复合催化剂S-CuCo2O4的制备及其活化PMS降解CIP性能研究

采用水热法,以硫脲为硫源对CuCo₂O₄进行硫化处理合成S-CuCo₂O₄,对复合催化剂S-CuCo₂O₄进行XRD、FT-IR、SEM、XPS、ICP-OES、EPR表征,并考察其活化过一硫酸盐(PMS)降解环丙沙星(ciprofloxacin, CIP)的效果。实验结果表明：成功制备出S-CuCo₂O₄催化剂,在其表面富含Co(Ⅱ)和Cu(Ⅰ);当催化剂投加量为0.06 g/L、PMS投加量为0.2 g/L、pH=6.4时,复合催化剂S-CuCo₂O₄在25 min后对CIP的降解效率可达96.8%,降解效果明显优于CuCo₂O₄、CuCo₂S₄。自由基淬灭实验和EPR测试表明,SO^-₄·和¹O₂     

一步水热法制备MoS2/Ni3S2@NF析氧催化剂

采用一步水热法成功制备了MoS₂/Ni₃S₂@NF异质结催化剂.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所制备电极的物相和微观形貌进行表征,表面粗糙的核壳MoS₂/Ni₃S₂异质结均匀紧密地分布在镍网(NF)表面.在1 mol·L^-1的KOH电解液中,运用线性扫描伏安测试(LSV)、电化学交流阻抗(EIS)、计时电位和计时电流等方法对电极的电催化析氧(OER)性能进行了测试.结果表明,驱动10 mA·cm^-2电流密度,仅需134 mV过电势;其Tafel斜率为55.2 mV·dec^-1;经过15 h计时电位测试,电流密度保持率高达93.5%.在300、400、500 mA·cm^-2电流密度连续测试45 h的结果耐久性表明,MoS₂/Ni₃S₂@NF具有较好的大电流密度工作耐久性.     

金属有机骨架衍生的NiFe2O4/Co9S8复合催化剂的合成及其电催化析氧性能

以金属有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)化合物为前驱体, 通过退火、硫化等后续处理方法成功制备了由 NiFe₂O₄ 纳米棒与 Co₉S₈ 空心球组装而成的杂化纳米结构. 该复合催化剂因具有较大的比表面积以及各组分间强力的协同作用, 在电催化析氧反应(oxygen evolution reaction, OER)中表现出了优异的催化活性. 在 1 mol/L KOH 电解质中, 当电流密度达到 10 mA/cm² 时, 仅需 290 mV 的过电位, 且 Tafel 斜率仅为 63.02 mV/dec. 此外, 1 000 次循环伏安(cyclic voltammetry, CV)测试后仍然具有良好的催化活性, 表明该复合催化剂具有优异的稳定性. 研究成果不仅为设计廉价、高效且稳定的析氧催化剂提供了设计思路, 也为其他新型纳米复合材料的合成和应用奠定了基础.     

Ru负载Co3O4催化剂的制备及其电解糠醛性能研究

近年来,过渡金属基催化剂(TMOs)在探索高性能的糠醛氧化方面备受关注,但较低的本征活性限制其应用,合理优化TMOs的电子结构是提高糠醛氧化催化性能的有效策略。采用电沉积和浸渍法成功制备了Ru-Co₃O₄/CP催化剂,并通过电化学测试评价FOR和HER的催化性能。在1.0 mol/L KOH溶液中加入50 mmol/L糠醛后,Ru-Co₃O₄/CP催化剂达到10 mA/cm²电流密度仅需要1.41 V_RHE,与不加糠醛相比,降低了100 mV。以Ru-Co₃O₄/CP为阴极和阳极的催化剂构筑两电极电解槽,与全解水相比,电解糠醛在达到30 mA/cm²的电流密度所需要的电解电压降低了60 mV,同时在阴极和阳极得到了高价值的H₂和糠酸。     

