PTFE/Bi-SnO_2-CNT电催化膜的结构及性能表征

为了提高电催化膜的电催化性能,通过电化学-水热法制备了以聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜为支撑,Bi掺杂SnO_2修饰的碳纳米管(CNT)电催化膜(PTFE/Bi-SnO_2-CNT),分别进行了膜的电化学性能分析、形态结构表征及水中双酚A (BPA)降解性能实验。结果表明,PTFE/Bi-SnO_2-CNT为多孔导电网络结构,Bi-SnO_2颗粒均匀负载在碳纳米管表面,粒径为3.8 nm,当铋锡摩尔比为1∶15、电沉积电压为2.5 V时,制备的PTFE/Bi-SnO_2-CNT析氧电势为1.75 V,在3 V直流电压下,连续运行12 h, PTFE/Bi-SnO_2-CNT对浓度为30 mg/L的BPA降解率可达76.3%.这一结果说明PTFE/Bi-SnO_2-CNT具有良好的电化学性能、BPA吸附和降解性能,可成为电催化降解水中有机物的新型膜材料.     

Pd-X/SnO_2复合催化剂催化乙醇电氧化性能研究

采用溶剂热法制备了SnO_2纳米棒,以其为载体,采用溶剂热还原法制备Pd-X/SnO_2复合催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及X射线能谱仪(EDS)对复合催化剂进行表征,采用循环伏安法考察了Pd/SnO_2掺杂非贵金属Co、Zn、Fe和Sb复合催化剂对乙醇氧化电催化性能的影响。结果表明:SnO_2纳米棒呈针尖状,大小均匀,长度为600nm,平均直径约为100nm,Pd粒子高度分散在SnO_2纳米棒表面;在1mol/L KOH+1mol/L C_2H_5OH溶液中,制得的Pd-X(Co、Zn、Fe、Sb)复合催化剂对乙醇氧化均具有较好的催化活性,其中Pd-Zn/SnO_2催化剂表现了最佳的催化性能;当E=-0.2V时,Pd-Zn/SnO_2催化乙醇氧化的峰电流密度可达为30.7mA/cm~2。     

氧化亚锡/石墨烯复合材料的制备及可见光催化性能研究

以氯化亚锡、碳酸氢胺和氧化石墨烯(GO)为原料,通过固相研磨辅助超声反应合成技术制备了两种氧化亚锡/石墨烯复合材料,并研究了复合材料的物相组成、显微形貌和可见光催化性。结果表明,氯化亚锡和碳酸氢胺反应后生成了单相SnO纳米片。原料中掺杂石墨烯后,促进了SnO_2的合成。通过石墨烯添加的不同阶段,获得了两种复合材料,一种为GO表面分散着颗粒均匀的纳米SnO和SnO_2纳米颗粒,具有优良的可见光催化性能,可在50min内降解99%的甲基橙溶液;另一种为部分GO掺杂SnO和SnO_2颗粒,光照80min后,对甲基橙的降解率达到98%。     

纳米氧化铜与氧化锡复合物(SnO_2-CuO)催化剂的制备及CO_2电催化还原性能研究

采用共沉淀法制备SnO_2-CuO复合纳米催化剂,用于温室气体CO_2电催化还原。实验结果表明:催化活性的强弱取决于复合催化剂中的SnO_2和CuO的摩尔比。催化剂SnO_2(50%)-CuO(50%)的催化条件为最优,起峰电位可达到-0.75V,而在-1.25V时的最大电流密度能达到约-24 mA/cm~2。测试结果表明,SnO_2(50%)-CuO(50%)/GDL的电容为200μF/cm~2,比无负载的气体扩散电极(GDL)面积增加了30μF/cm~2。复合催化剂平均粒径约为50nm,颗粒间隙为100nm,其疏松的结构对CO_2与催化剂的接触非常有利。离子色谱与电流-时间的关系表明SnO_2(50%)-CuO(50%)在-1.0V(vs SHE)电位下电解1h,可得到最优法拉第效率,高达74.1%。SnO_2(50%)-CuO(50%)复合催化剂的稳定性可高达30h。复合SnO_2-CuO纳米催化剂具有优良的CO_2电化学还原催化性能。     

