氮磷共掺杂生物质多孔碳的绿色合成及其在锂硫电池中的应用

针对多孔碳材料的合成依赖于强腐蚀性造孔剂和额外杂原子化合物,存在碳产率低、制备成本高的问题,该研究提出通过交联作用和原位掺杂策略绿色制备一种高产量、官能团丰富、氮磷共掺杂的生物质多孔碳,再通过物理复合制得碳硫复合材料用作锂硫电池正极.研究结果表明,植酸与烟梗表面官能团的强交联作用有利于形成多孔碳.同时,植酸富含碳和磷元...     

硼氮共掺杂碳纳米管水分子内表面吸附电子特性研究

基于第一性原理的密度泛函理论,通过迭代求解密度泛函理论近似的薛定谔方程,计算硼氮共掺杂碳纳米管体系的总能,得到了体系的几何结构和电子结构,并研究了硼氮共掺杂碳纳米管的水分子内表面吸附3种位型的吸附特性。结果表明,不论水分子初始位置如何,都将吸附在一个特定的位型上。此外,水分子吸附在体系的能隙中引入一个强局域性的吸附杂质带,导致体系的范霍夫奇异峰值发生变化,这对体系的输运和光学性能产生不可忽视的影响。     

氮-氟掺杂比例对TiO2/膨润土复合材料吸附土霉素的影响

为了探究氮(N)、氟(F)掺杂比例对TiO_2/膨润土复合材料吸附性能的影响,采用溶胶-凝胶法制备了氮-氟共掺杂TiO_2/膨润土复合材料,研究了所制备复合材料比表面积(SBET)、扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)和阳离子交换量(Cation exchange capacity,CEC),分析了不同氮、氟掺杂比例对氮-氟共掺杂型TiO_2/膨润土复合材料吸附水中土霉素的影响。SEM结果证实氮-氟共掺杂TiO_2成功负载于膨润土表面;随氮掺杂比例增大,氮掺杂复合材料表面掺杂TiO_2的覆盖程度增大,氮掺杂TiO_2的粒径由50～100 nm减小到25～50 nm,氮掺杂复合材料的CEC平均减小36.24%、平均孔径减小1.74%,比表面积和孔体积增大;在氮掺杂基础上掺杂氟元素,由于氟元素对掺杂TiO_2表面的氟化作用及复合材料表面的侵蚀作用,氮-氟共掺杂复合材料的比表面积、孔径、孔体积和CEC均大于单一氮元素掺杂复合材料。吸附实验结果表明,与未掺杂复合材料相比,不同比例氮掺杂均不同程度地降低了复合材料对土霉素的吸附量(平均减少14.30 mmol·kg~(-1)),但氮掺杂比例为0.5和1时,氟掺杂可提升复合材料对土霉素的吸附能力,吸附量分别由37.98 mmol·kg~(-1)和40.90 mmol·kg~(-1)增大到42.95 mmol·kg~(-1)和43.73 mmol·kg~(-1)。研究表明,氮-氟共掺杂TiO_2/膨润土复合材料对土霉素的高吸附量是由氟掺杂提升了复合材料的负电荷数量、平均孔径及孔体积造成的。     

/BAC的制备及其性能研究

采用竹活性炭(BAC)作为载体,以尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法掺杂了N元素的TiO2/BAC,然后通过等体积浸渍法负载Pt,制备了铂、氮共掺杂型光催化剂(Pt/N/TiO2/BAC)。样品的N2吸附、XRD、FT-IR、XPS等分析结果表明:掺杂后BAC的比表面积、比孔容积等均有所下降,对中孔及大孔影响更明显;Pt、N共掺杂不改变TiO2的晶型类型,有利于TiO2在活性炭表面分散,N掺杂使晶粒粒径减小,Pt掺杂对晶粒粒径影响不明显;N、Pt通过化学键与TiO2相结合,实现了晶格掺氮,在催化剂表面形成了表面活性位Pt0。样品TiO2/BAC、Pt/TiO2/BAC、N/TiO2/BAC、Pt/N/TiO2/BAC在紫外光、氙灯照射下对水溶液中甲醛的降解研究结果表明:N掺杂拓宽了催化剂的光吸收范围,Pt掺杂增强了TiO2的光催化活性;Pt/N/TiO2/BAC的甲醛去除率达到TiO2/BAC的2.6倍,并且具有良好的分离性能。