改性ZnO空心球光催化性能的研究进展

近年来,有机染料大量使用引起的水污染问题日益严重,因此迫切需要一种绿色、高效的技术来去除废水中的持久性有机污染物。ZnO作为一种廉价、无毒、储量丰富的半导体光催化剂,被认为是TiO₂的最佳替代品。ZnO空心球由于其独特的结构,拥有良好的光吸收能力和光催化稳定性,具有很好的应用前景,但是纯的ZnO空心球的禁带宽度较大,只能对紫外光或近紫外光作出响应。综述了ZnO空心球的制备方法以及其改性材料的光催化性能。并在提升ZnO空心球光催化性能方面做出了详细的阐述,包括掺杂、金属沉积、构建异质结等。讨论了增强ZnO空心球光催化活性的机制。     

含金属元素的常温CO2固体吸附剂研究进展

当今世界环境保护已经成为大家关注的重点问题。随着大量化石燃料的燃烧,过量的CO₂被排放到大气中,在工业生产中如何降低CO₂的排放量成为了众多研究者所探索的对象。利用固体吸附剂对CO₂进行吸附,在众多的减排方式中被认为是一种无腐蚀、无污染、易于操作且吸附性能更高的方式。对含金属元素固体吸附剂的分类、改性方式、吸附原理、吸附效率等不同方面进行了综述,重点介绍了在常温下对CO₂有较高吸附性能的几种改性材料,同时对含金属元素固体吸附剂吸附CO₂的研究方向和前景作出展望。     

磁性FeNi合金/石墨化介孔碳纳米复合材料的合成及其在染料吸附中的应用

以介孔SBA-15为模板,金属硝酸盐作为磁性FeNi合金纳米颗粒前驱物,采用纳米铸造法合成出一系列磁性FeNi合金/石墨化介孔碳纳米复合材料.利用X射线衍射仪(XRD)、N₂吸附-脱附仪(BET)、电感耦合等离子体质谱仪、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和热重分析仪(TG)等对合成物进行表征.结果发现,试验得到的纳米复合材料具有一致的介孔结构,高含量的磁性FeNi合金纳米晶体(尺寸大约是3~6 nm)均匀分散在石墨介孔碳模型的壁上,此介孔材料具有高的比表面积(360.3~431.9 m²·g^-1),大孔体积(0.558~0.718 cm³·g^-1)和高饱和磁化强度(18.2~42.1 emu·g^-1).基于以上特性,研究了材料对于水中染料的吸附性能.结果发现,当染料浓度为50 mg·L^-1时,材料对其去除率接近100%,同时在外加磁场存在时,悬浮液可以很好地实现固液分离.因此,磁性FeNi合金/石墨化介孔碳纳米复合材料在去除废水中的染料方面可以作为高效和可循环使用的吸附剂.     

碱土金属碳酸盐催化乙醇胺-CO2反应机理研究

利用碱土金属碳酸盐（CaCO₃）进行非均相催化乙醇胺（MEA）-CO₂吸收试验。催化剂质量为0.0～25.0 g,吸收剂浓度分别为1.0,3.0和5.0 M（mol/L）。在试验基础上,运用图解法开发MEA溶液吸收CO₂动力学模型,验证催化剂的有效性。运用积分法处理试验数据,并对数据进行线性回归分析,得到适用于0,1,2级反应速率方程。经验证,在胺转化率X_A<0.80时,MEA-CO₂反应符合1级反应速率方程。通过简要评估CaCO₃的催化效果,发现其可将2级非催化反应速率常数k_Z提高至原来的1.1～1.8倍。因此,CaCO₃是一种能够有效促进MEA-CO₂相互作用的催化剂。     

石墨相氮化碳表面包覆改善锂离子电池正极材料LiCoO2电化学性能的研究

通过简单的固相法和液相法,分别制备出石墨相氮化碳（g-C₃N₄）表面改性的商品化LiCoO₂复合材料,采用扫描电子显微镜观察改性后的材料,发现g-C₃N₄都均匀地包裹在LiCoO₂表面。两种g-C₃N₄-LiCoO₂复合材料被用作锂离子电池的正极材料,电化学测试结果显示,固相法制得的g-C₃N₄-LiCoO₂复合材料在0.2 C的倍率下充放电测试,首次比容量达167 mA·h·g^-1,循环80次后,比容量仍达132 mA·h·g^-1,高于未经g-C₃N₄包裹的纯LiCoO₂（98 mA·h·g^-1）;液相法制得的Y-C₃N₄-LiCoO₂复合材料循环稳定性明显优于同类材料,循环80次后容量保持率均在95%以上。试验证实,g-C₃N₄表面改性的策略具有一定的实用价值,改性后,材料优异的电化学性能归因于g-C₃N₄的包裹处理,这不仅增强了固体电解质界面（SEI）的稳定性,也抑制了锂离子嵌入/脱出电极材料时引起LiCoO₂体积的变化。     

