Mg含量对Mg3(1+z)Sb2化合物热电传输性能的影响

Mg₃Sb₂化合物具有良好的热电性能和成本优势, 受到研究者的广泛关注。由于Mg元素具有很高的饱和蒸汽压和化学反应活性, 因此Mg₃Sb₂在合成过程中含量难以精确控制。本研究利用固相反应/球磨结合放电等离子体烧结制备了不同Mg含量的Mg_3(1+z)Sb₂(z=0, 0.02, 0.04, 0.06和0.08)样品, 通过物相结构分析和热电性能测试, 研究了Mg含量对Mg₃Sb₂化合物热电性能的影响规律。结果表明, 随着名义Mg含量的增加, 实际Mg含量在Mg₃Sb₂化合物中由缺失状态转变为过量状态, Mg_3(1+z)Sb₂(z=0, 0.02, 0.04)样品存在Mg空位(${{\text{{V}'}}_{\text{Mg}}}$), 表现为p型传导; 而Mg_3(1+z)Sb₂ (z=0.06, 0.08)样品中存在间隙Mg($\text{Mg}_{\text{i}}^{\centerdot \centerdot }$), 表现为n型传导。Mg_3(1+0.04)Sb₂样品在较宽温区(室温至770 K)内保持最高的热电优值, 该样品最接近本征p型Mg₃Sb₂化合物的组成和热电性能。本研究表明, Mg含量对Mg_3(1+z)Sb₂化合物载流子类型和浓度以及迁移率具有一定的调控作用。     

AgI/NH2-UiO-66(Zr)异质结制备及其可见光催化性能

开发可见光响应型金属有机框架材料(MOFs)异质结,有望高效利用太阳能进行催化降解/减毒环境污染物。以氯化锆(ZrCl₄)和2-氨基对苯二甲酸(2-ATA)为原料,用溶剂热法制备了NH₂-UiO-66(Zr)作为基底MOFs,采用对离子沉淀法在其表面负载AgI,制备一系列AgI/NH₂-UiO-66(Zr)异质结复合光催化剂。通过XRD、BET、TEM、UV-Vis DRS、FT-IR、TGA及光电化学测试等手段对材料进行结构和光电响应性质表征。以Cr(VI)为模型污染物,探究复合材料在可见光照射下的光催化性能,以及影响其性能的各种因素：pH、初始Cr(VI)浓度、催化剂投加量、捕获剂种类及浓度。实验结果显示：当AgI负载量为20%时,优选得到的AgI/NH₂-UiO-66(Zr)具有最佳的光催化性能,可见光照射120 min后,Cr(VI)还原率为97.8%,远高于纯AgI和NH₂-UiO-66(Zr),拟合的一级动力学常数k分别是AgI和NH₂-UiO...     

Pt/{GN/CuPW_(11)}_n复合膜的制备及其对甲醇氧化电催化性能

利用层接层自组装法(Layer-by-Layer assembly,LBL)制备过渡金属取代多金属氧酸盐Cu PW_(11)与石墨烯的复合膜{GN/Cu PW_(11)}_n,再通过恒电位法将Pt纳米粒子电沉积到复合膜上得到Pt/{GN/Cu PW_(11)}_n复合膜催化剂。用AFM、SEM、XRD和XPS对Pt/{GN/Cu PW_(11)}_4复合多层膜的组分和表面形貌进行了表征,结果表明:载体多层膜{GN/Cu PW_(11)}_4表面较为平整均匀,在选定恒电位下沉积在载体表面的Pt纳米粒子呈现花簇状且分布均匀。Pt/{GN/Cu PW_(11)}_4复合多层膜中Pt主要以Pt(0)形式存在,还含有少量Pt(Ⅱ)和Pt(Ⅳ)。电催化实验研究结果显示:引入Cu PW_(11)有效增强了Pt/GN复合膜催化剂的催化活性、电化学稳定性和抗CO毒化性能。     

Au纳米粒子/双层TiO2周期结构的制备及其对乙醇的电催化性质

利用二次阳极氧化法成功制备了双层TiO₂纳米管周期结构。通过改变氧化电压可以有效地调整双层TiO₂纳米管的管径, 从而控制样品的形貌。通过实验优化确定双层TiO₂周期结构的制备条件为一次氧化电压60 V, 二次氧化电压40 V。利用原位光还原法, 在TiO₂周期结构表面负载了Au纳米粒子并研究了前驱体溶液浓度与光照时间对样品的影响。在0.05 mmol/L HAuCl₄溶液中光照90 min后得到的Au纳米粒子具有最优的形貌与分布。这种绿色的原位光还原法因为避免使用保护剂与还原剂而有效提高了Au纳米粒子的催化活性。制备所得的Au/TiO₂周期异质结构可以直接作为工作电极用于乙醇的电催化氧化, 并表现出了良好的催化活性与稳定性。除了Au纳米粒子, 其他金属纳米粒子如Ag、Pd、Cu等均可通过该方法成功负载于双层TiO₂纳米管周期结构上。这种新型的异质结纳米结构作为燃料电池的阳极材料表现出了巨大的潜力。     