SnO_2/ZnO聚酰亚胺复合薄膜的制备和光催化性能研究

采用离子交换方法制备掺杂SnO_2/ZnO的聚酰亚胺复合薄膜,利用XRF、XRD、SEM、TG等测试方法对其进行表征和分析,并以亚甲基蓝为目标降解物考察其光催化活性,研究了Sn/Zn掺杂量以及热处理温度、时间对薄膜光催化性能的影响。结果表明,当Sn~(2+)/Zn~(2+)的比为4∶1(mol,摩尔比,下同),总离子浓度为0.3mol/L、热处理410℃,保温4h时制得的复合薄膜对亚甲基蓝光催化降解效率最高为96%。     

NiCoP/炭电催化膜的制备及性能研究

以煤基炭膜为基膜,采用三电极体系的电化学沉积策略制备了NiCoP/炭电催化膜.通过XRD、SEM、XPS与EDS对NiCoP/炭电催化膜的形貌、结构与元素含量进行了分析,并考察了电催化膜对溴甲酚绿的去除效果.结果表明,NiCoP催化剂均匀担载在煤基炭膜表面;当外加直流电压为2.5 V时,新型NiCoP/炭电催化膜对溴甲酚绿去除率维持在88.46%,表现出良好的染料废水处理性能与可重复使用性能.     

钴掺杂氧化铈纳米粒子电催化性能研究

氧化铈的电子导电性较低、氧空位数量少, 难以单独用作为电催化剂。但是掺杂过渡金属或非金属元素可以提高氧化铈的CO催化能力, 同时在氧化物中掺杂钴可有效提高材料的电催化能力, 因此本工作开展了对钴掺杂的氧化铈电催化性能的研究。采用均相沉淀法制备了钴掺杂的氧化铈纳米粒子, 电化学测试发现当钴掺杂比例为20mol%时, 氧化铈纳米粒子对氧气还原反应(ORR)和氧气析出反应(OER)的综合催化能力最强。经过10 h的长时间催化作用, ORR、OER过程中的电流密度分别下降了20%、5%左右, 远优于贵金属和未掺杂氧化铈纳米粒子催化剂, 显示出良好的催化稳定性。拉曼光谱、阻抗图及XPS谱图等的测试分析表明钴掺杂后材料的电荷转移阻抗降低(电子导电性的提高)、氧活性物种和氧空位增加是氧化铈催化性能提高的主要原因。本工作通过钴掺杂大幅度提高了氧化铈的电催化性能, 同时为其它离子导体作为双功能电催化剂的使用提供了借鉴。     

通过与氧化石墨烯复合增强金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化析氢性能

采用溶剂热法制备了金属有机框架材料 MOF(Ni)-74及其与氧化石墨烯(GO)的复合材料 MOF(Ni)-GO,并利用线性伏安扫描(LSV)等电化学方法在 N2饱和的0.5 mol/L H2SO4溶液中对材料的电催化性能进行了检测.实验结果表明,GO 的掺杂能显著提升金属有机框架材料 MOF(Ni)-74的电催化活性.其中 GO 含量为8%时,所得复合材料表现出最好的电催化析氢活性,起始电势仅为-0.462 V,塔菲尔斜率为110 mV/dec,同时该材料也表现出很好的电化学稳定性.     

