铈和铂掺杂钙钛矿催化剂的第一性原理研究

用醇盐法制备了铈和铂元素掺杂的钙钛矿催化材料。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对材料进行了表征。结果表明,催化材料颗粒均匀,直径约30 nm,以钙钛矿(CaTiO3)和烧绿石(Ca2Ti2O6)共存,铈和铂元素分散均匀并形成掺杂的固溶体结构。构建了Pt(111)和铂铈原子替代钛原子的钙钛矿掺杂模型,并采用基于密度泛函理论的第一性原理对CaTixPtyCezO3材料的形成能、态密度和吸附性能进行了对比研究。结果表明,CaTi0.9Pt0.05Ce0.05O3对NH3的吸附能与Pt(111)最接近,掺杂使体系吸附能降低,有利于氨氧化催化的吸附和脱附。     

CeO_2、TiO_2及Ce_(0.5)Ti_(0.5)O_2催化载体的制备及性能研究

采用热分解法、溶胶-凝胶法、沉淀法和水热法制备了CeO_2载体,SEM、XRD表征、N_2低温吸脱附和氢气程序升温还原(H2-TPR)实验和结果分析显示,溶胶-凝胶法制备样品具有更优的比表面积、孔容、孔径和氧化还原性能,故选择溶胶-凝胶法制备Ti_(0.5)Ce_(0.5)O_2混合氧化物催化载体。使用XRD、SEM、N2低温吸脱附、H2-TPR等分析手段对产物的物相特征、吸附性能和氧化还原性能进行了表征。Ti_(0.5)Ce_(0.5)O_2的H2-TPR在261、529和749℃处出现耗氢峰,分别归属于表面吸附氧的还原、表面晶格氧的还原和体相晶格氧的还原,TEM结果表明Ti4+离子进入CeO_2晶格形成TiO_2-CeO_2填隙固溶体,固溶体的形成有利于载体氧化还原能力的增强。     

具有高度有序氧空位的α-Fe2O3纳米带的制备及光电催化水氧化性能研究

本研究针对α-Fe₂O₃中空穴迁移距离短(2~4 nm)和水氧化动力学缓慢的问题, 通过钯催化氧化法构筑了有序氧空位掺杂的一维α-Fe₂O₃纳米带(α-Fe₂O₃ NBs)阵列, 以提高光电催化分解水产氢性能。采用不同表征方法对光阳极进行形貌、结构分析。结果表明：一维α-Fe₂O₃ NBs表面形成了有序氧空位, 周期为1.48 nm, 对应于10倍的(11¯2)晶面间距。光电化学及产氢性能表明：α-Fe₂O₃ NBs起始电位为0.587 V (vs. RHE), 在1.6 V (vs. RHE)时光电流密度为3.3 mA·cm^-2, 产氢速率达29.46 μmol·cm^-2·h^-1。这归因于引入有序氧空位提高了载流子密度, 促进了空穴的分离传输, 并作为表面活性位点, 促使表面水氧化反应加速进行。     

CdS/TiO_2球棒结构异质结的合成及其光电化学性能研究

利用循环伏安电沉积法将CdS纳米颗粒沉积在TiO2纳米棒阵列上制备了CdS/TiO2复合薄膜,采用XRD、SEM和UV-Vis分光光度计对样品的晶体结构、微观形貌和光学性质进行了表征,并研究了紫外光预处理TiO2对复合薄膜的结构和光电化学性能的影响。结果表明,制备的TiO2薄膜为沿c轴择优取向的金红石单晶,CdS成功电沉积到TiO2纳米棒的顶部形成了CdS/TiO2球棒结构异质结,所制复合薄膜的光吸收边均扩展到了可见光区域。特别是对TiO2纳米棒阵列进行紫外线照射预处理后,复合薄膜中CdS的含量显著提高,其表现出更好的光电化学性能。     

环保型常温水基金属清洗剂的研制

采用阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配方法,研究出了一种在常温下就能很好地除去金属表面油污的低泡清洗剂。通过正交标法确定该清洗剂的组分为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(6501)0.6 g/L,脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO9)1 g/L,α-烯基磺酸钠(AOS)0.2 g/L,烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)1.2 g/L,缓蚀剂2 g/L,无机助剂5 g/L,有机助剂1 g/L。该清洗剂有很强的清洗能力,环境污染小,安全性高。其具有良好的防腐防锈性能,可替代传统的有机溶剂和碱性洗涤液。     

