一、纳米催化剂的制备及其在环保领域的应用（论文文献综述）
李席涛[1]（2021）在《金属相MoS2基催化剂的设计制备及光/电催化性能研究》文中研究表明氢气（H2）具有能量密度高、环保和可持续发展等优点。应用氢能源被认为是缓解当前全球化石能源危机、不断增加的污染物（如SOx、NOx、细颗粒物）和温室气体（如CO2、CH4）排放等问题的理想解决方案。相比于传统的化石燃料重整制氢,光催化和电催化分解水制氢拥有可持续发展和环境友好等优势。作为分解水制氢的核心,低成本、高效和稳定的催化剂是研究的热点。近年来,具有多种相态（主要为金属1T（1T′）相和半导体2H相）的二硫化钼（MoS2）因其适宜的氢吸附自由能、可调控的微观形貌以及较低的制备成本而被认为是高效光/电催化剂的理想组成部分。相对于半导体2H相,金属1T（1T′）相MoS2在电子迁移率、活性位点以及亲水性等方面更有优势,具有更高的催化制氢性能。本论文主要基于金属相MoS2,设计并制备了多种高活性和稳定的复合光/电催化剂,并将它们应用在分解水制氢的研究中。具体研究内容如下:（1）采用简便的一步水热法,通过调控反应温度,于180°C的条件下成功制备了高纯的（超过82%）金属1T相MoS2量子点（1T-MoS2 QDs-180）。所制备的1T-MoS2 QDs-180平均直径为3.3 nm,并且水分散性良好。研究表明,超小的尺寸和高1T相含量赋予了1T-MoS2 QDs-180大量暴露的活性位点和较低的电子传输阻抗。利用超声静电自组装法将1T-MoS2 QDs-180负载在Cd S半导体上,制备的1T-MoS2-C复合光催化剂在可见光下（λ>420 nm）表现出显着增强的光催化析氢反应（HER）速率和良好的性能稳定性。具体地,在1T-MoS2 QDs-180的最佳负载量下（3 wt.%）,1T-MoS2-C的光催化HER速率达到131.7 mmol h-1 g-1,大约是纯Cd S(2.0 mmol h-1 g-1)的65倍,Pt/Cd S(67.0 mmol h-1 g-1)的2倍。这项工作为制备高活性金属相MoS2量子点助催化剂提供了一种简便有效的一步水热技术,所制备的金属相MoS2量子点不仅适用于光催化领域还有望扩展至电催化或生物研究等领域。（2）研究了水热法合成的金属1T相MoS2中还原性的氮氢残留物种（-NH和-NH2）在金属1T相晶体结构中的作用。基于此,报道了一种简便的H2O2后处理策略来部分去除层间嵌入的-NH和-NH2物种,通过削弱层间范德华力诱导金属1T相MoS2结晶度的降低和层状结构沿c轴取向的减弱。研究发现,与未处理的金属1T相MoS2相比,H2O2处理60 s后的样品（M60）具有显着增加的比表面积和导电性。最终,M60在酸性介质中表现出44.0 m V dec-1的低Tafel斜率(低于MoS2的87.6 m V dec-1)和10 m A cm-2电流密度下165 m V的低过电位,证明了M60良好的电催化HER活性。将M60与Cd S复合制备M60/Cd S光催化剂,在可见光（λ>420 nm）下实现了优异的光催化HER活性(235.0 mmol h-1 g-1),优于MoS2/Cd S(124.7 mmol h-1 g-1)和Pt/Cd S(104.5 mmol h-1 g-1)。该工作不仅揭示了还原性的氮氢残留物种在金属相MoS2晶体结构中的作用,而且提出了一种可扩展至微调金属相过渡金属二硫化物（TMDs）晶体结构的H2O2后处理策略。（3）从复合光催化剂的整体设计出发,通过水热法在一维Cd S纳米棒的尖端原位负载了金属1T相MoS2助催化剂,制备了一种具有特殊“哑铃结构”的MoS2-tip-Cd S复合光催化剂。与静电自组装法制备的MoS2/Cd S相比,水热原位合成法制备的MoS2-tip-Cd S具有更紧密的界面耦合作用,使得两者接触更充分。而且,“哑铃结构”将电子和空穴的还原氧化反应场所在空间上隔离,有效促进了MoS2-tip-Cd S中电子空穴的分离。最终,得益于紧密耦合的界面、特殊的“哑铃结构”以及MoS2助催化剂有利的金属相结构,MoS2-tip-Cd S复合光催化剂在可见光（λ>420 nm）下实现了高效稳定的HER效率(138.2 mmol h-1 g-1),高于对应的MoS2/Cd S复合物(10.3 mmol h-1 g-1)。（4）催化剂的电催化HER性能与活性位点数量、电导率大小和微观结构息息相关。采用PDDA和DMSO双重预处理Ti3C2 MXene,实现了一步水热合成MoS2-Ti3C2MXene复合电催化剂。在MoS2-Ti3C2 MXene中,数层厚、垂直排列和高金属1T′相含量（～85.0%）的MoS2纳米片均匀地生长在二维Ti3C2 MXene的层间和表面,避免了Ti3C2 MXene导电基底在水热过程中被氧化。同时,Ti3C2 MXene导电基底支撑了金属1T′相MoS2纳米片在其表面的边缘导向垂直生长。因此,金属1T′相MoS2纳米片和Ti3C2 MXene导电基底在MoS2-Ti3C2 MXene中形成了良好的优势互补协同效应,有利于实现高效的电催化HER活性。最终,MoS2-Ti3C2 MXene复合电催化剂在酸性电解质中表现出了可观的HER活性(45 m V dec-1的低Tafel斜率和10 m A cm-2电流密度下98 m V的低过电位)。通过结构表征和连续的性能测试证明了MoS2-Ti3C2MXene的结构耐久性和性能稳定性。
孙赫[2]（2021）在《基于氮掺杂多孔碳材料构筑的高性能酯交换反应催化剂》文中认为多孔碳材料通常具有发达的孔隙、高的比表面积、优良的耐热、耐酸碱和独特电子传导性质,在吸附、催化、生物、电子等领域用途广泛。在碳材料中引入氮等其他元素能有效调变材料的结构、表面化学性质及电子传导性,使其具有更加广阔的应用发展前景。在催化领域中,氮掺杂碳材料由于其独特的表面化学性质和高的结构稳定性,已被作为催化剂或催化剂载体用于多种类型的催化反应中。酯交换反应是一类非常重要的催化反应,主要用于合成生物柴油及不对称碳酸酯等化合物。针对不同类型的酯交换反应设计开发具有高活性、高选择性和高稳定性的多相固体酸（碱）催化剂一直备受关注。尽管文献中已报道了多种碱性金属氧化物、包括负载型金属氧化物催化剂对碳酸二烷基酯与醇（或酯类）酯交换合成不对称碳酸酯的酯交换反应表现出良好的催化活性,但这类碱性氧化物催化剂在反应过程中易被体系中痕量的水或酸性杂质中毒,也容易发生活性组分流失的现象。因此,如何能通过采用简单有效的制备方法,设计制备性能优异且结构稳定的多相酯交换反应催化剂具有重要的科学意义和实际应用价值。基于上述情况,本论文主要采用不同方法制备了几种氮掺杂碳材料,并结合后修饰的方法制备了负载型氧化铁和氧化锌等催化剂;采用多种表征手段对氮掺杂碳材料及负载型氧化物催化剂的组成、结构及表面物理化学性质进行了研究;通过碳酸二乙酯与苯甲醇酯交换合成碳酸苯乙酯、碳酸二乙酯与碳酸二甲酯酯交换合成碳酸甲乙酯等酯交换反应考察了催化剂的性能,研究了催化剂组成、结构（孔径大小）和表面酸碱等性质对催化剂反应性能的影响规律;探究了催化剂活性中心性质和催化作用机制等问题。论文的主要研究内容和结果如下:1.分别采用水热法、硬模板法和溶胶凝胶法制备了碳小球NCS、多孔碳MCN和介孔碳NCM等氮掺杂碳材料。各种表征结果证实:上述材料均具有较高的含氮量,且表面存在丰富的含氮基团;其中,NCM材料具有相对高的比表面积,并存在相互连通的介孔结构,且样品的含氮量以及结构参数能够通过改变氮源（六次甲基四胺）的量在一定范围内进行调节。将上述氮掺杂碳材料直接作为催化剂用于碳酸二乙酯与苯甲醇的酯交换反应中,结果表明:三种类型的氮掺杂碳材料都具有一定的催化活性,其中NCM系列催化剂具有相对较高的催化活性和稳定性;催化剂通过简单的过滤、烘干后即可循环使用。NCM材料表面的含氮碱性位点是酯交换反应的主要活性中心,碳材料本身具有的高比表面积和内部贯通的介孔结构有利于反应物的传输与扩散,这些因素共同作用使其表现出良好的催化性能。2.以NCM为载体、硝酸铁为铁源,采用浸渍-焙烧法制备出一系列负载型催化剂（Fe2O3/NCM）。所制备的Fe2O3/NCM催化剂对苯甲醇与碳酸二乙酯酯交换反应合成碳酸苯乙酯的反应表现出了良好的催化活性,性能明显优于以活性碳、二氧化硅、介孔氧化铝等材料为载体制备的负载型氧化铁催化剂;在多相化测试反应中,Fe2O3/NCM催化剂没有发生活性组分流失的现象,反应后的催化剂经过简单的焙烧处理后即可实现多次循环使用,且催化性能基本保持不变,表现出良好的稳定性和循环性。催化剂的表征结果证实NCM表面存在的大量的含氮和含氧官能团对Fe2O3物种在碳载体表面实现高分散起到了关键作用。Fe2O3/NCM催化剂表面同时存在的碱中心（含氮官能团）和相邻的酸中心（铁物种）能够起到协同催化的作用,是催化剂具有高活性的主要原因。3.以NCM为载体、硝酸锌为锌源,采用浸渍-焙烧法制备出一系列负载型ZnO/NCM催化剂,通过碳酸二甲酯与碳酸二乙酯酯交换合成碳酸甲乙酯的反应考察了催化剂的性能。与以其它类型载体制备的负载氧化锌催化剂相比,ZnO/NCM表现出更高的催化活性和结构稳定性。其中,经800℃焙烧的ZnO/NCM-800催化剂表现出最佳的催化性能。在优化的反应条件下,只需要反应40 min即可达到反应平衡,且催化剂可多次循环使用,具有良好的稳定性和循环性。NCM材料丰富的孔性、表面存在大量的含氮和含氧官能团有利于ZnO物种的高分散,且能建立相对强的金属-载体相互作用,产生结构稳定的Zn-O-C或Zn-O-N等Lewis酸中心,构成了催化酯交换反应的主要活性中心;催化剂表面相邻的含氮碱中心也对反应试剂的活化起到了促进作用,构成了酸碱双功能活性位点,使催化剂表现出优异的催化活性和稳定性。
侯雪斌[3]（2021）在《二硫化钼及磷化钼基复合材料的制备及其电催化性能研究》文中进行了进一步梳理化石能源引起的能源危机与环境问题受到了人们的日益强烈的关注。氢气作为一种众所周知的清洁能源,其相关的制备技术的发展得到了广泛的研究,其中水电解制氢赋予氢能巨大发展前景。然而电解水制氢中由于电极过电势的存在,往往导致所需的电压值远高于理论值,因此,研发高效、稳定且经济环保的催化剂是电解水制氢发展的重要环节。本论文集中于二硫化钼及磷化钼复合催化剂的三维结构设计与构建,探讨其制备工艺并研究其催化性能,从而全面探索其在电催化领域的应用价值与潜能。主要的研究内容包括以下几个方面:（1）MoS2三维球体构建,增加活性位点暴露。采用煅烧-溶剂热硫化两步法制备出尺寸均匀、单独分散的MoO3-MoS2复合纳米球。详细研究分析了煅烧过程升温速率和硫化时间对MoO3-MoS2球体的组分、形貌与结构的影响。进一步讨论了不同工艺参数制备的催化剂的电催化析氢性能,其中优化条件下制备的MoO3-MoS2复合纳米球在酸性电解液中具有良好的析氢活性:过电位为200 m V,Tafel斜率为74 m V dec-1,远远优于块状MoS2。另外,通过监测其结构的演变过程,对其特殊结构的形成机理进行了探究,得到以“奥式熟化”为驱动的形成机理。该制备方法实现MoS2三维球体结构的可控化,使MoS2纳米片进行三维立向生长,抑制片层的堆垛,大大增加活性位点的暴露,从而有效提高催化活性。（2）引入多孔导电基体,实现MoS2的“限域式”生长,提高导电率。针对过渡金属化合物导电性差的问题,将金属有机框架材料（MOFs）热转化得到的钴/氮-掺杂的多孔碳笼作为支撑基体,将MoS2纳米片生长其中,得到多孔复合催化剂MoS2/Co-N-CN2。