V2O5/ZrO2-Al2O3催化甲醇选择性氧化合成二甲氧基甲烷

采用浸渍法制备了V₂O₅质量分数不同的V₂O₅/Al₂O₃催化剂,采用Zr对Al₂O₃载体进行改性并应用于催化甲醇选择性氧化制备二甲氧基甲烷(DMM)的反应中。经X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、N₂吸附-脱附(BET)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)和NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)表征分析,结果表明:与单一Al₂O₃负载的钒基催化剂相比,Zr改性提高了钒氧化物的分散性与稳定性,加强了催化剂中各组分间的相互作用,有效调变了催化剂的酸性和氧化性,进而提高了DMM的选择性。考察了反应条件对甲醇选择性氧化制备DMM的影响,最佳反应温度为175 ℃,经20%V₂O₅/12%ZrO₂-Al₂O₃催化氧化,甲醇转化率为27.9%,DMM选择性为99.9%。     

基于扩散偶法的CaO–V2O5和MnO2–V2O5固相界面反应行为比较

钒是我国重要的战略金属资源,广泛应用于钢铁、化工、航空航天等领域。钒渣作为我国最重要的含钒原料,其钙化提钒及锰化提钒工艺在钒的高效分离、尾渣利用和环境保护方面优势显著,但焙烧过程中钒酸钙和钒酸锰始终共存。两种钒酸盐的生成机理及钒与钙、锰反应能力的差异是两种提钒工艺的基本问题和共性问题,这对充实提钒基础理论和促进提钒工艺优化具有重要意义。为此,本文基于扩散偶研究方法,通过制备氧化钙–氧化钒和二氧化锰–氧化钒扩散偶,并在不同时间恒温焙烧,比较研究了钙、锰与钒组元固相反应的界面扩散行为差异;阐明了钒酸钙和钒酸锰的生成机理;进一步基于扫描电子显微镜和能谱分析研究并计算了扩散产物和扩散系数随焙烧时间的变化规律。结果表明,随着焙烧时间的延长,氧化钙–氧化钒、二氧化锰–氧化钒两组扩散反应逐渐进行。氧化钙–氧化钒扩散偶中钙和钒的分布区域边界始终清晰。而对于二氧化锰–氧化钒扩散偶而言,随着恒温焙烧时间的延长,二氧化锰逐渐分解生成三氧化二锰,钒组元能扩散到三氧化二锰内部,但仅有部分钒与锰反应形成扩散产物层。氧化钙–氧化钒、二氧化锰–氧化钒扩散偶的界面反应产物分别是偏钒酸钙和偏钒酸锰。恒温焙烧16 h后,产物厚度分别为39.85和32.13 μm,且由于组元扩散反应能力的限制,两个扩散偶均达到反应平衡。相同恒温焙烧时间内,氧化钙–氧化钒扩散偶的扩散系数略高于二氧化锰–氧化钒扩散偶,这说明钒与钙的扩散反应比钒与锰的扩散反应更易进行。     

基于{V18O42}多钒氧簇的设计合成及其催化Knoevenagel缩合反应性能

采用水热技术合成一例含钴的有机-无机杂化多钒氧簇,其分子式为[Co(C₈H₂₀N₄)]₄[V₁₃^ⅣV₅^ⅤO₄₂(Cl)]·6H₂O(1).研究表明,化合物1中[V₁₃^ⅣV₅^ⅤO₄₂(Cl)]^8-阴离子簇表面的富氧原子使其具有一定的Lewis碱性,其在苯甲醛与丙二腈的Knoevengel缩合反应中表现出优异的催化性能.室温下,30 min内反应转化率和选择性可分别达到98%和100%;催化剂回收后至少可以重复使用4次,具有较好的循环稳定性.     

Cu2（bipy）3(Mo4O14)的水热合成与荧光性质

在水热条件下,合成了一种新颖的二维化合物Cu2(bipy)3(Mo4O14)(bipy=4,4′-联吡啶),并通过元素分析和X射线单晶衍射对该化合物进行了表征.结果表明:标题化合物属于三斜晶系,p-1空间群;晶胞参数a=8.166 5(9)nm,b=10.854 3(13)nm,c=11.779 2(13)nm,α=99.460(2)°,β=107.086(2)°,γ=111.386(2)°,V=885.03(17)nm3,Z=2.常温下该化合物表现出黄色的荧光性质.     

