掺杂Fe的二氧化钛光催化对次甲基蓝降解的研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2材料,并进行Fe3+的掺杂.Fe3+的掺杂质量分数分别为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%、2.0%.本实验以次甲基蓝为目标降解物,研究了催化剂的Fe3+掺杂组成对光催化性能的影响,并用XRD对掺杂离子进行表征,结果表明掺杂可有效的提高光催化活性.     

ZIF-8衍生双金属电催化剂Fe/Co-N-C产过氧化氢及降解氧氟沙星

通过双金属掺杂制备不同煅烧温度下的Fe/Co-N-C-x电催化剂。利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪对样品的化学结构进行表征,利用电化学工作站、旋转环盘电极考察催化剂的电化学活性。以氧氟沙星为目标污染物,通过降解率评价催化剂降解性能。在碱性条件下催化剂Fe/Co-N-C-800表现出最好的氧化还原性能。金属Co提高了催化剂的过氧化氢选择性及积累浓度,其过氧化氢选择性可达75%,过氧化氢积累浓度最高为142 mmol/L,经200次循环后仍表现出良好的稳定性。     

染料敏化太阳能电池中铁和钙复合掺杂改性研究

通过水热法制备出不同掺杂量草酸高铁(Fe(C2O4)3·5H2O)和硫酸钙(CaSO4)盐复合掺杂的二氧化钛薄膜,以X射线衍射(XRD)及光电性能测试系统对其进行了测试表征,研究了Fe和Ca掺杂对TiO2染料敏感化太阳能电池的光电性能影响。莫特-肖特基曲线显示掺杂Fe3+和Ca2+离子后二氧化钛平带电位发生正移。其中摩尔分数1.0%的铁和钙复合掺杂TiO2薄膜电极的掺杂效果最佳,其光电转换效率为6.07%。     

磷掺杂NiCo LDH的制备及析氧反应性能研究

提出一种P掺杂NiCo层状双金属氢氧化物(LDH)纳米片的新型制备方法，并将其作为析氧反应(OER)的电催化剂。首先在泡沫镍上化学沉积Ni-P合金层，然后在180℃条件下，通过水热法使Ni-P合金层中的P扩散到NiCo LDH中制得P掺杂NiCo LDH(P-NiCo LDH)纳米片催化剂；改变沉积时间控制P掺杂量，制备不同P含量的P-NiCo LDH催化剂，并对其成分、结构、形貌和电催化OER性能进行分析。实验结果表明：沉积时间为30 min时制备的P-NiCo LDH(3)纳米片分布均匀、结构最优；P-NiCo LDH(3)催化剂仅需390 mV过电位即可达到30 mA/cm²的电流密度，塔菲尔斜率为58.3 mV/dec;与NiCo LDH催化剂相比，P-NiCo LDH(3)催化剂具有更高的双电层电容和更大的电化学活性表面积；与传统气相磷化方法制备的NiCoP催化剂相比，P-NiCo LDH(3)催化剂在大电流密度下的OER催化性能优势更为明显。     

氧化铁可见光光电催化材料改性研究进展

光电催化技术为环境治理和化工生产提供了一条节能、环保的路径。高活性光阳极材料是光电催化技术实际应用的瓶颈问题之一,因此为提高光电催化技术实际应用效率,亟待开发高效的光阳极材料。Fe2O3由于具有禁带宽度窄、稳定性高、价廉等优点成为光电催化研究的热点,且其在光电催化领域展现出良好的应用前景。为获得高效的Fe2O3光电催化剂,研究者针对Fe2O3自身能带位置、导电性差、空穴传输距离短等缺点进行了调控。对近年来在提高Fe2O3催化剂的光电催化性能所采用的制备技术（如水热法、喷雾热分解法、化学气相沉积法、原子层沉积法等）、改性方法（如“结”构建、掺杂、形貌调控等）及其改性后的产氢量进行了概述,并对Fe2O3光电催化剂的发展前景进行了展望。     

