活性氧缺位铁酸铜的制备及其在热化学分解水制氢中的应用
光电化学分解法制氢的方法
光电化学分解法制氢的方法 链接：https://www.360docs.net/doc/de12355287.html,/baike/238.html 光电化学分解法制氢的方法 典型的光电化学分解太阳池由光阳极和阴极构成。光阳极通常为光半导体材料，受光激发可以产生电子空穴对，光阳极和对极(阴极)组成光电化学池，在电解质存在下光阳极吸光后在半导体带上产生的电子通过外电路流向阴极，水中的氢离子从阴极上接受电子产生氢气。 半导体光阳极是影响制氢效率最关键的因素。应该使半导体光吸收限尽可能地移向可见光部分，减少光生载流子之间的复合，以及提高载流子的寿命。光阳极材料研究得最多的是TiO2。TiO 2作为光阳极，耐光腐蚀，化学稳定性好。而它禁带宽度大，只能吸收波长小于387nm的光子。目前主要的解决途径就是掺杂与表面修饰。掺杂有非金属离子掺杂、金属离子掺杂、稀土元素掺杂等。要使分解水的反应发生，最少需要1．23V的能量，现在最常用的电极材料是TiO2，其禁带宽度为3eV，把它用作太阳能光电化学制氢系统的阳极，能够产生0．7～0．9V的电压，因此要使水裂解必须施加一定的偏压。 由于太阳能制氢中常用的施加偏压方法有：利用太阳电池施加外部偏压和利用太阳电池在内部施加偏压，所以太阳能光电化学分解水制氢可分为一步法和两步法。一步法就是不将电能引出太阳电池，而是在太阳电池的两个电极板上制备催化电极，通过太阳电池产生的电压降直接将水分解成氢气与氧气。该方法是近年来在多结叠层太阳电池(如三结叠层非晶硅太阳电池)研究方面取得进展的情况下逐渐被重视起来的。由于叠层太阳电池的开路电压可以超过电解水所需要的电压，而电解液又可以是透光的，所以将这种高开路电压的太阳电池置人电解液中，电解水的反应就会在光照下自发进行。这种方法的优点是免去了外电路，降低了能量损耗，但是光电极的光化学腐蚀问题比较突出，故研究的重点是电池之间的能隙匹配、电池表面防腐层的选择和制备器件结构的设计，对催化电极的要求是有较低的过电势、有好的脱附作用、对可见光透明、防腐、廉价。 两步法光伏电解水是将太阳能光电转换和电化学转换在两个独立的过程中进行 这样可以通过将几个太阳电池串连起来，以满足电解水所需要的电压条件。 两步法制氢有以下优点：在系统中可以分别选用转化效率高的太阳电池和较好的电化学电极材料以提高光电化学转换效率；可以有效避免因使用半导体电极而带来的光化学腐蚀问题。但两步法要将电流引出电池，这要损耗很大的电能，因为电解水只需要低电压，如若得到大功率的电能就需要很大的电流，使得导线耗材和功率损耗都很大，而且在电流密度很大时也加大了电极的过电势。 原文地址：https://www.360docs.net/doc/de12355287.html,/baike/238.html 页面 1 / 1
制氢的全部方法
制氢的全部方法 一、电解水制氢 多采用铁为阴极面，镍为阳极面的串联电解槽（外形似压滤机）来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气，阴极出氢气。该方法成本较高，但产品纯度大，可直接生产99.7%以上纯度的氢气。这种纯度的氢气常供：①电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等，②粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂，③制取多晶硅、锗等半导体原材料，④油脂氢化，⑤双氢内冷发电机中的冷却气等。像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。 二、水煤气法制氢 用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气（C+H2O→CO+H2—热）。净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2（CO+H2O→CO2+H2）可得含氢量在80%以上的气体，再压入水中以溶去CO2，再通过含氨蚁酸亚铜（或含氨乙酸亚铜）溶液中除去残存的CO 而得较纯氢气，这种方法制氢成本较低产量很大，设备较多，在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇，还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。 三、由石油热裂的合成气和天然气制氢 石油热裂副产的氢气产量很大，常用于汽油加氢，石油化工和化肥厂所需的氢气，这种制氢方法在世界上很多国家都采用，在我国的石油化工基地如在庆化肥厂，渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气 也在有些地方采用（如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等）。 四、焦炉煤气冷冻制氢 把经初步提净的焦炉气冷冻加压，使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方采用（如前苏联的Ke Mepobo工厂）。 五、电解食盐水的副产氢 在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。 六、酿造工业副产 用玉米发酵丙酮、丁醇时，发酵罐的废气中有1/3以上的氢气，经多次提纯后可生产普氢（97%以上），把普氢通过用液氮冷却到—100℃以下的硅胶列管中则进一步除去杂质（如少量N2）可制取纯氢（99.99%以上），像北京酿酒厂就生产这种副产氢，用来烧制石英制品和供外单位用。 