二氧化碳甲烷化催化剂的研究I.活性组分及担载量的选择

采用水溶液浸渍法制备一系列无机氧化物（SiO2、α-Al2O3、γ-Al2O3、ZrO2）担载的Ⅷ族金属（Fe、Co、Ni、Cu）催化剂,研究了它们在co2甲烷化反应中的催化性能。结果表明,催化剂性能与金属本性有关。Ni在各种载体上均具有较高活性,Fe的活性较低,而Cu基本上无活性,Mn作为双金属成分添加在Ni催化剂中可提高CO2的转化率,而且,3?-6%Ni-6%Mn/α-Al2O3催化剂在反应中表现出很高的催化活性。     

二氧化碳甲烷化催化剂的研究Ⅰ.活性组分及担载量的选择

采用水溶液浸渍法制备一系列无机氧化物(SiO2、α-Al2O3、γ-Al2O3、ZrO2)担载的Ⅷ族金属(Fe、Co、Ni、Cu)催化剂.研究了它们在CO2甲烷化反应中的催化性能.结果表明,催化剂性能与金属本性有关.Ni在各种载体上均具有较高活性,Fe的活性较低,而Cu基本上无活性.Mn作为双金属成分添加在Ni基催化剂中可提高CO2的转化率.而且,3%Ce-6%Ni-6%Mn/α-Al2O3催化剂在反应中表现出很高的催化活性.     

ZIF衍生多孔材料电催化剂的制备与OER性能

有序多孔材料基电催化剂在能源转换领域具有重要作用．有序多孔材料可以暴露更多的活性位点，同时可以有效促进催化过程中离子的传输．采用沸石咪唑酯骨架材料(Zeolitic imidazolate frameworks,ZIF)为硬模板，通过造孔剂和胶束结合在ZIF纳米片上均匀地修饰有序介孔．复合胶束@ZIF纳米片经热处理和磷化后标记为P-MCS@ZIF,P-MCS@ZIF作为电催化剂对其进行析氧性能分析．结果表明，在电流密度为10mA·cm^-2时，P-MCS@ZIF的过电位为303m V，明显优于未经过造孔处理的参比样品，说明复合结构纳米片材料表面修饰有序介孔可以提高电催化性能．该方法为高性能电催化剂的制备提供了有效的参考．     

富锂层状正极材料Li_(1.18)Ni_(0.15)Co_(0.15)Mn_(0.52)O_2的制备及性质研究

采用溶胶-凝胶法制备了富锂层状材料Li1.18Ni0.15Co0.15Mn0.52O2.通过X射线衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)分别对材料的结构、形貌进行了分析.XRD结果表明,材料属α-NaFeO2型层状结构;XPS结果表明,材料中的Ni,Co和Mn的价态分别为+2,+3和+4价;SEM结果表明,材料颗粒尺寸分布在200~400 nm,且颗粒之间分散比较均匀,无明显的团聚现象;电化学测试结果表明,材料在使用不同电解液进行充放电时,曲线的形状相似,但是充放电容量有所不同.其中在1 mol·L-1Li PF6作为溶质,碳酸亚乙酯(EC)∶碳酸二甲酯(DMC)∶碳酸甲乙酯(EMC)=1∶1∶8(V/V)电解液作用下,材料反应更加完全、彻底,进而使得首次充电及放电容量分别为331.4 m Ah·g-1和233.6 m Ah·g-1.     

生物质合成气制低碳醇中介孔催化剂研究

本文采用真空浸渍法,结合多元溶剂自组装制备高活性、高寿命的介孔复合催化剂Cu Co/Zr O2-Si O2。同时,考察其在生物质基合成气制备低碳醇中的催化性能,研究不同Cu/Co比对合成气制备低碳醇的反应活性及产物的影响,在加压固定床反应器上完成对催化剂寿命的考察。结果表明,此催化剂具备良好的CO加氢活性、低碳醇选择性,而且寿命高,能够满足工业化应用。     

