Bi单质/BiPO_4等离子体可见光催化净化NO的反应机理

通过化学沉淀法制备出六方相BiPO_4,再经过Na BH_4还原在BiPO_4表面负载Bi单质,制备出Bi单质/BiPO_4复合光催化剂,并将其应用于空气中低浓度NO的净化.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和电子自旋共振(ESR)等表征手段对催化剂微观结构进行表征分析.利用原位红外光谱技术对催化剂可见光催化氧化NO的反应过程进行实时动态监测分析,结合ESR对自由基的捕获结果,提出了其反应机理.研究结果表明,单质Bi的表面等离子体效应促进了BiPO_4对可见光的吸收和光生电荷的分离.密度泛函理论(DFT)计算表明,氧缺陷的存在使得在磷酸铋的价带和导带之间形成了中间能级,有利于价带电子的跃迁.电子结构计算结果表明,单质Bi还充当储存和转移BiPO_4导带上电子的媒介,光生载流子的产生和迅速转移使得光生电子-空穴对复合率降低.通过Bi单质的等离子体效应使BiPO_4转化为可见光响应的高性能光催化剂.本文对于Bi单质基等离子体光催化的研究和气相光催化反应机理的认识提供了新的方法.     

可见光诱导Ag/AgX等离子体光催化净化NO的性能与机理

贵金属纳米颗粒的表面等离子共振效应使之在可见光区表现出显著的特征吸收.在可见光的诱导下,银/卤化银(Ag/Ag X,X=Cl,Br,I)复合物在污染物净化中表现出了优良的光催化性能.本研究采用室温沉淀法制备了Ag/Ag X等离子体光催化剂,对催化剂的微结构和光学性质进行了表征分析.将制备的Ag/Ag X应用于光催化净化空气中NO,Ag/Ag Cl因具有更强的等离子体效应和更高的电荷分离效率而表现出较高的光催化性能.运用原位红外光谱动态监测了Ag/Ag Cl光催化净化NO的反应过程,从分子层面揭示了Ag/Ag Cl等离子体可见光催化氧化NO的反应机理.本研究为贵金属基等离子体光催化剂的作用机理及空气净化应用提供了新的认识.     

掺硫多孔石墨烯对典型VOCs的光催化性能

燃料燃烧、交通运输、化工生产等过程产生的挥发性有机污染物（volatile organic compounds,VOCs）是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要物质.多相光催化反应因条件温和、直接利用太阳光驱动等优点而成为一种理想的VOCs降解技术.本研究采用密度泛函理论,计算掺杂非金属硫原子的单层多孔石墨烯（porous graphene,PG）的光催化性能,包括能带结构、能带边缘位置、分波态密度和前线轨道（highest occupied molecular orbital-lowest unoccupied molecular orbital,HOMO-LUMO）以及它的光学吸收谱,对O₂、H₂O和VOCs分子的吸附性能等,以探讨光催化降解VOCs的可能性.掺杂硫原子后,PG材料能带的带隙大幅降低,对O₂分子的吸附能显著提高,结合能带边缘位置的结果,表明PG材料能产生更多的光生电子,并且提高了产生超氧自由基的能力.对比原始PG材料,硫掺杂PG（S-doped PG）材料的光学响应向红外区偏移,光吸收波长阈值增大,表明硫原...     

二维材料的高通量筛选与光催化性能预测

近年来,通过机械剥离法、液相剥离法和分子束外延生长法成功制备了各种性能优异的二维(two-dimensional, 2D)材料,极大推动了对2D材料特殊性质的探索.传统实验的"试错法"面临着低效率、高成本等挑战,相比之下,第一性原理计算不仅能够预测2D材料的结构和物性,还能利用预测的性质设计其可能的制备路径和方法.如β-Sb的结构、黑磷(α-P)的高载流子迁移率和迁移率各向异性以及InSe/Zr₂CO₂的光催化性能等,均得到了实验验证,显示了理论计算的准确性.随着超级计算机性能的提高和大量材料数据库的建立,使用不同的算法筛选出潜在的2D材料,并结合第一性原理计算可以实现2D材料的靶向设计.本文先对理论计算方法作了简要介绍,随后介绍了2D材料理论计算的进展,最后对该领域未来的发展进行了展望.     