详细研究了MoS2负载量和碳化温度对催化剂结构及性能的影响,得到的高效催化剂MoS2/Co-N-CN2不仅具有出过电位为180 m V的优异的析氢活性,同时在碱性环境中展现出良好的析氧性能,可作为析氢析氧双功能催化剂使用。本章中钴/氮-掺杂的多孔碳笼优异的导电性及独特的多孔结构,不仅加快了催化剂的电子传输速率,同时为MoS2纳米片的生长提供了“限域式”支撑,使其生成更多的活性位点终端S。本章研究表明MOFs不仅是理想的金属-碳氮导电材料的前驱体,同时作为纳米催化剂载体可以为纳米MoS2提供“限域”优势,该策略可以推广应用到其他的纳米催化剂的负载及生长的制备上。（3）设计碳包覆结构,形成多层次三维导电网络结构,抑制颗粒的团聚。上述电极材料的颗粒结构难以避免团聚问题,为解决颗粒团聚问题,本章引入具有卓越导电性的还原石墨烯片（r GO）。同时通过设计碳包覆结构,有效提高其导电率和稳定性。MoP微晶、碳球和r GO片三者相互关联,构成多层次的三维网络结构,该结构的构建不仅有效解决了MoP微晶及颗粒的团聚问题,更提供了丰富导电通路,极大的提高了电子传输速率,有效促进催化反应的进行。制备的催化剂MoP/C-r GO复合片在酸性和碱性条件下分别展现出Tafel斜率为69 m V dec-1和87 m V dec-1优异的催化活性。另外碳包覆结构使其作为锂离子电池的负极材料时,展现出杰出的循环稳定性,即使在第100个循环周期后,电极的放电/充电比容量依然达到643.7/628.7 m A h g-1。（4）构建三元异质体系,发挥协同效应。采用原位生长的方式将MOFs生长于聚丙烯腈（PAN）静电纺纳米纤维表面,经过预氧化及硫化过程可得到具有独特的皮芯结构的MoS2/C@Co9S8三元异质纳米纤维。具有优异导电性的碳纤维上均匀的生长着MoS2/Co9S8纳米颗粒,这种结构极大的提高电子传输的速率,有利于电解质的快速扩散和产物气体的释放,从而提高催化剂的催化效率。三元异质体系的构建不仅兼备了单独活性组分的特质,同时发挥了异质协同效应,从而使制备的MoS2/C@Co9S8三元异质纳米纤维展现出优异的析氢性能和析氧性能,可作为高效双功能催化剂。（5）金属镍掺杂磷化钼,制备柔性一体式自支撑电极。通过简单的“一锅法”实现Ni/Mo共掺杂聚多巴胺在碳布基底上的负载,结合高温磷化得到镍掺杂磷化钼/碳球/碳布（Ni-MoP@C/CC）自支撑电极。结果证明,镍掺杂有效提高了电极材料的电化学活性面积,提高其电导率。制备的柔性催化剂可以直接作为电极进行使用,在酸性和碱性环境下均展现出高效的催化效率,Tafel斜率分别可以达到63 m V dec-1和72 m V dec-1,在同类催化剂中具有很大的优势。另外,研究表明镍掺杂镍掺杂改性可以成功提升磷化钼的电化学性能,该方法有望扩展应用到其他过渡金属化合物的改性设计中。
王诗雨[4]（2021）在《生物质复合催化剂的制备及其光催化性能研究》文中提出开发与利用生物质资源,可有效解决能源危机和环境问题。本文以微晶纤维素（MCC）为原料,采用硫酸水解法制备了纳米微晶纤维素（NCC）,以得率、粒径分布、电位值为评价目标优化了酸解过程的反应条件。得出硫酸法制备NCC的最佳制备工艺为:MCC:H2SO4=1:15,硫酸浓度为58 wt%,反应时间为90 min,反应温度为50℃,此条件下NCC得率为64.97%,电位绝对值为14.84 m V,平均粒径为334.52 nm。NCC的结晶结构为纤维素Ⅰ型。采用Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,制备NCC-GO和NCC-r GO复合材料。此外,以NCC为基材,采用一步水热法及冷冻干燥手段,逐步进行了Ti O2/NCC、N-Ti O2/NCC、N-Ti O2/NCC-r GO复合材料的制备,并以苯酚为目标污染物进行光催化性能考察。在筛选苯酚溶液降解反应条件的基础上,进行了复合材料的结构表征及性能研究,结果表明:降解过程中的温度、光照强度、灯带功率等均会对反应结果产生较大影响,在蓝光光照180 min,0.1 g催化剂加量,0.025 g/L苯酚初始浓度的反应条件下可达到最佳的反应性能;生物质复合材料的制备对Ti O2的晶型结构未产生影响,仍以结晶度较高的锐钛矿型存在,且较Ti O2的可见光催化性能有较大提高;Ti O2/NCC 0.5可达到37.82%的苯酚降解率;N 0.6-Ti O2/NCC可达到55.43%的降解率;N-Ti O2/NCC-r GO0.05可达到77.3%的降解率;N-Ti O2/NCC-r GO的禁带宽度为2.91e V,吸收边带为444nm。为了进一步研究Cu2+的负载对催化剂结构及性能的影响,采用浸渍法和水热法两种负载方法制备了Cu（1）/N-Ti O2/NCC-r GO和Cu（2）/N-Ti O2/NCC-r GO,XRD表征前者为离子型负载,后者有单质铜及Cu2O的生成。Cu（1）/N-Ti O2/NCC-r GO和Cu（2）/N-Ti O2/NCC-r GO的禁带宽度分别为2.80 e V和2.89 e V,吸收边带分别为482 nm和459nm。考察了负载量对催化剂结构和性能的影响,10%Cu（1）/N-Ti O2/NCC-r GO的比表面积为87.42 m2·g-1,孔容为0.37 cm3·g-1,平均孔径为13.83 nm;Cu（1）/N-Ti O2/NCC-r GO的降解率最高可达78.91%,Cu（2）/N-Ti O2/NCC-r GO的降解率最高可达75.08%,降解率与负载前相差不大,但Cu2+的负载大大缩短了反应时间。
张浩[5]（2021）在《基于核壳型碳包覆铁纳米粒子构筑的高效傅克酰基化反应催化剂》文中进行了进一步梳理芳香酮类化合物是一类重要的精细化工中间体,广泛用于特种工程塑料、药物、染料、香料以及农用化学品等领域。傅克（Friedel-Crafts）酰基化反应是制备芳香酮类化合物的最直接有效的方法之一。AlCl3、FeCl3等均相Lewis酸是当前工业生产过程中普遍使用的催化剂,但这类均相催化剂的使用会带来产物分离困难、废液处理成本高、环境压力大等问题。为解决上述问题,近期的研究工作主要集中于制备高效的多相固体酸催化剂,如分子筛、金属氧化物、杂多酸、金属有机框架（MOFs）等等。然而,固体酸催化剂普遍面临催化剂失活速度快、活性组分易流失等问题,从而严重制约了其在实际生产中的应用。当前,针对各种类型的傅克酰基化反应,设计制备环境友好、易于循环使用的高效固体酸催化剂具有非常重要的科学意义和实际应用价值。近年来,随着材料科学和催化剂制备化学的不断发展和进步,多种新型催化材料和催化剂制备技术不断涌现。其中,以MOFs为前驱体,采用高温热解制备金属/碳复合材料催化剂的研究备受关注。MOFs材料中高度有序的金属离子被有机配体很好地分离开,这一特性有利于解决焙烧过程中因金属烧结而出现粒子团聚的问题,进而制备出具有高分散性和高稳定性的碳载金属（氧化物）催化剂。基于上述情况,本论文围绕芳烃和酰氯的傅克酰基化反应,开展了系列的碳基铁纳米粒子催化剂的制备及催化性能的研究。通过选用不同类型Fe基MOFs为前驱体,经高温惰性气体热解,获得了几类催化性能优异且易于循环使用的碳包覆的铁纳米粒子催化剂。结合多种表征手段,系统研究了催化剂的组成、结构和催化性能之间的构效关系,探讨了催化剂的活性中心性质和催化作用机制等问题。论文的主要研究内容和成果如下:1.以溶剂热法合成的Fe-DABCO-TPA（DABCO,三乙烯二胺;TPA,对苯二甲酸）MOFs材料为前驱体,采用高温热解的策略制备了一系列碳基铁纳米粒子催化剂Fe@NC-T（T,热解温度）。表征结果显示,催化剂中含有大量的具有核壳结构的石墨碳包覆的Fe纳米粒子;DABCO配体中N物种的存在有效提高了Fe纳米粒子的分散性。通过间二甲苯与苯甲酰氯的傅克酰基化反应考察了催化剂的性能,结果表明,热解温度对催化剂性能的影响较大,经800℃高温热解制备的Fe@NC-800表现出较高的催化活性、稳定性,且催化剂无需高温焙烧处理即可实现循环使用。碳壳内铁纳米粒子表面存在少量的氧化态铁(Fe3+)物种具有一定的Lewis酸性,是催化剂的主要活性中心;此外,反应过程中生成的HCl会与碳壳内的铁物种发生作用,产生更多的与氯离子配位的Lewis酸中心(Fe3+-Clx),继而使循环使用的催化剂的反应活性得到进一步提升。Fe@NC-800中的碳包覆层为Fe纳米粒子提供了保护,有效的避免铁物种的流失,从而使催化剂表现出很高的结构稳定性和循环性。2.以双金属有机框架BMOFs-ZnFen（n为Fe/Zn摩尔比）为前驱体,经高温热解制备了一系列碳基铁纳米粒子催化剂FexC/NC-n。结果表明:石墨碳包覆的碳化铁（FexC）纳米粒子较均匀的分散在碳材料中;Zn物种在热解过程中会被还原并升华,从而能在一定程度上抑制FexC纳米粒子的聚集,同时促进了介孔的形成,显着提高催化剂的比表面积;通过调整Fe/Zn比例能够在一定范围内调节FexC纳米粒子的尺寸、分布状态及碳包覆石墨层的厚度。催化反应评价结果表明:经条件优化制备的FexC/NC-0.05对芳烃和酰氯的傅克酰基化反应表现出非常高的催化活性和循环稳定性。相比于其它催化剂,FexC/NC-0.5中FexC纳米粒子的粒径较小（～25 nm）且分布更为均匀,其表面的碳包覆层的厚度也较为适中（～4 nm）,在能够保护FexC纳米粒子结构稳定性的同时,也能有效调整催化剂对反应物/产物分子或离子（如Cl-）的吸附及扩散能力,并能在一定程度保障电子/电荷的有效传输,继而使催化剂表现出更为优异的催化性能。3.以双金属有机框架BMOFs-FexNi1-x为前驱体,经高温热解制备了一系列碳包覆铁镍双金属纳米粒子催化剂FexNi1-x@NC。与Fe@NC催化剂相比,经组成配比优化的Fe0.8Ni0.2@NC在芳烃和酰氯的傅克酰基化反应中表现出更高的催化活性。MOFs前躯体中引入适量的Ni物种能够在一定程度上抑制Fe物种的聚集,并产生粒子尺寸较小、分布均匀的碳包覆Fe Ni合金纳米粒子。理论计算结果表明:在新鲜制备的核壳型碳包覆铁基催化剂中,碳壳内部存在的少量金属离子会使碳壳外表面到内部发生微弱的电子转移,导致碳壳外表面显示出较弱的正电性,这应该是催化傅克酰基化反应的初始活性位点;随着反应的进行,生成的Cl-能通过由碳缺陷结构产生的离子通道扩散到碳壳内部,形成Fe3+-Clx键,这一变化会导致碳壳外表面的正电性显着增强,继而使催化剂表现出更高的催化活性;此外,生成的芳香酮产物因尺寸较大不能穿过碳壳中的缺陷结构进入壳的内部,这就有效避免因芳香酮与金属离子直接接触（形成稳定配合物）造成催化剂失活的情况,从而使核壳型碳包覆铁基纳米粒子催化剂在具有高活性的同时,表现非常高的稳定性和循环性。
