钯钌原子比对碳载Pd-Ru催化剂催化H2O2电还原性能影响

利用化学还原法制备了不同原子比的碳载Pd-Ru催化剂,考察了钯钌原子比对碳载Pd-Ru催化剂催化H2O2电还原反应性能的影响。研究结果表明,随着Ru元素的增加,碳载Pd-Ru催化剂的粒径逐渐减小,各催化剂上H2O2电还原反应的起始还原电势稳定在0.82V,电流密度先增大后减小。当Pd∶Ru=1∶1时,PdRu/C催化剂表现了最好的催化性能。     

MnFe2O4/还原氧化石墨烯纳米复合材料的光学性能

由于纳米尺度的尖晶石结构金属氧化物独特的晶体结构和能带结构,使其具有广阔的应用前景。采用水热法合成了MnFe₂O₄复合还原氧化石墨烯(MnFe₂O₄/rGO)纳米复合材料,采用XRD、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、FTIR、XPS、拉曼光谱(Raman)、光致发光光谱(PL)和紫外-可见光谱漫反射(UV-vis DRS)对样品的晶体结构、形貌、元素分布、结合能和光学性能进行表征。结果表明,制备的MnFe₂O/rGO复合材料为立方尖晶石结构,形貌呈不规则的椭球形,颗粒大小比较均匀。rGO表面所负载的MnFe₂O₄纳米粒子被石墨烯部分包裹,颗粒尺寸小,分散性好。MnFe₂O₄/rGO复合材料的电子-空穴对的再结合效率降低,其中石墨烯具有较多缺陷,无序程度较高,含氧基团被聚乙烯吡咯烷酮(PVP)部分还原,数量大大减少。MnFe₂O₄/rGO复合材料的带隙小于纯MnFe₂O₄带隙,发生了红移现象。      

疏松多孔CoFe2O4-还原石墨烯电极复合材料的制备与性能

采用原位溶剂热法,以氧化石墨烯（GO）与Co2+、Fe3+为原料制备疏松多孔的纳米CoFe₂O₄-还原氧化石墨烯（CoFe₂O₄-rGO）复合材料。采用XRD、Raman、SEM和HRTEM测试表征了纳米CoFe₂O₄-rGO复合材料的结构与形貌。测试结果表明,纳米CoFe₂O₄-rGO复合材料具有三维结构。自组装的多孔CoFe₂O₄纳米球粒径约为200 nm,在rGO上均匀分散,解决了CoFe₂O₄易团聚的问题。电化学测试结果表明,纳米CoFe₂O₄-rGO复合材料具有较高的比容量及优异的循环和倍率性能,在100 mA·g-1的电流密度下其比容量为1 262 mAh·g-1,50次循环后比容量仍能保持在642 mAh·g-1;并在2 000 mA·g-1的大电流密度下仍具有221 mAh·g-1的比容量。纳米CoFe₂O₄-rGO复合材料拥有更优异的电化学性能的原因在于CoFe₂O₄纳米球在rGO上均匀分布。三维结构增加了Li+储存的活性位点,有效缓解了电极的体积收缩/膨胀效应,提高了纳米CoFe₂O₄-rGO复合材料的导电性。      

Pd-Sn-Co纳米粒子修饰还原氧化石墨烯/CuBi2O4复合材料的制备及电催化性能

采用水热-浸渍还原法将Pd-Sn-Co纳米粒子固载到氧化石墨烯（GO）/CuBi₂O₄载体上,成功获得Pd-Sn-Co@还原氧化石墨烯(rGO)/CuBi₂O₄复合催化剂,并用于碱性介质中乙二醇的电催化氧化。通过比较单金属Pd、双金属Pd-Co、Pd-Sn及三金属Pd-Sn-Co@rGO/CuBi₂O₄四种负载型催化剂的电催化性能发现,三金属Pd-Sn-Co@rGO/CuBi₂O₄展现出最高的电催化活性和抗毒能力,其正向峰电流密度达到186.54 mA·cm?2,是商用Pd/C (29.57 mA·cm?2)的6.3倍。这种优良的电氧化性能归功于载体GO/CuBi₂O₄独特的三维结构为负载金属提供了充足的界面和活性位点及良好分散性的Pd-Sn-Co三金属纳米粒子之间强烈的协同作用,此外,将GO引入到CuBi₂O₄中有利于多金属纳米粒子的负载并吸附更多的含氧物种,提供优良的电子转移并增大与乙二醇分子的接触面积。这种新型复合材料的制备为发展高效Pd基电催化氧化直接醇类燃料电池提供了新途径,具有较好的理论和应用价值。      