七、铁与水蒸气反应制氢 但品质较差，此系较陈旧的方法现已基本淘汰。 八、金属与酸反应制氢气， 当然，金属必须是活动性排在氢前的（钾，钙，钠不行），可以用镁铝锌铁锡铅。酸不能用硝酸和浓硫酸。 工厂生产方法有： 1、电解水制氢． 水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75-85％，其工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。利用电网峰谷差电解水制氢，作为一种贮能手段也具有特点。我国水力资源丰富，利用水电发电，电解水制氢有其发展前景。太阳能取之不尽，其中利用光电制氢的方法即称为太阳能氢能系统，国外已进行实验性研究。随着太阳电池转换能量效率的提高，成本的降低及
高一化学：第二单元 铁、铜的获取及应用(教学实录)
高中化学标准教材 高一化学：第二单元铁、铜的获取及应用(教学实录) Chemistry is a subject with a long history and full of vitality. Its achievements are an important symbol of social civilization. 学校：______________________ 班级：______________________ 科目：______________________ 教师：______________________
--- 专业教学设计系列下载即可用 --- 高一化学：第二单元铁、铜的获取及应用 (教学实录) 第二单元铁、铜的获取及应用 单元小结 一、铁 1.铁的性质 （1）物理性质：铁是一种可以被磁铁吸引的银白色金属，纯铁的熔点较高（1535℃），防腐能力强。密度7.83g/cm3，是电和热的良导体。但是通常炼制的铁中含有碳等杂质，使铁的熔点降低，防腐能力大大下降。 （2）化学性质：铁是活泼的金属，在自然界中只有化合态形式，
如磁铁矿（fe3o4），赤铁矿(fe2o3)等。 ①与非金属单质反应：3fe + 2o2 fe3o4(fe2o3·feo), 2fe + 3cl2 2fecl3, 2fe + 3br2 2febr3, fe + i2 fei2 , fe + s fes ②高温与水蒸气反应：3fe + 4h2o(g) fe3o4 + 4h2↑。 ③与酸反应：强氧化性酸：常温下浓硫酸和浓硝酸使铁钝化。 非强氧化性酸：铁与酸反应有氢气放出。 ④与某些盐溶液反应：如fe + cuso4 == cu + feso4 , fe +2 fecl3 == 3fecl2等。 2、铁的氧化物 feo fe2o3 fe3o4（fe2o3·feo） 铁元素的价态 ＋2 ＋3
电解水制氢
南京理工大学 《新能源技术》课程报 告 姓名李伟杰学号：0910190131 学院(系):自动化学院 专业: 电气工程及其自动化 题目: 太阳能裂解水制氢 组别 3 任课教师戚志东 2012年4月16号
太阳能裂解水制氢 ——李伟杰 摘要：用太阳能制氢因其具有能够有效解决能源危机、形成可持续的能源体系以及清洁无污染等优点而得到了广泛的关注。本文介绍了基于传统概念上太阳能制氢技术的新方法、新工艺及新材料，提出两种制氢主要途径，分析了目前的技术难点，最后论述了发展太阳能制氢技术的前景并指出了今后的研究方向。 关键字：太阳能光电解水光催化 hydrogen production using solar energy ——Li weijie Abstract:hydrogen production using solar is arousing more and more concentration because of its advantages .First,it can be the key to solve the energy crisis .Second ,it can form sustainable energy system.Third,it is clean and tidy.no pollution is produced. The passage shows some new ways, new materials and new industrial processes to manufacture hydrogen. Two main ways are put forward and the Technical difficulties are analyzed. Finally the passage discusses the prospect of hydro producing using solar energy . Keywords: solar energyphotocatalyticPhotoelectric 1.引言 太阳能是取之不尽，用之不竭的清洁能源，氢能被认为是二次能源中一种最为理想的无污染的绿色能源。利用太阳能分解水制氢，从能源总量和利用方式角度看，都可以满足人类日益增长的能源需求，而且不会对环境带来任何污染，因而被认为是解决能源问题的最佳方案之一.，成为研究的热点。自从1972年Fuiishi和Honda报道了在n型半导体Ti02电极上发现水的电解，就开始了研究太阳能制氢的新纪元。但在技术层次，特别是在光催化剂的合成及筛选、电极材料的制备、提高制氢效率诸多方面要实现制氢的产业化，仍存在一定困难。本文介绍了基于传统概念上太阳能制氢技术的新方法和工艺，并就一些技术难点做了分析，最后论述了发展太阳能制氢技术的优势和前景。
从自然界获取铁和铜.