吴智君[6]（2021）在《可见光响应型TiO2基纳米管阵列的制备及其光电化学性能研究》文中认为环境和能源问题是当今人类生存和发展面临的两大难题,半导体光电催化技术被视为解决这些难题的最有效途径之一。TiO2纳米管阵列（TNTs）既能够直接利用太阳光能氧化去除污染物,又能电催化分解水生成氢气,是最具潜力的半导体光电催化剂之一。然而,TNTs的禁带较宽（Eg=3.0～3.2 eV）,只能被仅占太阳光中3～5%的紫外光部分激发,而且光生电子-空穴对在迁移过程中又极易发生复合,这些缺陷极大地限制了 TNTs在环境和能源领域的应用。除此之外,TNTs需经过高温煅烧（≥400℃）转变为特定晶型才能表现出一定的光电化学性能,此过程无疑也给环境和成本带来巨大的压力。本文从制备成本和节能环保的角度出发,通过不同的方法对TNTs进行Fe3+离子掺杂、MoS2复合改性的探究,实现低温、简便、快捷地制备光电化学综合性能优异的TiO2基纳米管阵列。主要研究结果如下:（1）采用电化学循环伏安沉积的方法制备了MoS2/TNTs复合材料,并利用响应面试验设计对制备的工艺条件进行优化,改善了传统水热法反应温度高、加热时间长以及MoS2团聚度高等缺陷。结果表明,所制备的材料具有较强的可见光响应、更小的禁带宽度和高度有序的管状阵列结构;当沉积圈数为20圈、扫描速率为51.00mV/s时,其在可见光下对甲基橙（MO）溶液的降解率为82.98%,较改性前提高了 48.82%;当沉积圈数为24圈、扫描速率为48.23 mV/s时,其在电流密度-10mAcm-2处的析氢过电位为-173.62 mV,较TNTs降低了 346.48 mV,且材料在多次循环使用后仍表现出良好的光电化学性能。（2）采用水助低温结晶的方法,以非晶态的TNTs为基材,在常压中低温（≤80℃）条件下制备出Fe3+嵌入式掺杂的TNTs,重点考察了 Fe（NO3）3溶液浓度、反应时间和反应温度对光催化性能的影响,并利用响应面试验设计优化制备的工艺条件。结果表明,Fe3+的引入并未破坏其管状阵列结构,并且Fe3+成功进入了 TiO2的晶格中,其带隙宽度由TNTs的3.21 eV缩短到2.46 eV,光响应范围拓展到可见光区域。光催化降解污染物性能方面,当Fe（NO3）3溶液浓度为0.30 mol/L、反应温度为75℃、反应时间为8.42 h时,Fe-TNTs对MO溶液的降解率为95.96%,较掺杂前提高了61.81%,经过5次循环使用后仍具有良好的可见光催化活性;电催化析氢性能方面,0.2 mol/L Fe（NO3）3溶液下所制备材料的析氢过电位为-383.56 mV,较掺杂前降低了136.70 mV。（3）通过水助低温结晶法和电化学循环伏安沉积法,低耗环保地制备出MoS2/Fe-TNTs三元复合材料。结果表明,沉积的MoS2纳米颗粒在Fe-TNTs表面形成了丰富的暴露活性位点,并且未破坏其原有的晶体结构,带隙宽度缩短为2.13 eV,光响应范围拓展到可见光区域。其在可见光下反应120 min后对MO溶液的降解率为76.33%,较TNTs提高了 42.17%,析氢过电位为-228.27 mV,较TNTs降低了 291.99 mV,所制备的材料具备一定的光催化降解污染物活性和较为优异的电催化析氢性能;析氢性能的提升一方面可能是由于MoS2在材料表面形成丰富的反应活性位点,另一方面可能是由于TiO2→Fe3+→MoS2的电子传递模式提高了材料电子的转移效率;但在材料较窄的能带隙中,一部分Fe3+也会成为光生电子-空穴对的复合中心,从而对光催化性能产生影响。
欧雪梅[7]（2021）在《不同元素掺杂的磁性铁基催化剂的制备表征及其对CO-SCR性能的影响》文中指出三氧化铁（Fe2O3）,从宏观角度来说具有含量丰富且性质稳定、无毒环保又廉价易得的特性;从微观层面剖析,其因具有可调变的理化性质和形貌而具有不同比表面积、良好磁响应性能和生物相容性等,在众多前沿尖端领域表现出优异的性能和价值,且将因具有巨大潜在应用价值而继续被广泛研究而大量应用。本文采用溶剂热法合成了磁性铁基纳米粒子堆积球,经场发射扫描电镜（FESEM）,X射线衍射（XRD）,拉曼光谱（Raman spectra）,X射线光电子能谱（XPS）,高倍透射电子显微镜（HRTEM）,N2物理吸附-脱附（N2adsorption-desorption）,H2-程序升温还原（H2-TPR）,振动探针式磁强计（VSM）和原位红外（in situ DRIFTS）以及CO-SCR反应等表征手段对磁性Fe2O3基氧化物进行了表征,着重探讨了不同含量及不同元素掺杂的磁性Fe2O3催化剂的性质、组成和结构间的关联及其对（CO-SCR）的催化性能的影响,在分析了催化剂本身理化性质的前提上讨论了一系列铁基催化剂上可能的CO+NO反应机理。（1）通过溶剂热法制备了一系列磁性杨梅状xCo/γ-Fe2O3纳米微球催化剂并测试了其CO-SCR反应的催化性能。具有最大比表面积和最高表面活性氧物种含量的5Co-Fe催化剂具有最佳催化性能,因为Co掺杂提高了催化剂的表面活性氧含量、改善了织构性质和增强了磁性能,且Co-Fe间的协同作用使其还原温度降低。原位红外结果表明,Co的引入促进了易分解的单齿硝酸盐的形成,且磁化处理能促进更多NO的吸附和转化。（2）同样采用溶剂热法制备了不同粒径的5MFe2O3催化剂,对比后发现两种粒径的样品中都是5Cu-Fe的催化效果最好,且小粒径催化剂具有更好的催化性能。这是因为催化剂中Cu的存在显着提高了活性氧含量,Cu-Fe的强协同作用有利于提高催化剂的低温还原性能。Fe3+→Fe2+以及Fe2++Cu2+→Fe3++Cu+产生的氧空位是活性温度点后催化性能剧增的决定性因素。红外结果表明,5Cu-Fe催化剂的磁性增强不利于低温下CO的吸附,对NO吸附影响不大,却增强了CO与Cu+的相互作用。（3）采用同样方法制备了稀土顺磁性元素Nd掺杂的Fe基催化剂,测试了其在200-700℃的宽工作窗口下的催化性能,并探究了不同Nd掺杂量对Fe2O3物化性质和催化性能的影响。结果表明,Nd的掺入明显增加了催化剂的表面活性氧含量和比表面积,并改善了其热稳定性,Nd-Fe之间的协同作用促进了Fe2O3相应的还原温度明显降低,是提高催化活性的主要因素。但是Fe2O3中Nd的掺入使其磁参数明显降低,这是因为Nd的顺磁性抵消了Fe3+的铁磁性,同时也与体积效应和表面自旋效应有关。磁性减弱可能是这一系列催化剂催化活性区分不明显的原因。总结可知,上述一系列磁性铁基催化剂上的CO-SCR反应在高温和低温下分别遵循相应的L-H和E-R反应机制。
谢金麒[8]（2021）在《化学铜及其原位衍生的微纳米阵列在电子器件中的应用研究》文中研究说明化学铜因其具有优异的导电性,强的抗电迁移能力以及较低的材料成本而作为目前电子设备中常用的导电材料。化学铜通常是以镀层的形式均匀地沉积在衬底表面的,其适合的沉积对象包括导体、半导体与绝缘材料。这种可将绝缘材料表面金属化的能力使得化学铜常作为导电互连材料应用于印制电路板（PCB）,柔性电路（FCB）以及大规模集成电路（IC）中,是实现电子设备高密度封装的关键材料之一。近年来,越来越多的研究者开始对化学铜在电子领域中的应用展开了更为前瞻性的研究,其中大部分的研究是通过设计各种化学铜图案用以构筑电子线路、平面型电极以及简易的平面型电子器件。然而,这些由化学铜图案构筑的电子材料与器件大多只是基于金属铜材料自身特性的简单应用与拓展,因此相应的应用范围和功能都非常有限。相比而言,金属铜的各种衍生材料的应用则更趋于多元化,目前已广泛应用于储能、热电、光电、传感等多个领域中。随着消费类电子产品不断向着小型化,多功能化,高集成化的方向发展,如何在化学铜自身特性及其衍生材料的多功能性的基础上,进一步探索化学铜的发展途径显得愈发重要,这对于电子材料与器件的制备、集成与封装工艺的优化具有重要的意义。本论文在对国内外化学铜材料研究现状进行分析以及对未来化学铜及其衍生材料的发展趋势与挑战进行归纳的基础上,通过多种技术交叉结合,对化学铜材料进行了各种设计和转化。在开发高效廉价的化学镀铜催化剂的基础上,发展了简易、普适的印刷电路“加成法”制备技术。进一步地,基于这种化学铜镀层与图案的制备工艺及其原位衍生微纳米阵列材料的多功能性,发展了各类化学铜衍生电子材料与器件的原位制备与集成技术,为优化电子材料与器件的集成与制备工序以及推动化学铜材料通往多元化应用的进程提供了新的思路与发展途径。主要的研究工作归纳为如下几点:1.鉴于目前电子工业上缺乏高效、廉价的化学镀铜催化剂的现状,本文以降低材料成本,提高生产效率以及减少环境污染为目标,提出了一种简易的乙醇溶剂热合成方法,制备了一种廉价、高效的Sn/Ag纳米复合催化剂。通过石英晶体微天平定量分析了催化剂的对化学镀铜反应的催化活性,并进一步探讨了金属Sn载体对Ag的催化活性的影响。研究发现金属Sn在作为防止Ag颗粒团聚的载体的同时,对Ag的催化活性也有着显着的促进作用。所制备的Sn/Ag复合催化剂的活性接近于商用Pd黑,满足了化学镀铜反应对催化剂活性的要求。同时,制备该催化剂的原料廉价易得,制备过程无毒无污染,兼顾了经济效益与环境保护。2.针对目前常用于制备印刷电路的光刻技术（“减法策略”）在工序上的复杂性,以及刻蚀过程中带来的大量原料消耗以及环境污染等问题,本文提出了一种简易、通用的“加成法”用于化学铜导电图形的制备。基于化学铜催化沉积的特点,采用环氧复合催化剂,结合丝网印刷技术与化学镀铜工艺,成功地在一系列硬质与柔性衬底上实现了优质的化学铜导电图形,其中包括硬质的商用PCB环氧基板,柔性的聚酰亚胺薄膜（PI;商用柔性电路基材）,透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜,耐热的聚四氟乙烯（PTFE）膜,可穿戴的棉质织物以及纸质基材。研究发现通过该工艺所制备的铜镀层具有接近块体铜的导电性、优异的柔韧性以及与基板之间良好的结合力。此外,该工艺操作简单易行,具有高度的可操作性和可调节性,适合于各种电子设备中的电子线路,电极图案的制备,同时为后续研究中进一步设计和制备各种功能性平面型电子器件提供了技术基础。3.针对现有微电容器件在电极加工以及活性电极材料结构设计方面存在的短板,同时为了优化微电容器件在电子设备中的集成工序,本文设计了一种可原位集成的微电容器件。通过简单的化学浸泡处理,设计好的化学铜电极图案表面可原位转化为具有阵列结构的Cu（OH）2@Fe OOH亚微米管电极活性材料。研究结果表明,这种亚微米管活性材料具有极大的比表面积(224 m2 g-1)以及非常优异的电解质亲和性。此外,由于活性材料原位衍生于化学铜集流体表面,因此两者之间结合非常紧密。得益于电极与活性材料结构的合理设计,所构筑的微电容器件实现了高的比电容量,高的能量密度以及优异的柔韧性。在器件制备工艺方面,电子电路与微电容电极同属于金属铜图形,使得微电容器件在电路中实现原位制备与集成成为了可能,推动了微电容器件在电子设备中应用的进程。4.针对目前传统的涂布、抽滤、直接印刷等热电薄膜制备技术在热电材料结构设计与性能上的不足,本文提出了一种基于化学铜镀膜原位转化的新型热电薄膜制备与成膜工艺,开发了一种具有纳米片阵列结构的p型Cu2Se高效热电薄膜。在热电性能方面,所制备的Cu2Se纳米片阵列结构同时具备原子级（阳离子空位）,纳米级（片厚）以及微米级（片宽）的宽尺度范围,可有效地散射不同波长范围的声子,从而实现优异的热电性能（ZT:0.5）与极低的热导率(0.13 W m-1 K-1)。在柔性薄膜构筑方面,通过在多孔PI基材上原位制备的方式使热电薄膜根植于衬底中,从而实现了附着力与柔性俱佳的热电薄膜。此外,这种原位制备与设计热电薄膜的工艺简单易行,材料与制备成本较低,为柔性热电薄膜的设计与应用展现了新的思路与途径。5.可印刷的热电器件因其简单灵巧的制备技术在批量生产以及器件设计方面具有独特的优势,但直接印刷的技术难以对热电材料的结构进行合理调控与加工,不利于材料与器件在热电性能上的进一步优化。此外,印刷热电器件与印刷电路在构筑工序上的差异给热电器件在电子设备中的集成应用造成了较大阻碍。鉴于此,本文发展了一种可原位集成的热电器件构筑技术。在化学铜图案的基础上,依次采用硒化处理与阳离子交换技术制备了一种pCu2Se-nAg2Se热电器件。由p型Cu2Se薄膜进一步转化得来的n型Ag2Se薄膜同样具备独特的纳米片阵列结构,也同样地表现出了极低的热导率(0.15 W m-1 K-1)与优异的热电性能（ZT:0.7）。此外,通过在多孔PI基材上原位制备的方式使热电薄膜根植于衬底中,从而实现了附着力与柔性俱佳的Ag2Se热电薄膜以及pCu2Se-nAg2Se热电器件。这一项研究展示了一种可在铜基电子线路系统中原位制备和集成高性能热电器件的可行途径,促进了热电器件在电子领域中的发展与集成应用。