CNT-TiO2复合物的制备及其乳液催化苯甲醇选择氧化

以CNTs为基质,钛酸异丙酯为钛源,采用水热法制备CNT-TiO2复合物。采用扫描电子显微镜和X射线衍射等技术手段研究CNT-TiO2复合物的形貌和晶型结构特征,通过光学显微镜等技术手段研究TiO2、CNT-TiO2固体纳米颗粒形成的乳液体系的特征。以苯甲醇选择氧化制备苯甲醛为探针反应,研究浸渍法所制负载型钌基TiO2、CNT-TiO2乳液催化剂的催化反应性能,催化剂载体的乳化能力与其催化性能之间的规律性关系。结果发现:CNT-TiO2复合物的乳化能力强于TiO2颗粒,易形成乳液体积大及乳滴分布均匀的乳液体系;负载型Ru/CNT-TiO2催化剂的催化活性高于Ru/TiO2;催化剂载体的乳化能力与其催化活性密切相关,载体的乳化能力越强催化活性越高;CNT-TiO2复合物在苯甲醇选择氧化反应体系中起到了催化剂载体和固体乳化剂的双重作用。     

基于加速度信号的吊弦断裂检测方法

吊弦是高铁接触网的关键部件，长期裸露于外部环境，且日复一日地承受列车受电弓的冲击作用，容易发生吊弦断裂故障. 本文基于弓网动态仿真模型，对兰新高铁试验段进行仿真，产生在脉动风和受电弓同时作用下的接触网正常和吊弦断裂时接触线和承力索的加速度数据，然后运用EEMD（Ensemble Empirical Mode Decomposition）计算加速度信号的能量熵、奇异熵、平均熵，建立吊弦断裂故障检测的$\mathrm{L}_{1/2}$-LR正则化模型．实验结果表明，在脉动风和受电弓共同作用工况下，所得到的检测方法对吊弦断裂检测的准确率可达97.25%．本文提出的基于EEMD的$\mathrm{L}_{1/2}$-LR模型，具有变量选择作用，发现只需采集承力索跨中位置处的垂直加速度和水平加速度，分别计算其能量熵、平均熵，便可以很高的精度和计算效率检测跨中吊弦是否断裂．     

RuFe纳米粒子修饰片状BiVO4协同催化氨硼烷水解产氢

开发高效廉价的催化剂对于清洁能源经济至关重要, 将氨硼烷的催化水解用于氢能源开发前景广阔。本工作首先采用简单回流法制备BiVO₄纳米片, 再通过浸渍还原法制备出Ru/Fe不同摩尔比的RuFe@BiVO₄催化剂, 并在室温下用于催化氨硼烷水解产氢。通过比较载体BiVO₄、Ru@BiVO₄、Fe@BiVO₄、RuFe@BiVO₄以及无载体的RuFe纳米粒子的催化产氢速率发现, 在所有的催化剂中, Ru₁Fe_0.1@BiVO₄具有最高的催化活性, 非贵金属Fe能显著增强Ru的催化性能, 这与RuFe之间强的电子效应以及RuFe纳米粒子与载体BiVO₄间的双功能效应密切相关, 其活化能(E_a)为43.7 kJ·mol^-1, 转化频率(TOF)为205.4 mol_H2·mol_Ru·min^-1。     

载铜二氧化硅微球在苯酚氧化降解中的催化性能

工业生活中苯酚及其衍生物废水的排放已经对水资源造成了严重的污染。为解决问题,以实验室自制的SiO₂粒子作为催化剂载体,负载活性中心Cu(Ⅱ),通过浸渍、煅烧等处理手段分别制备了SiO₂-Cu²⁺和SiO₂-CuO催化剂,并将其应用于苯酚的CWPO中。以苯酚在水溶液中被降解后的苯酚转化率和样品COD去除率作为依据,系统地研究了反应温度、反应时间、氧化剂浓度、催化剂浓度以及介质初始pH值等反应条件对两种催化剂催化性能的影响。实验结果表明,SiO₂-Cu²⁺和SiO₂-CuO催化剂均在较宽的pH值范围内表现了优异的催化活性,在苯酚浓度1.0g/L,催化剂浓度0.23g/L,反应温度70℃,反应时间20h,过氧化氢浓度5.0g/L的条件下,可达到100%的苯酚转化率和约90%的COD去除率。     