江苏省阜宁中学高一化学教学案（25） 专题三从矿物到基础材料 第二单元鉄、铜的获取及应用 从自然界获取铁、铜 编写：陶春审核：戴书锦 班级学号姓名 【学习目标】1、了解自然界铁、铜的存在形式及常见的冶炼方法。 2、掌握高炉炼铁、湿法炼铜的化学原理。 【课前预习】 1．铁、铜的存在： 铁、铜在自然界中主要以的形式存在。常见的有磁铁矿、赤铁矿，常见的铜铁矿有黄铜矿（CuFeS2）、孔雀石等。 2．铁的冶炼： 工业上铁的冶炼是在中进行的。原料有、、 和等。在冶炼过程中，铁元素被还原，还原剂是，产生还原剂的化学方程式、。由于矿石中有杂质需除去，所加造渣剂为，反应方程式为。用这种方法炼出的铁是含碳2%～4.5%的，将生铁进一步冶炼，就可以得到用途广泛的钢。 3．铜的冶炼： 工业上用得到铜。次冶炼得到的铜，其含量达到99.5%～99.7%。通过法精炼铜，同等含量可以达到99.95%～99.98%。 一﹒铁的冶炼 1、冶炼方法：热还原法（在高温下，用还原剂将铁从铁矿石中还原出来） 2、主要用到的原料有：铁矿石、焦碳、空气、石灰石等 3、反应设备：炼铁高炉 4、还原剂（CO）的生成： C+O2CO2（供热） CO2＋C 2CO 5、反应原理： Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 得到生铁 生铁的含碳量在2%～4.5%，一般应用在生产需要进一步降低含碳量，提高它的韧性，使得含碳量在2%以下， 除脉石，炉渣的生成：CaCO3 CaO+CO2↑ SiO2+CaO CaSiO3（液态） 冶炼铁时加生石灰的作用是作助熔剂，用来除去脉石中SiO2，SiO2熔点很高，在冶炼铁条件下，不能熔化，但石灰石在高温下分解出的CaO，能跟脉石中SiO2起反应而生成熔
铁、铜的获取及应用学案
专题3 第2单元 铁、铜的获取及应用 §3-2-1 从自然界获取铁和铜 【学海导航】 1． 了解铁、铜在自然界的主要存在形式和铁、铜的冶炼方法 2． 掌握高炉炼铁、湿法冶铜的原理，体会铁、铜的冶炼对人类文明的重要。 重点：常见冶炼的原理、高炉炼铁的原理 【主干知识】 人类最早发现的应用最广泛的两大金属是 、 一、铁、铜的存在： 铁、铜在自然界中主要以 的形式存在。常见的铁矿有磁铁矿 、赤铁矿 ，常见的铜铁矿有黄铜矿（CuFeS 2）、孔雀石 等。 完成课本72页的交流与讨论 生成铁的化学方程式 生成铜的化学方程式 、 、 、 、 二、铁的获取 1．存在 (1)含量：铁元素在地壳中的含量居第____位。 (2)形态：主要以________形式存在，铁单质只有在______中存在。 2．铁的冶炼 根据下图所示实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验装置，回答以下问题： ①反应过程中发生的现象是 ； ②气球的作用是 。
工业炼铁 (1)设备：____________。 (2)原料：________、________、__________、 __________等。 (3)原理：高温下，用__________把铁从铁矿 石中还原出来。 (4)主要反应： ①还原剂的生成：________________________，__________________。 ②铁矿石的还原：_______________________________________________________。 ③炉渣的形成：________________________________，____________。 (5)铁合金： 含C__________的为生铁，含C____________的为钢。 三、铜的获取 1．存在 (1)形态：__________及少量单质。 (2)常见铜矿石主要成分：黄铜矿__________、孔雀石__________________。 2．冶炼 (1)工业炼铜 工业上用高温冶炼黄铜矿（ ）得到铜。由此冶炼得到的铜，其含量达到99.5%～99.7%。通过 法精炼铜，同等含量可以达到99.95%～99.98%。 我国西汉时的炼丹家刘安所著《淮南万毕术》中记载“曾青得铁，则化为铜。”铜盐遇到铁时，就有铜生成。实质就是我们现在所说的：铁和可溶性铜盐发生的置换反应。 这一发现要比西方国家早1700多年。在宋朝时采用这一方法炼铜已有相当规模，每年炼铜500吨。这种炼铜方法在我国最早，是“湿法冶金”的先驱。 黄铜矿――→高温含Ag 、Au 、Fe 、Zn 等杂质的粗铜――→电解精铜 (2)生物炼铜(矿堆浸铜法) ①原理：CuS ――→细菌O 2 ____________――→Fe Cu ②特点：成本低、污染小，反应条件简单等。 +O 2=CO 2 CO 2+C=2CO 3CO+Fe 2O 3 =2Fe+3CO 2
石墨相氮化碳可见光催化分解水制氢
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/de12355287.html, 石墨相氮化碳可见光催化分解水制氢 作者：刘澈 来源：《中国科技纵横》2018年第01期 摘要：随着人们对光催化剂研究的深入，利用光催化剂将水裂解产生氢气已经成为可以 将太阳能转化为化学能的有效手段。各种氧化物、氮化物和硫化物光催化剂因其各自具有独特的光催化性能而受到广泛的研究。为进一步提高其在实际应用中的光催化效果，提高可见光利用率，科研学者们尝试了各种方法进行改进，如掺杂改性、复合改性、形貌调整等等。本文依据前辈专家学者的科研成果，简单的从可见光利用方面阐述了现阶段可见光催化剂的研究和进展。 关键词：光解水制氢；石墨相氮化碳；可见光 中图分类号：TQ426 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）01-0210-02 1 概述 随着人类社会的快步发展，人类对能源的需求持续增长，地球储存的能源已经无法满足人类长期的发展需求。