黄静[9]（2021）在《多孔固体碱催化剂的制备及其催化酯交换反应合成生物柴油研究》文中指出随着人口快速增长和工业迅速发展,人类对能源需求日益增长,导致严重的能源紧缺和环境危机。在催化剂作用下,由生物油脂与醇类发生酯交换反应合成的生物柴油可作为化石燃料的理想替代品。本文通过调整活性组分、载体和制备条件等因素,制备出活性组分分散好、有效活性位点数量多和稳定性高的多孔固体碱催化剂,提出了简单、有效和可行的合成路线,形成了“经济、高效、稳定、温和、环保”的多孔碱催化合成生物柴油体系。结合X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）、Hammett指示剂、CO2程序升温化学吸附（CO2-TPD）、X射线光电子能谱（XPS）、N2吸脱附、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和热重分析（TG）等方法对催化剂进行结构表征和表面性质测试,以大豆油与甲醇的酯交换反应为催化反应模型,探讨活性组分分散程度、活性组分与载体之间的相互作用和有效活性位点数量对催化剂性质和性能的影响,并研究在不同催化剂作用下酯交换反应过程的宏观动力学和热力学。取得主要成果如下:（1）以树突纤维状二氧化硅为载体,采用浸渍法制备了不同金属（K、Ca和Zn）改性二氧化硅催化剂。结果表明,K/SiO2具有良好的表面性质和较高的催化活性。其中,0.9K/SiO2表面分布着丰富的多孔结构(比表面积为8.86m2·g-1和孔容积为0.01 cm3·g-1)、较强的碱性强度（9.8<H＿<12.2）和较多的碱性位点数量(5.42 mmol·g-1)。在催化剂浓度为2.5 wt.%、甲醇/原料油摩尔比为9/1、反应温度为338 K、反应时间为90 min的最佳反应条件下,生物柴油的产率可达97.56%。催化剂在重复使用四次后,产率为61.16%。该反应符合一级反应,表观活化能为68.25 k J·mol-1,活化过程中活化焓为65.53k J·mol-1,活化熵为-73.49 J·mol-1·K-1,活化吉布斯自由能为88.90～90.30k J·mol-1。这些都归因于在多孔催化剂中K离子的有效分散和K-O-Si键的存在,导致有效活性位点数量增加,以及相应的碱性增强和碱量增加,从而提高催化性能。（2）在上述研究基础上,通过醋酸钾浸渍二维金属有机框架配合物合成了纳米K/ZnO碱催化剂。结果表明,K/ZnO催化剂由30～100 nm纳米颗粒堆叠而成。其中,10K/ZnO具有较高的比表面积(20.72 m2·g-1)、较大的孔容积(0.03 cm3·g-1)和较多的碱量(4.97 mmol·g-1),且表面分布着大量的中强碱（～693和～858 K）和强碱（～1051 K）。由于催化剂存在多孔结构、高度分散的K离子、K-Zn-O和K-O-Zn键,10K/ZnO表现出较好的催化性能和重复使用性,生物柴油产率分别为91.24%（第一次）和54.74%（第五次）。经过响应曲面法优化和修正后,在K含量为12 wt.%,催化剂浓度为3.0 wt.%、甲醇/原料油摩尔比为8/1、反应温度为338 K、反应时间为100 min的最佳反应条件下,生物柴油的产率可达97.25%。该反应满足一级反应,表观活化能为67.59 k J·mol-1,活化过程中活化焓为52.62 k J·mol-1,活化熵为-118.16J·mol-1·K-1,活化吉布斯自由能为90.78～92.55 k J·mol-1。（3）采用软模板法制备了中空CaCO3,在N2气氛下经973 K焙烧成功制备出中空笼状CaO碱催化剂（CaO-700N）。结果表明,CaO-700N具有多孔中空笼状结构、较高的碱性强度和密度,且高效催化酯交换反应合成生物柴油。在催化剂浓度为3.0 wt.%、甲醇/原料油摩尔比为15/1、反应温度为338 K、反应时间为2 h的最佳反应条件下,生物柴油的产率可达97.80%。催化剂在重复使用五次后仍保持良好的稳定性,产率为90.30%。这是因为在炭化的表面活性剂上纳米CaO颗粒以良好的分散状态堆积形成中空笼状CaO,导致催化剂的碱性强度和密度提高,从而实现高效催化。根据表征和催化结果,提出了中空笼状氧化钙催化大豆油转化为生物柴油的反应机理。此外,对CaO-700N催化酯交换反应扩大规模,在4 h内合成生物柴油的产率为95.69%,生物柴油的理化性能符合生物柴油标准。该反应满足一级反应,表观活化能为52.34 k J·mol-1,活化过程中活化焓为49.61 k J·mol-1,活化熵为-128.97 J·mol-1·K-1,活化吉布斯自由能为90.63～93.21 k J·mol-1。
鲁梦洁[10]（2021）在《高效过渡金属Ni/Co基催化剂的构筑及电催化性能的研究》文中研究说明世界经济发展和人类赖以生存的基础是能源,然而现阶段人类面临的两大难题是以化石燃料为主的能源日益枯竭及其使用带来的严重环境污染问题。故发展可再生清洁能源迫在眉睫,刻不容缓。说到底,未来国际竞争的核心是能源,掌握了清洁可再生能源技术的国家将在国际竞争中占据主导位置,成为经济发展的中心。能源问题不仅是科学问题,经济问题,也是战略问题。近年来清洁可再生能源的研发逐渐加大,渐成体系。在众多清洁可再生能源中,氢能因其燃烧热值大,无污染,来源广,被认为是化石燃料的最佳替代。电催化水分解制氢技术,是目前制备清洁可再生能源氢能最具潜力的绿色无污染途径。电催化水分解过程分为两个半反应:阴极的析氢反应（HER）和阳极的析氧反应（OER）,这两个半反应在电解水制氢过程中至关重要,决定了电解水制氢的产出情况。理想条件下电解水制氢所需的理论电压为1.23 V,然而实际条件下电解水制氢反应过程中所需的活化能垒较高,其实际外加电压往往远远大于理论值,故需开发高效的催化剂来降低催化反应能垒,最终达到提高能量转化效率,降低制氢成本的目的。目前,最有效的HER和OER催化剂,是贵金属Pt基催化剂和Ir、Ru基催化剂,但贵金属的稀缺性和高成本,限制了贵金属催化剂在工业上的大规模应用,随之限制了电催化水分解制氢技术发展。因此,发展高效、稳定的廉价过渡金属基催化剂替代贵金属催化剂,降低过电势,减少能耗,提高能量转化效率,成了电解水制氢走向大规模工业生产应用最为关键的一步。理想的催化剂应该具备以下四个明显的特点:（1）催化活性高,过电势低,具有可以媲美甚至超越贵金属催化剂的催化活性;（2）长时间工作稳定性好,催化剂稳定性持续工作的时间越长越好,最好能保持催化活性几年,甚至十几年不失活;（3）催化材料廉价、易得、环保,可以满足大规模推广的需求;（4）催化剂合成过程简单低耗易扩展,可大规模流水线式的生产。目前已报道的催化剂材料都不能同时满足以上要求,要想得到理想的催化剂,需要研究者付出大量的时间和精力,在茫茫材料海洋中,探索不同组分,不同结构,不同形貌,不同催化特性等的催化材料,总结经验,发现规律,最终设计研发出理想的的催化剂,为电解水制氢的普及打下坚实的基础。本文对催化剂的设计,主要集中在:（1）催化剂纳米材料结构阵列化,开发自支撑纳米结构阵列催化剂电极,最大程度的暴露催化活性位点,提高催化剂活性位点的利用率,进而最大限度提高催化剂的催化活性和稳定性;（2）利用掺杂,异相引入等手段优化催化剂材料的电子结构,进而提高催化剂材料的本征催化活性。通过不同手段的相互结合,最终合理设计并制备出一系列催化活性高,稳定性能好的非贵金属Ni/Co基自支撑的电催化剂材料,并进一步通过对其催化活性性能的研究分析,对催化剂材料的电子结构与催化性能内在联系加以探讨和总结。本文的具体研究内容如下:（1）过渡金属磷化物具有独特的价电子构型和丰富多样的晶体结构,被认为是潜在的优异HER催化剂材料。已有报道过渡金属磷化物CoP作为双功能催化剂用于全解水制氢,但其催化活性欠佳,因此本文的出发点为调控CoP催化剂的形貌,增加暴露的催化活性位点数目和引入N掺杂,调控金属磷化物的电子结构,进而提高CoP的双功能催化活性和稳定性,最终得到催化活性高,稳定性好的催化剂材料。基于以上思路,我们利用自牺牲MOF（Metal-Organic Framework）模板法,合成了正十二面体的CoP纳米结构催化剂,并巧妙地引入了电负性更强的N原子掺杂,制备了3D自支撑N-CoO@CoP糖葫芦状纳米阵列双功能催化剂。在碱性电解液中,100 m A cm-2的电流密度下,其OER和HER的过电势比较低分别为332 m V和201 m V,当N-CoO@CoP催化剂被同时用于二电极全解水电解槽的阴极和阳极时,其在100 m A cm-2的电流密度下的电压为1.79 V。N-CoO@CoP催化剂的高催化活性是通过促进反应过程中传质和传荷过程,优化催化剂电子结构和暴露更多催化活性位点的途径实现的,这提升了催化剂的催化活性和稳定性。这项工作,验证了利用自牺牲MOF模板法调控催化剂材料纳米形貌可行性,证实了N-CoO@CoP是一种高效的双功能电催化剂材料,可用于提高电解水整体反应的能量转化效率,为相关催化材料的合成提供了新的思路。（2）我们创造性地改进了导电性基底的结构,通过对三维立体多孔泡沫铜基底进行化学腐蚀,在其表面生成了均匀的CuO纳米阵列,制备了CuO/Cu混合泡沫。混合泡沫的优势在于:增加基底的几何表面积,为催化剂材料提供更多附着点,更大范围地收集和转移电子,实现最高效的电子运输。基于对催化剂材料的组分、形貌、结构的最优调控,我们利用简单环保的电沉积法在CuO纳米线合成Ni-Co-S超薄多孔纳米片,制备了3D分级自支撑Ni-Co-S@CuO/Cu纳米片阵列催化剂。碱性催化产氧测试显示Ni-Co-S@CuO/Cu材料催化活性,在10和100 m A cm-2的电流密度下的过电势为240和309 m V。其催化活性除了跟自身的3D分级自支撑结构有关,还跟金属硫化物的边缘活性效应有关,超薄多孔的Ni-Co-S纳米片,可以暴露更多的活性位点,进而进一步提升了催化剂催化活性。以上结果证明,Ni-Co-S@CuO/Cu是一种高效的碱性OER催化剂材料,其简单易扩展的合成方法满足工业大规模应用的需求。（3）过渡金属氮化物在形成的过程中,随着N原子的插入会使晶格发生变化,金属原子之间的间距发生改变,金属d轨道间距也随之改变,d轨道的变化会导致费米能级上态密度的重构,研究者认为态密度再分配使得金属氮化物产生了类似贵金属的催化活性,从而可以提升其催化性能。基于此,我们通过异相引入,构建异质界面,利用富含氧空穴的促进剂Ce O2与过渡金属氮化物Co4N耦合,成功地在导电基底上合成了自支撑的Co4N-Ce O2/NF多孔纳米线阵列催化剂。将Ce O2锚定在Co4N中,可以优化催化剂表面的电子结构,降低催化反应能垒,且制备的催化剂具有超亲水和超疏水特性,促进水的吸附/解离,从而显着提高了催化剂碱性HER性能。在1.0 M KOH电解液中,电流密度分别为10和100 m A cm-2时分别展示出52和149 m V的超低过电势,催化活性与Pt基贵金属相当,并具有更好的稳定性。以上结果证实,Co4N-Ce O2/NF是一种高效碱性HER催化剂,其性能远超其他报道过的大多数碱性HER催化剂,与贵金属Pt基催化剂媲美,为相关催化剂催化活性的提升提供了有效的策略。（4）金属硫化物普遍具有良好的导电性和结构稳定性,是近年来发展比较快的一类催化剂材料,一些导电金属硫化物被报道出有优异的催化产氧活性,在催化领域中的发展潜力不容小觑。基于对富含氧空穴的促进剂Ce O2的研究,我们在金属硫化物的合成过程中加入铈盐,通过对反应物浓度的调控,一步水热法在导电基底泡沫镍上合成自支撑Ce-Ni3S2/NiS@NF纳米芽阵列催化剂电极。通过结构表征我们发现,Ce种类的存在,直接决定催化剂的晶体结构相,Ce阻碍纯相Ni3S2的合成,进而生成界面丰富的多相Ni3S2/NiS催化剂。再者,Ce物种的耦合可以调节催化剂电子结构,从而降低催化反应能垒,有助于增强Ce-Ni3S2/NiS@NF电催化剂的OER活性。Ce-Ni3S2/NiS@NF电极的超亲水性和超疏水性进一步促进了传质过程,提升催化活性位点的利用率。因此,Ce-Ni3S2/NiS@NF电极具有优异的碱性OER活性,在10和100 m A cm-2的电流密度下,可实现236和350 m V的低过电势,且其法拉第效率可达99%,这些结果证实Ce-Ni3S2/NiS@NF催化剂电极设计的合理性,优于很多报道的其他相关OER催化剂,为相关催化剂的简单制备和活性改善提供了新的思路。
