TiO2 nanosheets synthesized by atomic layer deposition for photocatalysis

Two-dimensional TiO2 nanosheets were synthesized by atomic layer deposition (ALD) on dissolvable sacrificial polymer layer. The photocatalytic performance of free-standing TiO2 nanosheets prepared with different numbers of ALD cycles (100, 300, 500, and 1000) were investigated by evaluating the degradation rates of methyl orange solutions. It is shown that the photocatalytic activity increases due to Ti3+ defect and the locally ordered structures in amorphous TiO2 nanosheets. The difference in the surface areas of nanosheets may also play a crucial role in the photocatalytic activity. The results obtained in this work can have potential applications in fields like water splitting and dye-sensitized solar cells.     

Ag/TiO2,Pd/TiO2和TiO2对庚烷的光催化氧化活性

用光沉积法制备Ag/TiO2和Pd/TiO2催化剂样品,然后用表面光电压谱(SPS)和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)对样品进行表征.以气态庚烷为反应体系,来比较上述两种催化剂的光催化活性.与纯TiO2比较,Ag和Pd的存在提高了TiO2的光催化活性;其原因可解释为金属Ag或Pd捕获电子,从而提高了电子-空穴对的分离效率;结果还表明与Pd/TiO2催化剂相比,Ag/TiO2表现出较高的光催化活性,这主要是Ag比Pd具有较强的捕获电子的能力.     

反应条件对Pd/Ce-Ti催化剂CO低温氧化性能的影响

对溶胶-凝胶法制备的CeO2 TiO2复合氧化物载体负载Pd催化剂进行了表观动力学研究,在pCO==1×10-3～4×10-3MPa,CO和O2的反应级数分别为-1.0和1.0级.在温度范5×10-4～3×10-3MPa,pO2/pCO接近化学计量比的条件下,CO氧化反应的平均表观活化能为67.2kJ·mol-1.考察了气围303～343K,pO2体组成对CO低温氧化反应的影响和催化剂的稳定性.x(O2)/x(CO)=0.5时,CO氧化反应的起燃温度为345K,提高x(O2)/x(CO),可以降低起燃温度,在较低的CO浓度(0.5%)和较高的x(O2)/x(CO)(6.3)下,催化剂在室温下就有氧化活性,起燃温度仅为308K.在φ(CO)=1.0%的空气中,空速39000mL·h-1·g-1的条件下,CO反应在室温(293～303K)就可以实现完全转化,其反应稳定性与反应温度相关,313K下催化剂寿命可达15.5h.     

SnO2和TiO2薄膜在钙钛矿材料上的原子层沉积工艺

金属电极与卤素之间的扩散反应是造成钙钛矿太阳电池(PSC)衰退的重要因素,而利用原子层沉积(ALD)技术在金属电极和钙钛矿活性层之间沉积致密且电学性能良好的缓冲层,是解决上述问题的优选方案之一.本文主要研究了利用ALD技术在金属有机卤化物钙钛矿材料上沉积SnO₂和TiO₂薄膜的工艺兼容性问题.通过X线衍射和紫外-可见吸收光谱等技术,表征了分别作为钛源和锡源的四(二甲氨基)钛(TDMATi)和四(二甲氨基)锡(TDMASn)脉冲以及不同温度下水脉冲对钙钛矿薄膜结构的影响,分析了不同前驱体源的脉冲及吹扫时间对薄膜沉积模式的影响,获得了与钙钛矿材料相兼容的SnO₂和TiO₂薄膜的优化ALD工艺.将优化后的SnO₂和TiO₂薄膜ALD工艺应用于倒置PSC制备,对电池的J-V曲线和大气环境下的稳定性测试结果表明,基于ALD技术沉积的SnO₂和TiO₂缓冲层的引入,使得PSC的稳定性明显改善,而且其功率转换效率也有所提高.     

TiO2-C纳米复合材料负载钯催化剂的制备及其对甲酸的电催化氧化

通过将TiO2和三聚氰胺的混合物高温煅烧制备出TiO2-C纳米复合材料,并将其用作载体合成出Pd/TiO2-C催化剂.采用XRD,TEM,HR-TEM和EDS等手段对催化剂进行了表征分析,并考察了它们对甲酸氧化反应的催化性能.结果表明,Pd负载于碳与TiO2的界面,平均粒径为5nm,与Pd/XC-72和Pd/TiO2相比,Pd/TiO2-C催化剂具有更强的催化活性和稳定性,这归因于TiO2-C载体的特性和Pd/TiO2-C独特的异质结构.     

环氧树脂板CO2激光诱导液相金属沉积的研究

研究了水溶液介质中，以CO2激光作为诱导光源，在环氧树脂基材上沉积金属Ag的影响因素；利用电子探针分析了在不同条件下，环氧树脂表面所沉积的金属层的形貌、表面成分和金属沉积层厚度．指出：在一定条件下，扫描速度、基材表面的液膜厚度、溶液的浓度以及激光功率大小是影响金属沉积的主要因素。     

NiO/SiO2催化剂上CO氧化的反应机理研究

NiO/SiO2 是优良的非贵金属型CO氧化催化剂 ,EXAFS和TPR表征表明其活性中心为NiO .在此基础上进行的MonteCarlo模拟表明 ,在NiO/SiO2 上CO氧化遵循L H机理 .     