同时化石能源的大量使用造成了环境大面积的破坏，严重威胁了人类的生存健康，寻求一种清洁高效的新能源成为能源发展的新方向。氢能，作为一种二次能源具有着清洁，高效，热值高，原料广等优点，被认为是一种最理想的无污染绿色能源。但是，氢在地球上主要是以化合物的形式存在，最广泛的来源就是水。工业上往往用电解水制氢、煤炭气化制氢等方式制备氢气，都存在着能耗高，会带来污染等问题。 光催化剂是进行光解水制氢的基本要素，半导体光催化剂的催化原理可以用能带理论来解释，半导体存在着不连续的能带结构，价带和导带之间存在着具有一定宽度的禁带，当半导体光催化剂受到等于或高于其禁带宽度的光子能量的太阳光照射时，价带上的电子就会跃迁到导带上，同时在价带上产生相应的空穴，形成电子-空穴对。电子、空穴在一定的作用力下迁移至粒子的表面，因其具有较强的氧化还原能力，从而使附着在粒子表面不能吸收光的物质发生氧化还原反应。光解水制氢技术的首次提出是在1972年，日本东京大学的Fujishima教授[1]发现二氧化钛单晶电极经过太阳光的照射可以将水分解为氧气和氢气，直接将太阳能转化为化学能。在这样的基础之上，各种各样的光催化剂被科学研究者们发现，本文旨在从光催化剂的角度出发，就现存的一些利用可见光解水制氢的方法进行简单的介绍以及其研究进展。 2 研究现状综述 石墨相氮化碳即g-C3N4是一种具有优异光催化性能的非金属半导体，其组成元素是地球上含量丰富的C和N，相比于金属半导体而言成本较低。且g-C3N4具有密度低、化学稳定性好、耐磨性强[2]等优点。由于g-C3N4的禁带带宽合适，在2.7eV左右，可以吸收太阳光谱中
考点梳理 第7讲 铁、铜的获取及应用
第7讲铁、铜的获取及应用 考点1 铁单质的性质 考点解读 1．铁的物理性质 纯铁具有金属的共性，如具有______色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被______吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。 2．化学性质 铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物。 (1)与非金属单质如O2、Cl2的反应： 与O2的反应：常温下，铁发生电化学腐蚀生成铁锈，其主要成分为________。 铁在纯氧中燃烧(写化学方程式)：________________________现象：火星四射，生成________固体； 与Cl2的反应(写化学方程式)：________________________现象：剧烈燃烧，生成________色烟。
(2)与水的反应 常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应(写化学方程式)：____________________________。 (3)与酸的反应 与稀盐酸、稀硫酸反应的离子方程式：________________________。 常温下，遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生________，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H 2产生。 (4)与某些盐溶液的反应 与 CuSO 4 溶 液 反 应 的 离 子 方 程 式 ： ________________________________________________________________________； 与 FeCl 3 溶 液 反 应 的 离 子 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 ★易错提醒：铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S 、I 2)，非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)，不活泼金属的盐溶液(如CuSO 4溶液)反应，都可实现Fe→Fe 2＋ 这种转化。铁与强氧化剂(如Cl 2、HNO 3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现Fe→Fe 3＋ 这种转化。 3 ． 工 业 上 铁 的 冶 炼 ： ________________________________________________________________________。 典型例题 例1 下列说法正确的是( ) A ．铁粉与稀硫酸反应的离子方程式：2Fe ＋6H ＋ ===2Fe 3＋ ＋3H 2↑ B ．用氯化铁溶液刻蚀电路板的离子方程式：Cu ＋Fe 3＋ ===Cu 2＋ ＋Fe 2＋ C ．5.6克铁与少量Cl 2加热充分反应转移0.2 mol 电子 D ．高温条件下铁与水蒸气反应的化学方程式：3Fe ＋4H 2O(g)=====Δ Fe 3O 4＋4H 2
铁、铜的获取及应用