二、纳米催化剂的制备及其在环保领域的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、纳米催化剂的制备及其在环保领域的应用（论文提纲范文）
（1）金属相MoS2基催化剂的设计制备及光/电催化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 光/电催化分解水技术 |
| 1.2.1 光催化分解水 |
| 1.2.2 电催化分解水 |
| 1.3 金属相MoS_2及其物化性质 |
| 1.3.1 金属相和半导体相MoS_2的晶体结构 |
| 1.3.2 金属相MoS_2的识别 |
| 1.3.3 金属相MoS_2的物化性质 |
| 1.4 金属相MoS_2的制备方法 |
| 1.4.1 “自上而下”法 |
| 1.4.2 “自下而上”法 |
| 1.5 金属相MoS_2在光/电催化分解水制氢领域的研究进展 |
| 1.5.1 光催化分解水制氢 |
| 1.5.2 电催化分解水制氢 |
| 1.6 论文选题的目的、意义和研究内容 |
| 第二章 化学试剂、仪器和表征方法 |
| 2.1 实验涉及的试剂和仪器 |
| 2.2 表征方法 |
| 2.2.1 形貌表征 |
| 2.2.2 晶体结构表征 |
| 2.2.3 光谱分析 |
| 2.2.4 表面性质分析 |
| 第三章 水热法合成高纯金属1T相的MoS_2量子点及其在光催化析氢中的应用研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 催化剂的制备 |
| 3.2.2 催化剂的表征 |
| 3.2.3 光电化学性质测试 |
| 3.2.4 光催化析氢性能测试 |
| 3.3 实验结果和讨论 |
| 3.3.1 金属相MoS_2量子点的结构与性质 |
| 3.3.2 MoS_2/CdS催化剂的形貌、结构和光学性质 |
| 3.3.3 光催化HER活性 |
| 3.3.4 光催化性能增强的机理讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 金属1T相 MoS_2晶体结构的调控及其光/电催化析氢性能研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 金属1T相 MoS_2的制备及H_2O_2后处理实验 |
| 4.2.2 材料的表征 |
| 4.2.3 光催化析氢性能测试 |
| 4.2.4 电/光化学测试 |
| 4.3 实验结果和讨论 |
| 4.3.1 H_2O_2后处理对MoS_2的晶体结构与化学性质的影响 |
| 4.3.2 H_2O_2后处理对MoS_2的微观形貌和结构的影响 |
| 4.3.3 电/光催化HER性能研究 |
| 4.3.4 光催化HER机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 原位制备“哑铃结构”的金属1T相 MoS_2/Cd S及其光催化析氢性能研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 “哑铃结构”的金属1T相 MoS_2/CdS光催化剂的制备 |
| 5.2.2 光催化剂的表征 |
| 5.2.3 光催化析氢性能的测试 |
| 5.2.4 光电化学测试 |
| 5.3 实验结果和讨论 |
| 5.3.1 光催化剂的结构和形貌 |
| 5.3.2 化学组成和相态 |
| 5.3.3 光催化HER活性 |
| 5.3.4 光催化性能增强的机理讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 垂直排列的金属1T′相MoS_2纳米片/Ti_3C_2 MXene的水热合成及其电催化析氢性能研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 垂直排列的金属1T′相MoS_2纳米片/Ti_3C_2 MXene的制备 |
| 6.2.2 材料的表征 |
| 6.2.3 电化学测试 |
| 6.3 实验结果和讨论 |
| 6.3.1 催化剂的结构与形貌 |
| 6.3.2 化学组成和相态 |
| 6.3.3 电催化HER性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者与导师简介 |
| 附件 |
（2）基于氮掺杂多孔碳材料构筑的高性能酯交换反应催化剂（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氮掺杂碳材料的性质 |
| 1.3 氮掺杂碳材料的合成 |
| 1.3.1 后处理方法 |
| 1.3.2 原位合成法 |
| 1.3.3 氮掺杂碳材料负载金属纳米颗粒催化剂的制备 |
| 1.4 氮掺杂碳材料的应用 |
| 1.4.1 在催化领域中的应用 |
| 1.4.2 在吸附领域中的应用 |
| 1.4.3 在电化学领域中的应用 |
| 1.5 有机碳酸酯的合成 |
| 1.5.1 酯与醇酯交换反应研究进展 |
| 1.5.2 碳酸二甲酯与碳酸二乙酯合成碳酸甲乙酯 |
| 1.6 本论文的研究目的和意义 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 主要试剂和原料 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 催化剂的制备 |
| 2.4 材料的表征方法和测试手段 |
| 2.5 催化反应评价 |
| 2.5.1 碳酸二乙酯和苯甲醇酯交换反应 |
| 2.5.2 碳酸二甲酯和碳酸二乙酯酯交换反应 |
| 第三章 氮掺杂碳材料的合成及在苯甲醇与碳酸二乙酯酯交换反应中的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 催化剂的合成 |
| 3.2.2 表征方法 |
| 3.2.3 苯甲醇与碳酸二乙酯反应催化性能评价 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料表征 |
| 3.3.2 催化反应性能评价 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 氮掺杂多孔碳材料负载氧化铁在苯甲醇和碳酸二乙酯酯交换反应中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 催化剂的制备 |
| 4.2.2 表征方法 |
| 4.2.3 苯甲醇与碳酸二乙酯反应催化性能评价 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料表征 |
| 4.3.2 催化反应性能评价 |
| 4.3.3 反应机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 氮掺杂多孔碳负载ZnO在碳酸二甲酯和碳酸二乙酯酯交换反应中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 催化剂的合成 |
| 5.2.2 表征方法 |
| 5.2.3 碳酸二甲酯和碳酸二乙酯酯交换催化性能评价 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 催化剂表征 |
| 5.3.2 催化反应性能评价 |
| 5.3.3 催化剂活性中心性质和催化反应机理 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（3）二硫化钼及磷化钼基复合材料的制备及其电催化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氢能的制备技术 |
| 1.2.1 蒸汽重整技术 |
| 1.2.2 生物制氢 |
| 1.2.3 辐解制氢 |
| 1.2.4 光催化制氢 |
| 1.2.5 热解水制氢 |
| 1.2.6 电解水制氢 |
| 1.3 电解水技术的发展及原理 |
| 1.3.1 电解水制氢基本原理 |
| 1.4 电解水催化剂的分类 |
| 1.4.1 贵金属催化剂 |
| 1.4.2 非金属催化剂 |
| 1.4.3 过渡金属化合物 |
| 1.5 催化剂设计要求及性能调控策略 |
| 1.5.1 电催化剂的设计要求 |
| 1.5.2 催化剂的性能调控策略 |
| 1.6 本论文的选题依据及主要研究内容 |
| 第二章 MoS_2-MoO_3复合纳米球的构建及电催化析氢性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验药品 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 催化剂的制备过程 |
| 2.2.4 材料的表征 |
| 2.2.5 工作电极的制备及电化学性能测试方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 升温速率的影响 |
| 2.3.2 硫化时间的影响 |
| 2.3.3 电催化性能研究 |
| 2.3.4 合成机理分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 MoS_2在Co-N共掺杂碳笼的限域式生长及电催化析氢/析氧性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 催化剂的制备过程 |
| 3.2.4 材料的表征 |
| 3.2.5 工作电极的制备及电化学性能测试方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂碳化前驱体AM/ZIF-67_n的结构表征 |
| 3.3.2 催化剂Co-N-CN和 MoS_2/Co-N-CN_n的形貌表征 |
| 3.3.3 催化剂Co-N-CN和 MoS_2/Co-N-CN_n的晶型及多孔结构分析 |
| 3.3.4 催化剂Co-N-CN和 MoS_2/Co-N-CN_n元素组成及价态分析 |
| 3.3.5 碳化温度对催化剂MoS_2/Co-N-CN_2的影响 |
