降低了0.41 V （vs.Ag/AgCl）,电化学电流噪声（ECN）振幅增大,腐蚀过程受到明显抑制。以上结果表明TCW对Q235碳钢具有优异的光致阴极保护作用。     

水热法和电化学表面处理制备高性能Fe_2O_3光阳极

通过水热的方法合成了α-Fe2O3光电极.通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-vis)吸收光谱、扫描电镜(SEM)对α-Fe2O3光阳极进行表征,并对α-Fe2O3光阳极进行了光电化学性能表征.为了提高α-Fe2O3光阳极的光电性能,对制备α-Fe2O3光阳极的条件进行了优化.光电化学测试的结果表明:电化学表面处理能够提高α-Fe2O3光阳极的光电化学性能,并分析了α-Fe2O3光阳极光电性能增加的机理.电化学表面处理有利于光生空穴传递并且减少了电子-空穴对的复合几率,从而提高了α-Fe2O3光阳极的光电性能.     

pg-C3N4/CQDs复合物可见光下光催化产过氧化氢的性能研究

光催化产过氧化氢(H₂O₂)相比于传统的蒽醌法，具有清洁环保、条件温和、功耗低等优点。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种很有前途的产H₂O₂的光催化剂，但由于其比表面积小、光响应范围窄、光生电子-空穴易复合等缺点，产H₂O₂的效率比较低。利用盐酸三聚氰胺作为前驱体合成多孔石墨相氮化碳(pg-C₃N₄),同时在其表面负载碳量子点(CQDs),制备得到pg-C₃N₄/CQDs复合光催化剂，并通过XRD、TEM、UV-Vis、TP、PL等表征测试样品的结构、形貌、光学和电化学性能。该催化剂具有较大的比表面积，同时基于CQDs的光学特性和良好的捕获、转移电子的性质，极大地提高了复合光催化剂的光响应范围(甚至达到近红外区域),并有效地抑制了光生电子-空穴的复合。在可见光产H₂O₂的实验中，pg...     

过硫酸盐增强ZnO@N,C-Co3O4光电催化降解四溴双酚A的性能研究

过硫酸盐活化技术作为一种新型高级氧化技术,与光电催化技术耦合后能够显著提高材料对污染物的降解性能. 通过水热法研制ZIF-67/8的衍生材料ZnO@N, C-Co₃O₄,显著拓宽ZnO的光吸收范围至可见光区域,并且有效抑制光生载流子的复合. 对复合薄膜电极的化学组成、形貌特征、光吸收性能进行表征,研究了光电化学性能. 研究表明:薄膜电极在过硫酸盐增强光电催化体系中对四溴双酚A(TBBPA)的降解率最高达97.2%. 过硫酸盐活化技术和光电催化耦合显著增强ZnO@N, C-Co₃O₄对TBBPA的催化降解效率. 提出了过硫酸盐增强光电催化降解TBBPA的机理,硫酸根自由基和羟基自由基是该体系的主要活性物种.     

蒙脱石负载硫掺杂赤铁矿复合材料的光芬顿催化性能及其增强机理研究

采用水热联合煅烧法合成了一种蒙脱石负载S掺杂赤铁矿的高效新型非均相芬顿催化剂(S-α-Fe₂O₃/Mnt). 采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电子顺磁共振(EPR)以及捕获测试方法对催化剂进行表征,并深入研究了催化性能及其增强机理. 结果表明:S-α-Fe₂O₃/Mnt的可见光芬顿催化性能良好,且拥有较宽的有效pH范围. 在pH 3.0时其所催化的光芬顿反应速率快,50 mg/L的苯酚在10 min时降解率达到100%;即使当pH 5.0时,尽管苯酚降解速率有所降低,但50 mg/L的苯酚仍可以在60 min内完全降解. 进一步对催化降解机理的研究表明:S掺杂可在S-α-Fe₂O₃/Mnt的α-Fe₂O₃相中引入了硫离子,形成大量的结构氧缺陷空位(OVs),从而增强矿物材料的光催化性能;此外,蒙脱石表面酸位点可以拓宽该催化剂的有效pH范围. 因此,S-α-Fe₂O₃/Mnt是一种在环境修复中具有重要应用前景的芬顿催化剂.     