铁、铜的获取及应用 (时间：45分钟 满分：100分) 一、选择题(本题共12题，每小题4分，共48分，每小题只有一个选项符合题目要求) 1．下列有关金属的说法中，不正确的是( )。 A ．青铜、生铁、不锈钢、硬铝都是合金 B ．铜表面易形成致密的氧化膜 C ．工业上用电解熔融MgCl 2的方法制取金属镁 D ．铝是活泼金属，但在空气中耐腐蚀 2．下列化学反应方程式或离子方程式符合反应事实的是( )。 A ．4Fe ＋3O 2=====点燃2Fe 2O 3 B ．Cu ＋2Fe 3＋===Cu 2＋＋2Fe 2＋ C ．Fe ＋4HNO 3(稀)===Fe(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O D ．2Fe 2＋＋4Br －＋3Cl 2(少量)===2Fe 3＋＋2Br 2＋6Cl － 3．将某份铁铝合金样品均分为两份，一份加入足量盐酸，另一份加入足量NaOH 溶液，同温同压下产生的气体体积比为3∶2，则样品中铁、铝物质的量之比为( )。 A ．3∶2 B．2∶1 C．3∶4 D．4∶3 4．向某晶体的溶液中加入Fe 2＋的溶液无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现红 色，由此得出下列的结论错误的是( )。 A ．Fe 3＋的氧化性比溴的氧化性强 B ．该晶体中一定含有SCN － C ．Fe 2＋与SCN －不能形成红色化合物 D ．Fe 2＋被溴氧化成Fe 3＋ 5．将1.12 g 铁粉加入25 mL 2 mol·L －1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是( )。 A ．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl －基本保持不变 B ．往溶液中滴入无色KSCN 溶液，溶液变红色 C ．Fe 2＋和Fe 3＋物质的量之比为5∶1 D ．氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5 6．取少量MgO 、Al 2O 3、SiO 2、Fe 2O 3的混合粉末，加入过量盐酸，充分反应后过滤，得到沉淀X 和滤液Y 。下列叙述正确的是( )。 A ．上述四种氧化物对应的水化物中，Al(OH)3酸性最强 B ．向沉淀X 中逐滴加入硝酸，沉淀慢慢溶解 C ．溶液Y 中的阳离子主要是Mg 2＋、Al 3＋、Fe 3＋、H ＋ D ．溶液Y 中加入过量氨水，所得沉淀为Fe(OH)3和Mg(OH)2 7．Al 、Fe 、Cu 都是重要的金属元素。下列说法正确的是( )。 A ．三者对应的氧化物均为碱性氧化物 B ．三者的单质放置在空气中均只生成氧化物 C ．制备AlCl 3、FeCl 3、CuCl 2均不能采用将溶液蒸干的方法 D ．电解AlCl 3、FeCl 3、CuCl 2的混合溶液时阴极依次析出Cu 、Fe 、Al 8．X 、Y 、Z 、W 均为中学化学的常见物质，一定条件下它们之间有如下转化关系(其他产物已略去)。下列说法不正确的是( )。 X ――→＋W Y ――→＋W Z A ．若W 是单质铁，则Z 溶液可能是FeCl 2溶液 B ．若W 是氢氧化钠，则X 与Z 可反应生成Y C ．若X 是金属镁，则W 可能是强氧化性的单质 D ．若X 是氧气，则X 、Z 的相对分子质量可能相差4 9．某CuSO 4、Fe 2(SO 4)3、H 2SO 4的混合溶液100 mL ，已知溶液中阳离子的浓度相同(不考 虑水解)，且SO 2－4的物质的量浓度为6 mol·L －1，则此溶液最多可溶解铁粉的质量为( )。 A ．5.6 g B ．11.2 g C ．22.4 g D ．33.6 g 10．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入下列固体粉末：①FeCl 2 ②Fe 2O 3 ③Zn
从自然界获取铁、铜-说课稿
从自然界获取铁和铜 各位评委大家好！ 我说课的题目是苏教版化学、必修一、专题三、第二单元《铁、铜的获取及应用》第一节 从自然界获取铁和铜，下面我将从教材分析、目标分析、教学过程、效果分析四个方面展开说课。 一、教材分析 在学习本节课的内容之前，学生已经具备了氯、溴、碘、硅、钠、镁、铝等元素化合物知识基础，并且已经知道了从自然界中提取钠、镁、铝这类活泼金属的基本方法，为本节课铁和铜的获取提供了基础。因此，本节课的内容不仅是对高中化学必修阶段无机化合物知识体系的进一步完善，同时也将为本专题后续章节“铁、铜及其化合物的应用”等知识的学习打下伏笔，为《化学2》及后续选修课的学习提供必要的基础。因此它在教材中具有承上启下的作用，是高中阶段元素化合物知识体系的一个重点。 二、学习目标的确立 依据新课程理念，本着对教材结构和内容的理解，结合学生的学习基础和认知特点，确定学习目标如下： 知识与技能 1、 了解自然界中铁铜的存在形式，掌握炼铁过程中发生的化学变化和 相应的反应方程式； 2、知道工业炼铜的原理和方法。 过程与方法 通过探讨铁铜的冶炼的制取原理及方法及对方法的评价，提高从化学原理分析并解决实际问题的能力。 情感、态度、价值观 1、通过介绍我国悠久的铁铜冶炼史，增强爱国主义意识，体会铁铜的冶炼对人类文明的影响； 2、通过介绍铁和铜的使用情况，认识到化学认识到化学与生活的紧密联系，增强社会责任感。 三、学习重、难点分析 基于我对本节教材价值的认识和学生的实际学习能力，将教学重点确定为：铁铜的冶炼原理。难点：高炉炼铁过程涉及的主要反应及原理。 【教学展开分析】 一、学情分析 从学生的角度来看，学生在初中就已经学习了用CO还原氧化铁制取铁，并且通过前面的学习，学生已经初步了解了工业生产应考虑的问
最新光催化分解水材料研究总结全解