Pd(dppm)2的合成表征及其催化性能研究

合成了以双齿膦dppm为配体的金属配合物Pd(dppm)2,通过元素分析、红外光谱、热分析、光电子能谱、多晶粉末衍射等技术对该配合物的结构进行表征;用该配合物制备负载型Pd催化剂,并对其催化性能进行了研究,表明该催化剂对CO催化氧化成CO2的反应具有较好的催化效果.     

CO吸附在Pd/Pt(111)双金属表面的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了CO在Pd/Pt(111)双金属表面的吸附性质.分别考虑了Pd原子全部取代表层Pt原子以及部分取代表层和次表层Pt原子的情况,分析了CO吸附在双金属不同表面的吸附能、C-O和C-Pt键长及振动频率.结果表明无论是在表层或者次表层加入Pd原子,相比CO吸附在干净Pt(111)表面情况,CO在双金属表面的吸附能几乎没有变化,而键长、频率也未见明显改变.这些吸附特性说明Pt催化剂的抗CO中毒性质主要依赖于最外层的Pt原子,临近的Pd原子可能会对其产生影响,但是未见明显变化.     

CO_2对煤低温氧化反应过程的影响实验研究

为了深入研究CO2对煤低温氧化反应的影响,利用程序升温油浴实验装置,研究在不同CO2浓度下煤样的自燃特性。采集南屯矿煤样,破碎并筛分出混合平均粒径为4.18 mm的煤样,向试验管煤样中通入不同配比的混合气体,实验控制升温速度为0.3℃/min,供气量为190 mL/min.测定在6种不同浓度CO2气氛下的煤样低温氧化特性,实验结果表明:CO2浓度越高,煤样耗氧速率越小,CO产生率降低。在起始阶耗氧速率相差不大,煤氧复合作用以物理吸附和化学吸附为主,后期阶段以化学反应为主,变化明显。相比于空气气氛下,CO2气氛下煤样活化能有所提高,在40~100℃的温度范围内煤氧作用的活化能值由17.85 kJ/mol升高至22.71 kJ/mol,氧化反应速率降低,表明CO2的加入降低了煤的氧化反应速率,抑制了煤的氧化反应。     

OMS-2制备方法对其负载Cu催化剂CO氧化性能的影响

采用3种不同方法制备氧化锰八面体分子筛(OMS-2),通过浸渍负载CuO制备了一系列CuO含量为10.0%(质量分数)的CuO/OMS-2催化剂,考察了催化剂在CO催化氧化反应中的催化性能,并利用X射线衍射(XRD)、N_2吸附(BET)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(H2-TPR)等手段对催化剂进行了表征.结果表明,固相法制备的S-OMS-2为纳米棒状形貌、结晶度低、比表面积大,而回流法和水热法的OMS-2为针状或纤维状形貌、结晶度高、比表面积小.OMS-2制备方法对其负载Cu催化剂上的CO氧化反应影响较大,CuO/S-OMS-2具有最高的催化活性,这可能是因为CuO/S-OMS-2中较大的比面积、较多的晶格缺陷以及高分散的CuO提供了更多有利于CO氧化反应的Cu-O-Mn界面.     

HfO2和Al2O3混合原子层沉积反应机理的密度泛函理论研究

密度泛函理论研究了用HfCl4和Al(CH3)3作为前体,HfO2和Al2O3在硅表面的原子层沉积的机理,其包括2个沉积半反应:(1)HfCl4和Al—OH*的表面反应;(2)Al(CH3)3和Hf—OH*的表面反应。计算结果表明,2个半反应过程机理相似,内禀反应坐标研究也表明2个半反应经历了相似的过渡态和副产物的消除路径。另外,升高反应温度,反应(1)中间体的解吸附作用增强,而活化能降低,反应(2)活化能基本不变。     

Observed and simulated features of the CO2 diurnal cycle in the boundary layer at Beijing and Hefei,China

The mechanism of the CO2diurnal cycle is a basis for investigating the carbon budget and its impacts on climate and environment change.Regional diurnal variations in CO2concentration based on observations and modeling have been studied widely.However,few studies have focused on the pattern of the CO2diurnal cycle in China.In this study,a three-dimensional global chemical transport model,Goddard Earth Observing System(GEOS)-Chem,was applied to simulate the CO2concentration and its variation over China from 2004 to 2012.Meanwhile,we also analyzed the CO2concentration as observed by two eddy covariance flux observation towers,one located in Beijing(39°580N,116°220E)and one in Hefei(31°550N,117°100E),using LI-COR 7500A infrared gas analyzers.Observations showed the amplitude of the CO2diurnal cycle at Hefei to be larger than at Beijing,due to stronger ecological activities.GEOS-Chem successfully captured the main aspects of the diurnal cycle of the CO2concentration in the boundary layer observed at both Beijing and Hefei.However,some discrepancies between the model and observations did exist;specifically,the model tended to underestimate the amplitude of the CO2diurnal cycle.The data also showed that traffic emissions significantly enhanced the CO2concentration in the boundary layer.     