通过与氧化石墨烯复合增强金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化析氢性能

采用溶剂热法制备了金属有机框架材料MOF(Ni)-74及其与氧化石墨烯(GO)的复合材料MOF(Ni)-GO,并利用线性伏安扫描(LSV)等电化学方法在N_2饱和的0.5mol/L H_2SO_4溶液中对材料的电催化性能进行了检测。实验结果表明,GO的掺杂能显著提升金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化活性。其中GO含量为8%时,所得复合材料表现出最好的电催化析氢活性,起始电势仅为-0.462V,塔菲尔斜率为110mV/dec,同时该材料也表现出很好的电化学稳定性。     

新型负载型粒子电极的制备及处理二氯喹啉酸农药废水的效能

以高阻抗多孔陶瓷材料为基体、Sb掺杂SnO2为活性组分,采用浸渍-焙烧法制备新型负载型粒子电极。借助于扫描电子显微镜、能量色散X射线能谱和X射线衍射等分析手段对粒子电极的形貌及晶相组成进行了表征,通过三维电催化氧化降解二氯喹啉酸废水实验研究粒子电极的电催化反应效能。结果表明,所制备的粒子电极表面积增加,孔道增多,负载了Sb掺杂SnO2晶体,因而提高了电催化氧化反应的效率。当槽电压为15V,电极间距为7cm,电解质投加量为0.1mol/L,反应120min后,采用所建立的三维电极体系处理二氯喹啉酸废水,COD去除率达到64.3%,相应的能耗为14.4kWh·(kg COD)-1,与二维电极体系相比,COD去除率提高了26.9%,低耗降低了99.3%。     

改性纳米TiO2的制备及光催化降解重金属废水的研究

以钛酸丁酯为钛源,硝酸铈为改性剂,通过溶胶-凝胶法制备了不同稀土Ce掺杂量(0,0.3%,0.6%和0.9%(摩尔分数))的改性纳米TiO2粒子。采用XRD、SEM、UV-Vis、PL和光催化测试等,研究了不同稀土Ce掺杂量对纳米TiO2粒子物相结构、微观形貌、光谱性能和光催化性能的影响。结果表明,制备出的纳米TiO₂粒子均为锐钛矿相,且结晶度较高;掺入稀土Ce后,纳米TiO₂粒子的形貌逐步变为规则的球形,晶粒得到了细化,当稀土Ce的掺杂量为0.6%(摩尔分数)时,TiO₂粒子的晶粒尺寸最为规则,分布最为均匀;稀土Ce掺杂的纳米TiO₂粒子的吸收边带发生了红移,吸收边带增大,稀土Ce的掺杂有效抑制了电子-空穴对的复合;稀土Ce改性纳米TiO₂粒子对重金属废水中Cr(Ⅵ)的降解效率得到了明显提高,当稀土Ce的掺杂量为0.6%(摩尔分数)时,纳米TiO₂在180 min时的降解效率最高为92.7%,相比纯纳米TiO₂的降解效率,提高了16...     

生物阳极辅助Ag/RGO/BiVO_4催化膜阴极系统的水处理研究

用水热法合成Ag/RGO/BiVO_4,涂覆在不锈钢网上制备得到膜电极,此膜电极兼具光催化、电催化及过滤、杀菌性能.膜组件形式的阴极与生物阳极构建成由离子交换膜分隔的两室水净化处理和产电系统,该系统在阴极膜过滤出水条件下,模拟连续运行的水处理工艺,净化实际景观水(含有藻类﹑COD和氨氮等污染物).当水力停留时间为12h时,阴极去除COD68%,平均878mg/(m~2·h),氨氮去除68.4%,且经阴极膜组件过滤后的出水较原液明显清澈;阳极室中总氮去除21%,COD去除87.5%.与处理实际景观水相比,系统对单一污染物四环素的去除效率更高(86%).此外,系统最大产电功率和开路电压分别为285.6 mW/m~2,0.361V;阴极光电催化降解四环素的主要活性物种为·O_2~-和h~+;光照下膜电极能够抑制粪大肠杆菌,进一步提高出水品质.     