多元掺杂负载型TiO_2光催化剂的制备与性能

为了提高TiO2光催化剂日光催化性能及解决催化剂回收问题,采用微乳液法制备了La3＋、Fe3＋、Co2＋、Ce4＋共掺杂TiO2/粉煤灰微珠光催化剂,用紫外-可见分光光度计测定了光催化剂的可见光吸收性能,用能谱仪（EDS）分析了催化剂的元素含量,以甲基橙为模型污染物考察了催化剂的光催化性能。实验结果表明：掺杂复合粒子在可见光区吸光性能均高于TiO2/漂珠;且多元素掺杂有协同作用,催化剂的吸收边带红移更多,对可见光的吸收也更强。日光照射下（Co2＋,Fe3＋,Ce4＋）三元共掺杂催化剂的活性≈（La3＋,Ce4＋）二元共掺杂催化剂的活性〉Fe3＋、La3＋单掺杂催化剂的活性。     

冻干法制备Fe掺杂C_3N_4光催化降解有机污染物

采用冻干法制备Fe掺杂C_3N_4光催化剂,以X射线衍射(XRD)、表面吸附(BET),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对催化剂的晶体结构、化学组成和光谱特性进行表征,在可见光照射下,用罗丹明B作为模拟污染物对催化剂的光催化性质进行测定.结果表明:采用冻干法制备的Fe掺杂C_3N_4光催化剂具有优异的光催化性能,采用冻干法制备的光催化剂比表面积较大,孔洞较多,具有较多的活性位点,是提高光催化活性的主要因素.     

胺类焦油衍生氮掺杂多孔碳载铂催化剂制备5-氨基-2-氯甲苯-4-磺酸

以芳香胺类生产过程中的釜残焦油作为碳源及氮源,采用纳米氧化镁模板法制备了氮掺杂纳米多孔碳材料,并以其做为载体制备了高分散的Pt基催化剂.采用N2低温物理吸附-脱附、SEM、TEM以及XPS等技术手段对制备的多孔碳及碳载Pt催化剂进行表征.研究了上述碳载Pt基催化剂在硝基C酸加氢反应中的催化性能.研究发现:通过改变纳米氧...     

Fe3+和Mn2+双金属负载型非均相类Fenton催化剂的制备及性能

为更好地处理染料废水,对非均相类Fenton催化剂进行研究,制备出Fe3+和Mn2+双金属负载型催化剂.研究催化剂的制备方法和载体对Fe3+和Mn2+双金属负载型非均相类Fenton催化剂性能的影响,并采用XRD和SEM对所制备的催化剂进行表征,利用甲基橙模拟废水的降解对催化剂性能进行评价.结果表明:用溶胶-凝胶法和以海泡石为载体时制得的催化剂的性能最好,Fe和Mn分别以γ-Fe2O3和MnO的形式存在于催化剂表面,Fe3+和Mn2+、催化剂吸附作用和H2O2氧化作用之间均存在协同效应,可加快反应速率,并优化降解效果.     

木质素磺酸钠衍生S/N共掺杂电催化剂结构调控与OER性能研究

析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)是电催化水分解能源转化过程的核心与速控步骤,较高的反应能垒导致动力学缓慢,限制了整体效率。本文基于可再生的木质素磺酸钠原料,依次采用氧化氨解、配位自组装、原位碳化制备了双金属硫化物Co₉S₈-Ni₃S₂/SN-C催化剂,表现出优异的电催化OER性能。结合全面表征明确了氧化氨解得到的酰胺基团改性木质素磺酸钠与金属间的络合结构,并揭示了前驱体在热解碳化过程中的结构演变机制,以及活性中心Co₉S₈-Ni₃S₂的形成过程。在改性木质素衍生碳的强结合作用下,金属分散度提高。Co₉S₈-Ni₃S₂二者的紧密作用以及N对碳载体的缺陷掺杂,有效调控催化剂表面电子结构,优化中间体的吸附,进而提升了电催化OER反应性能。当氧化氨解过程中m(H₂O_...     