硅藻土负载纳米Fe3O4催化臭氧处理渗滤液膜滤浓缩液混沉出水

以垃圾渗滤液膜滤浓缩液混沉出水为研究对象,制备硅藻土负载纳米Fe₃O₄作为催化剂催化臭氧处理浓缩液.考察溶液初始pH值、臭氧体积流量和催化剂投加量对处理效率的影响.结果表明:在溶液初始pH值为7,臭氧体积流量为1.0 L·min^-1,催化剂投加量为0.8 g·L^-1,反应时间为90 min时,化学需氧量(COD)和UV₂₅₄去除率分别为67.8%和86.3%.对进出水进行三维荧光光谱(3D-EEM)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析的结果表明:经催化臭氧氧化处理以后,浓缩液中的腐殖酸、富里酸和色氨酸等难降解物质大幅度减少;烷烃类、酚类和杂环类物质质量分数下降,烷烃类衍生物质量分数上升;硅藻土负载纳米Fe₃O₄催化臭氧对于浓缩液有着较好的处理效果.     

Na2S改性CoSO4催化氨硼烷水解放氢

以Na₂S和CoSO₄为原料,采用水热法和烧结制备了一种CoSO₄和Co₃O₄两相共存的Co基催化剂(命名为Co₃O₄-CS(NS))用于催化氨硼烷水解.研究表明,由于CoSO₄和Co₃O₄的协同效应使得该催化剂对氨硼烷水解表现出良好的催化性能.在催化剂直接添加量为10 wt.%、水料比为25 mL/g和反应温度为40℃的反应条件下,每0.2 g AB/Co₃O₄-CS(NS)复合物在2.5 min内放氢量达到440.06 mL,对应的放氢速率为8 801.2 mL/(min·g_cat),氢转化率为92.6%,反应活化能为50.4 kJ/mol.     

纳米晶CoB粉末的制备、表征及电催化析氧性能研究

通过无水氯化钴和硼氢化钠固相反应制备纳米晶CoB粉末,系统研究微观结构及电催化析氧性能。研究表明,纳米晶CoB粉末在1.0 mol/L KOH碱性环境中,电流密度为10 mA·cm^-2时,过电位为280 mV,Tafel斜率为75.89 mV dec^-1,该值优于商业RuO₂的过电位323 mV和Tafel斜率108.09 mV dec^-1,表明纳米晶CoB粉末具有良好的析氧活性。该电催化剂具有良好的稳定性和循环耐久性。     

Fe3O4、ZSM-5改性施氏矿物活化H2O2去除甲基橙

Sch/Fe₃O₄/ZSM-5复合光催化剂通过化学浸渍法制备,并用于活化H₂O₂去除甲基橙.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射分析(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)以及比表面积分析(BET)对Sch/Fe₃O₄/ZSM-5进行形貌和结构表征.考察了溶液初始pH、H₂O₂浓度、Sch/Fe₃O₄/ZSM-5投加量对UV/Sch/Fe₃O₄/ZSM-5/H₂O₂体系去除甲基橙的影响.结果表明,当甲基橙初始质量浓度为10 mg·L^-1、初始pH为3、H₂O₂浓度为3 mmol·L^-1、Sch/Fe₃O_...     

