钙钛矿中空结构CoSn（OH）6纳米粉体的制备与表征

钙钛矿结构材料在发光、催化等多种功能材料领域都占有重要地位,是当前材料科学领域的研究热点。以四氯化锡（SnCl₄）、无水乙醇（C₂H₆O）、二氯化钴（CoCl₂）、柠檬酸钠（Na₃C₆H₅O₇）为原料,通过溶剂辅助法制备了中空结构六羟基锡酸钴[CoSn（OH）₆]纳米粉体。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）分别对产物六羟基锡酸钴粉体的物相结构及表观形貌进行了表征,线性扫描伏安法（LSV）对电极材料进行电催化性能测试。结果表明：采用溶剂辅助合成,可以成功制得物相纯净、粒度为150 nm的中空纳米立方结构的钙钛矿六羟基锡酸钴粉体,其电流密度为35.1 mA/cm²、塔菲尔斜率为72.5 mV/dec,有望用于电化学析氢反应。     

无铅铜基钙钛矿Cs2CuBr4的湿度传感性能

铅卤钙钛矿因其优异的光电性能引起了人们的极大关注,但由于其内在的不稳定性以及铅的毒性问题,限制了其实际应用。本文制得一种性能较稳定的无铅铜基钙钛矿Cs₂CuBr₄,利用其对湿度较为敏感的特性,创制了基于Cs₂CuBr₄敏感膜的石英晶体微天平（quartz crystal microbalance, QCM）湿度传感器。结果表明,当钙钛矿溶液的浓度小于0.4μg/μL时,敏感膜在11%~84%相对湿度下具有良好的湿度传感性能。其中最优浓度为0.3μg/μL（QCM-3）、薄膜质量398.95ng时,传感器具有高灵敏度（37.65Hz/% RH）,优异的对数线性关系（R²=0.9948）和快速的响应/恢复时间（5s/1s）。由此可见,无铅铜基钙钛矿Cs₂CuBr₄在湿度传感领域具有良好的应用前景。     

APTES-TiO2-B4C/PVDF膜的制备及其光降解有机染料的性能研究

采用3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）对纳米碳化硼（B₄C）和二氧化钛（TiO₂）的混合颗粒进行改性,制备出功能化APTES-B₄C/TiO₂复合颗粒。利用相转化技术将APTES-B₄C-TiO₂复合颗粒引入聚偏氟乙烯（PVDF）膜基质中,得到具有光催化性能的APTES-B₄C-TiO₂/PVDF复合膜。通过XRD、SEM、EDS和水接触角测试对制备的复合膜进行表征。以50 mg/L的罗丹明B（RhB）水溶液模拟废水考察APTES-B₄C-TiO₂/PVDF复合膜的光催化性能。结果表明,当复合粒子的质量分数为0.5%时,复合膜具有最高的孔隙率（68.3%）、最大的膜比表面积（8.25 m²/g）和最低的水接触角（69°）。光催化实验结果表明,APTES-B₄C-TiO₂复合粒子的质量分数为0.5%时,A...     

钴掺杂聚合氮化碳光催化还原二氧化碳性能研究

聚合氮化碳(CN)具有可见光响应、化学性质稳定、廉价易得、无毒等优点,在光催化领域得到了广泛的研究和应用,但是存在比表面积较小、电子-空穴对易复合等不足之处,严重限制了其光催化性能。以尿素和常见的两种钴盐[CoCl₂和Co(NO₃)₂]为前驱体,通过一步煅烧法制备了钴(Co)掺杂CN,研究了不同Co源对材料光催化还原二氧化碳(CO₂)性能的影响。实验证明,由适量氯化钴(CoCl₂)为Co源得到的Co掺杂CN,其光催化还原CO₂生成一氧化碳(CO)的速率可由纯CN的82.7μmol/(g·h)提升至374.5μmol/(g·h),同时CO选择性由79.1%提高至88.5%;而以硝酸钴[Co(NO₃)₂]为Co源得到的Co掺杂CN倾向于产氢,其光催化还原CO₂性能基本不能得到提升。通过对光催化剂进行电感耦合等离子体(ICP)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(...     