SnO_2薄膜和气敏特性

应用射频溅射法制备SnO_2膜。对SnO_2膜进行了AES、ESCA理化学分析,结果表明:SnO_2膜的成分完全由SnO_2所组成,膜中并没有分离的Sn的成分。同时也对SnO_2膜进行了气敏特性测试分析,结果表明:SnO_2和Pd/SnO_2膜对CH_4、CO、H_2、NO_2、H_2S等气体均有明显的敏感特性,当SnO_2膜表面掺入几十(?)P_d后,对上述气体的敏感性有所增加,工作温度可降低到150℃左右,选择性也有不同程度的改善。     

柔性SnO_2/ZnO复合光阳极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

通过简单易行的方法制备了SnO_2/ZnO复合纳米颗粒,利用XRD对SnO_2/ZnO结构进行表征。使用电泳技术制备无裂纹SnO_2/ZnO复合薄膜,考察了ZnCl2添加量对SnO_2/ZnO复合薄膜光阳极性能的影响,通过机械压膜方法对柔性导电衬底(ITO/PEN衬底)上的SnO_2/ZnO复合薄膜进行后处理,扫描电镜结果表明机械压膜处理使SnO_2/ZnO复合薄膜变得更加平滑,SnO_2/ZnO复合纳米颗粒之间的连接性能增强,光电测试结果表明机械压膜处理可以显著提高SnO_2/ZnO复合光阳极的光电性能,电池的开路光电压和短路光电流均得到明显提高,优化后柔性SnO_2/ZnO复合光阳极组装的染料敏化太阳能电池的光电转换效率(η)达到了3.95%,短路光电流密度(JSC)、开路光电压(VOC)和填充因子(FF)分别为16.43mA/cm2、0.493V和0.49。     

氮掺杂空心碳纳米球嵌入氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子作为甲酸氧化的高效电催化剂（英文）

低成本、高活性、耐久性好的高效电催化剂对直接甲酸燃料电池的应用起着至关重要的作用。本文采用简单经济的方法,研究了以三维层状多孔结构嵌入氮掺杂石墨烯(NG)的氮掺杂空心碳纳米球(NHCN)负载Pd纳米粒子作为直接甲酸燃料电池催化剂。由于具有独特的氮原子掺杂三维互联层状多孔结构,Pd纳米颗粒尺寸较小的Pd/NHCN@NG催化剂具有较大的催化活性表面积、优越的电催化活性、较高的稳态电流密度和较强的抗CO中毒能力,明显超过传统的Pd/C、Pd/NG和Pd/NHCN催化剂对甲酸电氧化的催化性能。通过优化HCN/GO比,当HCN/GO质量比为1∶1时,Pd/NHCN@NG催化剂对甲酸的催化氧化性能最佳,其活性是Pd/C的4.21倍。本工作开发了一种优越的碳基电催化剂载体材料,为燃料电池的发展带来了广阔的应用前景。     

二甲基二氯化锡前驱体CVD制备SnO2∶F薄膜及其性能研究

采用二甲基二氯化锡(DMTC)为新前驱体,通过常压CVD法在硼硅玻璃基板上制备SnO_2∶F透明导电薄膜,研究了DMTC、TFA和H_2O的含量对薄膜结构及光电性能的影响,研究表明当F/Sn物质的量比为1∶1、H2O/Sn物质的量比为3∶2时,制备出可见光透过率84.17%、方块电阻9.2Ω/□且结晶性能良好的多晶SnO_2薄膜。通过与单丁基三氯化锡(MBTC)为前驱体所制备薄膜的性能进行比较,结果表明,两种前驱体所制备薄膜均具有四方金红石结构,利用DMTC不仅可以制备出与MBTC性能相近的薄膜,同时薄膜表面更加均匀。     