Fe（Ⅲ）掺杂介孔TiO2的溶剂热法合成与表征

采用溶剂热法,以钛酸丁酯为前驱体,十八烷胺为模板剂合成了Fe(Ⅲ)掺杂介孔TiO2材料.利用XRD,TEM,氮气吸附,热重-差热,红外,UV-Vis 漫反射,XPS 等手段对材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布、热学性能及吸光性能进行了表征.研究结果表明Fe(Ⅲ)掺杂介孔TiO2材料的蠕虫孔道结构实际上是由TiO2纳米晶排列而成.通过降解甲基橙水溶液来考察Fe(Ⅲ)掺杂介孔TiO2材料的光催化性能,实验结果表明,Fe(Ⅲ)掺杂介孔TiO2的光催化明显优于未掺杂样品,其原因在于掺杂的微量金属离子能够捕获光生电子,有效地阻止光生电子与空穴的复合,提高了光催化效率.     

选择性降低卷烟烟气中CO和NO_x的钙钛矿型催化剂研究

采用柠檬酸络合溶胶-凝胶法制备了纳米级La1-xLnxFe1-yMyO3钙钛矿型复合氧化物烟用催化剂(其中Ln为稀土金属,M为过渡金属).应用TG-DTG、XRD、氮吸附、SEM和TEM等手段研究了制备条件及催化剂性质对催化剂性能的影响;并将催化剂添加于烟草薄片中试制卷烟,考察了催化剂薄片对烟气中CO和NOx等有害物质的脱除效果.结果表明,在700℃焙烧2 h所得样品平均粒径为50 nm,BET比表面积为17.36 m2.g-1;当LaFeO3型钙钛矿的La3+(A位)和Fe3+(B位)分别被某稀土元素Ln和过渡元素M部分取代后,La0.7Ln0.3Fe1-yMyO3具有最高的CO催化氧化和NO催化还原活性.将质量分数2%的La0.7Ce0.3Fe1-yMyO3钙钛矿复合氧化物添加于卷烟中,可选择性降低卷烟烟气中CO和NOx的质量,其降幅分别为16.0%和15.9%,而总粒相物的降幅较小.     

钴基碳纳米管负载氢氧化钴纳米片的制备及电催化OER性能研究

【目的】为提高Co(OH)₂催化电解水阳极析氧反应(OER)活性,通过试验,验证提高催化OER活性的具体方案,为加快OER反应提供试验依据和构筑方法。【方法】首先通过一步高温热解法制备嵌入金属Co单质的氮掺杂碳纳米管(Co@NCNT),然后以金属钴为锚定点,通过简单水热反应将过渡金属氧化物嵌入Co@NCNT表面,成功制备了Co(OH)₂/Co@NCNT复合催化剂,并利用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试分别对其结构、形貌进行分析,了解其变化特征。【结果】制备的Co(OH)₂/Co@NCNT复合催化剂在1 mol/L KOH溶液中表现出较好的OER活性和优异的稳定性。【结论】M(OH)₂与LDHs是各种OER催化剂的真正活性物质,但是制备过程中易发生团聚现象。钴基碳纳米管负载氢氧化钴纳米片试验方法能够有效解决上述问题,并为制备碳负载过渡金属氢氧化电催化剂的制备提供方法和数据支撑。     

退火温度对ZnO纳米棒结构和光学性能的影响

利用溶胶-凝胶法制备了氧化锌(ZnO)纳米棒,通过测试样品的X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)图像和光致发光谱(PL)研究了退火温度对ZnO纳米棒结构、形貌和光学性能的影响.结果表明:在900 ℃时会形成均匀的ZnO纳米棒.不同温度烧结得到的样品其光致发光峰不同但都有紫带和又宽又强的可见光带.当升高烧结温度时,由自由激子复合引起的紫外峰发生红移,这是由于晶粒尺寸的增加和应力的减少导致的.另外一个可见光发射峰是由过量的氧和结构缺陷引起的.最后根据实验结果研究了ZnO纳米棒的生长机制.     