全水解制氢用自支撑多孔NixFe–S/NiFe2O4异质结构双功能电催化剂

稳定的非贵金属双功能电催化剂是可再生能源驱动的波动全水电解面临的难题之一。本文在三维碳纤维布上电沉积制备了多孔Ni–Fe金属阵列,并在此基础上进行原位氧化和化学硫化,构建了一种新型的自支撑分级多孔Ni_xFe–S/NiFe₂O₄异质结构双功能电催化剂。研究结果表明,Ni_xFe–S/NiFe₂O₄异质结构催化剂对析氢反应(HER)和析氧反应(OER)都表现出良好的催化活性和稳定性,优异的催化性质与其大比表面积提供丰富的活性位点、异质结构的协同效应、超亲水表面和稳定的自支撑结构密不可分。分析结果证析氧过程异质结构中的Ni_xFe–S转化为金属氧化物/氢氧化物和Ni₃S₂。与商用20wt% Pt/C||IrO₂-Ta₂O₅相比,自支撑Ni_1/5Fe–S/NiFe₂O₄||Ni_1/2Fe–S/NiFe₂O₄在10-500mA/cm2的波动电流密度范围内表现出更好的稳定性和更低的槽电压。在500 mA/cm2的工业电流密度下,Ni_1/5Fe–S/NiFe₂O₄||Ni_1/2Fe–S/NiFe₂O₄的槽电压仅为约3.91 V,比Pt/C||IrO₂–Ta₂O₅ (约4.79 V)降低了约20%。     

α-Fe2O3晶面调控及其非均相光芬顿催化降解甲基橙特性

针对非均相光芬顿中两相传质阻力导致催化性能较低的缺陷,采用水热法制备了α-Fe₂O₃{110}/{113}晶面不同暴露比例的催化剂。采用X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM/HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及紫外可见固体漫反射(UV-vis DRS)对催化剂进行表征分析,分别考察了H₂O₂浓度、催化剂投加量、甲基橙初始质量浓度以及初始pH对其催化降解甲基橙的影响,结果表明：FeCl₃·6H₂O浓度为33 mmol/L,摩尔比FeCl₃·6H₂O∶NaH₂PO₄∶NaF为1∶1∶15,180℃反应24 h所得α-Fe₂O₃催化性能最佳,在H₂O₂浓度为20 mmol/L,催化剂投加量为200 mg/L,甲基橙初始质量浓度为40 mg/L以及初始pH=5的条件下...     

Fe3O4/Bi-BiOBr复合纳米粉体处理罗丹明B废水的光催化性能

采用水热法制备了Fe₃O₄纳米粉体,并与Bi-BiOBr纳米材料进行了复合,成功的得到了Fe₃O₄/Bi-BiOBr复合纳米粉体。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪等仪器对样品进行了表征。结果表明,Fe₃O₄/Bi-BiOBr复合纳米材料被成功合成;在复合材料活化PMS去除罗丹明B (RhB)的降解试验中,考察了Fe和Bi的原子质量比(m(Fe):m(Bi))、催化剂质量浓度、PMS质量浓度等因素对光催化性能的影响。结果表明,光反应80 min后,降解率均达到95%以上;经过5次循环试验后,降解率仍能达到92.12%,具有良好的稳定性;催化过程中·OH为主要活性物种,其次为SO^-₄·和h⁺。     

CO2加氢合成甲醇MOx/In2O3(M=Zn,Ga, Zr)催化剂的研究

氧化铟作为单一金属氧化物,可催化CO₂分子高选择性加氢合成甲醇。为进一步提升其催化性能,采用氧化物之间的相互作用对氧化铟催化剂掺杂改性的策略,使用初湿浸渍法制备了MO_x/In₂O₃(M=Zn, Ga, Zr)催化剂。通过热重分析、X射线衍射和高分辨率透射电子显微镜对催化剂的结构和稳定性进行了讨论。实验结果表明,反应温度对催化活性有显著影响。所有催化剂的CO₂转化率随反应温度的升高而增加。特别地,甲醇的生成速率首先随反应温度的升高而增加,但当温度升高到330℃以上时开始降低。10%ZrO₂/In₂O₃催化剂的甲醇生成速率在330℃、3 MPa的反应条件下达到4.62 mol·h^-1·kg^-1,明显优于氧化铟催化剂。最后讨论了ZrO₂的加入对催化反应的增强作用。     