基于硝化纳米纤维素/琼脂的高灵敏度湿度传感器

湿敏材料是决定湿度传感器性能的关键,本研究将具有特殊化学结构的纤维素和琼脂这两种生物质材料有机结合起来,制备具有不同湿度敏感性的硝化纳米纤维素/琼脂（nitrocellulose nanocrystals/Agar,NCNCs/Agar）复合敏感膜材料,基于石英晶体微天平（quartz crystal microbalance,QCM）制备出具有高灵敏度的湿度传感器。结果表明,NCNCs/Agar复合敏感膜修饰的QCM湿度传感器的灵敏度和频率响应值较单一材料敏感膜修饰的QCM均有较明显的提高。经过优化测试,得到NCNCs与琼脂的最佳质量比为1∶25,涂覆2.049μg敏感材料的QCM传感器（QCM-b）性能最优异。在相对湿度（RH）11%~84%下,QCM-b具有良好的线性（R²=0.9933）,灵敏度为32.54Hz/%RH。在RH 11%~97%下,QCM-b响应值可达到-5820Hz,具有优异的对数拟合系数（R²=0.9994）,恢复时间短（5s）,并且具有良好的重现性和长期稳定性,显示出在湿度探测领域的良好应用前景。     

Co3O4镀银对BH4-水解的抑制及在DBFC中的应用

硼氢化物水解是导致直接硼氢化物燃料电池（DBFC）燃料效率下降的主要问题之一。将Co₃O₄用于DBFC阳极催化剂并通过镀银处理以降低水解反应。以CoCl₂·6H₂O为原料制备Co₃O₄，并通过银镜反应对其进行镀银处理，制得Co₃O₄@Ag。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱（EDS）对其进行物理表征，通过交流阻抗（EIS）、计时电流（CA）和电池测试对其电化学性能进行表征。结果表明，利用银镜反应成功地将Ag引入到催化剂体系，且Co₃O₄@Ag催化材料的含银量为2%。电化学测试表明，与Co₃O₄相比Co₃O₄@Ag具有更高的电催化活性。以Co₃O₄@Ag为阳极催化剂组装的燃料电池在室温下最大功率密度（55 mW·cm^-2）和比容量（971 mA·h·g^-1）较Co₃O₄分别提高了44.7%和32.1%，阳极催化剂性能得到显著提高。Ag在抑制水解反应的同时与Co₃O₄体现了协同催化的作用。     

PVDF-PFTS/SiO2膜制备及抗混合污染性能

采用表面接枝技术制备了PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜,通过扫描电子显微镜（SEM）和红外光谱（FTIR）分析了膜污染前后的表面结构和组成,考察了直接接触式膜蒸馏（DCMD）装置出水电导率和膜通量的变化,利用XDLVO理论分析了PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜的抗混合污染性能和机理。结果表明：在1H, 1H, 2H, 2H-全氟辛基三氯硅烷（PFTS）和SiO₂共同作用下,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜表面形成微纳米复合乳突结构,水接触角（WCA）由99°增至155°。与PVDF基膜相比,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜对混合污染物具有较好的抗污染性能;连续运行10h,膜通量和截留率分别保持在10.06kg/(m²·h)和99.80%。XDLVO理论分析表明,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜表面与污染物之间的作用力由引力转变为斥力是其抗混合污染性能增强的主要原因之一。     

石墨烯/δ-MnO2复合材料的制备及其超级电容器性能

采用螯合法制备了RGO/δ-MnO₂复合材料,并用X射线粉末衍射（XRD）、低压氮气吸附脱附（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能谱（EDS）、热重（TGA）对其结构和物相进行表征。采用循环伏安测试（CV）、恒电流充放电（GCD）以及循环测试对所制材料电化学储能进行测试。结果表明RGO/δ-MnO₂复合材料比纯石墨烯和纯δ-MnO₂具有更优异的电化学性能。当电流密度为1 A·g^-1时,RGO/δ-MnO₂复合材料的比电容可达322.6 F·g^-1,比纯δ-MnO₂电极材料高234.2 F·g^-1,比纯石墨烯高212.1 F·g^-1。当电流密度放大10倍后,RGO/δ-MnO₂复合材料的比电容保留率为79.1%。在1000次恒流充放电测试后,比电容为252 F·g^-1（99.6%）,说明该方法制备的RGO/δ-MnO₂复合材料是一种有应用前景的超级电容器电极材料。     

电场辅助制备多壁碳纳米管/聚苯乙烯复合膜的气体分离性能

采用溶液浇铸法制备了不同含量多壁碳纳米管（MWCNTs）和聚苯乙烯（PS）掺杂的气体分离复合膜,成膜过程中在垂直于铸膜液平面的方向上施加场强为2000 V·cm^-1,频率为1 Hz的交变电场,直至溶剂挥发完全。采用荧光分光光度计、体式显微镜和数字万用表考察了膜的荧光特性,铸膜液中MWCNTs对水平电场的响应,MWCNTs在膜中的分散情况以及膜的垂直向电阻率,测定了复合膜对CO₂、CH₄的渗透系数。结果表明电场作用不仅可以实现MWCNTs在膜中的定向排布,还能够使MWCNTs在膜中分散得更均匀,定向复合膜CO₂和CH₄的透过性和选择性都优于非定向复合膜。     