Biotemplated fabrication of hierarchical mesoporous CeO2 derived from diatom and its application for catalytic oxidation of CO

Hierarchically hollow nanostructures have been the focus of numerous studies due to their prominent physicochemical properties that differ significantly from bulk materials and their potential for extensive applications. We present a novel diatom-based scaffold for the synthesis of hierarchically biomorphic CeO2 with special porous structure via incorporating Ce ions into the frustule. Scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and nitrogen adsorption-desorption measure- ments were adopted to characterize the products. Owing to its unique hierarchical structure and periodic meso-macro scale features, the obtained CeO2 exhibits high catalytic activity in CO oxidation. This facile strategy may design a new way towards replicating desired biological structures for metal oxide catalyst in other potential applications.     

多孔单晶CeO2空壳球的制备及其CO催化氧化性能研究

以水热法成功制备了(110)面暴露的高活性多孔单晶CeO2空壳球催化剂样品,研究了其形成过程并提出了相应的形成机理.通过X射线衍射、透射电镜及低温氮气吸附/脱附等温线对催化剂结构进行了详细的表征,结果表明:该材料具有多孔结构以及较高的比表面积(259 m2/g).该多孔单晶CeO2催化剂在CO氧化转化中显示了较好的催化性能,其催化活性远高于商业化CeO2,这主要归结于其特殊的(110)高能面的暴露以及多孔单晶结构.     

Pd/CuO-Ce0.5Mn0.5O2催化氧化合成葡萄糖醛酸及其内酯

用柠檬酸络合法制备了掺杂铈锰复合金属氧化物载体,采用沉淀法负载活性组分钯得到催化剂Pd/CuO-Ce0.5Mn0.5O2,用XRD、SEM和XPS对催化剂结构进行了表征分析,考察了不同CuO掺入量对葡甲苷的伯羟基选择氧化合成葡萄糖醛酸及其内酯的催化活性的影响.结果表明,CuO的掺入对载体的孔结构及活性组分在载体表面的分散都得到了不同程度的改善;Ce-Cu-Mn的协同作用有利于提高Pd的氧化还原性能.当CuO添加量为9％及Pd负载量为0.5％时,葡萄糖醛酸及其内酯的总收率可达90％.     

气体密度法测定CO_2分子量的实验改进

对气体密度法测定CO_2分子量的实验进行了改进,改进后的方法经实验验证效果满意。     

Density functional study on mechanism of CO oxidation with activated water on O/Au （1 1 1 ） surface

With density functional theory, the mechanism of water-enhanced CO oxidation on oxygen pre-covered Au （111） surface is theoretically studied. First, water is activated by the pre-covered oxygen atom and dissociates to OHads group. Then, OHads reacts with COads to form chemisorbed HOCOads, Finally, with the aid of water, HOCOads dissociates to CO2. The whole process can be described as 1/2H2Oads ＋ H2Oads ＋ 1/2Oads＋ COads→H3Osds ＋ CO2, gas. One CO2 is formed with only 1/2 pre-covered oxygen atom. That is why more CO2 is observed when water is present on oxygen pre-covered Au （111） surface. Activation energy of each elementary step is low enough to allow the reaction to proceed at low temperature.     

CO2焊过程电信号的统计分析

采用时域的统计分析方法可将C02焊焊接过程电信号转化为客易理解的形式。本文以C02焊焊接过程的短路时间、燃弧时间、周期时间作为统计量进行统计分析、针对送变式C02焊电源，通过正交实验分析了其焊接过程的稳定性、试验结果表明：表征焊接过程质量的重要信息可以从电压、电流的时域统计分析中得到；电弧电压和焊接电流的概率密度分布则能充分反映焊接过程的波动性及状态。     

纳米Pd/TiO2复合型农药的吸附和降解的QCM研究

采用压电石英微天平(QCM)技术研究了有机农药甲基对硫磷在经钯(Palladium)掺杂和软脂酸(PalmicAcid)改性前后的纳米TiO2上的吸附和降解行为.研究表明Pd和PA均能提高纳米TiO2对非极性有机农药的吸附量,复合纳米TiO2和Pd/TiO2的最大吸附量Г∞分别为6.18×10-4mol/g和7.54×10-4mol/g,吸附常数k分别为5.72×103L/mol和1.79×103L/mol.光降解和毒力实验结果表明复合纳米TiO2和Pd/TiO2农药制剂可在太阳光照下自行降解,在农作物体内的残留期大大地缩短,且复合纳米TiO2和Pd/TiO2农药制剂的毒力有明显的提高,5%的纳米TiO2和Pd/TiO2乳液的毒力分别是95%原药毒力的1.68倍和2.19倍.