介孔氮掺杂碳材料应用于氧还原催化剂

质子交换膜燃料电池的阴极催化剂很大程度上依赖于昂贵的铂基催化剂,开发高活性、高稳定性的催化剂迫在眉睫并且具有挑战性。对于非贵金属催化剂,发现多孔金属有机骨架MOF材料具有较高活性最具希望替代贵金属的催化剂。ZIF作为其中的一类催化剂,具有较高的比表面积以及含碳氮量。在此,以金属有机骨架ZIF-8为前驱体材料来制备介孔碳材料。催化剂是以表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)和螯合剂(柠檬酸)形成的胶束为软模板来制备具有介孔微孔多级孔结构的MOF催化剂meso MOF。通过此模板法合成的meso MOF催化剂具有独特的形貌结构以及丰富的介孔结构。研究表明具备多介孔结构的催化剂更利于传质过程的进行。     

碳布负载三维Se掺杂NiCoP纳米阵列作为碱性条件下的析氢催化剂

探索稳定高效的碱性析氢(HER)电催化剂对碱性条件下的电解水具有重要意义.通过水热反应和磷化/硒化工艺在碳布上原位生长了具有分级纳米阵列结构的Se-NiCoP/CC析氢催化剂.实验结果表明,Se掺杂可以增加NiCoP的电化学活性位点,调节NiCoP的电子结构.优化后的Se-NiCoP/CC电极在碱性电解质中表现出优异的...     

介孔碳负载金属催化剂对纤维素热裂解反应的影响

为了研究介孔碳负载金属催化剂对纤维素热裂解反应的影响,分别采用三元组装法和浸渍法制备介孔碳（MC）和负载型金属催化剂NaOH/MC、K₂CO₃/MC和AlCl₃/MC,使用气体吸附法（BET）和扫描电子显微镜-能谱表征催化剂,通过热裂解-气相色谱质谱联用（Py-GC/MS）来研究介孔碳负载金属催化剂对纤维素热裂解产品分布的影响。结果表明:催化剂具有比表面积839~1 081 m²/g、平均孔径4.76~5.03 nm、孔容0.92~1.14 mL/g。其Na、K和Al负载量分别为0.05%~4.6%、0.06%~12.2%和0.8%~5.6%。3类催化剂皆能有效促进纤维素热降解,使其向小分子产物方向进行。随着碱金属Na和K负载量增加,裂解产物中脱水糖呈降低趋势,产品中羟基乙醛和羟基丙酮的选择性高。当Na负载量为3.5%时,羟基丙酮含量最高达无催化剂条件下的60倍。当使用铝催化剂时,纤维素转化为糠醛,糠醛量为无催化剂条件下9.5倍。与相同负载的微孔活性炭催化剂相比,介孔碳催化剂从金属负载量和催化效果上都明显更优。     

磁性Fe_3O_4纳米颗粒作为药物载体的研究进展

纳米药物载体在医药领域得到广泛应用,而Fe3O4磁性纳米颗粒具有无毒性、高载药率、良好的生物相容性、超顺磁性等特点,成为药物运输系统中常用的药物载体之一。本文主要介绍了药物在Fe3O4纳米颗粒上的搭载方式和性质,以及在细胞内的定位靶向和动态运输方面的研究进展。     

N、S共掺杂碳基高效氧还原催化剂的制备

杂原子掺杂碳基氧还原（ORR）催化剂具有代替Pt基催化剂的巨大潜力。以硫掺杂g-C₃N₄（S-doped g-C₃N₄, S-g-C₃N₄）作为硫源和氮源,以三嵌段共聚物P123作为碳源,通过简单的高温热解法成功制备了N、S共掺杂碳（N, S co-doped carbon, NSC）催化剂,并考察了热解温度对制备的NSC催化剂ORR性能的影响。材料表征结果显示:温度为1 000 ℃时制备的催化剂NSC-1000具有较高的氮含量和硫含量及最大的比表面积;电化学测试结果显示:NSC-1000具有最佳的ORR性能,在0.1 mol/L KOH溶液中半波电位（half-wave potential, E1/2）高达0.888 V,且经10 000圈循环伏安扫描后E1/2仅负移12 mV,表现出极佳的活性和稳定性。此外,旋转环盘电极测试结果显示:NSC-1000催化剂主要以四电子反应路径催化ORR的发生。本实验为制备N、S共掺杂碳基高效ORR催化剂提供了新的思路。     

