铋掺杂提高氧化铈中氧空位浓度增强CO2光催化还原性能

氧空位在CO₂光催化还原过程中往往发挥重要作用。本工作中, 用水热法合成了不同Bi掺杂量的二氧化铈光催化剂Ce_1-xBi_xO_2-δ, 其中Ce_0.6Bi_0.4O_2-δ在Xe灯照射下表现出最高的光催化活性, 其CO产率为纯二氧化铈纳米棒的4.6倍。X射线衍射(XRD)分析表明固溶体保留了二氧化铈的萤石结构;紫外-可见漫反射(UV-Vis)光谱表明固溶体可见光吸收增强;X射线光电子能谱 (XPS)和拉曼光谱(Raman)分析表明, 掺杂后氧空位浓度明显提高。结合原位傅里叶变换红外光谱(in-situ FT-IR), 发现引入Bi提高了固溶体中氧空位的浓度, 并改变了CO₂在催化剂表面上的吸附/活化行为, 光照下碳酸氢根、碳酸根、甲酸等中间产物明显增多, 从而增强了CO₂光催化还原性能。     

钯氮共掺杂TiO_2薄膜的光催化还原性能

采用磁控溅射法制备钯氮共掺杂二氧化钛薄膜,研究了Pd含量对薄膜的表面形貌、吸收光谱和可见光催化还原性能的影响。结果表明:Pd、N共掺杂TiO_2薄膜具有锐钛矿相和金红石相混合的结构,Pd的掺杂使TiO_2从锐钛矿相向金红石相转变。Pd元素主要以PdO的形式存在于薄膜表面。随着Pd含量的提高薄膜表面粗糙度增大,致密度减小。薄膜吸收光谱的吸收限,逐渐向可见光方向移动。Pd含量为0.4%(原子百分比)的薄膜,具有最优的可见光催化还原性能。     

氧空位超薄Co2AlO4纳米片的合成及其增强电催化氧析出反应（英文）

本文报道了通过脱合金和后续退火工艺合成一种新型超薄二维尖晶石结构的Co2Al O4纳米片.通过温和的溶剂热还原法将氧空位缺陷引入Co2Al O4纳米片中,使得电化学表面积增大,活性位密度变高,钴原子得到电子而产生更多的空轨道.这些空轨道有利于接受水分子中氧原子的孤对电子,促进水分子的活化.含有氧空位的超薄Co2Al O4纳米片在10 m A cm^-2时的过电位为280 m V,塔菲尔斜率为70.98 m V dec^-1.此外,其在碱性溶液中也表现出显著的稳定性,并且优于多数已报道的Co3O4电催化剂.该工作为制备高效的可持续新能源材料提供了新思路.     

铜掺杂TiO_2纳米管阵列的制备与光催化还原性能

以阳极氧化法制得的TiO2纳米管阵列为前驱体,用浸渍法制备了不同铜掺杂量的TiO2纳米管阵列。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、荧光光谱(PL)对样品进行表征。以Cr6+水溶液为目标污染物,对比不同铜掺杂量TiO2纳米管阵列的光电催化还原效果。结果表明,掺杂前后TiO2纳米管阵列在形貌上没有明显变化;掺杂的铜是以Cu2+的形态存在;掺铜后TiO2纳米管阵列还原效果优于掺铜前;低剂量铜掺杂的TiO2纳米管阵列的还原效果优于高剂量铜掺杂的TiO2纳米管阵列。     

含有氧空位的氮掺杂TiO2纳米材料的制备及其光催化性能

以钛酸四正丁酯为钛源,浓氨水为沉降剂和氮源,采用水热法制得含有氧空位的氮掺杂二氧化钛(TiO2)纳米材料,并考察了水热温度对材料结构及光催化性能的影响.采用多种技术手段对纳米TiO2的晶型、形貌、结构和表面特性进行表征;并以苯酚为目标污染物,通过对苯酚的去除率和矿化率评价上述TiO2纳米材料的光催化降解苯酚的性能及完全...     

钴掺杂TiO2纳米管阵列薄膜的制备及其光催化还原性能

用磁控溅射法在ITO玻璃基底上制备Ti-Co合金薄膜,对其阳极氧化处理制备出钴掺杂TiO₂纳米管阵列薄膜,研究了钴掺杂对纳米管阵列薄膜的形貌、结构、吸收光谱以及光催化还原性能的影响。结果表明：钴掺杂TiO₂纳米管阵列薄膜为锐钛矿相,管状阵列的管径均一、排列规整。钴掺杂使薄膜形成(001)择优取向。随着钴掺杂量的提高,薄膜吸收可见光的能力提高。钴含量(原子分数)为0.19%的薄膜光催化性能最优,可见光照150 min后对Cr(VI)的还原率可达98.4%。     