硅烷/纳米CeO2·ZrO2复合膜层的制备及其性能研究

针对低温多效海水淡化过程中金属换热管路的腐蚀问题,采用硅烷（APS）、纳米氧化锆（Zr O₂）及纳米氧化铈（Ce O₂）在铝合金表面制备硅烷/纳米Zr O₂·Ce O₂复合膜层,研究其抑制金属腐蚀的效果。结果表明,当纳米Zr O₂、纳米Ce O₂添加浓度为50 mg/L时,复合膜层的综合性能较好;通过动电位极化法和电化学阻抗法探究了复合膜层在不同温度下的耐蚀性能,结果表明硅烷/纳米Zr O₂·Ce O₂复合膜层的防护效果较单一硅烷膜层有明显提升。随着溶液温度的升高,硅烷/纳米Zr O₂·Ce O₂复合膜层的耐蚀性能降低较少,纳米Zr O₂、纳米Ce O₂的协同作用使得硅烷膜更能适应高温高盐环境。     

氯化镁/沸石复合材料的吸附特性及储热性能

制备了一种以13X沸石分子筛为多孔基质材料、氯化镁为反应盐的高性能复合吸附储热材料,并对其吸附性能和储热密度进行了深入研究。使用扫描电子显微镜（SEM）对复合材料的微观结构和形态特征进行了表征;使用全自动比表面积与孔隙度分析仪（ASAP 2460）测试了复合材料的孔体积;使用恒温恒湿箱对复合吸附材料的吸附性能进行了测试,其中含盐量29%（质量分数）的复合吸附材料达到了0.75 g·g^-1的平衡吸附量,探讨了含盐量和相对湿度对复合吸附材料吸附性能的影响规律;利用激光热导仪（LFA）测试了纯沸石以及复合吸附材料的热扩散系数;利用同步热分析仪（STA）测试了复合吸附材料的储热密度,其中含盐量最高的复合吸附材料质量储热密度达到1628 kJ·kg^-1,体积密度高达412 kW·h·m^-3,定量地分析了氯化镁/沸石复合材料耦合物理吸附、化学吸附与吸收过程的多形态储热密度。     

基于电纺NiI2/TPU纳米纤维膜的湿敏变色传感器的制备及性能

以热塑性聚氨酯(TPU)母粒、碘化镍为原料,通过静电纺丝法制备了基于碘化镍/热塑性聚氨酯(NiI2/TPU)纳米纤维膜,将NiI2/TPU纳米纤维膜贴合在聚酰亚胺(PI)基叉指电极上制得湿度传感器.对纳米纤维膜的表面形貌及微观结构进行了表征分析,并研究了该传感器基于颜色变化和电阻电容响应的湿度敏感特性.结果表明,由于碘化镍的颜色变化特性,随相对湿度(RH)从0增加到97％,NiI2/TPU纳米纤维膜显示了从橘红色到黄绿色的颜色转变.此外,该湿度传感器表现出快速的响应/回复时间(0.9 s/9.9 s)、较宽的湿度监测区间(0～97％RH)、较小的洄滞度(0.4％RH)以及优异的稳定性能(>30 d).     

Heterogeneous activation of peroxymonosulfate by supported cobalt catalysts for the degradation of 2,4-dichlorophenol in water: The effect of support, cobalt precursor, and UV radiation

In order to generate sulfate radicals (SRs) as oxidizing species for the degradation of 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) in water, we explored heterogeneous activation of peroxymonosulfate (PMS) by supported cobalt catalysts. More attention was given to the effect of support materials (Al₂O₃, SiO₂, TiO₂) and cobalt precursors (Co(NO₃)₂, CoCl₂, CoSO₄) on cobalt–support interaction, cobalt leaching, and reactivity of the catalysts. Especially, the feasibility of simultaneous generation of SRs and hydroxyl radicals (HRs) in PMS-Co/TiO₂ systems was first studied under ultraviolet (UV) radiation. Much lower cobalt leaching was observed in Co/Al₂O₃ and Co/TiO₂ systems than that of Co/SiO₂ most probably due to their relatively strong cobalt-support interaction. Co/TiO₂ catalyst prepared with Co(NO₃)₂, compared to CoCl₂ or CoSO₄ (where Cl⁻ and SO₄²⁻, respectively, were not completely removed upon heat treatment at 500 °C), showed strong cobalt–support interaction, and thereby exhibited negligible cobalt leaching. Under UV radiation, Co/TiO₂ at Co/Ti molar ratio of 0.001 showed significant improvement in the degradation of 2,4-DCP due to HRs. The effective generation of HRs in the system can be explained with Co(III)-mediated charge transfer from the photoinduced electrons to PMS, inducing facilitation of photoinduced electron-hole separation. However, high cobalt loading (i.e., Co/Ti molar ratio of 0.1) on TiO₂ surface exhibited negligible enhancement of 2,4-DCP transformation under UV radiation since the penetration of UV light to TiO₂ was prohibited by the cobalt.     

