氨作为重要的化工原料,其传统合成工艺——哈伯-博施工艺存在高能耗、高排放等问题,因此开发绿色、高效的电催化合成氨技术具有重要意义。针对单一Cu2O催化剂反应动力学迟滞以及电子转移速率较慢的问题,本文通过无模板化学沉淀法合成了26面体Cu2O,并利用光还原法引入Ag颗粒负载于Cu2O表面,降低催化剂阻抗,促进界面电荷传输,并增强了对*NO2、*NH2OH等反应中间体向NH3转化的本征催化活性,抑制析氢反应和副产物生成,从而系统提升了电催化硝酸盐还原合成氨性能。电化学测试表明,Ag-Cu2O在硝酸盐还原反应中表现出优异的催化性能,其氨法拉第效率最高达88%,优于Au-Cu2O和纯Cu2O,且副产物亚硝酸盐和竞争产物氢气生成量较少。该催化剂能够适应不同浓度${\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}^{-}$溶液,为宽浓度范围硝酸盐废水处理提供帮助。本研究为设计高性能、高稳定性的硝酸盐还原电催化剂提供了新思路,对推动电催化技术在废水处理和绿色合成氨领域的应用具有参考价值。
为实现对太阳光全光谱的高效利用并提升钨酸钴(CoWO4)的光催化性能,本研究采用静电纺丝技术制备了稀土(Ce3+、Eu3+、Yb3+、La3+)掺杂的一维CoWO4纳米材料,系统研究了其结构、形貌、光催化及光热杀菌性能。X射线衍射(XRD)分析表明,所有样品均保持钨铁矿单斜晶系结构,稀土掺杂引起晶格畸变。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)结果显示,掺杂后纳米管表面粗糙度增加并形成多孔结构,这为反应提供了更多活性位点。光催化性能测试显示,7% Ce- CoWO4在可见光下140 min内对环丙沙星(CIP)的降解率达90.54%,在近红外光下7 h内降解率为81.84%。光电化学测试表明,稀土掺杂有效降低了电荷转移电阻并增强了光电流响应。在光热性能方面,5% Yb-CoWO4在近红外光照射下使液体体系在360 s内升温至65 ℃,表现出优异的光热转换能力。抗菌实验结果表明,稀土掺杂样品在近红外光照射下对大肠杆菌具有显著的光热杀菌效果。本研究为开发具有全光谱响应能力的高效多功能光催化材料提供了新思路。
黄长石结构化合物,其通式为ABC3O7(其中A为碱土金属Ca2+、Sr2+、Ba2+;B为三价稀土离子RE3+;C为三价主族元素Ga3+或Al3+),是一类重要的无机功能材料。该类材料以其稳定的晶体结构、可调的组分、优良的物理化学稳定性以及为激活离子提供的多样化晶格位点,在发光材料领域展现出巨大的潜力。本文系统综述了近年来离子掺杂黄长石结构ABC3O7基质发光材料的研究进展。重点阐述了其典型的黄长石晶体结构特征,详细归纳了以Eu3+、Tb3+、Dy3+、Mn2+、Cr3+等为代表的激活离子在该类基质中的发光特性、格位占据行为以及浓度猝灭效应。深入探讨了Bi3+等敏化剂与激活离子之间的能量传递机理,并总结了通过离子共掺杂实现发光颜色调控和性能优化的策略。最后,对该领域当前面临的挑战和未来的研究方向进行了展望,旨在为设计高性能新型黄长石结构发光材料提供理论依据和实践指导。
铅基卤化物钙钛矿纳米晶因其卓越的光电特性而备受关注。然而,铅基钙钛矿较小的斯托克斯位移会引发严重的自吸收效应,显著制约了其发光效率与应用。同时,铅元素具有生物毒性且对人体健康会产生不可逆的危害。为此,本文采用热注射法制备了无铅钙钛矿Cs3Cu2X5(X=Cl, Br, I) 纳米晶,并系统表征了其物相组成与微观形貌。荧光光谱和变温荧光寿命等光学表征结果表明,Cs3Cu2X5纳米晶的高荧光量子产率与大斯托克斯位移源自于其自陷激子发光(STEs)机制。为进一步提升其应用潜力,我们采用SiO2对Cs3Cu2X5纳米晶进行表面包覆,提升了其在水相环境中的分散性与生物相容性。最后,以大肠杆菌为模型菌株,结合浊度分析和平板涂布实验,评估了Cs3Cu2X5@SiO2核壳纳米晶的光照抗菌性能。本研究揭示了Cs3Cu2X5纳米晶优异发光性能的物理起源并展示了其在生物医学领域作为高效、安全光功能材料的应用潜力。
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