氧掺杂和中空结构介导效应在高效光催化过氧化氢生产中实现快速电子转移（英文）

因其安全、绿色、低成本的特点,利用太阳能光催化生产过氧化氢是解决能源危机的环境友好型方案,但其效率低下,严重阻碍了其规模化可行性.在这项工作中,通过使用简单的两步水热法在O掺杂的空心g-C₃N₄纳米球表面生长In₂S₃超薄纳米片,成功构建了空心核壳结构OCN@In₂S₃复合光催化剂.独特的中空结构提供了更大的比表面积,增强了光吸收. O掺杂增加了活性位点的数量,异质结的存在促进了光生载流子的快速分离和转移.在可见光照射下, OCN@In₂S₃的H₂O₂产率达到632.5μmol h^-1g^-1,是普通g-C₃N₄的5.7倍,是In₂S₃的12.3倍,高于大多数g-C₃N₄基光催化剂.淬灭实验和电子顺...     

酰胺功能化共价三嗪骨架增强光催化析氢（英文）

具有富氮共轭骨架的共价三嗪骨架(CTFs)是一类典型的共价有机骨架(COFs)多孔材料,因其优异的化学和物理稳定性、结构可调性和低骨架密度等特性,在光催化氧化还原反应研究方面逐渐受到重视.与众多COFs材料一样,CTFs的光催化活性与材料的结晶性和官能团修饰密切相关.然而,CTFs的合成途径较为单一,主要通过强有机酸催化氰基不可逆热聚合,以致CTFs较难通过结晶和官能团修饰协同提升催化活性.在本工作中,我们发现CF₃SO₃H催化热聚合制备的CTF-1具有很高的结晶度且晶粒表面含有大量未反应的氰基.将CTF-1浸没在盐酸溶液中,通过超声辅助促使表面氰基水解成酰胺基团,获得了酰胺功能化的高结晶性CTFs(CTF-amide).研究表明,随着盐酸处理时间的增加,更多的氰基转化为酰胺基团,相应材料的光催化活性增强越明显.其中CTF-amide-16的光催化分解水析氢速率为1133μmol g^-1 h^-1,远高于原始的CTF-1(520μmol g^-1 h^-1).电...     

甘露醇与酸碱度协同调控氧空位修饰钼酸铋纳米棒的合成及其高效光催化固氮活性（英文）

半导体中氧空位(Ov)能够吸附和活化N₂分子,是光催化N₂还原反应(NRR)的活性位点,但仍亟待开发简单、有效的形成Ov的方法.本文通过甘露醇存在下的水热过程,在Bi₂MoO₆纳米短棒(BMO SNR)中的Mo位点上选择性形成Ov,且样品的Ov含量、SNR长度与直径以及比表面积均可通过pH进行有效调控.含Ov最多的BMO SNR呈现最强的可见光吸收、光生电荷分离和光催化NRR性能,其纯水中NRR速率约为无甘露醇存在下合成的BMO纳米片的107倍, 420 nm表观量子产率达到了2.78%,优于所有报道的BMO基光催化剂.本文提出了一种新颖、简单的方法对BMO进行形貌调控,且选择性形成Ov,从而增进其光催化NRR活性.     

简便的碳浴法制备N,S共掺杂类石墨烯炭提高氧还原反应性能（英文）

合理设计和优化氧还原反应(ORR)非金属电催化剂对于燃料电池和金属空气电池非常重要。然而,这现在仍然是一个巨大的挑战。本工作通过简单的碳浴法成功制备了N,S共掺杂的类石墨烯炭材料(GLC),并将其用于电催化氧还原反应。经高温热解和模板分解后,得到的GLC-11具有较高的比表面积(583.68 cm2/g)和孔体积(0.63 cm3/g)。其中,微孔表面积占总表面积的29.39%,微孔体积占总孔体积的12.70%。同时,通过XPS结果计算得到,GLC-11的吡啶氮和石墨氮含量总和高达92.2%。因此,GLC-11在碱性电解液中显示出了高电催化ORR性能,其中波电位(E1/2)为0.82 VRHE,优于Pt/C(E1/2=0.80 VRHE)。此外,GLC-11催化剂与商业Pt/C(20 wt%)催化剂相比表现出更好的稳定性和优异的甲醇耐受性。     