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。     

不同表面结构PdH0.43纳米晶的制备及其甲酸电氧化性能（英文）

制备具有确定形貌和表面结构的纳米晶为研究其构效关系提供了有效途径,且有利于设计开发具有优异催化性能的纳米催化剂.本研究发展了一种制备不同形貌PdH0.43纳米晶的简易方法,其形貌分别为立方体、八面体和菱形十二面体,对应的裸露晶面分别为{100},{111}和{110}晶面.不同形貌PdH0.43纳米晶都非常稳定.其与商业Pd黑和三种纯Pd纳米晶相比,在甲酸电催化氧化反应中显示出更高的催化活性和极低的氧化过电位.立方体PdH0.43纳米晶的催化活性分别高于商业Pd黑的5倍和立方体Pd纳米晶的2倍.不同表面结构PdH0.43纳米晶的催化活性依次为PdH0.43{100}>PdH0.43{111}>PdH0.43{110}.     

CeO2修饰Mn-Fe-O复合材料及其NH3-SCR脱硝催化性能

氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术需要进一步研发在相对较低温度(<300℃)下具有良好催化活性、高稳定性及环境友好的脱硝催化材料。本工作采用草酸共沉淀法制备Mn-Fe-O催化材料,并对其进行不同含量CeO2修饰,用于低温NH3-SCR脱硝催化反应。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原或脱附(H2-TPR、NH3-TPD)等手段对催化剂进行了表征。催化结果表明,在相同反应条件下适量CeO2修饰后的Mn-Fe-O样品比纯Mn-Fe-O表现出更优异的NH3-SCR脱硝催化性能,在80℃时NO转化率在95%以上,且具有较高的N2选择性。CeO2修饰提高了Mn-Fe-O氧化物表面的Fe^3+、Mn^3+和Mn4+含量及表面酸性位点数量,从而有助于NH3的吸附及催化反应的进行,并且Fe^2+/Fe^3+、Mn^2+/Mn^3+/Mn^4+以及Ce^3+/Ce^4+电子对之间的相互氧化还原反应提高了催化剂的氧化还原能力及稳定性。     

Study on the mechanism of NH3-selective catalytic reduction over CuCexZr1--<?Pub Caret?>x/TiO2

Copper--cerium--zirconium catalysts loaded on TiO₂ prepared by a wet impregnation method were investigated for NH₃-selective catalytic reduction (SCR) of NO_x. The reaction mechanism was proposed on the basis of results from in situ diffuse reflectance infrared transform spectroscopy (DRIFT). When NH₃ is introduced, ammonia bonded to Lewis acid sites is more stable over CuCe_0.25Zr_0.75/TiO₂ at high temperature, while Br?nsted acid sites are more important than Lewis acid sites at low temperature. For the NH₃+NO+O₂ co-adsorption, NH₃ species occupy most of activity sites on CuCe_0.25Zr_0.75/TiO₂ catalyst, and mainly exist in the forms of NH₄⁺ (at low temperature) and NH₃ coordinated (at high temperature), playing a crucial role in the NH₃-SCR process. Two different reaction routes, the L-H mechanism at low temperature (<200°C) and the E-R mechanism at high temperature (>200°C), are presented for the SCR reaction over CuCe_0.25Zr_0.75/TiO₂ catalyst.     

尖晶石型AFe2O4催化剂的制备及其催化燃烧甲苯的研究

通过溶胶-凝胶-自蔓延燃烧法制备尖晶石型AFe₂O₄(A=Cu, Co, Ni, Mg, Zn)催化剂, 以甲苯为VOCs模拟气, 考察AFe₂O₄催化剂对VOCs的催化燃烧活性, 并采用XRD、N₂吸附-脱附、SEM、TEM、H₂-TPR、XPS对催化剂进行表征分析。结果表明: AFe₂O₄表现出较好的催化燃烧活性, 其中CuFe₂O₄的催化燃烧活性最佳, 起燃温度(T50)和完全燃烧温度(T90)分别为188℃、239℃。AFe₂O₄具有明显的片状尖晶石晶体, 并形成以介孔为主的多级孔结构, 该特点为催化剂提供了大量表面活性位。A位元素种类对其催化燃烧活性影响较大, 当A位元素为Cu时, Cu的H₂还原峰面积远大于其他元素, H₂还原温度仅为289℃, 表面亲电子氧和氧空位浓度占氧元素总量(O_ele/O_1S)的36%。CuFe₂O₄为片状反尖晶石晶型, 晶格体积仅为0.294 nm³, 并伴有CuO和α-Fe₂O₃物种。以介孔为主的多级孔结构、特有的片状反尖晶石晶型以及该晶型与CuO和α-Fe₂O₃的协同作用是CuFe₂O₄催化燃烧活性提高的主要原因。     