铬掺杂尖晶石催化性能的铬源优化探索

分别以硝酸铬、乙酸铬和氯化铬为铬源,采用柠檬酸络合法制备Cr³⁺掺杂铜锰基尖晶石催化剂,并采用XRD、SEM、TPO和XPS方法来对催化剂样品进行表征分析,研究其对NO和碳烟催化氧化性能。结果表明,铬元素的掺杂增强了铜锰基尖晶石催化剂的催化性能,以硝酸铬为铬源制备的催化剂对NO的催化转化和对碳烟的催化燃烧效果明显好于另外两种,其最大NO转化率为39.82%,碳烟催化燃烧温度T_10%为300℃和T_50%为375℃,表明硝酸铬为最优铬源,提升催化剂催化性能的效果最佳。     

铜掺杂TiO2的制备、表征及光催化产氢性能

研究制备了高活性的铜掺杂二氧化钛光催化剂,并采用X射线衍射（XRD）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对其进行了表征。以葡萄糖为电子供体,系统地研究了铜掺杂量、煅烧温度、葡萄糖初始浓度对二氧化钛光催化产氢性能的影响。结果表明：少量铜离子掺杂对二氧化钛的晶相无影响,但能显著地改善其光吸收性能。最佳的铜掺杂量为3%,该催化剂4 h的产氢量达25 mL,是纯二氧化钛产氢量的近2倍。     

Sn的掺杂对Ce-Mn/AC催化剂脱硝活性及抗硫性能的影响

为实现低温脱硝催化剂的工程化应用,研究如何进一步提高其活性和抗硫性非常必要。以活性炭为载体负载Ce-Mn制备了Ce-Mn/AC催化剂,采用Sn对催化剂进行掺杂改性,在考察Sn掺杂对催化剂结构性能影响的基础上,探讨和分析了结构性能变化对催化剂低温脱硝活性和抗硫性能的影响。采用XRD、XPS、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD和H₂-TPR等技术分别对催化剂的晶相结构、表面元素组成及化学位、结构性质、表面酸性和氧化还原性能进行了表征分析,并在固定床反应器上对催化剂的脱硝活性和抗硫性能进行了测试。结果表明：Sn的掺杂显著影响了催化剂的结构和性能,掺杂Sn后催化剂的结晶度增加,比表面积下降,活性组分的分散性降低;表面吸附氧和Ce³⁺比例下降,氧化还原性能降低;表面中强酸位数量下降,强酸位数量增加;催化剂的低温活性降低,抗硫性能有所提高。当Sn的掺杂量由0增加至1.5%时,催化剂对NO的起燃温度升高了135 ℃,且在整个反应温度区间内对NO的转化率降低了20%～40%,Sn掺杂量为0.5%的催化剂在150 ℃、100 μL/L含硫气氛中反应340 min后活性下降13%,降幅明显低于未掺杂Sn的催化剂,在210 ℃含硫气氛中的活性则随着反应时间的增加略有上升。催化剂低温活性的降低与其氧化还原性能的下降和活性组分的分散性降低有关,抗硫性能的提高则与表面酸性的提高有关。     

LaCoO3掺杂Ba和Fe催化分解NO的研究

采用柠檬酸溶胶-凝胶法合成了La(Ba)Co(Fe)O3钙钛矿型氧化物催化剂,通过XPS、XRD、H2-TPR、FT-IR、BET等表征手段考察了催化剂分解NO的催化活性.结果表明,LaCoO3的A位掺杂适量Ba可以提高催化剂表面的氧空位浓度,La0.8 Ba0.2CoO3的B位掺杂Fe,活化了Co-O键,产生协同作用,提高了分解NO的催化活性.     

Fe3+掺杂TiO2纳米薄膜及其光催化性能

用溶胶-凝胶法制备了Fe3+掺杂纳米TiO2薄膜,研究了不同Fe3+掺杂浓度的TiO2薄膜材料的光学性能、晶体结构和光催化性及三者之间的关系,并对相关机理进行了探讨.研究表明:铁掺杂量的不同使TiO2材料的光学性能、晶胞参数及光催化性等发生变化,其中以Fe3+掺杂0.3%～0.4%(摩尔分数)时具有最好的光催化性能,此时纳米TiO2薄膜具有锐钛矿结构,可见光透过率大于70%,紫外吸收限为366 nm,比未掺杂的红移了6 nm.     

