Zr和N共掺杂TiO2的制备、表征及其光催化性能

利用水解沉淀法制备TiO2、N-TiO2、Zr-TiO2以及Zr和N共掺杂的纳米TiO2,用TEM、XRD、XPS和UV-Vis-DRs等方法对光催化剂的结构、元素组成和对可见光的响应等性能进行表征,并以甲基橙为目标降解物,测试其光催化降解效果。结果表明,Zr掺杂能够降低TiO2光催化剂的粒径;Zr和N共掺杂可以起到协同作用,提高样品的光催化活性,同时增强样品在可见光区的响应。Zr和N共掺杂TiO2在高压汞灯光照下比TiO2具有更好的光催化效果,2%Zr和N共掺杂TiO2光照3h后对甲基橙的降解率比纯TiO2提高32%。     

N-doped TiO2 nanotube arrays: Synthesis by anodic oxidation in an Ionic Liquid ([BMIM]BF4) and Assessment of Photocatalytic Properties

本文简述了以HF水溶液为电解液,离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 [BMIM]BF4）为N源,采用阳极氧化法制备N掺杂TiO2纳米管阵列。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和紫外-可见漫反射光谱（DRS）对N掺杂TiO2纳米管阵列的表面形貌、晶型和氮元素的掺杂方式进行分析。以球形氙灯为光源,亚甲基蓝溶液为目标物质测试N掺杂TiO2纳米管阵列的光催化活性。N掺杂TiO2纳米管阵列对亚甲基蓝溶液的降解率明显高于未掺杂的TiO2纳米管阵列。这是因为N掺杂后产生杂质能级使禁带宽度变窄,并且N掺杂进入TiO2晶格中形成O-Ti-N 键和Ti- O-N键,使氧空位数量增加,从而使光催化活性提高。     

Pd-AgNbO3光催化剂的合成及其光催化活性研究

采用浸渍法制备Pd-AgNbO3光催化剂,并运用XRD、XPS、SEM-EDS和DRS等方法对光催化剂进行表征与分析。以亚甲基蓝染料(MB)为降解污染物,考察Pd掺杂对AgNbO3光催化活性的影响。结果表明,Pd引入后AgNbO3的晶型结构及表面性质并未发生变化。DRS分析表明,Pd掺杂后光催化材料在可见光区的吸光度明显提高。光催化降解实验表明,当Pd的掺杂量为0.8%(质量分数,下同),热处理温度为400℃,煅烧时间为3h时,光催化降解活性最高,MB降解率为92.2%。Pd-AgNbO3光催化降解MB符合一级反应动力学特性。     

溶胶-凝胶法制备TiO2纳米颗粒及其光催化性能

考察了通过溶胶-凝胶法进行过渡金属(Fe3 、Zn2 、Co2 、Ni2 、Cr3 和Sn4 )和稀土元素(La3 、Pr3 、Nd3 、Ce4 、Sm3 、Tb3 、Eu.3 、Gd3 、Y3 和Dy3 )掺杂的TiO2纳米颗粒的光催化活性,以及通过超声波处理反应过程中的溶胶所制备得到的TiO2纳米颗粒的光催化活性.结果表明:0.5%Sn4 、0.5%La3 、0.5%Y3 和0.5%Eu3 (质量分数)掺杂的TiO2纳米颗粒在降解甲基橙溶液的反应中,其光催化活性提高2%～7%;其它的掺杂则使TiO2纳米颗粒的光催化活性降低0.5%～25%;在TiO2纳米颗粒的制备过程中,对溶胶进行超声辐照可使其光催化活性提高15%以上,这是提高TiO2纳米颗粒光催化活性的一条新途径.     