光催化分解水材料研究总结 班级：xxxxx 学号：xxxxx 姓名：xxx 一·研究小组简介 彭绍琴：1985年毕业于南昌大学（原江西大学）无机化学专业，获理学学士学位。 1993,2-1994，6北京大学访问学者；1999年7月研究生毕业于南昌大学物理化学专业，获理学硕士学位；2005年7月研究生毕业于南昌大学材料物理与化学专业，获工学博士学位。目前是江西省高校骨干教师，南昌大学无机化学和应用化学，长期从事无机化学、材料化学的教学和科研工作。在无机功能材料、纳米材料、光催化领域有较长时间的工作积累，在国内外重要学术刊物上发表论文30余篇。参与完成国家自然科学基金和“973”项目2项，主持和完成江西省自然科学基金各1项。主持和完成江西省教育厅项目各1项。 上官文峰：日本国立长崎大学工学博士，原日本国工业技术院科学技术特别研究员， 曾先后任北京大学、东京大学高级访问学者。现任上海交通大学教授、博士生导师，机械与动力学院燃烧与环境技术研究中心副主任。主要从事环境催化与材料、光催化、太阳能制氢、燃烧排放及柴油机尾气催化净化、纳米材料制备及其功能开发等领域的研究。主要负责承担了国家863计划、国家973计划、国家自然科学基金、上海市重点发展基金、海外合作等项目。在Chem Commun, J Phys Chem B, Appl Catal A & B,《科学通报》等国际国内权威期刊上发表了一系列学术论文，取得日本国发明专利 4 项，并获日本政府“注目发明”奖 1 项。获国家发明专利10 余项，获省部级科学技术进步奖 2 项。教育部“跨世纪优秀人才”培养计划入选者，中国化学会催化专业委员会委员，中国太阳能学会氢能专业委员会委员，中国仪表材料学会理事，973计划“太阳能规模制氢的基础研究”项目专家组成员，《环境污染与防治》杂志编委，亚太纳米科技论坛ISNEPP2006、2007学术委员会委员。 李越湘：男，博士，教授，博士生导师，南昌大学科技处副处长。南昌大学材料物 理与化学重点学科光催化方向学术带头人，江西省高校中青年学科带头人，2004年获江西省科学技术协会“江西青年科学家提名”称号。现为中国太阳学会氢能专业委员会委员,《功能材料》通讯编委。1984年大学本科毕业于江西大学化学系，获学士学位；1996，10-1997，12国家公派到德国科隆大学（(Universitaet zu Koeln)）做访问学者，期间得到德国学术交流中心(DAAD)短期奖学金资助；2002年研究生毕业于中国科学院研究生院（兰州化学物理所），获理学博士学位；2006年6月-11月国家公派到德国汉诺威大学(Leibniz Universitaet Hannover)做高级研究学者。长期从事光催化、无机材料、环境化学等方向的研究，已在国内外重要学术刊物上发表了学术论文50余篇，其中18篇为SCI论文，4篇为EI。作为主要承担者完成省科技厅攻关项目一项和多项横向项目，主持和参与（排名第二）完成江西省自然科学基金各一项。目前承担973计划（国家重点规划基础研究项目）二级子项目和省自然科学基金项目各一项。 尚世通(1985一)：男，山东省成武县人，东北电力大学硕士研究生，主要从事水质科学与技术研究工作。 宋华(1963-)：女，工学博士，教授、博导，现系大庆石油学院化学化工学院副院长，从
太阳能光伏电解水制氢的资料整理
太阳能光伏电解水制氢的定义：光伏电解水制氢是以太阳能为一次能源,以水为媒介生产二次能源-氢气的过程。 太阳能光伏电解水制氢的原理：典型的光电化学分解太阳池由光阳极和阴极构成。光阳极通常为光半导体材料，受光激发可以产生电子空穴对，光阳极和对极(阴极)组成光电化学池，在电解质存在下光阳极吸光后在半导体带上产生的电子通过外电路流向阴极，水中的氢离子从阴极上接受电子产生氢气。 太阳能光伏电解水制氢的方法： （1）一步法：一步法就是不将电能引出太阳电池，而是在太阳电池的两个电极板上制备催化电极，通过太阳电池产生的电压降直接将水分解成氢气与氧气。 优点：免去了外电路，降低了能量损耗。 缺点：光电极的光化学腐蚀问题比较突出。 （2）两步法：将太阳能光电转换和电化学转换在两个独立的过程中进行这样可以通过将几个太阳电池串连起来，以满足电解水所需要的电压条件。 优点：在系统中可以分别选用转化效率高的太阳电池和较好的电化学电极材料以提高光电化学转换效率；可以有效避免因使用半导体电极而带来的光化学腐蚀问题。 缺点：两步法要将电流引出电池，这要损耗很大的电能，因为电解水只需要低电压，如若得到大功率的电能就需要很大的电流，使得导线耗材和功率损耗都很大，而且在电流密度很大时也加大了电极的过电势。 提高效率的关键：电化学反应的场所是电极,其结构和材料的选择,对降低电极成本和减少电解能耗起着非常重要的作用,同时又影响其大规模工业化的实用性。 电解水制氧电极的选择： （1）阴极：电极表面对氢的吸附能力对阴极的析氢过电位有直接影响,除此之外,氢气的形成还与电极性能、类型、电解液浓度和温度有关,最早的具有良好催化效果的析氢电极是Pt和其催化活性高,析氢过电位低,但是价格比较昂贵,无法推广,因此廉价的、具有高析氢活件的金属合金成为研究热点。Engel-brewer价键理论认为,过渡金属合金能够提高析氢反应的电催化活性,其中Ni基合金电极因为具有良好的电化学稳定性、成本低、制备简单等优点成为研宄和应用最广泛的合金。 （2）阳极：降低析氧过电位是阳极材料选择的原则。在电解水制氧阳极极化条件下,金属Ni在碱性电解液中的耐腐蚀性能优异,析氧效率也比较高,并且价格相对便宜,因此,金属Ni作为碱性电解水制氧装置中的阳极材料受到了广泛的关注。 太阳能光伏电解水制氢在光伏发电系统中的应用： 背景：我国现有的太阳能光伏发电系统基本上是独立方式运行，系统供电受季节与气象条件的影响是其固有的弊端。目前，通过蓄电池储能来调整光伏发电系统的发电与供电之间的时间差，是减少自然条件影响的主要手段。根据独立运行的光伏发电系统设计原则，用户对供电质量、供电保证率提出的要求愈高，系统对蓄电池的需要量也愈大。长期以来，对蓄电池#主要是铅酸电池$的依赖性是影响独立运行的光伏发电系统大量推广应用的重要原因。蓄电池储能的缺点是：初投资高，使用寿命短，折旧费高，从而增加了系统发电成本；对于铅酸蓄电池还有运行维护工作量大，污染环境的问题。此外，蓄电池的充电、放电环节的技术与可靠性问题，也是光伏发电系统设计者与用户经常关注的事情。鉴于我国边远山区多、海岛
第37讲(1) 铁、铜的获取及应用