共沉淀中热力学耦合对正极材料电化学性能的影响

以共沉淀法制备钠离子层状氧化物正极材料NaNi_0.4Mn_0.4Fe_0.2O₂,采用Al³⁺有效控制和平衡共沉淀反应的过程.考察了加入Al元素带来的热力学耦合效应及对正极材料电化学性能的影响.结果表明,在Mn²⁺,Ni²⁺和Fe²⁺离子共存的环境中,由于Al³⁺更高的过饱和度和更负的吉布斯自由能变(ΔG)所产生的热力学耦合效应,显著改变了溶液离子之间的沉淀驱动力,加速Ni²⁺和Mn²⁺的沉淀并抑制Fe³⁺的沉淀.Na［Ni_0.4Mn_0.4Fe_0.2］_0.995Al_0.005O₂正极材料表现出优异的电化学性能,这归因于引入Al³⁺制备得到高质量的前驱体(［0.4MnCO₃·0.4NiCO₃·0.2Fe(OH)₃］_0.995·0.005Al(OH)₃).     

w(CaO)/w(Al2O3)对钙铝基保护渣结晶性能的影响

利用热丝法测试技术,结合扫描电镜和能谱分析,研究了不同w(CaO)/w(Al₂O₃)条件下钙铝基保护渣的结晶性能.结果表明,较低w(CaO)/w(Al₂O₃)下,保护渣结晶物相为LiAlO₂和CaO·Al₂O₃.其析出由渣中的Li⁺离子和Ca²⁺离子分别对高聚合度铝氧四面体结构的电荷补偿所致.而且,Li⁺离子优先参与,LiAlO₂优先析出.较高w(CaO)/w(Al₂O₃)下,结晶物相转变为LiAlO₂和3CaO·Al₂O₃.其变化原因为,CaO相对质量分数提高,保护渣聚合度降低,Ca²⁺离子和低聚合度铝氧四面体结构单元Q²结合而形成3CaO·Al₂O₃并析出.随着w(CaO)/w(Al₂O₃)由1.13提高至1.82,钙铝基保护渣析晶能力先减弱然后增强.在w(CaO)/w(Al₂O₃)为1.50和1.82时分别具有最弱和最强的析晶能力.     

阴／阳极电流密度对铝合金微弧氧化陶瓷膜特性的影响

采用微弧氧化技术在铝合金上合成了陶瓷膜, 研究了阳极电流密度和阴／阳极电流密度比对陶瓷膜特性的影响. 结果表明, 阳极电流密度对陶瓷膜中α-Al₂O₃比γ-Al²O³的相对含量影响很大, 但阴／阳极电流密度比对其相对含量的影响较小, 而陶瓷膜的显微硬度、 微观结构和致密层的厚度与阳极电流 密度和阴／阳极电流密度比密切相关.     

锂离子电池电极材料Li4Ti5O12@TiO2的制备及性能

用水热法制备Li₄Ti₅O₁₂@TiO₂复合材料与同样方法制备的尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂进行对比.对2种材料采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、光电子能谱仪(XPS)进行表征;N₂吸附-脱附曲线进行比表面积分析;恒电流充放电测试和电化学交流阻抗(EIS)技术进行电化学性能分析.结果表明Li₄Ti₅O₁₂@TiO₂和Li₄Ti₅O₁₂均呈颗粒状,粒径分别约为50和70 nm.XPS分析显示Li₄Ti₅O₁₂@TiO₂中的Ti为+4价态.电化学测试结果显示Li₄Ti₅O₁₂复合了锐钛型TiO₂...     