Pd纳米颗粒协同氧空位增强TiO2光催化CO2还原性能

针对TiO₂表面活性位点不足、反应动力学缓慢、CO₂还原产物中碳氢化合物的产率低以及选择性差等问题,研究通过Pd催化氧还原法在缺氧环境中构筑了具有表面氧空位的一维单晶TiO₂纳米带阵列(Pd-Ov-TNB)。通过形貌结构、载流子行为及光催化性能分析,探究了表面氧空位和Pd的氢溢流效应对光生载流子分离传输及还原产物选择性的影响。结果表明,Pd-Ov-TNB的CO₂还原活性强,产物中CH₄、C₂H₆和C₂H₄的产率分别为40.8、32.09和3.09μmol·g^-1·h^-1,碳氢化合物的选择性高达84.52%,在C-C偶联方面展现出巨大的潜力。其一维单晶纳米带结构提高了材料的活性比表面积和结晶度,为CO₂还原反应提供了更多的活性位点,并加速载流子的分离传输。同时,氧空位增强了光生电荷的表面积累,为CO₂还原提...     

离子液体制备氮掺杂石墨化炭纳米囊及其CO_2捕获性能（英文）

利用离子液体为碳源,K_3[Fe(CN)_6]为催化剂成功制备了氮掺杂石墨化炭纳米囊。K_3[Fe(CN)_6]作为温和的催化剂可以使碳源石墨化并产生中空结构。产物是具有类胶囊结构的石墨化炭,其壳壁厚度和直径分别为6 nm和50 nm。Si O2纳米球的引入为产物提供了均一的介孔并提高了产物的比表面积。其比表面积从100.4提高到865.7 m~2·g~(-1)。高的比表面积为氮掺杂炭纳米囊对于CO_2吸附提供了有利的条件。     

La掺杂AgSnO_2触头材料的电性能（英文）

由于Cd有毒性,AgSnO_2触头材料逐渐取代了AgCdO成为新型触头材料,但由于AgSnO_2触头材料中的SnO_2近乎绝缘,使得触头材料的接触电阻增大,故改善SnO_2的导电性是急需解决的重大难题。本文提出了一种简单的、低成本的La掺杂AgSnO_2触头材料的设计方法。采用模拟计算的方法,利用第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势法,建立了SnO_2以及不同比例La掺杂的SnO_2超晶胞模型,在对其进行几何优化之后分别研究了La掺杂比为50%、25%、16.67%、12.5%、8.34%的SnO_2材料的电子结构,并研究了其晶格参数、能带结构和态密度等。结果表明,掺杂后材料晶胞体积变大。La的5d轨道进入导带,使得导带底向低能端移动,禁带宽度变小。最终得出La掺杂比为16.67%时导电性最佳。最后进行了不同掺杂比下触头材料的电接触性能试验,得到了接触电阻和燃弧能量等电接触性能参数并验证了模拟结果。因此,本文的研究为触头材料的发展和应用提供了理论依据。     

Er~(3+)掺杂ZnWO_4的合成及光催化活性研究（英文）

通过水热法合成了不同浓度Er3+掺杂Zn WO4纳米棒,并通过XRD、TEM和DRS等对其进行了表征。通过在模拟太阳光照射下光降解Rh B的速度来检测Zn WO4样品的光催化活性,研究了Er3+掺杂浓度对Zn WO4催化活性的影响。实验结果表明,当Er3+掺杂浓度为2mol%时,其光催化性能最好,因为引进Er3+后,Er3+加快了电荷分离效率。     

铕离子掺杂氧氮玻璃陶瓷的制备及其发光性能（英文）

制备了铕离子掺杂氧氮玻璃陶瓷,研究了该玻璃陶瓷的发光性能。X射线衍射结果表明玻璃基质中析出了CaAl2Si2O8,Ca2Al2SiO7和Y20Si12O48N4等晶体。随着Si3N4成分的增加或热处理的进行,玻璃陶瓷中一些Eu3+离子被还原成Eu2+离子。我们认为Eu3+被还原为Eu2+主要源自于6Eu3++2N3-→6Eu2++N2↑氧化还原反应,或者源自于析出的CaAl2Si2O8和Ca2Al2SiO7晶相中Eu3+对Ca2+的取代。玻璃陶瓷除了产生类似于玻璃中三价Eu3+离子f-f跃迁的橘红色发光外,还出现了源自于d-f跃迁的Eu2+离子超宽带蓝绿色发光。因此,玻璃陶瓷中Eu3+离子的橘红色发光和Eu2+离子的蓝绿色发光混合产生了白色发光,具有更高的发光强度和白光显色指数,在LED照明领域展示出很好的潜在应用前景。     