W掺入对Ti0.8Zr0.2Ce0.2O2.4/Al2O3-TiO2-SiO2催化脱硝性能的优化

以Al₂O₃-TiO₂-SiO₂(ATS)为载体、Ti_0.8Zr_0.2Ce_0.2O_2.4(TZC)为催化活性组分, 采用挤出成型法制备系列整体式TZC/ATS及W掺入催化剂样品。研究了W掺入对催化剂TZC/ATS 的氨气选择性催化还原(NH₃-SCR)脱除NO活性及抗K₂O、CaO等毒性的影响, 比较了Ti_0.8Zr_0.2Ce_0.2W_0.08O_2.64/ATS(TZCW_0.4/ATS)催化剂与V₂O₅(WO₃)/TiO₂催化剂的抗K₂O、CaO等中毒性能, 并采用N₂-BET、XRD、SEM和NH₃-TPD等技术手段分别表征了催化剂的比表面积、固相结构、微观形貌及表面酸性。结果表明, 当活性组分中Ti/Zr/Ce/W元素摩尔比为4:1:1:0.4时, TZCW_0.4/ATS催化剂NH₃-SCR脱除NO的效率最高、稳定性最好。W掺入显著增强了催化剂的抗K₂O及CaO毒性能力, 且TZCW_0.4/ATS催化剂抗K₂O及CaO的中毒能力明显强于V₂O₅(WO₃)/TiO₂催化剂。分析表明, W掺入提高了TZCW_0.4/ATS催化剂的比表面积, 增加了催化剂的表面酸量, 从而优化了催化剂的脱硝性能。     

功能化石墨烯担载型AuPd纳米催化剂增强甲酸制氢反应

甲酸(FA)因具有储氢量高、易加注等优点而成为极具应用前景的新型储氢材料, 寻求高效率催化剂对于解决甲酸制氢反应动力学缓慢的问题尤为重要。本工作以聚乙烯亚胺修饰石墨烯(PEI-rGO)作为催化剂衬底, 通过湿化学法制备PEI-rGO担载型AuPd纳米复合材料(Au_0.3Pd_0.7/PEI-rGO)。Au_0.3Pd_0.7/PEI-rGO催化剂在催化FA制氢的反应中表现出极其优异的活性, 在无添加剂辅助下的转化频率(TOF)为2357.5 mol_H2∙ mol_catalyst ^-1∙h ^-1, 高于大多数相同反应条件下的异相催化剂。这归因于PEI-rGO衬底与AuPd纳米颗粒之间的强相互作用对金属活性组分的尺寸、分散度和电子结构的调控。此外, 循环测试结果表明该催化剂的稳定性良好。     

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。     

二维碳化钛/碳纳米管负载铂钌粒子的制备及电催化性能研究

直接甲醇燃料电池因操作方便、转化效率高、操作温度低、污染少以及液体燃料易存储易运输等优势具有良好的应用前景, 但现有阳极催化剂存在催化活性低、抗CO中毒性差等缺点, 制约了其商业化应用前景。本研究采用三步法制备得到了一系列不同Pt、Ru配比的PtRu/(Ti₃C₂T_x)_0.5-(MWCNTs)_0.5阳极催化剂材料, HF腐蚀Ti₃AlC₂得到Ti₃C₂T_x, 与酸化处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)复合后通过溶剂热法负载Pt、Ru颗粒。通过XRD、SEM、EDS、TEM、XPS等分析铂钌的协同关系。结果表明: Ru原子与Pt原子晶格混合, 形成了粒径约3.6 nm的铂钌双金属合金。电化学分析结果表明: Pt₁Ru_0.5/(Ti₃C₂T_x)_0.5-(MWCNTs)_0.5催化剂具有最佳的电化学性能, 其电化学活性面积(Electrochemical Active Area, ECSA)为139.5 m ²/g, 正向峰电流密度为36.4 mA/cm ²。     

Mo--V--Nb--O-based catalysts for low-temperature selective oxidation of Cα--OH lignin model compounds

Mo–V–Nb tri-component oxide catalysts were prepared and firstly used for the selective oxidation of C_α−OH lignin compounds. The catalytic performance of the composite oxides was obviously enhanced due to the synergistic effects of Mo and V elements. Mo_5−xV_xO₁₄ phase with a variable Mo/V ratio provided suitable active sites for the oxidative dehydrogenation (ODH) of C_α−OH lignin model compound. The optimized Mo–V–Nb molar composition was confirmed as Mo_0.61V_0.31Nb_0.08O_x/TiO₂, which exhibited the prominent catalytic activity with the turnover frequency of 1.04×10⁻³ mmol· g(cat)⁻¹·s⁻¹. Even at room temperature, the catalysts showed highly-efficient ODH reaction activities. The active phase for selective oxidation reaction and the inhibiting effect of α-MoO₃ phase were also discussed in the study.