面对化石能源危机问题，清洁高效的氢能源受到人们的广泛关注，电解水制氢成为新的研究热点。本文主要围绕铂/铜合金催化剂的合成、表征及其电解水析氢催化应用展开研究。采用溶剂热法合成铂/铜合金，通过XRD、SEM、TEM、EDS、XPS等表征铂/铜合金的组成结构和微观形貌，对铂/铜合金的构效关系进行探索。利用电化学测试系统测得铂/铜合金不同条件下的析氢催化性能。在0.5 mol/L H2SO4中，铂/铜合金的起始过电位为20.3 mV(10 mA·cm-2时)，塔菲尔斜率为37.56 mV·dec-1；在1 mol/L 磷酸缓冲盐溶液(PBS)中，铂/铜合金的起始过电位为35.0 mV(10 mA·cm-2时)，塔菲尔斜率为52.12 mV·dec-1；在1 mol/L KOH中，铂/铜合金的起始过电位为25.3 mV(10 mA·cm-2时)，塔菲尔斜率为36.82 mV·dec-1。对比发现，铂/铜合金在酸性电解质中展现出更为优异的催化性能。而且，进一步实验表明铂/铜合金催化剂在酸性电解质中具有高的电催化活性面积(30.83 cm2)和良好的循环稳定性。

高效可见光响应光催化材料的开发对光催化技术的发展有着至关重要的作用。采用柠檬酸(CA)辅助溶剂热法制备Bi2MoO6，对其进行XRD、SEM、UV-Vis DRS、BET及PL表征，并研究可见光下降解环丙沙星(CIP)、灭活大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)的性能。CA添加量为3 mmol时制备的BM-3展现出最优的光催化活性，在100 min内对CIP的降解率达到89.5%，其反应速率常数为不添加CA制备的BM-0的2.45倍，也能在150 min内将E.coli完全灭活，在200 min内将S. aureus灭活，失活后的细菌细胞由于内容物泄漏而表面凹陷且易聚集。多次循环实验证明BM-3具有良好的稳定性。宽的可见光吸收范围、大的比表面积和高效的光生载流子分离效率有利于CA辅助溶剂热法制备的Bi2MoO6光催化性能增强。

以四氯化钛为原料, 硫酸铵为分散剂, 尿素为前驱物, 采用一步溶剂热法成功制备出核壳结构纳米TiO2微球。通过控制溶剂热温度对TiO2微球的结构参数(核壳尺寸、晶粒尺寸、比表面积和孔径等)进行调控, 并研究样品光催化降解气相苯的性能。结果表明, 随着溶剂热温度的升高, 微球核壳逐渐分离, 中空结构愈发明显, 且均为20 nm以下的纳米颗粒组成的二级结构。此类微球比表面积高达265.4 m2/g, 孔隙率高达0.247 8 cm3/g, 光吸收性能均较P25 TiO2要高, 且光吸收带边出现“蓝移”。核壳结构微球表现出吸附协同光催化降解苯的特性, 尤其是180 ℃下制备的样品光催化活性最高, 分析表明, 该优异性能得益于其核壳结构对光的充分散射和吸收、优良的结晶度, 以及较高的比表面积。

在溶剂热条件下, 利用半刚性咪唑羧酸配体4-(2-甲基咪唑)苯甲酸和金属铜合成了一种新的Cu(I)配位聚合物［Cu(H2O)(MIBA)］n, 其中HMIBA代表有机化合物4-(2-甲基咪唑)苯甲酸。在室温条件下, 研究了基于半刚性咪唑羧酸配体构筑的Cu(I)有机骨架配位聚合物的固体荧光性能, 其中配体HMIBA的最大发射峰为433 nm, 配位聚合物［Cu(H2O)(MIBA)］n的最大发射峰为412 nm, 均显示出荧光性能。此外, 通过X射线单晶衍射仪、红外光谱、热重分析和元素分析对其晶体结构进行了表征。X射线单晶衍射表明, 该聚合物呈3D→3D双重互穿网络, 具有(64·82)的四连通单节点拓扑结构。

金属酞菁是一类以异吲哚为组成单元的人工合成的平面大环配合物, 它们不仅是高品质的颜料和染料, 也是太阳能电池、液晶材料、信息存储、环境催化等领域的新兴材料。传统的金属酞菁制备往往需要高沸点溶剂的回流反应以及使用浓硫酸纯化产物, 普遍存在毒性高、效率低、耗时长等缺点。从绿色化学的发展和新型金属酞菁材料的制备要求来看, 采用环境友好、成本低廉、易于操作的新方法制备与纯化金属酞菁是未来的发展趋势。本文综述了溶剂热法一步制备金属酞菁晶体的研究进展, 总结了能够通过该方法制备的金属酞菁晶体种类及其相应的反应条件和产物结构, 综合评价了该方法的技术优势, 并对应用溶剂热法制备的金属酞菁晶体的未来发展进行了展望。