B-Er共掺杂BiVO_4及对甲基橙的可见光光催化降解

采用柠檬酸络合法分别合成了B掺杂及B-Er共掺杂BiVO4可见光光催化剂,并对材料进行了XRD、SEM、EDS、BET和UV-vis等表征和分析。以光催化降解甲基橙溶液为探针反应,考察掺杂对BiVO4可见光催化活性的影响。结果表明:掺杂没有改变BiVO4晶型,掺杂前后均为单斜型,但B-Er共掺杂BiVO4的晶体粒径较单掺杂B和纯BiVO4减小。由UV-vis知,B-Er共掺杂BiVO4的光吸收强度大于单掺杂和纯BiVO4,光谱吸收红移程度大于单掺杂。B和Er共掺杂纳米BiVO4光催化剂产生协同效应,其光催化性能优于单掺杂B。当固定B为4%掺杂时,Er掺杂量为1%制备的B-Er共掺杂BiVO4,60 min对甲基橙的降解率达96.62%,较单掺杂B(37%)和纯样(20%)有明显提高。     

掺杂TiO2的光催化性能研究

在TiO2中掺入杂质离子是改善TiO2光催化活性的重要方法，不同方式的掺杂能不同程度地提高TiO2的光催化性能，使TiO2光催化剂在优化降解大气和水中的污染物等方面具有十分广阔的应用前景。本文对近年来利用金属离子、非金属离子、多离子等掺杂方式提高TiO2的光催化性能研究现状进行综述。     

硅胶负载掺钕TiO2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法将掺钕二氧化钛负载在二氧化硅上制备复合光催化剂（Nd/TiO2-SiO2）,利用XRD、SEM、FT-IR和DRS对Nd/TiO2-SiO2进行表征,并通过甲基橙溶液的光催化降解评价其光催化性能。结果表明：Nd/TiO2-SiO2在可见光区388-619nm范围内的光吸收性能随着钕掺杂量的增大而增强,钕掺杂有利于降低电子-空穴的复合率,钕和二氧化硅提高TiO2的光催化活性。在600℃煅烧的0.1%Nd/TiO2-SiO2的光催化活性最高,1h后甲基橙降解率为82.9%。     

热喷涂法制备的La3+掺杂纳米TiO2粉末的表征

采用等离子热喷涂法以钛酸四丁酯为主要原料制备出稀土离子掺杂的纳米TiO2光催化剂.通过XRD,XPS,TEM,UV-Vis等检测手段对样品进行表征,同时检测了其光催化性能,并分析了掺杂对TiO2的影响机理.结果表明,所制备的La3 掺杂纳米TiO2是锐钛矿相和金红石相混晶结构,粒径分布在10～50nm之间;La3 掺杂能够促进锐钛矿向金红石的转变,同时抑制TiO2晶粒的长大;La3 掺杂使TiO2紫外-可见吸收光谱发生红移;适量La3 掺杂能显著提高TiO2的光催化活性,最佳掺杂浓度为0.5%(与Ti原子摩尔比),甲基橙降解率在90min内可达到82.4%.比纯TiO2高出13.2%.     

热处理对活性炭负载纳米TiO2光催化剂晶体结构及光活性的影响

用改性溶胶-凝胶法合成了活性炭负载纳米TiO2光催化剂粉末,通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)等研究光催化剂的晶体结构和表面形貌。不同气氛下煅烧对TiO2的晶体转变的影响研究表明：氮气下TiO2晶体转变温度明显低于空气下晶体转变温度,但是活性炭负载量对晶体结构的影响不大。光催化活性实验表明：活性炭负载纳米TiO2光催化剂对亚甲基蓝的降解作用要优于纯TiO2的降解作用。不同气氛下煅烧实验研究发现,在低于400℃时,空气中煅烧的光催化剂的光催化活性明显要优于在氮气中煅烧的;但在400℃时氮气中煅烧后的光催化剂对亚甲基蓝的降解作用达到了最佳,且高于同温度下在空气中煅烧的样品。而高于400℃后其降解效果逐渐下降。在空气中煅烧后的光催化剂在550℃煅烧后才对亚甲基蓝的降解活性达到了最佳状态。     

N掺杂TiO2薄膜光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法,以Ti(OC4H9)4和氨水等为原料制备纯二氧化钛、N掺杂以及N,Zn2+共掺杂的二氧化钛光催化薄膜.用X射线衍射和X光电子能谱等对薄膜进行了表征,紫外光和可见光下催化剂降解甲基橙溶液的实验结果表明,掺杂TiO2薄膜比无掺杂TiO2薄膜的光催化效率明显提高,并且可见光下对甲基橙溶液有一定的光催化活性,但Zn2+的存在对掺杂薄膜的光催化效率没有显著改善.分析原因可能是N掺杂在价带和导带之间形成了缺陷能级,减小了TiO2的禁带能隙,从而使TiO2的吸收带发生红移,实现可见光响应.     