第37讲（1）铁、铜的获取及应用 复习目标 1.结合真实情景中的应用实例或通过实验探究，了解铁、铜及其重要化合物的主要性质，了解其在生产、生活中的应用。 2.结合实例认识铁及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质的转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。[复习过程] 1．铁 铁位于元素周期表中第周期族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。 (1)结构 (2)铁的物理性质 银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。 (3)铁的化学性质 铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。 按要求书写下列反应的方程式： ①Fe与Cl2、S反应的化学方程式：、
②Fe与水蒸气的反应： ③与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。 Fe与过量稀HNO3的反应： Fe与少量稀HNO3的反应： ④Fe与FeCl3溶液的反应(写离子方程式)： 特别提醒铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时，表面会生成一层致密的氧化膜，化学上称之为钝化，属于化学变化。 2．铁的氧化物 3.铁的氢氧化物 (1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由变为色，最后变为，化学方程式为。 (2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·x H2O)，受热易分解，化学方程式为；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱（如NaOH）反应，离子方程式：。 问题思考 铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与______________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。 所选试剂：①Cl2②O2③H2O(g)④S⑤盐酸⑥稀硝酸(足量)⑦稀硫酸⑧CuSO4溶液⑨FeCl3溶液 正误判断 (1)铁位于元素周期表中第4周期ⅧB族() (2)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在() (3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2() (4)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物() (5)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物() (6)因为纯铁块是黑色的，故金属铁称为黑色金属()
石墨相氮化碳可见光催化分解水制氢
石墨相氮化碳可见光催化分解水制氢 1 概述 随着人类社会的快步发展，人类对能源的需求持续增长，地 球储存的能源已经无法满足人类长期的发展需求。同时化石能源的大量使用造成了环境大面积的破坏，严重威胁了人类的生存健康，寻求一种清洁高效的新能源成为能源发展的新方向。氢能，作为一种二次能源具有着清洁，高效，热值高，原料广等优点，被认为是一种最理想的无污染绿色能源。但是，氢在地球上主要是以化合物的形式存在，最广泛的来源就是水。工业上往往用电解水制氢、煤炭气化制氢等方式制备氢气，都存在着能耗高，会带来污染等问题。 光催化剂是进行光解水制氢的基本要素，半导体光催化剂的催化原理可以用能带理论来解释，半导体存在着不连续的能带结构，价带和导带之间存在着具有一定宽度的禁带，当半导体光催化剂受到等于或高于其禁带宽度的光子能量的太阳光照射时，价带上的电子就会跃迁到导带上，同时在价带上产生相应的空穴，形成电子 - 空穴对。电子、空穴在一定的作用力下迁移至粒子的表面，因其具有较强的氧化还原能力，从而使附着在粒子表面不能吸收光的物质发生氧化还原反应。光解水制氢技术的首次提出是在 1972 年，日本东京大学的 Fujishima 教授 [1] 发现二氧化钛单晶电极经过太阳光的照射可以将水分解为氧气和氢气，直接将太阳能转化为化学能。在这样的基础之上，各种各样的光催化剂被科学研究者们发现，本
文旨在从光催化剂的角度出发，就现存的一些利用可见光解水制氢的方法进行简单的介绍以及其研究进展。 2 研究现状综述 石墨相氮化碳即 g-C3N4 是一种具有优异光催化性能的非金 属半导体，其组成元素是地球上含量丰富的C和N,相比于金属 半导体而言成本较低。且 g-C3N4 具有密度低、化学稳定性好、耐磨性强［2］等优点。由于g-C3N4的禁带带宽合适，在2.7eV左右，可以吸收太阳光谱中波长小于475nm的光波，可见光可激发；且g-C3N4没有毒性，适用范围广，引起了学者们的广泛研究。关于石墨相氮化碳的单层结构主要有以下两种观点［3］，一种是三嗪环，一种是 3-s- 三嗪环，主要的研究对象是 3-s- 三嗪环。 g-C3N4中的C和N是以sp2形式杂化，形成的高度离域的n共轭体系［4］,其导带和价带分别处于 1.4V和-1.3V［5］，横跨在 H+/H2和OH-/O2的两侧，所以g-C3N4在分解水制氢方面有很好的应用。但是g-C3N4存在着一些问题，如电荷迁移慢、载流子复合严重、量子效率低、禁带宽度大不利于可见光的利用等。针对这些问题，国内外的专家学者们开展了大量的工作。 将g-C3N4做成纳米结构有利于增加其表面积，提高光捕获能力，缩短光生电子和空穴的迁移途径，改善光生载流子复合效率大的缺陷。Han等人［6］以双氰胺做前驱体，制备出的海草状 的 g-C3N4 具有多孔结构和更小的片层结构，比表面积大，光捕 获能力强，在可见光(入＞420nm照射下，海草状的g-C3N4的析氢速