以硫代硫酸钠·五水合物(Na2S2O3·5H2O)、硝酸铋·五水合物(BiN3O9·5H2O)为硫源和铋源，尿素(CON2H4)为结构导向剂，制备了纳米棒状结构的硫化铋(Bi2S3)，使其原位生长在MIL-125(Ti)的笼状结构表面。PEC性能测试显示，在0.5 mol·L-1的硫酸钠电解液(pH=6.0)中，Bi2S3/MIL-125(Ti)0.07(MIL-125(Ti)加入量为0.07 g)的复合材料表现出最高的光电性能。光电性能的显著增强主要取决于Bi2S3/MIL-125复合材料的带隙重整效应，对紫外光以及可见光的吸收能力显著提高。但由于Bi2S3/MIL-125光电极与电解液界面之间的电子转移缓慢，为了改善Bi2S3/MIL-125光电极的界面电荷转移动力学性能，利用热还原法引入Ag NPs对Bi2S3/MIL-125光电极进行修饰，制备出的Ag-Bi2S3/MIL-125光电极加快了界面间的电子转移。在-0.5~-0.8 V(versus Ag/AgCl)，Bi2S3/MIL-125(Ti)0.07的最大饱和光电流(-0.90 mA·cm-2)是未修饰的Bi2S3(-0.61 mA·cm-2)的1.5倍；Ag-Bi2S3/MIL-125(Ti)0.07的最大饱和光电流(-1.87 mA·cm-2)是未修饰的Bi2S3(-0.61 mA·cm-2)的3.1倍。

将有机物2, 5-二溴对苯二甲酸(H2L1)和2, 2′-联吡啶(L2)作为双配体, 使用溶剂热法和七水合硫酸锌(ZnSO4·7H2O)、六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)分别反应, 得到配合物［Zn(L1)(L2)(H2O)］n(1)和配合物［Co(L1)(L2)(H2O)］n(2)。采用单晶X射线衍射、元素分析、红外光谱、紫外光谱、荧光光谱、热重分析等测试方法对这两种物质进行分析研究。单晶测试结果表明配合物1是单斜晶系, 以Zn2+配位连接L2-1与L2形成一维链状结构, 各条链在分子间氢键和π…π共轭作用下有规律地堆叠形成三维网络结构。配合物2是三斜晶系, Co1离子和Co1i离子由H2L1上的羧酸氧原子O4和O4i连接, 形成双齿螯合的配位结构单元, 以Co2+配位连接 L2-1和L2形成二维网格结构, 各层在O-H…O分子间氢键和范德瓦耳斯力作用下有规律的堆叠形成三维网络结构。配合物1和2均含有芳香杂环、羧基杂环和氮杂环, 具有良好的荧光性质和热稳定性, 最大发射波长分别为345 nm和333 nm。

卤氧化铋由于具有特殊的层状结构和合适的禁带宽度而表现出了良好的可见光催化活性和稳定性,改变BiOX_s中卤素的组成能调节禁带宽度,优化光催化性能。采用混合溶剂热法制备了一系列BiOCl_xBr_yI_z(x,y,z=0.1,0.2,0.33,0.6,0.8)复合催化剂,首先对其结构形貌和光学特性进行了表征,然后在装有400 nm截止滤光片的300 W氙灯下光照180 min降解15 mg/L的甲基橙(MO),以此来考察其可见光催化性能。结果表明:BiOCl_xBr_yI_z复合催化剂的微观形貌呈现由纳米片组装而成的微米球结构;与三种纯BiOX(X=Cl, Br, I)相比,复合催化剂对甲基橙的降解效率除BiOCl_0.8Br_0.1I_0.1外均有所提高,其中BiOCl_0.33Br_0.33I_0.33的降解性能最好,降解率可达98.4%。这可能是由于BiOCl_0.33Br_0.33I_0.33具有更合适的禁带宽度,可以更好地利用可见光,提高了光生载流子的分离和传输效率。

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂，通过改变铜源和表面活性剂，调控反应参数，溶剂热条件下制备了三维十字形、空心及实心的Cu2O球晶。利用XRD、SEM等表征手段，分析探讨了工艺条件变化对Cu2O球晶形貌的影响。研究表明，随着DMF浓度的增大，体系的还原能力增强，Cu+增多，溶液的过饱和度增大，Cu2O晶体集合体形态由晶体结构控制的各向异性与对称性的球晶逐渐向各向同性球晶演变。十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等表面活性剂有助于降低溶液的过饱和度，增加结晶质的表面扩散能力，有利于规则形态Cu2O晶粒的形成。反应体系中，Cu(Ac)2·H2O水解生成的羧基与DMF中的甲酰基在高温下发生脱羧反应产生CO2气体以及SDS发泡作用产生的气体是形成空心Cu2O球晶的重要原因。