Pd掺杂SnO_2纳米膜的制备及H_2敏感性能研究

以分析纯SnCl2.2H2O和PdCl2为主要原料,控制不同n(Pd2+)/n(Sn2+),利用溶胶凝胶-浸渍提拉法制备了Pd掺杂SnO2纳米膜。用XRD、AFM对样品的结构、形貌进行了分析,并测试了Pd掺杂SnO2纳米膜的阻温特性和对H2敏感性能。结果表明,Pd掺杂SnO2纳米膜平整而致密,表面椭球形粒子颗粒尺寸约为20nm;Pd掺杂SnO2为金红石型晶体结构,但Pd2+进入SnO2晶格代替八面体中部分Sn4+,导致其晶胞参数比未掺杂SnO2略小;Pd掺杂SnO2纳米膜的电阻随温度升高而减小,表现出n型半导体阻温特性;随着Pd掺杂比例的增大,元件的电阻增大,其对H2的灵敏度先增大后减小,当掺杂比例为1%时对H2灵敏度最高。     

溶胶-凝胶法制备Ag~+掺杂Bi_2WO_6及其可见光光催化性能研究

以硝酸铋[Bi(NO3)3·5H2O]和偏钨酸铵[(NH4)6H2W12O40·XH2O]为原料,采用溶胶-凝胶法制备了Bi2WO6及系列Ag+掺杂Bi2WO6新型光催化剂,通过降解罗丹明B发现当Ag掺杂为0.8%时,催化效果最好;并通过X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、比表面积测试仪和红外光谱仪等技术对其进行了表征。结果表明:Ag+掺杂前后Bi2WO6均为斜方晶系,无其他杂质相生成。Ag+掺杂Bi2WO6光吸收性能发生红移,改善了其晶粒的分散性且其表面积也有所增加。Ag+掺杂有效提高了Bi2WO6的可见光催化活性,当掺杂量为0.8%(摩尔分数),罗丹明B溶液呈酸性时,135min内对罗丹明B的降解率达到95.40%。     

电解阳极催化剂用介孔Sb、Co掺杂SnO2载体的研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,水热法制备介孔SnO2载体,以Adams法制备40％lrO2(质量分数)负载型催化剂,采用BET、XPS、XRD、TEM等手段对载体及催化剂结构与性能进行表征与分析;然后用Sb、Co掺杂SnO2载体并合成催化剂,探究其对载体及催化剂结构与性能的影响.结果表明:当水热反应时间为24 h时,获得的载体最有利于催化剂负载,并获得最优性能.掺杂有效改善了SnO2质子传递,当Sb掺杂SnO2时,其催化剂电化学循环性能不断增高,Sb掺杂量为20％(摩尔分数,下同)时,催化剂获得最好电化学性能;而当Co掺杂SnO2时,其催化剂电化学循环性能降低,Co掺杂量为5％时,催化剂获得最好性能,其电化学活性面积最大时,伏安电荷量Q?为1478 mC·(cm2·mg)-1.最后对不同掺杂元素单电池进行测试,Co掺杂的SnO2对lrO2单电池性能提升最大,在1.0 A/cm2测试条件下析氧过电位为1.884 V.研究发现掺杂后催化剂性能与掺杂离子的价态及尺寸有直接关系,离子价态差越大,催化性能越高.Sb离子尺寸高于Sn4+,性能随掺杂量增大而提高;Co离子尺寸低于Sn4+,性能随掺杂量增大而降低.     

静电纺丝法制备聚间苯二甲酰间苯二胺/氧化石墨烯复合纳米纤维膜及其性能研究

采用静电纺丝技术成功制备出聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)/氧化石墨烯(GO)复合纳米纤维膜(PMIA/GO复合纳米纤维膜)。主要研究了GO的加入对PMIA/GO复合纳米纤维膜的结构、空气过滤性能和热稳定性的影响。实验结果表明,GO成功掺杂于PMIA/GO复合纳米纤维膜中,在GO的添加量为1.0%(wt,质量分数)时,PMIA/GO复合纳米纤维膜的空气过滤效率为97.79%,过滤压降为85.45Pa,玻璃化转变温度为299.8℃,具有较好的空气过滤性能和热稳定性。