介孔碳负载纳米晶二氧化锡复合超电容材料的电化学性能

利用介孔氧化硅分子筛SBA-15作为硬模板、蔗糖作为碳源制备介孔碳CMK-3,并用浸渍法负载纳米晶二氧化锡得到复合超电容材料CMK-3-SnO2.通过循环伏安、计时电位及循环充放电技术研究了复合材料的超电容性能,结果表明复合超电容材料显示出优异的电化学稳定性和理想的电容性质.     

Ｍｏ掺杂Ｗ１８Ｏ４９ 复合材料作为氧还原 催化剂载体的研究

以具有氧缺陷的Ｗ１８Ｏ４９ 为前驱体,掺杂不同比例的Ｍｏ,制备得到系列Ｍｏ—Ｗ１８Ｏ４９ 催化剂． 通过Ｘ射线衍射、透射电镜、Ｘ射线光电子能谱手段表征材料的形貌结构及化学组成,通过循环伏 安、线性扫描伏安法测试系列Ｍｏ—Ｗ１８Ｏ４９ 材料的氧还原催化性能,结果表明：当Ｍｏ的掺杂量为 ３０％时,氧还原活性最高．在此基础上,再在３０％ Ｍｏ—Ｗ１８Ｏ４９ 材料上负载少量的Ｐｔ（质量分数为 １０％）,制备得到Ｐｔ／３０％ Ｍｏ—Ｗ１８Ｏ４９,并在酸性介质中进行氧还原性能测试,发现制备的Ｐｔ／ ３０％ Ｍｏ—Ｗ１８Ｏ４９ 催化剂的活性和稳定性优于商用Ｐｔ／Ｃ．材料的物性表征显示Ｍｏ的掺杂使材料 引入了氧缺陷．氧缺陷的存在可以促进Ｏ—Ｏ键的断裂,是提高性能的一个重要因素;Ｐｔ与３０％ Ｍｏ—Ｗ１８Ｏ４９ 载体间的强相互作用是该材料具有较高催化性能的另一个重要因素．     

高性能锂离子电池负极材料瓜状介孔Fe_3O_4/氮掺杂碳的制备及性能研究

通过简单的低温水热反应法制备了瓜状介孔Fe_2O_3微晶,经多巴胺聚合包覆和热处理后得到瓜状介孔Fe_3O_4/氮掺杂碳(N-C)复合物。将其作为锂离子电池负极材料的活性物质,组装成锂离子电池进行性能测试。瓜状介孔Fe_3O_4/N-C复合物展示出了较高的倍率性能(1 A·g~(-1)电流密度下放电比容量大于770 mAh·g~(-1))和优异的循环稳定性能(在2 A·g~(-1)电流密度下能够循环稳定1500圈而没有明显的容量损失),这主要得益于介孔结构和氮掺杂碳包覆双重作用。介孔结构提供了较大的活性物质与电解液接触面积,提高了锂离子扩散能力。同时为电极材料放电过程中体积膨胀提供充足的空间,提高了循环稳定性。氮掺杂碳包覆提高了电子导电能力,有利于电子快速转移,从而提高倍率性能。碳包覆也能够阻止微粒之间的相互聚集和结构塌陷,提高循环稳定性。     

介孔碳材料应用于燃料电池催化剂载体的研究进展

综述了介孔材料及介孔碳的合成机理、方法和进展,并对介孔碳做燃料电池载体的应用进行了简要概括.介孔碳具有较高的比表面积、热稳定性,以及独特的孔结构,以介孔碳为载体的催化剂的电催化性能要优于以活性炭为载体的催化剂的性能.     

磁性纳米Fe_3O_4颗粒掺杂多壁碳纳米管修饰的葡萄糖生物传感器

磁性纳米Fe3O4颗粒掺杂多壁纳米碳管混合分散于壳聚糖中,得到壳聚糖胶质液.将其修饰到玻碳电极表面,通过交联剂戊二醛固定葡萄糖氧化酶,制得一种新型的传感器.该传感器在pH=6.8的磷酸盐缓冲溶液中,对葡萄糖的线性响应范围为1.0×10^-5-2.3×10^-2mol/L,响应时间5.3 s.     