凹凸棒土负载纳米铁/镍去除水中Zn(Ⅱ)的性能与机理研究

针对纳米零价铁易团聚和表面形成钝化层的问题,以凹凸棒土为载体、镍为掺杂金属,制备了凹凸棒土负载铁/镍复合材料(用A-Fe/Ni表示)。由SEM可观察到A-Fe/Ni中的纳米Fe/Ni长链变短、且有单个纳米Fe/Ni球形颗粒出现。比表面积测定结果表明,A-Fe/Ni的BET比表面积为86.17 m2·g-1,远高于纳米Fe/Ni的比表面积(33.62 m2·g-1)。平均粒径也由负载前的178.52 nm减小到了69.63 nm。A-Fe/Ni相比纳米Fe/Ni对水中Zn(Ⅱ)有更快的去除速率和更好的去除效果,以2 g·L-1投加量对100 mg·L-1Zn(Ⅱ)进行吸附,10 min即可达到99.8%的去除率,而成本仅为后者的1/3。A-Fe/Ni除锌机理主要是化学吸附,吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型和Langmuir吸附模型,最大吸附量为133.33 mg·g~(-1)。     

含铂多金属催化剂的合成及其对甘油选择性催化氧化作用的研究

采用不同方法合成了一系列的贵金属Pt单金属及多金属催化剂,研究了它们对甘油选择性催化氧化反应的催化性质.催化剂9%Pt-5%Bi/C可以有效地将甘油选择性催化氧化成二羟基丙酮,当反应温度为55℃,反应时间为50h时,甘油全部转化,二羟基丙酮的产率为50.05%.     

介孔氧化锆提高负载费托合成钴催化剂清洁柴油产率

报道一种具有高活性和高清洁柴油馏分(C12～C18)选择性的新型钴催化剂.比较了介孔氧化锆、介孔氧化硅(SBA-15)和传统氧化锫负载的费托合成钴催化剂.结果表明:9.1 nm孔尺寸大小介孔氧化锆负载的钴催化剂表现出好的费托合成催化性能,特别是高的以C12～C18石蜡作为主要成分的清洁柴油馏分选择性.     

含Ni磁性介孔碳的制备及其结构表征

采用一步法得到含Ni磁性介孔碳(Ni O/C).通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氮气吸脱附(BET)、拉曼分析、饱和磁化强度等测试对材料进行表征.研究发现,所制备的磁性Ni O/C材料具有介孔结构,可以很好地分散在水溶液中,且有高的磁性能,能通过外加磁场简单快速地进行磁性分离.该材料可以快速、高效吸附水溶液中的离子液体1-甲基-3-丁基咪唑氯盐([Bmim]Cl).     

Gd3+掺杂纳米SnO2锂离子电池负极材料的制备与电化学性能研究

以SnCl4为锡源,Gd3+为掺杂离子,采用水热法制备出不同掺杂浓度的SnO2纳米晶.运用XRD、TEM、FT-IR以及充放电测试等手段对其结构、形貌、电化学性能进行了表征.结果表明所制备样品为四方晶系金红石型SnO2,Gd3+以替位方式掺入SnO2纳米晶中.当名义Gd3+掺杂浓度达到15%时,SnO2纳米颗粒转变为纳米棒.电化学性能表征发现SnO2纳米棒的首次充放电容量、循环稳定性以及库伦效率都要高于纳米颗粒,并且经过50次循环后SnO2纳米棒的比容量仍保持有370mAh/g.研究结果表明,由于掺杂的作用,调节了材料的形貌与尺寸,改善了SnO2纳米晶的电化学性能.     

Co_3O_4超级电容器电极材料的制备及电化学性能研究

使用简单的化学沉积法制备出直接生长在泡沫镍上的前驱体Co(OH)2,之后经程序升温得到Co_3O_4超级电容器电极材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外吸收光谱和拉曼光谱对制备的电极材料进行了表征,并进行了电化学性能测试.结果表明,生成了前驱体Co(OH)2和Co_3O_4超级电容器电极材料,形貌为由纳米片组成的网状结构.该形貌结构易于电解质渗透和电荷转移,减小了电荷转移电阻,与前驱体Co(OH)2相比,Co_3O_4的电化学性能得到显著提高.在三电极体系下,电流密度为0.75 A/g时,Co_3O_4的比电容达到820.62 F/g,且循环稳定性较好,经过1 000次充放电循环后,比电容仍为初始比电容的95.6%.     