硼氮双掺杂提升碳点电催化氧还原活性研究（英文）

碳点(CDs)因其较大的比表面积和较快的电子转移特性,已成为能量转换应用领域一种新兴的纳米炭材料。本文以低成本的石油焦为原料,通过简便的一步电化学刻蚀方法制备了硼氮双掺杂碳点(BN-CDs)。与单掺杂碳点B-CDs和N-CDs相比,双掺杂BN-CDs表现出更优异的四电子氧还原电催化活性,具有更正的起始电位(Eonset=0.958 V)和大的扩散极限电流密度(j D=-4.32 mA cm~(-2)),且长期稳定性和甲醇耐受性优于商用Pt/C催化剂。密度泛函理论计算(DFT)研究表明,B、N双掺杂的协同效应促进了O_2分子的吸附,有助于提高碳点的电催化活性。本研究为纳米炭材料的设计及其在能量转换领域的应用提供了新的思路。     

生物质活性炭微孔和中孔结构对CO_2吸附性能的影响（英文）

以玉米秸秆作为生物质活性炭的原材料,CO2作为活化介质,分别以KOH、HNO3和CH3COOH作活化剂,在800℃下一步法制备出玉米秸秆活性炭,并针对部分样品分别使用KOH、HNO3和CH3COOH进行化学活化。分别考察CO2活化时间、CO2活化剂浓度、化学活化种类及后续热处理工艺对样品吸附CO2的性能影响。结果表明,化学活化过程可拓展活性炭的空隙结构,显著提高其对CO2的吸附。在最优工艺下(4 mol/L HNO3活化+100℃水浴加热1 h+600℃热处理),活性炭的比表面积达639.8 m2/g,其CO2捕集效率为7.33%,高于市场商业用活性炭的6.55%。同时,考察活性炭微孔和中孔对CO2吸附的影响规律,并采用Bangham动力学模型探讨样品的吸附性能。     

具有近红外吸收的二维/三维ZnIn2S4/氮掺杂石墨烯光催化剂的制备及其高效CO2捕获和光催化还原性能（英文）

具有宽光谱太阳能利用的分等级异质结光催化剂,正成为一种新兴的先进光催化材料,被应用于太阳能驱动二氧化碳转化为高附加值的化学原料.本工作通过水热法使二维硫化铟锌纳米墙垂直生长于三维氮掺杂石墨烯泡沫上,形成分等级异质结光催化剂.该催化剂展现出优异的光热转换效率、选择性捕获CO2和光催化还原CO2的能力.在273 K和1个大气压条件下,负载1 wt%氮掺杂石墨烯泡沫的复合催化剂表现出最优异的性能,其中对CO2和N2的吸附选择性为30.1,并且对CO2的等量吸附热为48.2 kJ mol^-1.在无助催化剂和牺牲剂的条件下,负载1 wt%氮掺杂石墨烯泡沫的复合催化剂,其光催化转化CO2为CH4、CO和CH3OH的效率分别是纯的硫化铟锌的9.1、3.5和5.9倍.该增强效应得益于三维石墨烯泡沫高度开放的网状结构,良好的CO2吸附能力和两种组份之间的强相互作用.此外,利用原位照射X射线光电子能谱仪和开尔文探针技术分析了电荷转移的方向,本工作为设计高效太阳能转化分等级异质结光催化剂开辟了新的思路.     

激光晶体YAG中E_r~（3＋）离子最佳掺杂浓度

测试了２ａｔ．％Ｅｒ：ＹＡＧ晶体的吸收谱，荧光谱，４Ｉ１１／２、４Ｉ１３／２态荧光衰减曲线．由荧光衰减曲线拟合得到荧光寿命τ０和描述离子间的相互作用微参量ＣＤＡ，并将其代入作者推导得到的最佳掺杂浓度的近似式，计算出Ｅｒ３＋离子在ＹＡＧ晶体中的最佳掺杂浓度，并与实验结果进行了比较     

优化炭表面氧官能团增强锌离子电容器的电容性能（英文）

锌离子电容器(ZICs)具有能量密度高、倍率性能好、循环寿命长、成本低等优点,近年来得到了广泛的研究。在碳基阴极表面引入氧官能团是提高水系ZICs电容性能的有效策略。然而,氧官能团的存在是否有利于提高乙醇(EtOH)基ZICs的电容性能,目前还没有被深入研究。本文采用硝酸氧化和进一步热处理的方法对阴极活性炭表面的氧官能团进行了优化。在ZnCl₂/EtOH电解液中,优化后的样品在电流密度为1 A g^-1时比电容达到195 F g^-1,比未改性的样品(125 Fg^-1)提高了56%。同时,ZICs也表现出良好的循环稳定性,在3 A g^-1下的稳定循环次数超过16 000次,并且保持100%的库仑效率。这是因为氧官能团,特别是羧基和酯基(―COO)的存在,为Zn²⁺氧化还原反应提供了丰富的电化学活性位点。因此,本研究通过优化氧官能团增强了炭阴极的电容性能,并为EtOH基ZICs的商业应用提供了研究基础。