纳米Fe3O4-还原氧化石墨烯复合修饰玻碳电极的制备及电化学检测多巴胺

通过电化学还原法制备纳米Fe₃O₄-还原氧化石墨烯复合修饰玻碳（Fe₃O₄-rGO/GCE）电极,用于多巴胺（DA）的检测。采用SEM、TEM和循环伏安对纳米Fe₃O₄-rGO复合材料进行表征。在pH为7.0的磷酸盐缓冲液（PBS）中,采用循环伏安法研究了DA在纳米Fe₃O₄-rGO/GC上的电化学行为。实验结果表明,较裸GC电极和rGO修饰（rGO/GC）电极,由于纳米Fe₃O₄与rGO的协同作用,纳米Fe₃O₄-rGO/GC显著增大了Fe₃O₄-rGO/GC复合材料电极电化学活性面积和氧化峰电流强度i_pa。DA的浓度在6.0×10^-8~2.0×10^-6 mol/L和2.0×10^-6~8.0×10^-5 mol/L范围内,与氧化峰电流强度i_pa呈良好的线性关系,检出限达4.0×10^-9 mol/L（信噪比S/N=3）。抗坏血酸和尿酸共存物几乎不干扰DA的测定,选择性高。Fe₃O₄-rGO/GC修饰电极用于盐酸DA注射液中的DA含量测定,获得结果较好,回收率为97.1%~103.9%。     

不同晶型Fe2O3催化H2O2湿法脱硝的实验研究

研究了以α-Fe₂O₃、β-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃为催化剂的类Fenton试剂溶液氧化吸收NO的过程,分析了3种Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO脱除效率的影响机理。脱硝性能测试结果表明：γ-Fe₂O₃的活性最好,在H₂O₂浓度为1.5 mol/L、催化剂浓度为20 mmol/L、pH值为5以及反应温度为55℃等条件下,γ-Fe₂O₃的脱硝率可达87.5%。机理研究表明：3种Fe₂O₃催化H₂O₂分解湿法脱除NO的反应发生在催化剂表面,反应过程中存在氧化还原循环,H₂O₂催化分解的主要产物是·OH。活性差异分析结果表明：Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO的脱除效果具有显著的影响,γ-Fe₂O₃的活性最高是由于比表面积大、分散性高和表面的Fe²⁺含量更多,而β-Fe₂O₃的活性高于α-Fe₂O₃是由于表面的氧空位含量更多。     

还原氧化石墨烯@Ag2O改性TiO2基复合材料的制备及其可见光催化性能

制备了还原氧化石墨烯（rGO）@Ag₂O共同改性TiO₂基复合材料（rGO@Ag₂O/TiO₂）,并研究了其可见光催化性能。结果表明,三元复合材料rGO@Ag₂O/TiO₂的可见光催化性能远优于一元纳米TiO₂和二元rGO/TiO₂、Ag₂O/TiO₂复合材料,当可见光照射120 min后,溶液中约100%的罗丹明B分子被rGO@Ag₂O/TiO₂降解。rGO@Ag₂O/TiO₂三元复合材料可见光催化效率的提高主要源于窄带隙半导体Ag₂O和高电导率材料rGO的引入,使形成的rGO@Ag₂O/TiO₂三元复合材料具有强的可见光吸收能力和光生电子空穴对分离能力。     