NiCo2O4@PANI复合材料的制备及其电化学性能研究

通过水热处理及电化学沉积,在集流体泡沫镍上原位生长出NiCo₂O₄@PANI复合材料.通过扫描电镜观察到泡沫镍上均匀分布着表面粗糙的纳米棒阵列,这种结构有利于电极材料与电解液的充分接触与反应;PANI(聚苯胺)的包覆增加了NiCo₂O₄的导电性,降低了载流子传输的活化能,因而表现出优异的电化学性能.在1 mA·cm^-2的电流密度下,复合材料的比电容为2 307.15 F·g^-1.当电流密度提升到20 mA·cm^-2后,比电容的保留率为78.13%.在10 mA·cm^-2电流密度下,循环2 000次后,比电容保留率为85.46%.测试结果证明该复合材料作为电极材料,在超级电容器的应用中有着巨大的潜力.     

商业可行的质子交换膜制氢催化剂制备和评价

通过构建高活性和高稳定性的电催化剂来降低贵金属成本,是近期大规模开发质子交换膜(proton exchange membrane, PEM)电解水制氢技术的必然路径。采用简便、高效且易于放大(公斤级)的方法制备了纳米级IrO₂和Ir_xRu_1-xO₂催化材料,并对合成条件进行了优化。利用三电极体系进行析氧活性测试,结果表明,在10 mA/cm²下IrO₂和Ir_xRu_1-xO₂过电位分别达到274 mV和230 mV,比商业IrO₂分别降低39 mV和83 mV。在基于Nafion~?117质子交换膜的电解槽中对这些催化剂进行了评价,在60℃和2 A/cm²电流密度下电解电压低至2 V,且可稳定运行200 h以上。这些结果揭示了高活性的铱基氧化物在PEM电解水中大规模应用的可行性。     

FeVO4-H2O2体系中酸性品红的降解性能研究

为提高印染废水的高效、快速降解,进行了FeVO₄催化降解酸性品红水溶液的研究,考察了双氧水的初始浓度、催化剂用量和反应温度对脱色率和反应速率常数的影响。结果表明:在使用FeVO₄作为非均相Fenton催化剂时,酸性品红的氧化降解反应可以使用假一级反应动力学模型进行描述。FeVO₄投加量的增加和温度的增大都可以显著提高酸性品红降解反应速率常数。在H₂O₂浓度为13.6 mmol·L^-1,FeVO₄投加量为1.0 g·L^-1,温度25 ℃条件下,60 min时FeVO₄对酸性品红水溶液的降解率达到94.5%。同时,根据不同温度下的反应速率常数,并结合Arrhenius方程计算出酸性品红降解过程的假一级反应的活化能Ea为60.24 kJ·mol^–1。为利用多相类Fenton催化剂方法处理含酸性品红的印染废水提供理论依据。     

锆掺杂TiO2负载锰铈氧化物低温催化还原NOx

采用溶胶-凝胶法制备TiO₂、ZrO₂和不同比例TiO₂-ZrO₂等载体,超声波浸渍负载一定量的Ce-Mn活性组分.通过扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和比表面积（BET）法对催化剂进行表征,并考察催化剂的氨气低温催化还原NO_x的活性.结果表明,TiO₂-ZrO₂（3:1,摩尔比）载体为介孔材料,颗粒粒径较小且高度分散,比表面积高达151 m²·g^-1由于Zr⁴⁺取代Ti⁴⁺掺杂进入TiO₂晶格内,导致其晶格畸变,抑制TiO₂晶型转变,获得了良好的热稳定性,加之活性组分以无定形态存在,催化剂表面存在Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原电对,从而提高催化剂的低温催化还原活性.在550℃下焙烧的催化剂10%Ce（0.4）-Mn/TiO₂-ZrO₂（3:1）的活性最高,其在140℃、体积空速67000 h^-1的条件下,NO_x的转化率达到99.28%.140℃时单独通入体积分数为10%的H₂O以及同时通入体积分数为10%H₂O和2×10^-4SO₂,催化剂显示出较强的抗H₂O和SO₂中毒能力.     

