Pd-P/g-C3N4催化剂的优化制备及在甲酸分解制氢中的应用

以氮化碳(g-C₃N₄)为载体，采用液相还原法制备了一系列Pd-P/g-C₃N₄催化剂用于甲酸分解制氢，通过优化还原温度和活性组分负载量可以显著提高催化剂性能。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜和X射线光电子能谱仪对催化剂的晶相结构、微观形貌、活性组分分布以及价态进行分析，并通过甲酸分解制氢实验测试了催化剂的甲酸分解制氢活性。结果表明：使用次磷酸钠还原剂需要在较高还原温度(90℃)才能实现Pd-P活性组分在g-C₃N₄载体表面的高度分散，获得较小的纳米粒子，过高或过低的还原温度都不利于制备高性能催化剂。当Pd负载量为8.0%(质量分数)时，2-Pd-P/g-C₃N₄催化剂表现出最佳催化性能，通过动力学研究和Arrhenius方程计算得到该催化剂的甲酸分解活化能为33.83kJ/mol。     

CeO2/石墨烯的合成及其在光催化制氢中的应用

采用具有丰富分级多孔结构的豆芽为模板,经水热法合成仿生形态的纳米CeO₂/石墨烯催化剂。使用XRD、拉曼光谱（Raman）、TEM、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis/DRS）、N₂吸附-脱附仪和光解水制氢系统等分析表征手段对CeO₂/石墨烯催化剂的结构、形貌及光催化性能进行分析。结果表明,所制备的CeO₂/石墨烯光催化剂不仅继承了豆芽模板高孔隙率和大比表面积的特点,而且保持了豆芽的形态和微观特征。该催化剂是由约5.6 nm CeO₂纳米晶与具有生物形态的仿生石墨烯片层结构结合而成。制得的CeO₂/石墨烯复合材料内部存在大量由CeO₂/石墨烯催化剂纳米颗粒堆积而成的纳米孔,其孔径集中分布于15~45 nm左右,这种微观结构使CeO₂/石墨烯催化剂具有超大的比表面积,提高了催化剂对光生电子空穴对的捕获能力。由紫外-可见漫反射吸收光谱可知,CeO₂/石墨烯复合材料的可见光利用率显著增强,光解水制氢效率6 h后可达到671 μmol（h · g）^-1,远高于标样CeO₂的51.67 μmol（h · g）^-1。     

镍基催化剂催化氨硼烷水解产氢研究进展

氢气作为一种清洁能源,被认为是化石能源最理想的替代者。安全、高效且稳定的储氢材料的开发是当前氢能源应用研究中面临的最大挑战之一。氨硼烷(NH₃BH₃,AB)因其较高的储氢密度(146 g·L^-1,质量分数为19.6%)、安全无毒及高化学稳定性等特性成为一种重要的化学固态储氢材料。氨硼烷水解制氢反应条件温和,但需要在合适的催化剂存在的条件下进行。通过调节催化剂的活性组分、颗粒尺寸、活性组分的分散度、电子结构等,可显著提高氨硼烷水解产氢速率。综述了近年来氨硼烷水解制氢反应中镍基催化剂的研究进展,重点概述了镍单质、镍化合物以及镍合金催化剂在氨硼烷水解产氢中的应用,阐述了氨硼烷水解产氢反应机理,展望了氨硼烷水解产氢的发展趋势以及面临的挑战。     

研磨-焙烧法制备La2O3/BiOCl复合光催化剂及其对高浓度染料降解性能

首先利用沉淀法合成了BiOCl纳米片, 然后利用研磨-焙烧法将La₂O₃纳米颗粒复合到BiOCl纳米片中, 制备了一系列La₂O₃/BiOCl复合光催化剂(La₂O₃: 1wt%、2wt%、4wt%、8wt%)。运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和光致发光(PL)谱等对样品的晶相、光吸收和表面性能等进行了表征。以紫外灯(λ = 254 nm)为光源, 评价了所制备样品光催化降解高浓度染料酸性橙II(40×10^-6)的活性。结果表明, 经过研磨-焙烧后该系列催化剂均具有较好的结晶性能, 同时2~5 nm的La₂O₃纳米粒子粘附在BiOCl纳米片表面。200℃焙烧制备的1wt%La₂O₃/BiOCl催化剂具有丰富的表面羟基, 对染料表现出较强的吸附性能。该催化剂表现了最高的光催化活性, 活性为纯BiOCl的2.4倍。另外, La₂O₃/BiOCl中的La³⁺提供的氧化-还原势阱可能捕获光生电子, 从而阻止了光生电子(e^-)和空穴(h⁺)的复合, 有利于光催化活性的提高。     