新型六水氯化镁-六水硝酸镁/石墨相氮化碳复合相变材料的制备及其热性能研究

我国青海盐湖镁资源的利用率低,带来严重的资源浪费和环境污染,若将镁盐开发为相变储热材料,则可扩大其应用领域,从而促进镁盐资源的充分利用。针对中低温保温隔热的应用需求,在前期工作基础上,选用MgCl₂·6H₂O-Mg（NO₃）₂·6H₂O（MCH-MNH）质量比为41∶59的共晶盐作为相变材料,为降低其过冷度并提高隔热性能,选用多孔介质石墨相氮化碳（g-C₃N₄,CN）作为支撑材料,制备低热导率的MCH-MNH/CN复合相变材料。先将尿素在550℃高温下煅烧得到多孔的CN,再采用吸附法制备出MCH-MNH/CN复合相变材料,并对复合相变材料的形貌、结构与热性能进行了表征和测量。结果表明,共晶盐相变材料均匀地吸附在CN的微孔结构内,其与CN的复合是一个物理过程,没有发生化学反应;复合相变材料的相变温度为55.2℃,相变焓值为92.7 J/g,几乎没有过冷度,其热导率为0.3 W/（m·K）,仅是共晶盐MCH-MNH的一半,提高了隔热性能。此外,复合相变材料还具有良好的热稳定性,在中低温保温隔热领域具有应用前景。     

Hydrogen evolution by water splitting using novel composite zeolite-based photocatalyst

Novel zeolite-based material showing photocatalytic properties in the visible light have been synthesized by incorporating TiO₂, heteropolyacid (HPA) and transition metal, namely cobalt. This material shows high efficiency for water splitting under visible light irradiation. Hydrogen generation to the tune of 2171 μmol/h/g of TiO₂ has been achieved for the composite photocatalyst synthesized as compared to H₂ evolution rate to the tune of 131.6 μmol/h/g of TiO₂ for Degussa P25. This suggests that the TiO₂ which gets effectively dispersed and stabilized on the surface of zeolite works synergistically with cobalt and heteropolyacid to make the material active in visible light for evolution of hydrogen from water. TiO₂ is the photocatalyst, HPA functions as the dye sensitiser as well as redox system; zeolite functions as support matrix and as electron acceptor in synergy with cobalt. The probable mechanism for improved hydrogen evolution rate using such composite photocatalyst has been discussed.     

Co2P4O12/NF纳米线阵列的制备与电解水性能研究

以CoCl₂·6H₂O为原料,通过溶剂热法和磷化工艺在泡沫镍表面构建Co₂P₄O₁₂阵列,Co₂P₄O₁₂纳米线直径约200 nm。采用SEM、TEM和XRD进行形貌和晶体学特性表征,并利用三电极体系在碱性环境下测量电化学性能。在析氢过程中,只需要122 mV过电位就能达到10 mA·cm^-2电流密度。析氧过程中,仅需要334 mV的过电位就能达到15 mA·cm^-2电流密度。组装的电解池在15 mA·cm^-2的电流密度下工作40 h后电解槽电压没有发生明显变化,展现出很好的稳定性。Co₂P₄O₁₂/NF是一种有潜力的双功能催化剂。     

Selective oxidation of styrenes under oxygen catalyzed by cobalt chloride

The cobalt(II) chloride-catalyzed oxidative cleavage of -methylstyrene with oxygen in t-BuOH gives acetophenone and formaldehyde in good yield. The competing reactions between C=C cleavage and formation of polymeric products are strongly affected by the solvent, cobalt catalyst and concentration used, as well as the reaction temperature. A free radical mechanism involving a cyclic peroxide intermediate is proposed to give the cleavage products. Oxidation of various alkenes using CoCl₂/t-BuOH/O₂ system shows that only activated styrenes can be oxidized effectively. The reactivity of various styrenes and their selectivity towards giving cleavage products or polymers are strongly influenced by the electronic and steric properties of the substrate.