CH3NH3PbI3薄膜的光致发光增强效应

采用光谱测量技术分析了CH₃NH₃PbI₃薄膜的光致发光增强效应及其对载流子复合动力学的影响.实验结果表明,增加光浴功率密度有助于提高薄膜的光致发光增强速率,O₂环境有利于薄膜的光致发光增强.CH₃NH₃PbI₃薄膜光浴处理引入的光致发光增强效应源于薄膜内缺陷态浓度降低.同时利用微波吸收介电谱技术,表征了CH₃NH₃PbI₃薄膜光浴前后,自由载流子和浅能级束缚载流子的复合动力学.发现光浴后,薄膜的自由载流子和浅能级束缚载流子浓度明显提高.     

Cu2+诱导黄铁矿合成α-Fe2O3纳米多面体的生长机理

以黄铁矿为原料,通过焙烧、化学浸出、除杂得到Fe³⁺浸出液,随后采用水热合成法通过加入适量Cu²⁺溶液成功诱导合成出α-Fe₂O₃纳米多面体,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱对所获产物的结构和形貌进行表征,并对其成核及晶体生长过程进行探讨.研究结果表明,Cu²⁺诱导黄铁矿合成的α-Fe₂O₃纳米多面体具有六方相晶体结构,其粒径在500nm左右.通过对不同水热时间所获产物的形貌进行观察并结合溶液化学计算分析,可以推断α-Fe₂O₃纳米多面体的形成是沉淀-溶解-再结晶的过程,Cu²⁺的存在主要起到诱导Fe₂O₃晶核在生长过程中趋向形成多面体结构的作用.     

Bi/Bi2O3复合碳纳米纤维的制备及其储锂性能研究

为提高Bi负极材料的循环性能,提出了一种Bi/Bi₂O₃碳纳米复合纤维(Bi/Bi₂O₃-CNFs)的合成方法。以Bi₂S₃纳米棒为模板,采用静电纺丝技术及后续高温热处理方法成功合成了具有纵孔结构的Bi/Bi₂O₃(w)-CNFs。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、透射电子显微镜(TEM)和X-射线光电子能谱(XPS)对复合材料进行了表征。讨论了不同质量分数的Bi₂S₃对复合材料结构以及电化学性能的影响。结果表明:当添加8.7%(质量分数)的Bi₂S₃时,合成的Bi/Bi₂O₃(8.7%)-CNFs拥有最佳的电化学储锂性能。当充放电电流密度为0.1 A/g时,Bi/Bi₂O₃(8.7%)-CNFs复合材料首次放电比容量可达到806 mA·h/g,并能稳定循环1 000次,即使在5.0 A/g的大电流密度下,储锂容量仍有147 mA·h/g。Bi/Bi₂O₃(8.7%)-CNFs复合结构改善了充放电过程的动力学性能,提高了电化学性能。碳纤维及内部纵孔结构缓解了充放电过程中电极材料的体积膨胀,增强了电池的循环稳定性。     

基于纳米四氧化三铁的光电化学传感器及其对过氧化氢的检测研究

为实现对过氧化氢的高灵敏度检测,合成了表面具有葡聚糖(dextran)配体的纳米四氧化三铁(Fe₃O₄)材料,并将其应用于制备光电化学(photoelectrochemical, PEC)传感器.所合成的Fe₃O₄纳米材料不仅具有光电转换能力,而且表现出传统纳米材料所缺乏的对过氧化氢的直接催化性.同时利用Fe₃O₄纳米材料光电性能和催化特性制作的PEC传感器表现出对过氧化氢良好的传感特性,可以实现过氧化氢的传感检测.最终在0-4 mmol/L的过氧化氢浓度范围内,达到了2.39 nA/mmol·L^-1的灵敏度,以及0.13 mmol/L的最低检测限,实现了对过氧化氢的高灵敏度检测.     

机械力化学法制备煅烧硅藻土/α-Fe2O3复合粉体

以煅烧硅藻土和α-Fe₂O₃为原料,利用机械力化学法在湿法研磨体系中制备了煅烧硅藻土/α-Fe₂O₃复合粉体（简称CD/α-F）.通过扫描电镜、能谱分析、遮盖力及吸油量测试表征了复合粉体的颗粒形貌和颜料性能,并利用X射线衍射和傅氏转换红外线光谱分析了复合颗粒的反应机理.结果表明,机械力化学作用促使煅烧硅藻土与α-Fe₂O₃颗粒表面进一步羟基化,从而促进两者间发生羟基脱水缩合作用并形成了以弱作用力为连接键的Si…O…Fe形式的键合.在实验设定条件下制得了颜料性能与纯α-Fe₂O₃相近的核--壳型CD/α-F复合粉体.     