具有优越电催化析氢性能的超小碳负载FeRu合金（英文）

电化学水分解是将可再生能源产生的间歇性电能转化为高纯度氢气的一种极具前景的绿色能源技术.目前,高效制氢催化剂主要由贵金属及其化合物组成,而贵金属的高成本及稀缺性,限制了其在大规模工业化制氢中的应用.因此,探索低成本,高电化学活性、高稳定性的电解水制氢催化剂至关重要.合金化材料以短程或长程有序结构存在,具有增强的电化学性能.因此,本文采用两步法制备超小碳负载FeRu合金纳米电催化剂并将其应用于电催化析氢反应.Fe_0.05Ru_0.05/XC-72双功能电催化剂粒径为2.1 nm,在碱性淡水和海水电解质中表现出优异的活性和耐久性.10 mA cm^-2时,在1 mol L^-1 KOH、1 mol L^-1 KOH+0.5 mol L^-1 NaCl和1 mol L^-1 KOH+海水中分别表现出13、15和18 mV的过电位.在1 mol L^-1 KOH介质和-0.07 V(相比于可逆氢电极)条件下,Fe_0.05     

制备方法对铈锰固溶体催化燃烧甲苯性能的影响

以甲苯为代表的挥发性有机化合物的排放，导致大气污染问题加剧。为了开发一种高效的用于甲苯催化燃烧反应的催化剂，采用水热法、热分解法和共沉淀法制备3种Ce_0.7Mn_0.3O₂样品，分别用于催化甲苯燃烧反应，并通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、氮气物理吸附-脱附、 X射线光电子能谱、 H₂程序升温还原、原位红外光谱测试对3种样品进行表征，探究制备方法对Ce_0.7Mn_0.3O₂催化剂结构、形貌、化学性质和催化燃烧甲苯性能的影响。结果表明：3种方法制备的Ce_0.7Mn_0.3O₂均为纳米颗粒；相较于其他2种方法，采用水热法制备的Ce_0.7Mn_0.3O₂具有更丰富的表面Mn³⁺、表面氧空位以及较强的低温可还原性，因此在甲苯催化燃烧反应中表现出良好的催化活性，在218℃时甲苯的转化率达到90%;此...     

水热法合成rGO/Mo0.7Co0.3S2超级电容器电极复合材料

氧化石墨烯(rGO)以广泛的比表面积(SSA)(2 630 m²/g)、高电导率和化学稳定性及优异的力学、热和光学性能成为超级电容器中的佼佼者,但是氧化石墨烯本身导电性较差,因此本文通过rGO与Mo_0.7Co_0.3S₂复合改善其性能,采用简单的水热法成功合成了rGO与Mo_0.7Co_0.3S₂不同质量比的纳米复合材料rGO/Mo_0.7Co_0.3S₂。通过XRD、SEM、HRTEM、EDS等手段对其物理结构进行表征。以泡沫镍为基底,聚偏氟氯乙烯为粘结剂,N-甲基吡咯烷酮作为辅助剂制作电极,在KOH为电解液的三电极电化学工作站上测试其电化学性能。实验结果表明,rGO/Mo_0.7Co_0.3S₂纳米复合材料为六方结构,结晶良好,形貌主要为纳米花状微球结构,Mo_0.7Co_0.3     

Au24Cd(SR)18纳米团簇的非计量比和配体依赖的顺磁性(英文)

近年来兴起的金属纳米团簇因其具有分子纯度和原子精确的组成与结构,为磁性研究提供了极好的机会.例如,目前报道的金属纳米团簇中的顺磁性可以基于超原子理论用未成对价电子很好地进行解释.到目前为止,金属纳米团簇的非计量比顺磁性尚未见报道.本研究首次揭示了Au₂₄Cd(PET)₁₈(PET:苯乙巯基配体)的顺磁性,且其强度仅为Au₂₅(PET)₁₈的约八分之一,而每个零价Au₂₅(PET)₁₈团簇都拥有一个未成对电子,这表明金属纳米团簇中存在着平均意义上的非整数未成对电子和非计量比顺磁性.进一步研究发现Au₂₄Cd(SR)₁₈(SR:巯基配体)的顺磁性依赖于配体.当配体更换为环己巯基(CHT)时,Au₂₄Cd-(CHT)₁₈的顺磁性消失了.这是由于柔性的CHT配体使得团簇容易靠近,进而发生相邻团簇之间的自旋耦合.而当配体更换为对叔丁基苯甲巯基(TBBM)时,Au₂₄     