静电纺丝法制备多孔碳纳米纤维

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为原料,通过静电纺丝法结合三步热处理工艺成功制备出多孔碳纳米纤维.采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和比表面分析仪等测试方法系统地分析了PVP/PMMA不同质量比对多孔碳纳米纤维的形貌和电化学性能的影响.实验测试结果表明当PVP与PMMA质量比为3∶2时,得到的多孔碳纳米纤维的比表面积最大,可达到545.4m2·g-1,并且具有最好的电化学性能;在0.1C充放电速率下50次循环之后样品的放电比容量约为220mAh·g-1.所有由PVP/PMMA混合原料制备的多孔碳纳米纤维的比容量均高于由PVP原料制备的碳纳米纤维,并具有较好的循环性能.     

载银抗菌材料的制备与抗菌性能研究

在较稀的氨水体系中以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源,制得介孔二氧化硅.通过小角X射线衍射(XRD)方法对介孔结构及其有序性进行表征,载银处理之后运用SEM,TEM对得到的抗菌粉体进行表征.将抗菌粉体添加到PP中,对其抗菌性能进行研究.运用XRD,SEM,TEM对得到的抗菌粉体进行表征.结果表明,在氨水体系下68℃时,TEOS/CTAB为5∶2制备出的二氧化硅呈六方介孔结构.抗菌测试显示,随着载银纳米二氧化硅添加量增加材料的抗菌性能提高.     

ZnO纳米棒的低温制备及其光学性能表征

在低温条件下,利用化学溶液沉积法（CBD）成功在ITO导电玻璃衬底上生长出近一维ZnO纳米棒.本文不仅研究了生长条件,如Zn^2＋摩尔浓度和生长时间对纳米棒结构和形貌的影响,还利用不同衬底（Si衬底、ITO导电玻璃和玻璃）进行实验,从而研究了同一生长条件下,衬底对样品形貌和光学性能的影响.结果表明,随着Zn^2＋摩尔浓度的增大,纳米棒的尺寸也随着增大;当Zn^2＋摩尔浓度为0.1M时,纳米棒的纵横比随着生长时间的增加而减小;衬底对样品的形貌和光学特性有一定影响.PL测试表明硅衬底上生长的纳米棒有较好的光学性能.     

镍钴水滑石纳米笼/GO复合材料在锂离子电池负极中的应用

近年来,水滑石(LDH)材料因其组成、结构和形貌易于调节,具有丰富的活性位点,被认为是高性能锂离子电池(LIBs)负极的替代材料,然而水滑石作为负极仍存在电导率差和结构易聚集等问题．于此同时,金属有机框架(MOFs)及碳基材料也由于其优秀的孔隙率、比表面积以及良好的电导率在储能领域得到了广泛的关注．考虑到这二者有望对LDH的主要缺陷有所改进,提出了将原位沉淀、化学刻蚀法和静电吸附法相结合,使镍钴水滑石纳米笼(H-(Ni,Co)-LDHP)能够固定在GO上,从而得到镍钴水滑石纳米笼/氧化石墨烯复合材料(H-(Ni,Co)-LDHP/GO)．这种GO上密集分布的中空纳米结构更能有效抑制水滑石纳米片的聚集,并有利于锂离子的脱嵌．H-(Ni,Co)-LDHP/GO纳米复合材料作为锂离子电池的负极,在电流密度为50m A·g^-1下,循环第一圈库伦效率可达68%,循环50圈后电容保留率为68.4%.     

溶胶-凝胶法制备ZnO纳米结构

我们采用溶胶.凝胶法合成了不同形貌的ZnO纳米结构,详细研究了退火温度对ZnO结构和形貌的影响.SEM结果表明在900℃可以合成ZnO纳米棒,退火温度对形貌有影响.ZnO纳米棒的直径为200mm左右,长度可以达到几微米.