| 3.3.6 电催化性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 构建多层次三维结构的MoP/C-RGO复合片及电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验药品 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 催化剂的制备过程 |
| 4.2.4 材料的表征 |
| 4.2.5 电催化性能测试 |
| 4.2.6 电池性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Mo-PDA纳米花及在石墨烯片GO上的生长 |
| 4.3.2 MoP/C纳米球及MoP/C-rGO复合纳米片的结构分析 |
| 4.3.3 催化析氢性能研究 |
| 4.3.4 锂电储能性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 三元异质MoS_2/C@Co_9S_8皮芯纳米纤维的制备及电催化析氢/析氧性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验药品 |
| 5.2.2 实验仪器 |
| 5.2.3 催化剂的制备过程 |
| 5.2.4 材料的表征 |
| 5.2.5 工作电极的制备及电化学性能测试方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 金属有机框架ZIF-67在PAN纤维上的生长 |
| 5.3.2 C@Co_3O_4皮芯纳米纤维的表征 |
| 5.3.3 MoS_2/C@Co_9S_8-n纳米纤维的形貌及结构分析 |
| 5.3.4 MoS_2/C@Co_9S_8复合纳米纤维电催化析氢性能研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 柔性自支撑电极Ni-MoP@C/CC的制备及电催化析氢性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验药品 |
| 6.2.2 实验仪器 |
| 6.2.3 催化剂的制备过程 |
| 6.2.4 材料的表征 |
| 6.2.5 电化学性能测试方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 Ni-Mo共掺杂对PDA聚合的影响 |
| 6.3.2 电极Ni-MoP@C/CC的结构表征 |
| 6.3.3 电极Ni-MoP@C/CC的电催化性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 主要结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录:作者在攻读博士学位期间的成果 |
（4）生物质复合催化剂的制备及其光催化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 生物质简介 |
| 1.2.1 生物质 |
| 1.2.2 纳米微晶纤维素 |
| 1.3 二氧化钛光催化剂简介 |
| 1.3.1 二氧化钛的结构及光催化机理 |
| 1.3.2 二氧化钛光催化剂特性 |
| 1.3.3 二氧化钛光催化剂的改性 |
| 1.4 含酚废水概述 |
| 1.4.1 含酚废水污染现状及危害 |
| 1.4.2 含酚废水的治理 |
| 1.5 研究内容及目的 |
| 1.5.1 研究目的 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 纳米微晶纤维素和氧化石墨烯的制备及表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂及仪器 |
| 2.2.2 实验方法 |
| 2.2.3 表征方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 纳米微晶纤维素制备条件优化 |
| 2.3.2 纳米微晶纤维素和氧化石墨烯的表观特征 |
| 2.3.3 X-射线粉末衍射表征 |
| 2.3.4 红外吸收光谱表征 |
| 2.3.5 热稳定性表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 纤维素基复合催化材料的制备、表征及其光催化性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂及仪器 |
| 3.2.2 实验方法 |
| 3.2.3 表征方法 |
| 3.2.4 光催化降解苯酚溶液 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 反应条件对光催化性能的影响 |
| 3.3.2 NCC 对催化剂结构及光催化性能的影响 |
| 3.3.3 氮掺杂对催化剂结构及光催化性能的影响 |
| 3.3.4 石墨烯掺杂对催化剂结构及光催化性能的影响 |
| 3.3.5 催化剂的结构及光催化性能研究 |
| 3.3.6 Cu 负载对催化剂结构及光催化性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（5）基于核壳型碳包覆铁纳米粒子构筑的高效傅克酰基化反应催化剂（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 傅克酰基化反应概述 |
| 1.1.1 傅克酰基化反应的定义 |
| 1.1.2 傅克酰基化反应的催化机理 |
| 1.1.3 傅克酰基化反应的绿色化 |
| 1.2 傅克酰基化反应的多相固体酸催化剂 |
| 1.2.1 分子筛 |
| 1.2.2 金属氧化物 |
| 1.2.3 负载型杂多酸 |
| 1.2.4 固体超强酸 |
| 1.2.5 金属有机框架 |
| 1.2.6 其他固体酸催化剂 |
| 1.3 金属有机框架衍生材料 |
| 1.4 金属有机框架衍生材料的应用 |
| 1.5 核壳型催化剂催化性能的影响因素 |
| 1.6 本课题的研究内容、目的与意义 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂和原料 |
| 2.2 仪器设备 |
| 2.3 催化剂制备方法 |
| 2.4 催化材料的表征方法 |
| 2.4.1 X-射线粉末衍射(XRD) |
| 2.4.2 傅里叶变换红外光谱(FT-IR) |
| 2.4.3 电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP) |
| 2.4.4 拉曼光谱(Raman) |
| 2.4.5 X-射线光电子能谱(XPS) |
| 2.4.6 N_2吸附-脱附(N_2 adsorption-desorption) |
| 2.4.7 元素含量分析(CHNO) |
| 2.4.8 差热-热重分析(TG) |
| 2.4.9 差热-热重-质谱联用分析(TG-MS) |
| 2.4.10 扫描电镜(SEM) |
| 2.4.11 透射电子显微镜(TEM)和高分辨电镜(HRTEM) |
| 2.4.12 氨程序升温脱附(NH_3-TPD) |
| 2.5 催化反应性能评价 |
| 2.5.1 反应原理 |
| 2.5.2 反应装置及反应条件 |
| 2.5.3 产物的分析与鉴定 |
| 第三章 氮掺杂碳包覆铁纳米粒子催化剂的制备及其在傅克酰基化反应中的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 催化剂的制备 |
| 3.2.2 催化剂的表征 |
| 3.2.3 反应评价 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂表征 |
| 3.3.2 催化性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 双金属有机框架衍生的碳基催化剂的制备及其在傅克酰基化反应中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 催化剂的制备 |
| 4.2.2 催化剂的表征 |
| 4.2.3 反应评价 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂表征 |
| 4.3.2 催化性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 碳包覆双金属纳米粒子的制备及其催化傅克酰基化反应性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 催化剂的制备 |
| 5.2.2 催化剂的表征 |
| 5.2.3 反应评价 |
| 5.2.4 理论计算 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 催化剂表征 |
| 5.3.2 催化性能研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 一、结论 |
| 二、展望 |
| 作者简介 |
| 在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）可见光响应型TiO2基纳米管阵列的制备及其光电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 TiO_2纳米管的研究进展 |
| 1.2.1 TiO_2的晶体结构 |
| 1.2.2 TiO_2光催化机理 |
| 1.2.3 TiO_2电催化析氢机理 |
| 1.2.4 TiO_2纳米管的制备方法 |
| 1.2.5 TiO_2纳米管的改性 |
| 1.3 水助法低温结晶TiO_2的研究进展 |
| 1.3.1 水助法低温结晶TiO_2的机理 |
| 1.3.2 水助法低温结晶TiO_2的改性 |
| 1.4 TiO_2电催化析氢的研究进展 |
| 1.4.1 增加活性位点 |
| 1.4.2 引入TiO_2晶体缺陷 |
| 1.4.3 与碳材料复合 |
| 1.5 本课题的研究目的和意义 |
| 1.6 本课题的主要研究内容与创新点 |
| 1.6.1 主要研究内容 |
| 1.6.2 创新点 |
| 2 MoS_2/TiO_2纳米管阵列的快速制备及其光电化学性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料与试剂 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 MoS_2/TNTs的制备 |
| 2.2.4 样品的表征 |
| 2.2.5 光催化性能测试 |
| 2.2.6 电催化析氢性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 扫描电子显微镜分析(SEM) |
| 2.3.2 X射线能谱分析(EDS) |
| 2.3.3 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.3.4 紫外-可见漫反射光谱分析(UV-Vis DRS) |
| 2.3.5 光催化性能测试 |