非贵金属Co5.47N/N-rGO助催化剂增强TiO2光催化制氢性能

高效稳定的光催化剂或助催化剂研究一直是光催化领域的重要课题之一。本研究以氧化石墨烯、氯化钴和2-甲基咪唑为前驱体, 结合液相法和氨气氮化法制备了负载Co_5.47N的氮掺杂还原氧化石墨烯(Co_5.47N/N-rGO), 其中Co_5.47N高度分散、晶粒尺寸为10~20 nm。Co_5.47N/N-rGO可以作为助催化剂有效地改善商业二氧化钛(P25)的光催化分解水制氢性能, 当其质量分数为25%时, 催化剂的制氢性能可以达到11.71 mmol·h ^-1·g ^-1, 相比于纯P25提升了90倍, 与负载贵金属Pt的性能相当(11.88 mmol·h ^-1·g ^-1), 并且具有良好的稳定性。本研究为高效非贵金属助催化剂的研制提供了新思路。     

负载型氧化钒中V–O位点在非氧化丙烷脱氢反应中的作用（英文）

负载型氧化钒(VO_x)因其优越的性能,成为非氧化丙烷脱氢(PDH)的替代型催化剂.本文通过在ZrO₂、Al₂O₃和SiO₂上构建单体VO_x物种探究了V–O位点对PDH反应的作用.通过控制预还原,获得真实反应条件下稳定的V–O结构,包括V–O–载体(V–O–S)、V–OH和V=O位点.通过载体上V密度的调控,发现丙烯生成速率与V–O–S位点数量呈线性相关,表明V–O–S位点在PDH中起决定性作用,而非V–OH和V=O位点.此外,由于V–O–S位点的Lewis酸性差异,ZrO₂(8.2×10^-3s^-1)上V–O–S位点的比活性高于Al₂O₃(6.7×10^-3s^-1)和SiO₂(2.8×10^-3s^-1)上V–O–S位点.本工作为探究非氧化丙烷脱氢...     

聚苯醚/钙镧钛微波复合基板

微波复合基板兼具树脂基体的高韧性和陶瓷填料优异的介电和热学性能, 是航空航天、电子对抗、5G通讯等领域的关键材料。本工作采用螺杆造粒与注塑成型相结合的新技术制备了聚苯醚(简写为PPO)为基体、钙镧钛(Ca_0.7La_0.2TiO₃, 简写为CLT)陶瓷为填料的新型微波复合基板, 并对基板的显微结构、微波介电性能、热学性能和力学性能进行表征。结果表明, 采用这种新技术制备的微波复合基板组成均匀且结构致密。随着CLT陶瓷的体积分数从0增大至50%, 基板的介电常数从2.65提高到12.81, 介电损耗从3.5×10 ^-3降低至2.0×10 ^-3 (@10GHz); 同时热膨胀系数从7.64×10 ^-5 ℃ ^-1显著降低至1.49×10 ^-5 ℃ ^-1, 热导率从0.19 W·m ^-1·K ^-1提高至0.55 W·m ^-1·K ^-1; 此外抗弯强度从97.9 MPa提高至128.7 MPa。填充体积分数40%CLT陶瓷的复合基板综合性能优异: ε_r=10.27, tanδ=2.0×10 ^-3(@10GHz), α=2.91×10 ^-5 ℃ ^-1, λ=0.47 W·m ^-1·K ^-1, σ_s=128.7 MPa, 在航空航天、电子对抗、5G通讯等领域具有良好的应用前景。     

Mn-doped perovskite-type oxide LaFeO3 as highly active and durable bifunctional electrocatalysts for oxygen electrode reactions

Perovskite oxides based on the alkaline earth metal lanthanum for oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) in alkaline electrolytes are promising catalysts, but their catalytic activity and stability remain unsatisfactory. Here, we synthesized a series of LaFe_1−xMn_xO₃ (x = 0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9 and 1) perovskite oxides by doping Mn into LaFeO₃ (LF). The results show that the doping amount of Mn has a significant effect on the catalytic performance. When x = 0.5, the catalyst LaFe_0.5Mn_0.5O₃ (LFM) exhibits the best performance. The limiting current density in 0.1 mol·L⁻¹ KOH solution is 7 mA·cm⁻², much larger than that of the commercial Pt/C catalyst (5.5 mA·cm⁻²). Meanwhile, the performance of the doped catalyst is also superior to that of commercial Pt/C in terms of the long-term durability. The excellent catalytic performance of LFM may be ascribed to its abundant O²⁻/O⁻ species and low charge transfer resistance after doping the Mn element.     