氧化钛/氧化石墨烯复合结构及其光催化性能

采用氧化石墨和硫酸钛作为初始反应物, 在低温下(<100℃)制备得到了纳米级的氧化钛-氧化石墨烯插层复合材料, 即TiO₂-Graphene Oxide intercalated composite, 可记为TiO₂- Graphene Oxide. 这种材料是以经碱溶液剥离后单层和多层的氧化石墨混合物(即氧化石墨烯)作为负载, 由Ti(SO₄)₂水解生成的[TiO]²⁺基团通过静电吸引扩散进入到氧化石墨烯层间, 在低温条件下成核生长, 形成了TiO₂-Graphene Oxide插层复合材料. 同时,还研究了这一复合材料的紫外光催化性能, 结果表明, 在采用TiO₂-Graphene Oxide插层复合材料对甲基橙溶液进行紫外光催化降解时, 其降解效率达到η=1.16 mg•min⁻¹•g⁻¹ (此为复合材料15 min内对甲基橙的降解效率), 明显优于同等条件下P25粉的降解率η=0.51 mg•min⁻¹•g⁻¹.还对TiO₂-Graphene Oxide插层复合材料的可重复使用性能和稳定性能进行了研究. 最后, 通过对TiO₂-Graphene Oxide插层复合材料进行XRD, XPS, TGA, ESEM和HRTEM测试, 表征了产物的晶相、界面状况、热性能及其显微结构, 并分析了这一复合结构对改善光催化性能的主要影响因素和作用机理.     

光敏CdS:Cu·Bi多晶材料的制备和性能研究

文献[1—3]报道了在CdS中掺入CuSO_4和In_2(SO_4)_3,并且在高比例助熔刘NaCl-CdCl_2(CdS:混合助熔剂≤2:1)的条件下进行热处理而制得的光敏硫化镉(CdS:Cu·In),对红光敏感且抗湿性能强.本研究在CdS粉末中,除掺入CuCl_2外,还首次掺入适量的BiOCl,并且在较低助熔剂(CdS:混合助熔剂=5:1;NaCl:CdCl_2=1:4)下热处理,制备出了对红光具有敏感性和抗湿性强的CdS:Cu·Bi多晶材料,并且研究了它的化学组成和结晶状态.     

益生菌功能开发及其应用性能强化

随着人们居住环境、饮食习惯和生活节奏的改变,许多新型疾病开始出现并严重威胁着人类健康.在"大健康"理念及其产业化背景下,人们的健康意识逐渐提升,而益生菌凭借其优良的益生性能受到了越来越广泛的关注.益生菌(probiotics)指可有效增强食用者身体健康水平的活菌制剂及其代谢产物,具有改善便秘、缓解腹泻、降胆固醇、增强免疫力、预防和治疗自闭及抑郁症,抗肿瘤和保护口腔健康等功效,其主要产品益生菌膳食补充剂和益生菌非处方药等已在医药领域得到广泛应用.随着对益生菌与疾病关系研究的不断深入,益生菌在新型及重大疾病防治领域的新功能不断刷新着人类的认知.因此,学术界需进一步加强益生菌的基础研究,开发益生菌在疾病防治领域的新功能.同时,在益生菌产品的制备和应用过程中,多种严峻的环境胁迫会影响菌株正常的代谢和存活能力,抑制其益生作用的发挥.因此,利用多种手段,对其应用性能进行强化显得尤为重要.本文综述了益生菌功能开发和性能强化的主要方法和原理,概括了其在多种疾病防治过程中的应用效果,为加深对益生菌功能的认识,进一步促进益生菌产业升级提供了可借鉴的思路.     

基于三维圆锥设计的空气取水性能强化

吸附剂材料和系统结构是影响吸附式空气取水效果的两大关键因素.目前,已开发的水凝胶、金属有机框架材料以及高吸湿复合物等吸附剂已具有非常优越的取水潜力,而传统的依靠材料堆积的系统结构,导致整体的吸附动力学特性较差,制约了系统的取水性能.为了解决这一问题,本文采用活性炭纤维浸渍氯化锂作为吸附剂,通过三维圆锥形结构设计,在不牺牲材料性能的前提下,优化了系统的传热传质性能,进而在吸附和解吸方面分别实现了1.6和1.3倍的性能提升.     

金属镍基质上直立六边形NiO纳米片的制备与光催化性能

通过金属镍片与草酸钠的碱性溶液于140℃水热反应24 h, 在金属镍片表面原位生长出大面积直立的六边形Ni(OH)2纳米片, 经600℃退火2 h后得到六边形NiO纳米片. 采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对产物进行了表征. 结果表明, 六边形Ni(OH)₂纳米片为六方相单晶结构, 厚度大约在200~500 nm范围, 对角线的长度大约在1.6~3.6 μm范围, 六边形NiO纳米片为立方相单晶结构. 研究了草酸钠在六边形Ni(OH)2纳米片形成过程中的作用以及六边形NiO纳米片的光催化特性, 提出了可能的生长机理, 发现六边形NiO纳米片对空气和双氧水氧化甲基橙具有一定的光催化作用.     

