摘要：作为燃料电池的关键反应,阴极电极上的氧还原反应(ORR)的反应动力学缓慢,需要大量昂贵的铂基电催化剂提高反应动力学。然而,铂的价格昂贵、稀缺和耐久性差等问题严重阻碍了燃料电池系统在实际中的广泛应用。因此,发展廉价高活性的非贵金属氧还原反应催化剂是实现燃料电池商业应用关键途径之一。大环化合物基催化剂以其独特的配位结构和高共轭化学性质发展迅速,被认为是铂基材料的潜在替代品。本文总结了近年来金属大环化合物基氧还原催化剂的发展和研究成果,着重探讨了金属大环化合物基氧还原催化剂的设计和制备,并概述了金属大环化合物基氧还原催化剂面临的挑战和未来的发展方向。

摘要：空穴传输层与钙钛矿吸光层形成的异质结界面处的能带排列以及点缺陷的存在是影响钙钛矿太阳能电池光电转换效率的2个重要因素.采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了钙钛矿/NiO异质结的结构和性质,探讨了异质结中的点缺陷、价带和导带的能级排列、碱金属K掺杂钙钛矿层和过渡金属Zn掺杂NiO层对电子-空穴的分离与输运的影响.计算的晶格失配度和结合能表明MAPbI_(3)和MASnI_(3)的(001)面与NiO(100)面能够形成稳定的异质结,且形成NiO/PbI_(2)和NiO/SnI_(2)异质结的可能性更大.形成异质结后钙钛矿层中的绝大多数空位缺陷形成能都有所降低,说明缺陷在异质结的界面处更容易形成.异质结中的主要缺陷是在富碘条件下产生的VPb,VSn和VMA,这些缺陷对异质结中空穴的分离和传输十分不利,建议在富铅条件下构建NiO/MAPbI_(3)和NiO/MASnI_(3)异质结.用碱金属K原子对异质结的钙钛矿层进行掺杂,可以使钙钛矿层和空穴传输层有更匹配的能带排列,提高NiO/PbI_(2)和NiO/SnI_(2)异质结的空穴分离和运输效率,降低载流子的复合.对异质结中NiO层进行Zn取代掺杂能够使NiO/PbI_(2)和NiO/SnI_(2)异质结获得更合适的价带偏移(VBO),有利于空穴的分离和传输,提高电池的光电转换性能.本研究可为新型高效钙钛矿太阳能电池的设计开发提供理论指导.

摘要：设计了一个关于非均相Fenton磁性催化剂的制备及其催化性能研究的综合性实验。制备出一种具有核壳结构的Fe3O4/α-Fe2O3磁性纳米复合材料,采用XRD、SEM、TEM和FTIR等手段对材料的形貌、组成及结构等进行了表征,并将其作为Fenton试剂用于对甲基橙的催化降解。结果表明,实验所得样品具有核壳结构,粒子粒径约为50-80 nm。该催化剂对甲基橙具有较高的催化活性并且具有可利用其磁性回收利用的特点。本实验原料廉价易得,合成操作简单,涵盖多个知识点和实验技能,有利于学生巩固基础理论和实验技能,培养创新精神和综合实验能力,提升科学素质。

摘要：采用水热技术合成一例含钴的有机无机杂化多钒氧簇,其分子式为[Co(C_(8)H_(2)0N_(4))]4[Ⅳ^(V)_(13)Ⅴ^(V)_(5)O_(42)(Cl)]·6H_(2)O(1).研究表明,化合物1中[V_(13)^(Ⅳ)V_(5)^(Ⅴ)O_(42)(Cl)]^(8-)阴离子簇表面的富氧原子使其具有一定的Lewis碱性,其在苯甲醛与丙二腈的Knoevengel缩合反应中表现出优异的催化性能.室温下,30min内反应转化率和选择性可分别达到98%和100%;催化剂回收后至少可以重复使用4次,具有较好的循环稳定性.

摘要：采用溶剂热法制备了卤氧铋BiOX(X=F,Cl,Br,I),利用XRD、SEM、紫外-可见吸收光谱UV-vis DRS对催化剂BiOX进行表征和光催化降解测试。实验包括了无机合成、仪器分析和测试等基本操作,并运用基础理论分析催化降解的动力学特征,可以加深学生对理论知识点的认识和应用,提高学生的综合操作技能,增强创新能力和创新意识。