Ce元素掺杂Sm_2Zr_2O_7材料的合成和热膨胀性能

研究了在Sm_2Zr_2O_7中掺杂Ce元素对其热膨胀系数的影响.通过共沉淀法合成Sm_2Ce_xZr_(2-x)O_7(0≤x≤0.4)粉体,在1600 ℃烧结成形.采用X射线衍射仪和扫描电镜分析其微观结构,利用热膨胀仪检测其热膨胀系数.Sm_2Ce_xZr_(2-x)O_7(0≤x≤0.4)的晶格常数大于纯Sm_2Zr_2O_7,热膨胀系数也高于纯Sm_2Zr_2O_7,这是因为Ce元素的掺杂有效地削弱了材料的化学键.     

P型Yb_yFe_xCo_(4-x)Sb_(12)化合物的制备及热电性能

采用熔融法制备了P型填充式方钴矿化合物Yb_yFe_xCo_(4-x)Sb_(12),并研究了Co位Fe掺杂对该化合物热电传输特性的影响.在300～850 K的温度范围内,测试了化合物的电导率、赛贝克系数和热导率.结果表明,化合物的主要相组成为Yb_yFe_xCo_(4-x)Sb_(12),EPMA结果显示化合物中含有微量FeSb_2和CoSb_2杂质相.化合物的赛贝克系数均为正值,表明为p型半导体.随着Fe掺杂量的增加,化合物的电导率增加,晶格热导率降低,最小室温晶格热导率仅为1.33 W·m~(-1)K~(-1),对于化合物Yb_0.29Fe_1.2Co_2.8Sb_(12),在800 K时获得最大热电优值ZT约为0.67.     

微量Al3+掺杂对钴铁氧体结构与磁学性能的影响

采用固相反应法制备CoFe2-xAlxO4(x=0,0.023,0.046,0.069,0.092)钴铁氧体系列样品,在1300℃氧气气氛下热处理后,采用X射线衍射仪(XRD)、物理性能测试系统(PPMS-9T)对样品的结构与磁性能进行了分析。结果表明,Al3+进入CoFe2O4晶格;本研究范围内微量的Al3+掺杂有助于促进CoFe2O4烧结致密化,微量的Al3+对CoFe2-xAlxO4样品的比饱和磁化强度没有损害,而样品的矫顽力略有降低。     

PMN-PZN-PT铁电陶瓷的准同型相界及电学性能

基于准同型相界(morphotropic phase boundary, MPB) 线性组合规律,研究Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3 -Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3 (PMN-PZN-PT)三元系的MPB区域,并探求电学性能优越的组分.实验选取(1-x) (0.67 PMN- 0.33 PT)-x(0.91 PZN-0.09 PT) 系列中x=0～0.85的8个实验点;为减少焦绿石相的生成,陶瓷试样用铌铁矿预产物法合成,最终在1120～1160 ℃烧成.X射线衍射分析表明该系列试样均为钙钛矿结构,且处于四方与菱方两相共存态,验证了两个子二元系MPB组分的连线均为该三元系的MPB区域.少量的PZN-PT取代PMN-PT可以提高该三元系的电学性能;在x=0.1的组分获得该系列的最优性能:极值介电常数ε_(m,1 kHz)=28 030,剩余极化强度Pr=32.5 μC/cm~2,压电系数d_(33)=545 pC/N.     