新的超分子化合物（H2bbi）5(HP2Mo5O23)2（H2O）2的水热合成、晶体结构和荧光性质

利用中温水热法合成了一种未见报道的一维超分子杂化物,(H2bbi)5(HP2Mo5O23)2(H2O)2[bbi=1,1’-(1,4-丁烷)双(咪唑)],通过元素分析、IR、单晶X-射线衍射对化合物的结构进行了表征.结果表明该化合物属于单斜晶系,P2(1)/c空间群;晶胞参数:a=17.253(5),b=21.169(5),c=25.397(5),β=104.537(5),Z=4,V=8979(4)3,R1=0.0383,wR2=0.0868.两个晶体学独立的Standberg型[HP2Mo5O23]5-阴离子和5个双质子化的bbi配体通过氢键作用拓展成一维超分子.此外,该固态化合物在室温下显示出蓝色的荧光性质.     

Yb:Y3Al5O12/Y3Al5O12复合晶体键合质量与激光性能研究

采用热键合技术制备了Yb:Y3Al5O12/Y3Al5O12(Yb:YAG/YAG)复合晶体。利用原子力显微镜和激光器分别对复合晶体键合界面形貌和散射情况进行了测试,结果表明Yb:YAG/YAG复合晶体无复合界面空间层,无界面散射,键合质量良好,实现了一体化。采用压力法测试得到复合晶体键合面的剪切强度为22.63 MPa。在激光二极管泵浦下,复合晶体实现了722 mW的连续激光输出,斜效率为26.7%。     

电脱氧Nb2O5制取金属铌

以Nb2O5粉末烧结片为阴极,以石墨为阳极,在CaC12-NaCl熔盐电解质中对Nb2O5进行电脱氧,获得金属铌.对不同密度的Nb2O5粉末烧结阴极的制取以及烧结阴极密度对电脱氧Nb2O5的影响进行研究.结果表明,阴极片的烧结密度对Nb2O5在CaC12-NaCl熔盐中的电脱氧有着极其重要的影响,烧结密度越低,电解起始电流越大,并且在电脱氧过程中电流也越大;在相同电解时间内,阴极产物中残余氧化物化合价随阴极片密度的降低而降低;Nb2 O5粉末在8 MPa压力下成型,1 150℃下烧结8 h,所得的阴极片具有较好的电化学活性;在850℃下电解150 min,Nb2 O5可完全被还原;电脱氧反应速度会随电解时间的延长而逐渐减慢.实验结果表明,电脱氧是氧化物粉末颗粒与熔盐电解质接触、反应和电离的过程,Nb2O5的电脱氧过程是分步进行的,其中间产物是铌的一系列低价氧化物,即Nb5+→Nb4+→Nb2+→Nb.     

水热-热分解法合成系列MCo2O4自组装纳米材料

以硝酸钴和二价M(M=Zn~(2+),Cu~(2+),Ni ~(2+))盐为原料,草酸盐为沉淀剂,通过水热过程获取MCo_2(C_2O_4)_3复合草酸盐中间体,对中间体在400~500℃范围内进行热处理2h,获得自组装的MCo_2O_4纳米粒子超结构材料.采用热失重(TGA)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分析手段,对中间体及目标产品的热稳定性、结晶度、形貌、结构进行表征.结果表明:中间体主要经历脱结晶水和草酸盐热分解两个过程,其热分解温度应高于370℃;获得的钴酸盐为纳米粒子的自组装超结构,纳米粒子颗粒细小均匀,粒度在15~30nm之间;目标产品的形貌、结晶度与样品的本性及助剂的种类存在相关性.     