非磁性金属隔离层Bi,Ag和Cu对多层膜性能的影响

采用磁控溅射方法制备了Ta/NiFe/Bi(Ag, Cu)/FeMn/Ta和Ta/NiFe_Ⅰ/FeMn/Bi(Ag, Cu)/NiFe_Ⅱ/Ta多层膜. 通过X射线衍射研究了薄膜样品Ta/NiFe/Bi(Ag, Cu)/FeMn/Ta的织构. 在NiFe_Ⅰ/FeMn界面沉积大量的Cu也不会影响FeMn层的(111)织构. 与此相反, 在NiFe_Ⅰ/FeMn界面沉积少量的Bi和Ag, FeMn层的织构就会受到破坏. 研究发现, 这与隔离层原子的晶体结构和晶格常数有关. 在Ta/NiFe_Ⅰ/ FeMn/Bi(Ag, Cu)/NiFe_Ⅱ/Ta多层膜中, 研究了反铁磁薄膜FeMn与铁磁薄膜NiFe_Ⅰ和NiFe_Ⅱ间的交换耦合场H_ex1和H_ex2相对于非磁金属隔离层Bi, Ag和Cu厚度的变化关系. 实验结果表明, 随着非磁金属隔离层厚度的增加, Hex1的大小基本不变, 保持在10.35～11.15 kA/m之间. 交换偏置场H_ex2随着Bi, Ag和Cu厚度的增加急剧下降并趋于平滑. 当Bi, Ag和Cu的厚度分别为0.6, 1.2和0.6 nm时, 交换偏置场Hex2下降为0.87, 0.56和0.079 kA/m. 此后, 随着隔离层厚度的增加交换偏置场H_ex2基本不变     

Sb和Bi熔体的密度变化

采用改进的阿基米德方法对Sb熔体和Bi熔体的密度值进行了测定分析. 试验结果表明, Sb熔体的密度值随温度的升高呈线性降低趋势, 而Bi熔体的密度值随着温度的升高先升高, 后下降, 在高出熔点约39℃(310℃左右)时其密度出现最大值9.9895 g/cm³, 在高于310℃以后的温度区域, 熔体密度与温度的关系可以用公式ρ = 10.3312-1.18×10^-3T来表示. 从熔体结构变化的角度, 对试验结果进行了分析讨论.     

Bi系超导相的高温行为

Bi-Sr-Ca-Cu-O系中存在三个超导相,分别为Bi_2Sr_2CuO_x(2201相)、Bi_2Sr_2CaCu_2O_y(2212相)和Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_z(2223相)。Pb取代部分Bi有利于2223相的形成。目前,对这一体系超导相在高温下的行为报道甚少。由于熔融处理对改善人有着重要的作用,因而研究超导相的高温行为对如何提高J_C有着重要的指导意义。     

等离子体的耗散结构

本文提出在等离子体中存在集团粒子,它们可能是离子集团、电子集团和中性集团等,但是假定它们都是不可分辩的。等离子体是由集团粒子和单粒子(离子、电子和中性原子)组成的物质第四态。集团粒子与单粒子的相互作用既可产生更大的集团粒     

低温等离子体的应用

等离子体有高温和低温之分,当温度低于10~5K时,气体只部分电离,这就是部分等离子体,也称低温等离子体。《低温等离子体的应用》一文介绍了低温等离子体在发电、冶炼、研制优质材料等方面的应用。     

光催化降解三氯杀螨醇的研究

利用悬浮纳米TiO₂体系, 研究了三氯杀螨醇在紫外光作用下的降解行为. 结果表明, 在波长为365 nm的400 W高压汞灯, TiO₂浓度为0.25 mg/mL, 空气流量为100 mL/min的条件下, 2 h内可完全降解三氯杀螨醇, 表观降解速率常数为0.167 min^-1. 讨论了光催化剂TiO₂的用量、光降解时间和光强等条件对三氯杀螨醇降解的影响, 同时对光催化降解三氯杀螨醇的反应机理进行了初步的探讨, 提出了可能的降解途径.     

NiO/TiO2纳米纤维的制备、表征及光催化性能

采用静电纺丝和程序升温焙烧的方法制备了NiO/TiO₂纳米复合光催化剂. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等测试技术对样品的结构与性能进行了表征, 并研究了该催化剂在可见光下对有机染料罗丹明B催化降解反应的活性. 结果表明, 合成的NiO/TiO₂复合纳米材料尺寸均匀, 该催化剂相对于纯的TiO₂具有更强的紫外光吸收性能, 煅烧温度为600℃时, NiO/TiO₂的光催化活性最高. 而且, 该催化剂也可被循环使用, 这使得该复合光催化剂具有广阔的应用前景.     

各向异性等离子体散射的结构因子

文献[1]提出了各向异性等离子体的激光散射的结构因子的计算公式。对于双麦克斯韦等离子体,结构因子为