| 2.3.6 电催化析氢性能测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 Fe~(3+)掺杂TiO_2纳米管阵列的低温制备及其光电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料与试剂 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 Fe-TNTs的制备 |
| 3.2.4 样品的表征 |
| 3.2.5 光催化性能测试 |
| 3.2.6 电催化析氢性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 扫描电子显微镜分析(SEM) |
| 3.3.2 X射线能谱分析(EDS) |
| 3.3.3 X射线衍射分析(XRD) |
| 3.3.4 紫外-可见漫反射光谱分析(UV-Vis DRS) |
| 3.3.5 光催化性能测试 |
| 3.3.6 电催化析氢性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 MoS_2/Fe-TiO_2纳米管阵列的低温制备及其光电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验材料与试剂 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 MoS_2/Fe-TNTs的制备 |
| 4.2.4 样品的表征 |
| 4.2.5 光催化性能测试 |
| 4.2.6 电催化析氢性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 扫描电子显微镜分析(SEM) |
| 4.3.2 X射线能谱分析(EDS) |
| 4.3.3 X射线衍射分析(XRD) |
| 4.3.4 紫外-可见漫反射光谱分析(UV-Vis DRS) |
| 4.3.5 光催化性能测试 |
| 4.3.6 电催化析氢性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读研究生学位期间的主要成果 |
| 致谢 |
（7）不同元素掺杂的磁性铁基催化剂的制备表征及其对CO-SCR性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 NO_x和CO的来源及危害 |
| 1.3 一氧化氮(NO)选择性催化还原技术(SCR) |
| 1.3.1 H_2,NH_3和C_xH_y的选择性催化还原(SCR)消除NO |
| 1.3.2 CO选择性还原NO反应(CO-SCR)及其机理 |
| 1.4 (CO-SCR)的研究现状 |
| 1.5 磁性材料的现状 |
| 1.6 论文的研究意义、内容和创新点 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验药品试剂 |
| 2.2 测试及分析仪器 |
| 2.3 CO-SCR反应的催化活性测试 |
| 2.4 催化剂的磁化 |
| 2.5 催化剂的相关表征 |
| 2.5.1 场发射扫描电镜(FESEM)和高倍透射电镜(HRTEM) |
| 2.5.2 X射线粉末衍射(XRD) |
| 2.5.3 全自动比表面和孔隙分析(BET) |
| 2.5.4 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.5.5 拉曼光谱(Raman spectra) |
| 2.5.6 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES) |
| 2.5.7 程序升温还原测试(H_2-TPR) |
| 2.5.8 振动探针式磁强计(VSM) |
| 2.5.9 原位漫反射傅里叶变换红外光谱(In situ DRIFTs) |
| 第三章 Co掺杂对γ-Fe_2O_3磁性和CO-SCR性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 催化剂xCo/γ-Fe_2O_3的合成 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化性能 |
| 3.3.2 xCo/γ-Fe_2O_3催化剂的相结构 |
| 3.3.3 xCo/γ-Fe_2O_3的形态结构分析 |
| 3.3.4 xCo/γ-Fe_2O_3催化剂的比表面积和多孔结构 |
| 3.3.5 XPS数据分析 |
| 3.3.6 催化剂xCo/γ-Fe_2O_3的还原性能测试 |
| 3.3.7 磁滞曲线 |
| 3.3.8 Fe_2O_3和5Co-Fe-BM/AM催化剂的FT-IR结果 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 过渡金属掺杂Fe_2O_3的磁性变化及其对CO-SCR性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 催化剂的制备 |
| 4.3 结果分析 |
| 4.3.1 活性测试 |
| 4.3.2 催化剂的物相结构表征 |
| 4.3.3 微纳米结构5MFe_2O_3催化剂的织构性质表征 |
| 4.3.4 L-5MFe_2O_3的XPS分析 |
| 4.3.5 L-5MFe_2O_3催化剂的还原性能测试 |
| 4.3.6 L-5MFe_2O_3催化剂的VSM分析 |
| 4.3.7 L-5CuFe_2O_3催化剂的FT-IR结果及反应机理 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 Nd掺杂对Fe_2O_3微纳米粒子的磁性、结构及其CO-SCR催化性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 催化剂的制备 |
| 5.3 催化剂的性能测试与结果分析 |
| 5.3.1 活性测试 |
| 5.3.2 xNd-Fe催化剂的形态和结构 |
| 5.3.3 催化剂的物相结构 |
| 5.3.4 xNd-γ-Fe_2O_3的XPS分析 |
| 5.3.5 H_2-TPR测试还原性能 |
| 5.3.6 催化剂的VSM结果 |
| 5.3.7 催化剂的原位红外结果 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（8）化学铜及其原位衍生的微纳米阵列在电子器件中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 高密度电子封装 |
| 1.1.2 化学铜 |
| 1.2 化学镀铜工艺 |
| 1.2.1 化学镀铜的基本原理 |
| 1.2.2 镀液成分及其作用 |
| 1.2.3 化学镀铜工艺的特点 |
| 1.3 化学铜在电子设备中的应用及研究进展 |
| 1.3.1 PCB孔金属化处理 |
| 1.3.2 PCB内层板铜层处理 |
| 1.3.3 电磁屏蔽 |
| 1.3.4 印刷电路 |
| 1.4 铜的衍生物在电子器件中的应用及研究进展 |
| 1.4.1 锂离子电池 |
| 1.4.2 锂金属电池 |
| 1.4.3 超级电容器 |
| 1.4.4 热电材料与器件 |
| 1.4.5 电化学传感器 |
| 1.5 化学铜在电子领域中的发展趋势与挑战 |
| 1.6 本文研究目的与研究内容 |
| 第2章 实验原料、仪器与测试表征 |
| 2.1 主要化学试剂与耗材 |
| 2.2 实验制备用主要设备 |
| 2.3 分析测试用常规设备 |
| 2.4 薄膜热导率测试设备 |
| 第3章 化学镀铜用Sn/Ag纳米高效催化剂制备及其催化性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 催化剂的制备 |
| 3.2.2 催化剂性能表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料形貌、结构和组成 |
| 3.3.2 催化性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 化学铜导电图案的“加成法”制备及其镀层性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 基材表面预处理 |
| 4.2.2 化学铜导电图案制备 |
| 4.2.3 镀层结合力与柔性测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 基于PCB环氧基板制备的化学铜图案及其性能 |
| 4.3.2 基于柔性基底制备的化学铜图案及其性能 |
| 4.4 本章小节 |
| 第5章 基于化学铜集流体原位转化的柔性微电容器件的构筑及其性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 Cu(OH)_2@FeOOH/Cu电极的制备 |
| 5.2.2 微电容器件的构筑 |
| 5.2.3 微电容器件比电容、功率密度与能量密度的计算 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Cu(OH)_2@FeOOH/Cu电极制备工艺 |
| 5.3.2 化学铜集流体设计 |
| 5.3.3 材料形貌、结构和组成 |
| 5.3.4 微电容器件的电化学性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于化学铜镀膜原位转化的p型 Cu_2Se柔性热电薄膜的制备及其性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 Cu_2Se/PI柔性热电薄膜的制备 |
| 6.2.2 Cu_2Se自支撑热电薄膜的制备 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 Cu_2Se热电薄膜制备工艺 |
| 6.3.2 材料形貌、结构和组成 |
| 6.3.3 Cu2Se热电薄膜性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 基于化学铜图案原位转化的pCu_2Se-nAg_2Se柔性热电器件的构筑及其性能研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验部分 |
| 7.2.1 n型 Ag_2Se/PI柔性热电薄膜的制备 |
| 7.2.2 自支撑n型 Ag_2Se热电薄膜的制备 |
| 7.2.3 pCu_2Se-nAg_2Se热电器件的制备 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 pCu_2Se-nAg_2Se热电器件制备工艺 |
| 7.3.2 材料形貌、结构和组成 |
| 7.3.3 Ag2Se热电薄膜性能 |
| 7.3.4 pCu_2Se-nAg_2Se热电器件性能 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 本文工作总结 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）多孔固体碱催化剂的制备及其催化酯交换反应合成生物柴油研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 生物柴油简介 |