光解水制氢半导体光催化材料的研究进展
光解水制氢半导体光催化材料的研究进展 田蒙奎1 ,2 ,上官文峰2 ,欧阳自远1 ,王世杰1 (1. 中国科学院地球化学研究所,贵州贵阳550002 ; 2. 上海交通大学机械与动力学院燃烧与环境技术研究中心,上海200030) 摘要: 自从Fujishima2Honda 效应发现以来,科学研究者一直努力试图利用半导体光催化剂光分解水来获得既可储存而又清洁的学能———氢能。近一二十年来,光催化材料的研究经历了从简单氧化物、复合氧化物、层状化合物到能响应可见光的光催化材料。本文重点描述了这些光催化材料的结构和光催化特性,阐述了该课题的意和今后的研究方向。关键词: 光解水;氢能;半导体光催化剂中图分号: X13 文献标识码:A文章编号:100129731 (2005) 1021489204 1 引言 在能源危机和环境问题的双重压力下,氢能因其燃烧值高、储量丰富、无污染而成为最有希望替代现有化石能源的清洁能源,因而氢能的开发成了能源领域的研究热点。自从Fujishima 和Honda 于1972 年发现了TiO2 光电化学能分解水产生H2 和O2 以来[1 ] ,科学研究者实现太阳能光解水制氢一直在作不懈的努力。普遍接受的光解水制氢原理是:半导体光催化剂在能量等于或大于其禁带宽度的光辐射时,电子从最高电子占据分子轨道( HOMO ,即价带) 受激跃迁至最低电子占据分子轨道(LUMO ,即导带) ,从而在价带留下了光生空穴( h + ) , 导带中引入了光生电子(e - ) 。光生空穴和光生电子分别具有氧化和还
原能力。要实现太阳能光解水制氢和氧,光生电子的还原能力必须能还原H2O 产生H2 ,而光生空穴的氧化能力必须能氧化H2O 产生O2 ,即半导体光催化剂的导带底要在H2O/ H2 电位( E0 = 0V ,p H = 0) 的上面(导带位置越高,电位越负,还原能力越强) ;而价带顶在O2 / H2O 电位( ENHE = + 1. 23V ,p H = 0) 的下面(价带位置越低,电位越正,氧化能力越强) 。近一二十年来, TiO2 以外的光催化剂的相继发现,特别是能响应可见光的光催化材料的出现,使得光解水制氢研究进入了非常活跃时期。本文就近期太阳能光解水制氢研究进展中的半导体光催化材料作一综述。 2 简单半导体氧化物,硫化物系光催化剂目前广泛研究的简单化合物半导体材料的能带结构如图1 所示： 图1 部分半导体材料的能带结构示意图 Fig 1 Schematic diagram of band st ructure for some semiconductor s TiO2 光催化剂由于光照不发生光腐蚀、耐酸碱性好、化学性质稳定、对生物无毒性、来源丰富等优点而被广为利用。具有代表性的
铁、铜的获取及应用学案
专题3 第2单元铁、铜的获取及应用 §3-2-1 从自然界获取铁和铜 【学海导航】 1．了解铁、铜在自然界的主要存在形式和铁、铜的冶炼方法 2．掌握高炉炼铁、湿法冶铜的原理，体会铁、铜的冶炼对人类文明的重要。 重点：常见冶炼的原理、高炉炼铁的原理 # 【主干知识】 人类最早发现的应用最广泛的两大金属是、 一、铁、铜的存在： 铁、铜在自然界中主要以的形式存在。常见的铁矿有磁铁矿、赤铁矿，常见的铜铁矿有黄铜矿（CuFeS2）、孔雀石等。 完成课本72页的交流与讨论 生成铁的化学方程式生成铜的化学方程式 、 、 | 、 、 二、铁的获取 1．存在 (1)含量：铁元素在地壳中的含量居第____位。 (2)形态：主要以________形式存在，铁单质只有在______中存在。 2．铁的冶炼 根据下图所示实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验装置，回答以下问题： 、 ①反应过程中发生的现象是； ②气球的作用是。 石灰水 Fe2O3 CO
… 工业炼铁 (1)设备：____________。 (2)原料：________、________、__________、 __________等。 (3)原理：高温下，用__________把铁从铁矿 石中还原出来。 (4)主要反应： ①还原剂的生成：________________________，__________________。 ②铁矿石的还原：_______________________________________________________。 ③炉渣的形成：________________________________，____________。 ； (5)铁合金： 含C__________的为生铁，含C____________的为钢。 三、铜的获取 1．存在 (1)形态：__________及少量单质。 (2)常见铜矿石主要成分：黄铜矿__________、孔雀石__________________。 2．冶炼 (1)工业炼铜 } 工业上用高温冶炼黄铜矿（ ）得到铜。由此冶炼得到的铜，其含量达到%～%。通过 法精炼铜，同等含量可以达到%～%。 我国西汉时的炼丹家刘安所著《淮南万毕术》中记载“曾青得铁，则化为铜。”铜盐遇到铁时，就有铜生成。实质就是我们现在所说的：铁和可溶性铜盐发生的置换反应。 这一发现要比西方国家早1700多年。在宋朝时采用这一方法炼铜已有相当规模，每年炼铜500吨。这种炼铜方法在我国最早，是“湿法冶金”的先驱。 黄铜矿――→高温含Ag 、Au 、Fe 、Zn 等杂质的粗铜――→电解 精铜 (2)生物炼铜(矿堆浸铜法) +O 2=CO 2 CO 2+C=2CO 3CO+Fe 2O 3 =2Fe+3CO 2