氧化石墨烯/H2O2可见光催化性能影响因素

为了研究氧化石墨烯/H₂O₂可见光催化处理含难降解有机物废水影响因素,用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),通过扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)、拉曼光谱对GO的微观形貌、成分及结构进行了表征.以甲基橙(MO)为难降解有机物代表,通过改变光照、pH值以及GO的量探究了不同条件对GO/H₂O₂复合试剂降解甲基橙的光催化效果.研究表明：GO/H₂O₂复合试剂可以通过光催化产生羟基自由基降解污染物,通过改变光照、pH值及GO的量增加自由基含量可提升催化效果; 采用GO/H₂O₂复合试剂比单独使用H₂O₂在48 h内对甲基橙的降解率可提高79.09%(pH=2).用改良的Hummers法制备GO成本较低,采用GO/H₂O₂复合试剂光催化降解甲基橙时,GO用量较少,且不产生危险废弃物,为实际应用中处理难降解有机物污水提供了一个绿色环保、节能高效的思路.     

Co3O4/还原氧化石墨烯复合物的合成及其结构与性能表征

用回流法以及后续热处理过程合成了Co3O4/还原氧化石墨烯(rGO)复合物。并对样品的成分、形貌、结构以及电化学性能进行了表征与测试。研究结果表明,当Co3O4与rGO的质量比为87∶13时,复合物比电容达到760F.g-1,并且此复合物表现出较好的循环稳定性。     

不同催化剂可见光催化H2O2降解莠去津的性能研究

以锐钛矿型TiO2(记为A)以及Fe3+改性后的锐钛矿型TiO2(记为Fe-A)为光催化剂,以内分泌干扰物莠去津为目标污染物,研究了H2O2加入前后对两种不同催化剂可见光催化降解莠去津的影响,及其可见光催化降解莠去津的反应机理。结果表明:在H2O2存在的条件下,锐钛矿型TiO2可见光催化降解莠去津的光催化性能有了一定的提高,而Fe3+改性过后的锐钛矿型TiO2可见光催化降解莠去津的性能却得到显著提高,反应1h,降解率便达到98%。形成这种结果的原因可以初步判定为前者是H2O2吸附于锐钛矿型TiO2表面形成特殊结构,产生的O2-.主要起氧化降解作用,而后者则由于其溶出的Fe3+与H2O2作用在可见光下发生光芬顿反应,进而对莠去津起到良好的降解效果。     

基于Pd/Fe3O4/rGO纳米复合材料的H2O2无酶传感器

环境监测、食品工业、临床、制药等领域对过氧化氢(H_2O_2)的快速、准确检测有极大的需求,而电化学检测方法由于灵敏度高、响应快、检测限低等特点被认为是最理想的H_2O_2检测方法.本文利用电化学沉积的方法将Pd纳米颗粒沉积到四氧化三铁/石墨烯(Fe_3O_4/rGO)纳米复合材料修饰的玻碳电极表面,形成基于新型磁性纳米复合材料的H_2O_2无酶传感器;并采用循环伏安和计时安培电流等方法对修饰电极的电化学性能进行了表征.结果表明:制备的Pd/Fe_3O_4/r GO/GCE对H_2O_2的催化还原显示出较好的电催化活性,Pd纳米颗粒和Fe_3O_4/rGO在催化H_2O_2还原的过程中表现出了良好的协同作用.测定H_2O_2的线性范围为0.05~1 m M和1~2.6 m M两段,最低检测限达到3.918μM(S/N=3).并且该传感器具有较高的灵敏度和较好的重现性和抗干扰性,具有一定的实际应用价值.     

NiS2/三维多孔石墨烯复合材料作为超级电容器电极材料的电化学性能

选用合适的软模板,通过简便的一步溶剂热法成功制备了NiS₂/三维多孔石墨烯（3D rGO）复合材料。利用FESEM、TEM、XPS和电化学工作站对样品的表面形貌、元素价态和电化学性能进行表征。结果表明:制备的NiS₂/3D rGO复合材料存在石墨烯三维堆叠的孔道结构,且具备较大的比表面积,为57.51 m2g-1。电化学测试表明,在1 Ag-1的电流密度下NiS₂/3D rGO复合材料的比电容高达1 116.7 Fg-1,而且当电流密度增加到5 Ag-1时NiS₂/3D rGO复合材料的比电容为832.2 Fg-1,比电容保持率为1 Ag-1时的74.5%。在4 Ag-1电流密度下,经过1 000次循环后,NiS₂/3D rGO复合材料的比电容仍能保持91.2%。因此,NiS₂/3D rGO复合材料可作为一种理想的超级电容器电极材料。      