La/V2O5复合电极材料的制备及电容性能研究

采用电化学沉积和高温热氧化法制备了La/V2O5复合电极材料.研究了电位范围、扫描速度和焙烧温度及La掺杂量对样品的影响.利用SEM,EDS和循环伏安法对所制备的复合电极的形貌、组成及电化学性能进行分析、表征.结果表明,所制备的La/V2O5复合材料主要由V、O、La组成;V2O5粒子形成层状结构,La弥散分布在层状结构的间隙处.电化学测试结果表明,煅烧3 h温度为200℃所得的样品在电位范围为0.2~1.0 V,扫描速度为0.1 mV/s的2 mol/L KCl溶液中复合电极的电容性比纯的V2O5明显提高,且La含量为0.005 g时比电容提高了51%.经1000次循环后,循环稳定性较好且容量衰减仅为初始容量的10.3%,适于作超级电容器电极正极材料.     

[Co（1,10’-phen）3]2[SiW12O40]·2H2O的水热合成和晶体结构

利用过渡金属阳离子CoⅡ和1,10’-phen有机含N配体作为调变单元,水热合成了多金属氧酸盐化合物[Co(1,10’-phen)3]2[SiW12O40].2H2O.经单晶X-射线衍射分析,该化合物的多阴离子显示出一个无序的Keggin型几何构型,化合物结晶于三斜晶系,P-1空间群.     

V2O5/CeF3光催化降解丙酮的性能研究

利用浸渍法制备了一系列不同掺杂量的V2O5/CeF3光催化剂,通过光催化降解丙酮实验考察了催化剂的光催化性能,并采用X射线衍射(XRD)、BET比表面积和紫外可见光谱(UV-vis)等方法表征了催化剂的物理化学性质.结果表明:少量(摩尔分数≤15%)V2O5的掺杂有利于催化剂比表面积的增加,有利于催化剂光催化性能的提高;而当V2O5含量进一步增加时,由于CeVO4晶相的出现,使催化剂的比表面积减小、禁带宽度增加,从而降低了催化剂的光催化活性.其中,摩尔分数为15%的V2O5/CeF3催化剂具有最佳的光催化性能,丙酮降解率可达85%.     

尖晶石结构Li4Ti5O12的制备及其电化学性能

以TiO2和醋酸锂为原料,采用在乙醇中预分散和在液相体系中熔融浸渍的协同共混技术,实现反应物料间微尺度混合,在较低温度下分段煅烧合成纳米结构钛酸锂.X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和粒度分布等测试结果表明,产物为尖晶石结构钛酸锂(Li4Ti5O12),平均粒径约为550 nm.以该产物为负极材料组装锂离子电池并测试其电化学性能,结果表明其性能良好,0.1 C倍率下首次充放电比容量高达165 mA.h/g,具有稳定的电压平台,循环性能良好.     

V2O5液相催化氧化甲烷制甲醇动力学影响

研究了甲烷和发烟硫酸以V2O5为催化剂合成甲醇的反应动力学,考察了反应温度、反应初始压力和催化剂用量对甲烷转化率和目的产物收率的影响。结果表明,高温有利于甲烷转化率的提高,但过高的温度会导致目的产物收率降低;甲烷转化率随着初始反应压力的增大而提高,而甲醇收率随压力的变化趋势则是先提高,后趋于平缓;随着V2O5用量的增加,甲烷转化率增大,但当V2O5的添加量超过0.014 mol时,V2O5用量对甲醇收率的影响变得不显著。     

Li2SiO3粉体的水热合成

以LiOH·H₂O和正硅酸乙酯（TEOS）为原料,用水热法低温合成了Li₂SiO₃粉体,系统讨论了水热反应时间、温度及pH等因素对粉体合成的影响;采用XRD、sEM和FT-IR等手段对Li₂SiO₃粉体的物相、颗粒形貌及稳定性等进行了表征。结果表明:在100℃下水热反应72 h可以得到纯的Li₂SiO₃粉体,粉体热稳定性较高,煅烧温度达1 100℃时都未有相变发生;扫描照片显示,水热法合成的Li₂SiO₃粉体粒径约为100～200 nm。     

中温固体氧化物燃料电池PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ-Ce0.9Gd0.1O1.95复合阴极的性能研究

采用固相法制备PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ(PBSC)中温固体氧化物燃料电池阴极材料.研究结果表明:PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ为正交钙钛矿结构.交流阻抗谱的测试结果表明,PBSC-40%GDC电极在800℃时的极化电阻为0.039Ω.cm2.以电解质为支撑体的单电池在800℃时的功率密度达到645 mW.cm-2.     