A2B7型La0.3Y0.7Ni3.4–xMnxAl0.1储氢合金微观结构和电化学性能研究

采用真空电弧熔炼和均匀化退火制备La0.3Y0.7Ni3.4-xMnxAl0.1(x=0~0.5)储氢合金,采用不同方法系统研究了Mn元素对合金微观结构、储氢和电化学性能的影响规律和作用。结果表明,退火合金微观组织与Mn含量关系密切,提高Mn含量有利于合金组织形成Ce2Ni7型相,当x≥0.3时,合金形成Ce2Ni7型结构单相组织。随Mn含量增加, Ce2Ni7型主相晶胞参数a、c及晶胞体积V均依次增大,导致合金吸氢平台压从0.079 MPa降至0.017 MPa,储氢量达到1.268wt%~1.367wt%。添加Mn元素能显著改善合金的电化学性能,x=0.1的合金电极的放电容量最高(390.4 mAh·g^-1);x=0.15和0.5的合金电极的容量保持率S100分别为86.1%和88.5%,具有较好的循环稳定性。上述合金电极的高倍率放电性能HRD900为71.53%~87.73%。分析结果表明,合金电极反应动力学过程由电极/溶液界面的电子转移与体相中的氢原子扩散共同控制。     

硅钛杂化介孔球负载金纳米粒子及其催化性能调控

以能源开发(如光解水制氢)及环境保护(如有机物降解)应用为目标, 负载型贵金属催化剂在设计、制备及理论研究方面已取得了长足的发展。本工作以具有特异形貌及结构的树枝状二氧化硅纳米球载体为基础, 通过溶胶-凝胶法在其孔道引入二氧化钛纳米颗粒形成硅钛杂化结构。通过有机改性技术, 在树枝状硅钛杂化纳米球表面接枝氨基官能团。然后, 通过浸渍法和硼氢化钠还原手段, 在杂化纳米球孔道负载超细金纳米粒子。不同手段表征结果显示实验成功制备了树枝状硅钛杂化纳米球负载金纳米颗粒复合材料。在模拟太阳光下, 所得催化剂光解水产氢量及速率为69.08 μmol·g^-1和13.82 μmol·g^-1·h^-1, 约为对比样催化剂(树枝状二氧化硅纳米球负载金纳米粒子)的7倍。在无光条件下, 其降解对硝基苯酚的表观动力学常数为6.540×10^-3 s^-1, 约为对比样的17倍(0.372×10^-3 s^-1)。由此可见, 设计合成的新型催化剂展现出优越的多功能催化活性。     

THERMOELECTRICAL PROPERTIES OF Si-Ti-B IN SITU COMPOSITE PLATES PREPARED BY CHEMICAL VAPOR DEPOSITION

Highly pure, dense SiB₄ and SiB₆ plates were prepared by chemical vapor deposition (CVD) at deposition temperatures (T_DEP) from 1323 to 1773 K, total gas pressures (P_tottot) from 4 to 40 kPa and B/Si source gas ratios (m_B/SI =2B₂H₆/SiCl₄) from 0.2 to 2.6 and their thermoelectrical properties were measured. The Seebeck coefficient (S) of CVD-SiB₆ (0.7 mm in thickness), which is known to be a high temperature thermoelectric material, was 320 μVK^-1, while its electrical conductivity (s) was 7 Ω ^-1cm^-1, SiB₆ + TiB₂ and SiB₆ + SiB₄ in situ composite plates were also prepared to improve the thermoelectric property of CVD-SiB₆, The a value of the CVD-SiB₆ + 12 wt% TiB₂ in situ composite plate (0.7 mm in thickness) was one order of magnitude larger than that of CVD-SiB₆ at room temperature, while the figure of merit for the thermoelectric materials (Z) was smaller because of the smaller value of S. However, the Z value of SiBe + 40 wt% SiB₄ in situ composite plate (0.5 mm in thickness) was 10^-5, larger than that of CVD-SiB₆     