具有三维网状结构的石墨相氮化碳/还原氧化石墨烯/钯复合材料的合成及可见光催化性能

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)已经被认为是一种高效的非金属半导体光催化剂。为进一步优化其光催化性能,通过热解-水热两步法制备了三维网状结构的g-C_3N_4/还原氧化石墨烯(rGO)/钯纳米颗粒(Pd NPs)复合材料。该复合材料由大量超薄片组成,而且薄片上有大量直径约为10nm的Pd NPs。g-C_3N_4/rGO/Pd NPs复合材料展现了一个宽的可见光吸收(边~460nm),其在460~800nm波长范围内还有一个随波长增加的光吸收。经可见光(λ400nm)照射140 min后,g-C_3N_4/rGO/Pd NPs复合材料可降解90%罗丹明B(RhB)。此外,循环实验表明g-C_3N_4/rGO/Pd NPs复合材料具有良好的稳定性。因此,g-C_3N_4/rGO/Pd NPs复合材料有望成为一种高效稳定的光催化剂,在水污染处理领域具有潜在的应用价值。     

采用水基原子层沉积工艺在石墨烯上沉积Al2O3介质薄膜研究

采用水基原子层沉积(H2O-based ALD)方法在石墨烯上直接生长Al2O3介质薄膜,研究了Al2O3成核机理.原子力显微镜(AFM)对Al2O3薄膜微观形态分析表明,沉积温度决定着Al2O3在石墨烯表面的成核生长情况,物理吸附在石墨烯表面的水分子是Al2O3成核的关键,物理吸附水分子的均匀性直接影响Al2O3薄膜的均匀性.在适当的温度窗口(100～130℃),Al2O3可以均匀沉积在石墨烯上,AFM测得Al2O3薄膜表面均方根粗糙度(RMS)为0.26 nm,X射线光电子能谱(XPS)表面分析与元素深度剖析表明,120℃下在石墨烯表面沉积的Al2O3薄膜中O和Al元素的含量比约为1.5.拉曼光谱分析表明,采用H2O-based ALD工艺沉积栅介质薄膜不会降低石墨烯晶体质量.     

过氧化氢对质子交换膜热分解机理的影响

采用非等温热重-微分热重(TG-DTG)技术研究了燃料电池质子交换膜在过氧化氢氧化后的热分解机理,并用Achar和Coats-Redfem方法对非等温动力学数据进行了分析,得到了其热分解的反应机理函数和动力学参数.计算结果显示,第一阶段热分解过程受(D3)三维扩散机理控制,表现活化能为172.6 kJ/mol,指前因子...     

可磁分离ZnFe2O4-TiO2/还原氧化石墨烯复合材料的制备及光催化性能

以TiO2(P25)、 Fe(NO3)3·9H2O、 Zn(NO3)2·6H2O和氧化石墨烯(GO)为原料,通过一步溶剂热法合成可磁分离的ZnFe2O4-TiO2/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料。采用UV-Vis、 Raman、 XRD、 SEM和EDS对ZnFe2O4-TiO2/rGO复合材料进行表征,并研究不同rGO比例的ZnFe2O4-TiO2/rGO对模拟染料废水亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能。GO在溶剂热反应过程中,被还原成rGO。由于ZnFe2O4和rGO的加入,不仅使ZnFe2O4-TiO2/rGO实现对可见光的吸收,而且使其具有磁性,便于分离和回收利用。当GO质量分数为5wt%时, ZnFe2O4-TiO2/rGO显现出对MB最佳的光催化活性, 60 min光照后的降解率达到99.1%。通过光催化活性物种捕获实验得出ZnFe2O4-TiO2/rGO复合材料降解MB的过程中,活性物种主要为·OH和·O2-, TiO2导带(CB)中的光生电子(e+)转移到ZnFe2O4的价带(VB),遵循Z型转移机制。光催化剂稳定性实验表明, ZnFe2O4-TiO2/rGO复合材料具有优越的稳定性,可作为太阳光照射下降解有机染料的光催化剂。