| 1.1.1 生物柴油的定义和分类 |
| 1.1.2 生物柴油的研究意义 |
| 1.1.3 生物柴油的发展现状 |
| 1.2 生物柴油的合成 |
| 1.2.1 生物柴油的合成方法 |
| 1.2.2 生物柴油的表征方法 |
| 1.2.3 酯交换反应的催化剂 |
| 1.3 多孔固体催化剂的制备及其应用 |
| 1.3.1 多孔固体催化剂的制备方法 |
| 1.3.2 多孔固体催化剂在合成生物柴油中的应用 |
| 1.4 本课题研究目的及内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 研究特色与创新点 |
| 第二章 多孔K/SiO_2碱催化剂的制备及其催化酯交换反应合成生物柴油的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 实验试剂 |
| 2.2.3 实验仪器与设备 |
| 2.2.4 多孔K/SiO_2碱催化剂的制备方法 |
| 2.2.5 催化剂的表征方法 |
| 2.2.6 催化性能评价及分析方法 |
| 2.2.7 多孔K/SiO_2催化酯交换反应的动力学参数测定 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 催化剂的结构表征分析 |
| 2.3.2 活性组分和反应参数对生物柴油产率的影响分析 |
| 2.3.3 催化剂的可重复使用性分析 |
| 2.3.4 多孔K/SiO_2催化酯交换反应的动力学与热力学参数分析 |
| 2.3.5 催化剂的比较分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 纳米K/ZnO碱催化剂的制备及其催化酯交换反应合成生物柴油的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 实验试剂 |
| 3.2.3 实验仪器与设备 |
| 3.2.4 纳米K/ZnO催化剂的制备方法 |
| 3.2.5 催化剂的表征 |
| 3.2.6 催化性能评价及分析方法 |
| 3.2.7 生物柴油的性能指标测试 |
| 3.2.8 纳米K/ZnO催化酯交换反应的动力学参数测定 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂的结构表征分析 |
| 3.3.2 催化性能评价 |
| 3.3.3 催化剂的可重复使用性分析 |
| 3.3.4 K/ZnO催化酯交换反应条件的优化 |
| 3.3.5 生物柴油的燃料性能评价 |
| 3.3.6 不同改性碱催化剂性能比较 |
| 3.3.7 纳米K/ZnO催化酯交换反应的动力学与热力学参数分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 中空笼状CaO催化剂的制备及其催化酯交换反应合成生物柴油的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料 |
| 4.2.2 实验试剂 |
| 4.2.3 实验仪器与设备 |
| 4.2.4 中空笼状CaO催化剂的制备方法 |
| 4.2.5 催化剂的表征 |
| 4.2.6 催化性能评价及分析方法 |
| 4.2.7 生物柴油的性能指标测试 |
| 4.2.8 中空笼状CaO催化动力学参数测定 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂的结构表征及表面性质分析 |
| 4.3.2 制备条件和反应条件对生物柴油产率的影响分析 |
| 4.3.3 催化剂的可重复使用性分析 |
| 4.3.4 反应机理研究 |
| 4.3.5 酯交换反应的规模和生物柴油的燃料性能研究 |
| 4.3.6 不同CaO碱催化剂的制备条件及其在酯交换反应中的催化活性比较 |
| 4.3.7 中空笼状CaO催化酯交换反应的动力学与热力学参数分析 |
| 4.3.8 不同固体碱催化酯交换反应的动力学和热力学参数 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 存在问题与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文目录 |
（10）高效过渡金属Ni/Co基催化剂的构筑及电催化性能的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 电催化水分解介绍 |
| 1.2.1 电解水析氢反应机理 |
| 1.2.2 电解水析氧反应机理 |
| 1.2.3 电化学全解水 |
| 1.2.4 电解水领域研究进展和面临的挑战 |
| 1.3 电解水催化材料评价标准 |
| 1.3.1 过电势 |
| 1.3.2 塔菲尔斜率和交换电流密度 |
| 1.3.3 电化学活性比表面积 |
| 1.3.4 法拉第效率 |
| 1.3.5 转化频率 |
| 1.3.6 稳定性 |
| 1.4 过渡金属基催化剂在电解水领域的应用 |
| 1.4.1 析氢催化材料 |
| 1.4.2 析氧催化材料 |
| 1.5 电催化剂活性提升策略 |
| 1.5.1 杂原子掺杂策略 |
| 1.5.2 界面工程策略 |
| 1.5.3 多孔结构策略 |
| 1.5.4 纳米结构化策略 |
| 1.6 本论文的选题目的和研究内容 |
| 第二章 实验技术及测试方法 |
| 2.1 实验试剂及实验设备 |
| 2.2 电极制备与测试方法 |
| 2.2.1 Pt/C电极和IrO_2电极的制备 |
| 2.2.2 基本测试方法 |
| 第三章 MOF衍生N-CoO@CoP糖葫芦状纳米阵列用作高效双功能电催化剂 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 化学试剂 |
| 3.2.2 N-CoO@CoP催化剂的合成方法 |
| 3.2.3 催化剂电极材料表征 |
| 3.2.4 电化学测试 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 N-CoO@CoP等催化剂材料晶体结构表征 |
| 3.3.2 N-CoO@CoP等催化剂材料形貌表征 |
| 3.3.3 N-CoO@CoP催化剂材料表面化学态分析 |
| 3.3.4 N-CoO@CoP催化剂电极OER活性 |
| 3.3.5 N-CoO@CoP催化剂电极HER活性 |
| 3.3.6 N-CoO@CoP催化剂电极全解水性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 合理设计3D分级Ni-Co-S@CuO/CF超薄多孔纳米片阵列材料用作高效OER催化剂 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 化学试剂 |
| 4.2.2 混合泡沫基底CuO/Cu及 Ni-Co-S@CuO/CF催化剂的合成方法 |
| 4.2.3 催化剂电极材料表征 |
| 4.2.4 电化学测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Ni-Co-S@CuO/CF等催化剂电极形貌表征 |
| 4.3.2 Ni-Co-S@CuO/CF催化剂材料晶体结构和表面化学态表征 |
| 4.3.3 Ni-Co-S@CuO/CF等催化剂电极OER活性 |
| 4.3.4 经过稳定性测试后Ni-Co-S@CuO/CF催化剂材料的表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 通过异相Ce O_2调控Co_4N纳米线的电子结构制备高活性碱性HER催化剂 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 化学试剂 |
| 5.2.2 Co_4N-Ce O_2/NF催化剂的合成方法 |
| 5.2.3 Co_4N-Ce O_2/NF催化剂材料表征 |
| 5.2.4 电化学测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Co_4N-Ce O_2/NF等催化剂材料的晶体结构表征 |
| 5.3.2 Co_4N-Ce O_2/NF等催化剂材料的表面化学态表征 |
| 5.3.3 Co_4N-Ce O_2/NF等催化剂材料形貌表征 |
| 5.3.4 Co_4N-Ce O_2/NF催化剂材料亲水疏气性表征 |
| 5.3.5 Co_4N-Ce O_2/NF等催化剂材料HER活性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 一步法合成3D自支撑Ce耦合的Ni_3S_2/NiS@NF纳米芽超疏气高效OER催化剂 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 化学试剂 |
| 6.2.2 Ce-Ni_3S_2/NiS@NF催化剂的合成方法 |
| 6.2.3 Ce-Ni_3S_2/NiS@NF催化剂材料表征 |
| 6.2.4 电化学测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 Ce-Ni_3S_2/NiS@NF催化剂材料的形貌表征 |
| 6.3.2 Ce-Ni_3S_2/NiS@NF催化剂材料的晶体结构表征 |
| 6.3.3 Ce-Ni_3S_2/NiS@NF催化剂电极的表面化学态表征 |
| 6.3.4 Ce-Ni_3S_2/NiS@NF催化剂电极亲水疏气性表征 |
| 6.3.5 Ce-Ni_3S_2/NiS@NF催化剂电极OER活性 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及博士学习期间的科研成果 |
| 致谢 |
四、纳米催化剂的制备及其在环保领域的应用（论文参考文献）
- [1]金属相MoS2基催化剂的设计制备及光/电催化性能研究[D]. 李席涛. 北京化工大学, 2021(02)
- [2]基于氮掺杂多孔碳材料构筑的高性能酯交换反应催化剂[D]. 孙赫. 吉林大学, 2021(01)
- [3]二硫化钼及磷化钼基复合材料的制备及其电催化性能研究[D]. 侯雪斌. 江南大学, 2021
- [4]生物质复合催化剂的制备及其光催化性能研究[D]. 王诗雨. 西安石油大学, 2021(09)
- [5]基于核壳型碳包覆铁纳米粒子构筑的高效傅克酰基化反应催化剂[D]. 张浩. 吉林大学, 2021(01)
- [6]可见光响应型TiO2基纳米管阵列的制备及其光电化学性能研究[D]. 吴智君. 中南林业科技大学, 2021(01)
- [7]不同元素掺杂的磁性铁基催化剂的制备表征及其对CO-SCR性能的影响[D]. 欧雪梅. 广西大学, 2021(12)
- [8]化学铜及其原位衍生的微纳米阵列在电子器件中的应用研究[D]. 谢金麒. 中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院), 2021(01)
- [9]多孔固体碱催化剂的制备及其催化酯交换反应合成生物柴油研究[D]. 黄静. 广西大学, 2021(01)
- [10]高效过渡金属Ni/Co基催化剂的构筑及电催化性能的研究[D]. 鲁梦洁. 吉林大学, 2021(01)