NH2-UIO-66负载RuCuMo纳米催化剂的制备及其催化产氢

采用锆盐和2-氨基对苯二甲酸以溶剂热法成功制备了氨基化的金属有机骨架化合物NH₂-UIO-66, 并利用浸渍还原法成功负载RuCuMo纳米粒子, 制备了RuCuMo@NH₂-UIO-66催化剂。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电镜(SEM)等技术对NH₂-UIO-66、RuCuMo@NH₂-UIO-66的结构、形貌、组成和比表面积进行了表征, 并对载体、多金属负载型催化剂以及无载体的RuCuMo纳米粒子的产氢性能进行了分析。结果显示, Ru₁Cu₂Mo_0.5@NH₂-UIO-66催化剂的催化活性最高, 引入Cu和Mo能显著增强Ru对氨硼烷水解产氢的催化活性。这主要归因于RuCuMo纳米粒子之间强的协同作用, RuCuMo纳米粒子与载体NH₂-UIO-66间的双功能效应, 以及MOFs上氨基的锚锭作用, 可以阻止金属粒子的团聚, 促进超细粒子的形成。催化反应的活化能(E_a)为30.1 kJ?mol ^-1, 转化频率(TOF)为180.83 $\text{mo}{{\text{l}}_{{{\text{H}}_{2}}}}\cdot \text{mol}_{\text{Ru}}^{-1}\cdot {{\min }^{-1}}$, 非贵金属Cu和Mo的引入为催化活性的提高和工业应用提供了重要的研究价值。     

固相法制备钇掺杂的钛酸钡锶钙陶瓷的介电和热释电性能

采用固相反应法制备了Y掺杂 (Ba_0.6Sr_0.3Ca_0.1)_1-xY_xTi_0.999Mn_0.001O₃ (0≤x≤0.007)陶瓷, 重点研究了Y含量对BSCT基陶瓷的显微结构、介电性能和热释电性能的影响。结果表明: 随着Y含量的增加, BSCY_xTM陶瓷的平均晶粒尺寸逐渐减小, 介电常数、介电损耗、居里温度和热释电系数均呈现先增加后减小的趋势。当Y掺杂量为0.7mol%时, BSCY_xTM陶瓷的平均晶粒尺寸最小为3.1 μm, 且探测优值F_d较大, 最大值可达8.22×10^-5 Pa^-1/2(700 V/mm, 30℃), 高于采用溶胶-凝胶法制备的同组分陶瓷的探测优值5.91×10^-5 Pa^-1/2。     

A Device-Level Vacuum-Packaging Scheme for Microbolometers on Rigid and Flexible Substrates

This paper reports on the design, fabrication, and characterization of device-level vacuum-packaged microbolometers on rigid Si wafers and flexible polyimide substrates. Semiconducting yttrium barium copper oxide (commonly referred to as YBCO) serves as the bolometric material. Operating micromachined bolometers in vacuum reduces the thermal conductance G_th from the detector to the substrate. If flexibility of the substrate is not to be sacrificed, then the vacuum packaging needs to be done at the device level. Here, the microbolometers are fabricated on a silicon nitride support membrane, isolated from the substrate using surface micromachining. Suitable materials as well as various dimensions in the vacuum cavity are determined using finite-element method (FEM)-based CoventorWARE. A vacuum cavity made of Al₂O₃ has been designed. The thermal conductance G_th of bolometers with the geometry implemented in this work is the same for devices on rigid and flexible substrates. The theoretical value of G_th was calculated to be 4.0 x 10^-6 W/K for devices operating in vacuum and 1.4 x 10^-4 W/K for devices operating at atmospheric pressure. Device-level vacuum-packaged microbolometers on both rigid Si and flexible polyimide substrates have been fabricated and characterized for optical and electrical properties. A low thermal conductance of 1.1 X 10^-6 W/K has been measured six months after fabrication, which implies an intact vacuum cavity.     

一维Pt/SnO2纳米纤维的制备及NOx气敏性研究

为了制备出室温条件下对NO_x气体具有更高灵敏度和更快响应的传感器纳米材料并研究其气敏性能, 本研究通过高压静电纺丝法制备出一维Pt/SnO₂中空纳米纤维。采用XRD、SEM、TEM等表征手段对其结构和形貌进行研究, 同时进行了NO_x的气敏性能测试并予以探讨。研究结果表明: Pt/SnO₂纳米材料是一维中空管状及类似管状结构; 当Pt掺杂量为0.3wt%、NO_x浓度为9.7×10^-5 (V/V)时, NOx响应最快为11.33 s, 灵敏度最高可达109.6%; 当Pt掺杂量为0.5wt%时, 对NO_x检测限最低浓度可达2.91×10^-6 (V/V)。