有氧条件下Au/CeO2/Al2O3催化还原NO的研究

NO是形成光化学烟雾、生成酸雨和破坏大气臭氧层的前驱气体之一,消除NO已成为近几年国内外催化界的研究热点.Cu-ZSM-5是国内外研究最成熟的催化剂,但实用性差.本研究以HAuCl4为前驱体,沉积-沉淀法制备Au/CeO2/Al2O3催化剂,用X-射线衍射(XRD )进行表征,考察了加入CeO2对Au/CeO2/Al2O3催化活性的影响.结果表明Al2O3、CeO2/A l2O3表面的Au晶粒小, 分散度高.Au/Al2O3的deNOx活性较低,而含金复合催化剂Au/CeO2/Al2O3的活性高于Au/Al2O3及Cu-ZSM-5.     

基于Pt-Au-MoS2-ITO传感器对于H2O2的还原检测

实验探究了二硫化钼（MoS₂）作为一种新型材料与贵金属纳米粒子金（Au）、铂（Pt）的复合基底对于过氧化氢（H₂O₂）的还原性检测,采用氧化铟锡导电玻璃（ITO）作为电极,制备出了基于Pt-Au-MoS₂-ITO的生物传感器,为H₂O₂还原性检测的便携性操作打下了基础.实验采用电化学沉积的方法制备材料,同时使用循环伏安（CV）法、计时电流法等传统电化学手段表征了传感器电化学性能,采用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）来表征传感器表面形貌.建立了用于H₂O₂还原检测的、具有高检测限、高灵敏度和宽检测范围的传感器.     

B2O3\|Na2O\|V2O5玻璃紫外吸收截止波长和密度关系的研究

以硼酸、无水碳酸钠和五氧化二钒为原料,通过熔融-石墨模成形法制备(70-x)B₂O₃-30Na₂O-xV₂O₅三元硼酸盐玻璃,其中x=1 ％~10 %(摩尔分数)。经过研磨和抛光制成尺寸为30 mm×30 mm×2 mm的玻璃样品。采用阿基米德原理法测定样品的密度,采用紫外/可见分光光度计测定样品的吸收光谱。结果表明,玻璃的密度d与玻璃紫外吸收截止波长λ呈线性关系。当截止吸收波长小于或等于390 nm时,二者符合方程λ=2222.0d-4794.8;当截止吸收波长大于390 nm时,二者符合方程λ=1100.5d-2181.9。     

MoS2/Ti3C2Tx异质复合材料的制备及电化学性能研究

利用水热法合成了MoS₂/Ti₃C₂T_x异质复合材料,采用SEM、XRD、XPS和电化学工作站对所制样品的形貌、结构、成分和电化学性能进行了表征。结果表明,当Ti₃C₂T_x引入量为30 mg时,所制MoS₂/Ti₃C₂T_x异质复合电极具有最优的电化学性能和较好的循环稳定性,在1 A/g电流密度下的比电容达到262.54 F/g,且经10 000次循环后仍保持82.1%的初始比电容。     

Ce0.8Sm0.2O1.9中间层对La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ阳极电化学性能的影响

通过固相反应法合成La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM)以及Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)粉体。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学阻抗谱法、循环伏安法和热膨胀法分别对试样的晶体结构、化学相容性、微观结构、电化学性能和热膨胀系数进行了研究。结果表明:LSCM阳极与SDC之间具有良好的化学相容性;含有SDC中间层的LSCM阳极显示出更小的比表面电阻和极化过电位;在800℃H2气氛下,含有SDC中间层的LSCM阳极的比表面电阻为0.76Ω.cm2,与单层LSCM阳极相比下降了72.1%,阳极极化过电位(电流密度为0.05A/cm2)下降了70.4%;SDC中间层的加入会导致热膨胀不匹配率的略微增大。