K2CO3活化合成的甘蔗渣衍生多孔碳用于CO2吸附

环境中化石燃料的大量使用导致CO₂浓度不断增加,这是全球变暖的主要原因。为了解决这一问题,开发一种高效廉价的吸附材料至关重要。以甘蔗渣为碳源,尿素为N源,通过碳化和K₂CO₃活化制备出N掺杂多孔碳。多孔碳的物理化学性质用N₂解吸等温线、傅里叶红外光谱、元素分析、扫描电子显微镜观察和X射线衍射等方法进行表征。结果表明：该材料具有高度发达的孔隙、较高的N含量和较高的石墨化程度。当尿素与甘蔗渣混合比是2、碳化温度是800℃、K₂CO₃浸渍比是3时,多孔碳的比表面积高达2 486.67 m²·g^-1,同时CO₂吸附量高达250.73 mg·g^-1。由此可见以廉价的甘蔗渣制备N掺杂的多孔碳用于吸附CO₂具有广阔的应用前景。     

铁氧化物锂离子电池负极材料研究进展

铁氧化物锂离子电池负极材料具有比容量高、资源丰富、价格便宜和环境友好等优势,是目前高容量负极材料的研究热点之一.然而,铁氧化物负极材料巨大的体积效应、较差的循环性能以及大的首次可逆容量损失,影响了其在锂离子电池中的应用.目前研究最多的铁氧化物负极材料是α-Fe₂O₃和Fe₃O₄,理论容量分别为1007 mA·h·g^-1和924 mA·h·g^-1.关于其电化学性能的改进方法,包括制备不同形貌与尺寸的纳米结构材料以及铁氧化物/碳纳米复合材料.介绍了铁氧化物锂离子电池负极材料的储锂机理及其存在的问题,综述了各类铁氧化物负极材料的制备方法、影响因素及电化学性能,并对铁氧化物负极材料的进一步研究、发展应用予以展望.     

CO2催化重整生物质焦油金属催化剂的研究进展

生物质焦油是生物质气化过程中产生的一种有害副产物,它的存在严重制约了生物质气化技术的发展。利用先进的金属催化剂,将生物质焦油与CO₂进行催化重整,获取小分子燃料气体,不仅可将生物质焦油进行转化利用,而且还实现了温室气体的减排,具有重大的现实意义。介绍了CO₂催化重整生物质焦油所用的金属催化剂,主要包括Ni基催化剂、碱金属催化剂以及非Ni的其他过渡金属催化剂。总结了各类催化剂的优缺点,并对未来生物质焦油催化重整技术作了展望。     

磁性介孔碳复合材料的制备与应用研究进展

磁性介孔碳复合材料兼具介孔碳材料和磁性材料的双重优势,不仅具备较高的比表面积、均一的孔径分布和环境友好等特点,而且还具有良好的磁性分离特性.首先介绍了介孔碳和磁性纳米粒子常见的制备方法,在此基础上重点综述了磁性介孔碳复合材料的制备方法,并比较了各种方法的优缺点,对磁性介孔碳复合材料在生物医药、催化和污水处理等领域的最新应用进行了概述,并展望了其未来的发展趋势.同时,探讨了环境友好的绿色合成路线在磁性介孔碳复合材料方面的优势和挑战.     

中孔Ag微米盘/ZnO纳米棒阵列异质结的构筑及光催化研究

利用简单的两步合成法制备得到新颖的中孔Ag微米盘（HMDs）/ZnO纳米棒（NRs）异质结,主要包括上晶种和异质外延生长.通过简单的合成参数调控,可以制备不同纳米直径、不同长度、不同形状的ZnO NRs,进而制成不同形貌的Ag/ZnO异质结.结构新颖的Ag/ZnO异质结由一维（1D）半导体和二维（2D）纳米结构元构成,Ag/ZnO异质结具有高比表面积和开放的空间结构,在光电领域具有很重要的应用潜力.在光催化测试中,Ag/ZnO异质结表现出优越的催化活性,主要归因于结构独特的Ag/ZnO异质结的协同效应.