Mo掺杂W_(18)O_(49)复合材料作为氧还原催化剂载体的研究

以具有氧缺陷的W_(18)O_(49)为前驱体,掺杂不同比例的Mo,制备得到系列Mo—W_(18)O_(49)催化剂.通过X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱手段表征材料的形貌结构及化学组成,通过循环伏安、线性扫描伏安法测试系列Mo—W_(18)O_(49)材料的氧还原催化性能,结果表明:当Mo的掺杂量为30%时,氧还原活性最高.在此基础上,再在30%Mo—W_(18)O_(49)材料上负载少量的Pt(质量分数为10%),制备得到Pt/30%Mo—W_(18)O_(49),并在酸性介质中进行氧还原性能测试,发现制备的Pt/30%Mo—W_(18)O_(49)催化剂的活性和稳定性优于商用Pt/C.材料的物性表征显示Mo的掺杂使材料引入了氧缺陷.氧缺陷的存在可以促进O—O键的断裂,是提高性能的一个重要因素;Pt与30%Mo—W_(18)O_(49)载体间的强相互作用是该材料具有较高催化性能的另一个重要因素.     

介孔空心碳纳米球的制备及其超电性能

采用简化的硬模板法将正硅酸四乙酯、间苯二酚和甲醛溶液均匀混合,通过将模板制备和材料包覆过程合二为一来制备介孔空心碳纳米球.利用SEM、TEM、XRD和Raman等对介孔空心碳纳米球的结构和形貌进行表征和分析,并通过CV曲线、GCD曲线和循环稳定性曲线等对其进行电化学性能分析.结果表明:介孔空心碳纳米球具有丰富的孔道结构...     

AgI负载纳米介孔TiO2的制备及其光降解性能

研究了AgI负载纳米介孔TiO_2的制备及其光降解性能。以钛酸丁酯为钛源,P123为模板剂,采用软膜板法制备了AgI负载型纳米介孔TiO_2。利用N_2吸附-脱附实验、紫外-可见光谱、X-射线衍射、X射线光电子能谱分析等技术对材料进行了结构表征。通过以甲基橙溶液为模拟污染物,用所得样品进行光降解实验。结果表明:TiO_2负载了AgI之后光降解性能有明显的提升,达到了材料改性的目的。     

Co掺杂ZIF-8衍生合成高效Co-N-C氧还原催化剂的研究

在合成中添加Co(NO₃)₂·6H₂O制备钴掺杂的2-甲基咪唑锌盐材料,通过优化钴掺杂量及热解温度得到了具有高比表面积(888 m²/g)且同时存在微孔和介孔(孔体积为0.591 cm³/g)的高效Co-N-C催化剂。电化学测试表明：Co-N-C催化剂具有良好的酸性氧还原催化活性、稳定性和抗甲醇毒化性能,其在0.1 mol/L HClO₄溶液中的氧还原途径主要是4电子反应过程,半波电位达到0.807 V,稳定性可与商业Pt/C催化剂相媲美。物理表征结果表明：钴元素成功地掺杂到Co-N-C催化剂中,较高的石墨化程度、良好的导电性、丰富的孔结构和Co-N_x活性位点,极大地提高了Co-N-C催化剂在酸性条件下的氧还原催化性能。本工作为合成ZIFs衍生的高效氧还原催化剂提供了新的思路。     

异丁烯氢甲酰化用介孔MCM-41分子筛负载铑磷络合物催化剂的研究

采用水热合成法制备Si-MCM-41介孔分子筛,并在其上担载HRh(CO)(PPh3)3络合物合成负载型催化剂,考察了该载体Si-MCM-41分子筛的制备条件对异丁烯氢甲酰化反应的影响。实验结果表明分子筛的制备条件中pH值,原料配比,晶化温度对反应性能的影响最显著,在pH=10,n(Si)∶n(CTAB)=1∶0.2和晶化温度为120℃的条件下制备的Si-MCM-41载体对异丁烯氢甲酰化制异戊醛的选择性达最优。采用低温液氮吸附脱附分析(BET)和X射线衍射分析(XRD)技术对载体Si-MCM-41和负载型HRh(CO)(PPh3)3-MCM-41催化剂进行表征,结果表明载体在负载络合物后仍然保持了较好的介孔特征,其较均匀的孔径分布表现出对反应产物较好的择形催化性能。     