不同湿度环境下CH3NH3PbI3薄膜的退化过程

实验分析了在15%、50%和90%RH湿度条件下CH₃NH₃PbI₃薄膜退化过程.通过XRD测量发现不同湿度环境中CH₃NH₃PbI₃薄膜的退化产物为PbI₂,且在90%相对湿度(RH)环境下还观测到了退化中间产物水合物(CH₃NH₃)₄PbI₆·2H₂O.不同湿度环境中CH₃NH₃PbI₃薄膜退化速度不同,湿度越大,退化速度越快.通过载流子动力学的测量发现随着退化时间增长,CH₃NH₃PbI₃薄膜光生载流子数量不断减小.低湿度环境下CH₃NH₃PbI₃薄膜在退化过程中表现出缺陷钝化现象,载流子复合寿命随退化时间呈先上升后下降趋势.而在高湿度条件下,CH₃NH₃PbI₃薄膜出现缺陷增加现象,载流子复合寿命随退化时间呈下降趋势.     

新型生物炭材料对TNT生产废水去除性能

合成了新型含持久性自由基（PFRs）的生物炭(BC_PFRs)及其复合材料nZVI/BC_PFRs,考察了BC_PFRs在添加氧化剂(BC_PFRs/Fe²⁺/H₂O₂和BC_PFRs/Fe³⁺/H₂O₂)和不添加氧化剂(nZVI/BC_PFRs)条件下对TNT生产废水的去除性能.结果表明nZVI/BC_PFRs的去除效果最显著,对总有机碳（TOC）的去除率为58%,对总氮（TN）的去除率为78%,Fe²⁺/H₂O₂的矿化能力和Fe³⁺/H₂O₂的脱氮能力在BC_PFRs的诱导下分别提高了8.4%和17.4%.对处理前后的废水进行毒性分析,结果表明nZVI/BC     

Cu掺杂La0.5Ba0.5CoO3-δ阴极材料动力学性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构La_0.5Ba_0.5Co_1-xCu_xO_3-δ(LBCC_-x,0≤x≤0.4)氧化物,系统地研究了Cu部分取代Co对LBCC_-x阴极材料的晶体结构、电导率和电化学性能的影响.研究结果表明：Cu掺杂La_0.5Ba_0.5CoO_3-δ增加了晶格体积和氧空位浓度,降低了电极材料的电导率.Cu部分替代Co有效改善了LBCC_-x阴极材料的电化学性能.当温度为750℃时极化阻抗为0.043Ω·cm^-2,La_0.5Ba_0.5Co_0.7Cu_0.3O_3-δ,(LBCC₃)表现出最优的氧还原反应活性.弛豫时间分布(DRT)分析表明,气体扩散是LBCC_-x阴极材料电催化...     

NiCo2O4/RGO复合材料的制备及其电化学性能

采用两步水热法制备NiCo₂O₄/RGO复合材料,并对其电化学性能进行研究.研究结果表明,当电流密度为1 A/g时,NiCo₂O₄/RGO复合材料的比电容高达2 332.40 F/g,约是NiCo₂O₄材料的3倍,当电流密度增加至10 A/g时,其比电容还能保持为1 127.22 F/g,表现出优异的倍率性能.这归因于复合材料特殊的多孔蓬松结构,有效增加了材料的比表面积,NiCo₂O₄的比表面积为56.488 0 cm²/g,而NiCo₂O₄/RGO复合材料的比表面积高达188.604 2 cm²/g,能够提供更多的反应活性位点,同时RGO能够有效提高材料的导电性,两者之间的协同作用使得电化学性能大幅提升.