基于自适应自然梯度法的在线高斯过程建模*

为了满足在线建模算法的实时性要求,提出了在高斯过程的训练中使用自适应自然梯度法（ANG）,即基于自适应自然梯度法的在线高斯过程回归建模算法。将此算法运用在Micky-Glass系统和连续搅拌反应釜(CSTR)模型的建立中,并与稀疏在线高斯过程算法进行比较。仿真结果表明此算法满足了非线性系统建模的实时性和精度的要求,同时克服了其他方法计算量很大、不符合在线算法的实时性要求的缺点。     

火电厂废水处理新技术

在火力发电厂中,化学水的处理一直是一个很重要的问题。对化学水处理进行了探讨,并对化学水处理新技术进行了研究。     

Ti O2纳米管阵列基底退火温度对CdSe/Ti O2异质结薄膜光电化学性能的影响

通过电化学沉积法以TiO2纳米管阵列(TNTs)为基底制备CdSe/TiO2异质结薄膜。研究TiO2纳米管阵列基底不同退火温度(200,350,450,600℃)对CdSe/TiO2异质结薄膜光电化学性能的影响。采用SEM,XRD,UV-Vis,电化学测试等方法对样品的微观形貌、晶体结构、光电化学性能等进行表征。结果表明:立方晶型的CdSe纳米颗粒均匀沉积在TiO2纳米管阵列管口及管壁上。TiO2纳米管阵列未经退火及退火温度为200℃时,为无定型态,在TiO2纳米管阵列上沉积的CdSe纳米颗粒数量少,尺寸小,异质结薄膜光电性能较差,光电流几乎为零。随着退火温度升高到350℃,TiO2纳米管阵列基底开始向锐钛矿转变;且沉积在TiO2纳米管上的CdSe颗粒增多,尺寸增大,光电化学性能提高。退火温度为450℃时光电流值达到最大,为4.05mA/cm^2。当退火温度达到600℃时,TiO2纳米管有金红石相出现,CdSe颗粒变小,数量减少,光电化学性能下降。     

Pd纳米颗粒协同氧空位增强TiO2光催化CO2还原性能

针对TiO₂表面活性位点不足、反应动力学缓慢、CO₂还原产物中碳氢化合物的产率低以及选择性差等问题,研究通过Pd催化氧还原法在缺氧环境中构筑了具有表面氧空位的一维单晶TiO₂纳米带阵列(Pd-Ov-TNB)。通过形貌结构、载流子行为及光催化性能分析,探究了表面氧空位和Pd的氢溢流效应对光生载流子分离传输及还原产物选择性的影响。结果表明,Pd-Ov-TNB的CO₂还原活性强,产物中CH₄、C₂H₆和C₂H₄的产率分别为40.8、32.09和3.09μmol·g^-1·h^-1,碳氢化合物的选择性高达84.52%,在C-C偶联方面展现出巨大的潜力。其一维单晶纳米带结构提高了材料的活性比表面积和结晶度,为CO₂还原反应提供了更多的活性位点,并加速载流子的分离传输。同时,氧空位增强了光生电荷的表面积累,为CO₂还原提...     

Ni@C@TiO2核壳双重异质结的构筑及光热催化分解水产氢

合理设计具有出色光吸收和电荷分离与转移能力的纳米催化剂，实现高效的光催化制氢仍然是一个挑战。借助间苯二酚-甲醛树脂(RF)模板和Ar气氛煅烧工艺构建了三元Ni@C@TiO₂核壳双重异质结纳米催化剂，实现了高效热积聚和高通量电荷转移。该体系充分结合了碳层的宽带吸收、Ni纳米粒子(NPs)的等离激元特性以及TiO₂的保护和催化功能。在双重异质结中建立了较大的内部电场，使电荷分离效率提高了2.4倍。得益于Ni@C芯光热效应与Ni/C-C/TiO₂双重异质结的协同效应，从而实现有效的电荷分离和传输，提高了电荷转移速率；核壳结构的构建降低了体系热量损耗，最终实现高效的太阳能光热转换(光热效率78.0%)和光热催化分解水产氢性能(析氢速率为1538μmol·g^-1·h^-1)的提升。稳健的核壳纳米颗粒可以应用到其他光热催化系统的设计中，为开发更高效的全光谱利用型光催化剂提供思路。