中空介孔硅负载Karstedt催化剂对无溶剂有机硅树脂固化性能的影响

利用微乳液法制备具有介孔结构和高比表面积的乙烷基中空介孔硅微球(Ethane hollow mesoporous silica sphere, EHMSs),并以其为基体负载Karstedt催化剂制备EHMSs-Karstedt催化剂,将EHMSs-Karstedt催化剂加入无溶剂有机硅树脂固化体系中,考察该负载型催化剂在无溶剂有机硅树脂体系中的储存稳定性、催化潜伏性和固化后有机硅树脂的绝缘性能,并分析固化温度、催化剂用量对有机硅树脂固化产物固化速率的影响。结果表明：EHMSs对Karstedt催化剂具有良好的负载性;在55℃和85℃热处理后,EHMSs-Karstedt催化剂能保持较好的催化活性,具有良好的储存稳定性,其在树脂基体中分散良好,且重新升温至130℃仍可快速固化,展现出良好的催化潜伏性;EHMSs-Karstedt催化剂固化后所得树脂组分不变,具有良好的绝缘性能;通过改变EHMSs-Karstedt催化剂固化温度和催化剂用量,可以调控有机硅树脂固化体系的速率,满足有机硅树脂不同操作时间的需求。该研究可为提升催化剂在无溶剂有机硅体系中的应用提供一定的参考。     

介孔TiO_2负载纳米铁催化剂的制备及降解特性

以聚乙二醇4000(PEG-4000)为致孔剂,采用溶胶-凝胶法制备出了光催化活性高的锐钛矿型介孔Ti O2;以制备的介孔Ti O2为载体,采用液相还原法,在介孔Ti O2孔道及表面原位生成纳米铁以制备出介孔Ti O2负载纳米铁催化剂,并用XRD、BET进行了表征.以酸性红B染料为降解对象,研究了不同煅烧温度对介孔Ti O2光催化性能的影响.通过介孔Ti O2负载纳米铁催化剂与等当量的介孔Ti O2、纳米铁以及介孔Ti O2-纳米铁机械混合的光催化降解实验的比较,结果表明:该复合催化剂的光催化降解效率远高于介孔Ti O2、纳米铁以及介孔Ti O2-纳米铁机械混合催化剂的降解效率,20,min就可以使酸性红B的降解率达到85%.     

介孔TiO2负载纳米铁催化剂的制备及降解特性

以聚乙二醇4000(PEG-4000)为致孔剂,采用溶胶-凝胶法制备出了光催化活性高的锐钛矿型介孔Ti O2;以制备的介孔Ti O2为载体,采用液相还原法,在介孔Ti O2孔道及表面原位生成纳米铁以制备出介孔Ti O2负载纳米铁催化剂,并用XRD、BET进行了表征.以酸性红B染料为降解对象,研究了不同煅烧温度对介孔Ti O2光催化性能的影响.通过介孔Ti O2负载纳米铁催化剂与等当量的介孔Ti O2、纳米铁以及介孔Ti O2-纳米铁机械混合的光催化降解实验的比较,结果表明:该复合催化剂的光催化降解效率远高于介孔Ti O2、纳米铁以及介孔Ti O2-纳米铁机械混合催化剂的降解效率,20,min就可以使酸性红B的降解率达到85%.     

Mg掺杂BaTiO_3介电陶瓷中氧空位缺陷的EPR监控

在烧结温度Ts=1 400℃下,采用固相反应法制备(Ba1-xMgx)TiO_3(x=0.015)和Ba(Ti1-xMgx)O3(x=0.015)陶瓷.以电子顺磁共振(EPR)技术作为关键技术,研究了陶瓷的点缺陷.结果表明:BMT为六方和伪立方钛酸钡结构的混合相,BTM为六方和四方钙钛矿结构的混合相.在低于-100℃的菱方相中,探测到与氧空位相关g=1.956的EPR信号,且Ba空位、Ti空位和O空位共存.