铈掺杂改性TiO2的光催化性能

采用溶胶一凝胶法制备稀土金属铈（Ce）掺杂改性纳米TiO2光催化剂。运用X-射线衍射（XRD）、紫外一可见漫反射光谱（DRS）、程序升温氧吸附一脱附、透射电镜（TEM）等手段表征催化剂的组成、结构特征及与光催化性能的关联;以催化剂上甲基橙的紫外光催化降解反应为探针,探讨了掺杂前后TiO2光催化剂在紫外光下的活性规律。研究结果表明Ce的掺杂有利于抑制TiO2晶粒生长和晶型的转变,提高晶体的热稳定性,提高TiO2催化剂的可见光吸收能力;由于Ce具有贮存氧的能力,有助于TiO2催化剂对氧气的吸附,其吸附量随Ce掺杂量的增加而增加。     

Sn的掺杂对Ce–Mn/AC催化剂脱硝活性及抗硫性能的影响

为实现低温脱硝催化剂的工程化应用,研究如何进一步提高其活性和抗硫性非常必要。以活性炭为载体负载Ce–Mn制备了Ce–Mn/AC催化剂,采用Sn对催化剂进行掺杂改性,在考察Sn掺杂对催化剂结构性能影响的基础上,探讨和分析了结构性能变化对催化剂低温脱硝活性和抗硫性能的影响。采用XRD、XPS、N2吸附–脱附、NH3–TPD和H2–TPR等技术分别对催化剂的晶相结构、表面元素组成及化学位、结构性质、表面酸性和氧化还原性能进行了表征分析,并在固定床反应器上对催化剂的脱硝活性和抗硫性能进行了测试。结果表明:Sn的掺杂显著影响了催化剂的结构和性能,掺杂Sn后催化剂的结晶度增加,比表面积下降,活性组分的分散性降低;表面吸附氧和Ce3+比例下降,氧化还原性能降低;表面中强酸位数量下降,强酸位数量增加;催化剂的低温活性降低,抗硫性能有所提高。当Sn的掺杂量由0增加至1.5%时,催化剂对NO的起燃温度升高了135℃,且在整个反应温度区间内对NO的转化率降低了20%～40%,Sn掺杂量为0.5%的催化剂在150℃、100μL/L含硫气氛中反应340 min后活性下降13%,降幅明显低于未掺杂Sn的催化剂,在210℃含硫气氛中的活性则随着反应时间的增加略有上升。催化剂低温活性的降低与其氧化还原性能的下降和活性组分的分散性降低有关,抗硫性能的提高则与表面酸性的提高有关。     

掺铁二氧化钛的合成及其光催化性能

利用水热法以不同的表面活性剂调控合成了不同形貌的二氧化钛(Ti O2).通过十二烷基硫酸钠调控可得到球形的Ti O2光催化剂,对其进行三价铁离子(Fe3+)掺杂,发现掺杂氯化铁含量(质量分数)为1%时,能够显著地提高Ti O2光催化剂的催化效果;氙灯照射2.5 h能基本将甲基橙降解,说明合成的掺Fe球形Ti O2具有良好的光催化性能.     

水热法制备Fe掺杂Ag/ZnO复合纳米材料及其光催化性能研究

以Zn(CH3COO)2·2H2O、AgNO3、Fe(NO3)3·9H2O为原料,NaOH为沉淀剂,H2O为溶剂,C2H5OH为还原剂,柠檬酸为表面活性剂,采用水热法制备出Fe掺杂Ag/ZnO复合纳米材料。采用XRD、SEM、TEM、SAED等测试手段对制备产物的物相结构、微观形貌等进行表征,以甲基橙为目标降解物研究了制备产物的光催化性能。结果表明,Ag以单质的形式存在于ZnO表面,Fe掺杂到ZnO晶格中。Fe掺杂Ag/ZnO复合纳米材料在模拟日光下具有较高的光催化性能,在800W氙灯照射下降解甲基橙150min,甲基橙的降解率可达到99.4%,较Ag/ZnO提高了7.8%,较ZnO提高了38.2%。     

Ni2B(001)析氧反应性能的第一性原理

采用基于第一性原理计算方法探讨了Ni₂B(001)晶面的电子结构和析氧反应(OER)性能。研究发现：Ni₂B(001)有着优异的电导率和OER活性。同周期过渡金属掺杂可有效地调节Ni₂B(001)电子特性并提高其OER活性,Cr掺杂效果尤其明显。电荷密度和d带中心分析表明,掺杂原子M周围产生了更多的电子空穴,表面原子的d带中心更靠近费米能级,电子迁移率更高,OER催化活性更强。OER四电子反应过程中的第三步,即由中间体^*O至^*OOH的反应为电势决定步骤,当过电势为1.500 V时,OER反应自发进行。