微波诱导液相无焰燃烧法制备LiMn1.925Cu0.075O4正极材料及电化学性能

采用微波诱导液相无焰燃烧法快速制备LiMn_1.925Cu_0.075O₄正极材料.通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)测试手段表明,Cu掺杂未改变尖晶石LiMn₂O₄的晶体结构;随着焙烧时间的延长,颗粒尺寸逐渐增大,晶界逐步清晰;Cu²⁺进入LiMn₂O₄晶格中.电化学测试表明,二次焙烧8 h的LiMn_1.925Cu_0.075O₄正极材料表现出优异的电化学性能.在1 C倍率下,首次放电比容量为110.9mA·h·g^-1,循环400次后容量保持率63.9%;在5 C和10 C高倍率下可实现1 000次循环,首次放电比容量分别为108.9、94.8 mA·h·g-1,保持率分别为61.3%、68.1%. Cu掺杂有效抑制Mn的溶解和Jahn-Teller效应,提高材料的结构稳定性与电化学...     

Fe3O4@CTAC粒子的制备及抗菌性能研究

采用溶剂热法合成了分散性良好的Fe₃O₄粒子,然后将油酸修饰到Fe₃O₄粒子表面,再通过疏水作用进行十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)包覆,得到Fe₃O₄@CTAC粒子。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位和振动样品磁强计(VSM)对Fe₃O₄@CTAC粒子进行了表征,结果表明：Fe₃O₄粒子表面包覆CTAC后粒径无明显变化,并且仍保持良好的单分散性;Fe₃O₄@CTAC粒子具有超顺磁性和良好的磁响应性能;Fe₃O₄@CTAC粒子的Zeta电位较高,分散体系具有较好的稳定性。对Fe₃O₄@CTAC粒子进行了抗菌性能及磁分离去除菌体测试,结果显示：当Fe₃O_...     

BiOBr/ZnFe2O4磁性纳米复合材料的制备与其光催化性能的研究

利用水热法分别合成了BiOBr、ZnFe₂O₄纳米晶体和BiOBr/ZnFe₂O₄磁性纳米复合材料.通过X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)分析了三种样品的结构和微观形态.分别以其为光催化剂,通过紫外-可见分光光度计(UV-3600)对有机污染物四环素(TC)的催化降解过程进行了记录,对三种样品的催化性能进行对比研究,并利用振动样品磁强计(VSM)对其磁学性能进行分析.结果表明,三种催化剂均能够有效降解有机污染物TC,BiOBr/ZnFe₂O₄磁性纳米复合材料的催化性能最强,并且可以进行磁回收,循环5次后仍保持优异的光催化性能.这项研究为光催化剂的性能优化提供了独特的思路,并在有机废水的处理方面具有广泛的应用前景.     

电沉积铁钴镍基催化剂及其氧析出性能的研究

能源需求的不断增加以及有害气体的排放带来了一系列能源和环境问题,寻求一种高效可持续的清洁能源来代替传统的石油迫在眉睫。作为最有前途的清洁能源,氢气可以通过电解水的技术制得,但是电解水的反应效率受到了氧气析出反应(OER)缓慢动力学的限制,因此发展具有高性能OER的电催化剂对电解水制取氢气的广泛应用具有积极的推动作用。Fe、Co、Ni等过渡金属氧化物或氢氧化物具有多种氧化态,可以促进反应中间体的结合,是优异的OER催化剂。采用电沉积的方法在碳布(CC)衬底上制备了Fe、Co、Ni的氢氧化物纳米片,对金属之间的比例进行了优化,最终得到的Fe₂Co₁Ni₂/CC催化剂具有良好的OER性能,当电流密度为10 mA·cm^-2时所需要的过电势较小,仅为285 mV。所得Fe₂Co₁Ni₂/CC还具有良好的稳定性,有望用于商业化电解水制氢气。