累积叠轧工艺对AgSnO2复合材料组织和性能的影响

采用原位反应合成法制备AgSnO2复合材料,在温度700℃对其进行累积叠轧。利用XRD、光学显微镜等研究了AgSnO2复合材料的物相组成以及各轧制道次后样品的金相组织,结果表明,累积叠轧工艺对AgSnO2复合材料的显微组织均匀化程度影响显著。实验测试了各道次轧制后样品的硬度、密度以及电阻率与轧制道次的关系,分析主要因素对样品力学与电学性能的影响机理。     

Effects of surface modification on electrochemical performance of MnO2

The MnO2 samples coated with Ca（OH）2 were prepared by a liquid-phase surface treatment method. The physical properties of the samples were examined by SEM, EDAX and chemical analysis, and their electrochemical performances were investigated by means of galvanostatic charge-discharge, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy （EIS）. The SEM results show that the samples coated with Ca（OH）2 display a porous surface structure. The electrochemical experiments indicate that the surface modification decreases the polarization of MnO2 electrodes and improves their discharge potentials and discharge capacities.     

Preparation and Surface Photovoltage Characterization of Cu2O

采用还原法合成了2种形貌的Cu2O纳米晶样品,尺寸均约700 nm。通过X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散光谱(EDX)和表面光电压谱(SPS)手段进行表征。以聚乙烯乙二醇为模板的样品在空气中氧化,而另外一种以葡萄糖为模板的样品在空气中却很稳定。测试结果表明Cu2O纳米晶的形貌明显影响其稳定性。通过表面光电压信号对比分析了这2种样品氧化的原因。     

快速共沉淀过程pH值对Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)(OH)_2及LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2性能的影响

采用快速共沉淀法制备Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体,利用前驱体与LiOH.H2O的高温固相反应得到锂离子电池层状正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,探讨pH值对材料结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试对合成样品进行表征。结果表明,pH值为11.00~12.00时,合成的Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体均无杂相;pH值为11.50时,合成的前驱体制备出的正极材料具有良好的电化学性能,0.1C倍率下首次放电比容量为192.4 mA.h/g;经过40次循环,容量保持率为91.56%。     

Comparative study of the fabrication of ultrafine Ti（C,N）-based cermets by spark plasma sintering and conventional vacuum sintering

Spark plasma sintering (SPS) and conventional vacuum sintering (VS) were employed to fabricate ultrafine Ti(C,N)-based cermets. The shrinkage behavior, microstructure, and porosity and mechanical properties of the samples fabricated by SPS were compared with those of the samples sintered by VS using optical microscopy, scanning electron microscopy, universal testing machine, and rockwell tester. The results are as follows: (1) The shrinkage process occurred mainly in the range of 1000-1300℃ during the VS process, and only a 0.2% linear shrinkage ratio appeared below 800℃；during the SPS process, a 60% dimensional change occurred below 800℃ as a result of pressure action. (2) By utilizing the SPS technique, it is difficult for obtaining fully dense Ti(C,N)-based cermets. Due to the much existence of pores and uncombined carbon, the mechanical properties of the sintered samples by SPS are inferior to sintered ones by VS. (3) grain size of the samples sintered by SPS is still below 0.5μm, but not by VS; because of low sintering temperature, there are no typical core/rim structures formed in the sintered samples by SPS1; the main microstrures of the sintered samples by SPS2 are a white core/grey shell sstructure, whereas by VS show a typical black core.grey shell structure.     

质子转移对低热法制备SrFe12O19结构和性能的影响

以Fe(NO3)3·9H2O、Sr(NO3)2和C6O7H8为原料,NH3为质子转移剂,在不同pH值条件下,进行低热固相反应,制备出系列前驱体,经900℃灼烧后得到相应产物。采用XRD、SEM和VSM对产物进行表征。结果表明,合成出的产物为平均粒径约100 nm的SrFe12O19纳米粉体。并发现随着pH值从6增加到11,合成产物的XRD衍射峰出现峰值先变大后变小现象;3种晶格参数(a,c,Vcell)出现先减小,后增大规律,而结晶度Xc则先变大,后变小。在pH=10时,所对应的晶格参数均发生最大拐点变化,因此产物的磁性能表现最佳(Ms=51.4 A·m2/kg、Mr=29.5 A·m2/kg、Hc=71.2 A/m),表明磁性粒子表面在此条件下磁交换作用最强。