可见光下掺N附Ag纳米TiO_2的光催化降解甲基橙

采用溶胶–凝胶法制备纯TiO_2和掺氮TiO_2纳米颗粒(N-TiO_2),然后通过光催化还原在其表面附Ag,得到表面附Ag的纳米TiO_2(即Ag/TiO_2)和掺N附Ag纳米TiO_2(即Ag/N-TiO_2),利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、光致发光光谱仪(photoluminescence spectroscopy,PL)、X射线光电子能谱(XPS)以及紫外可见漫反射光谱分析(UV-VIS DRS)对TiO_2及其掺杂改性后的组成和结构、光吸收性能以及可见光下对甲基橙溶液的光催化活性等进行表征。结果表明,所有样品均为锐钛矿型,Ag/TiO_2的平均晶粒度为20.4 nm;N以替代型N-Ti-O、间隙型Ti-O-N(或氧化态Ti-O-N-O)的形式存在于晶格中,银以Ag0形式附着在TiO_2表面;N掺杂抑制TiO_2晶粒的生长,并抑制光生电子与空穴的复合,从而促进TiO_2对可见光的吸收;表面附Ag对TiO_2晶格没有明显影响,但在450~580 nm可见光区产生强烈的表面等离子吸收带并延长至近红外区。TiO_2及其掺杂改性后对甲基橙的光催化效果为Ag/N-TiO_2Ag/TiO_2N-TiO_2TiO_2(或Degussa P25),Ag/N-TiO_2在可见光下对甲基橙(p H=3)进行光催化降解,150 min时降解率达到95%。     

Cu/Ag掺杂TiO_2包覆SiO_2纳米复合材料的结构与光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备包覆层厚度约为12 nm的高分散性TiO_2包覆SiO_2(TCS)复合粉末。在此基础上,合成光催化效率显著提高的Cu和Ag掺杂TCS光催化剂。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计和光催化降解甲基橙测试等,系统研究包覆和掺杂对TiO_2结构及光催化活性的影响规律和相关作用机制。结果表明,TiO_2与SiO_2的界面可能以Ti—O—Si化学键联结,并通过影响TiO_2的结晶过程而抑制TiO_2晶粒的长大。通过控制实验条件得到了性能优异的Cu_2O-TiO_2-SiO_2复合粉末,Cu掺杂的作用机制可理解为Cu_2O半导体对TiO_2的修饰,光催化活性的提高与氧空位和Cu_2O有关。相比较,Ag掺杂对TiO_2的禁带宽度影响不大,但吸光强度有较大提高。当Ag掺杂量为1.0%时,光催化降解甲基橙效率达到95.7%。     

Sc2O3掺杂对ScSZ粉体制备过程的影响研究

本文以ZrOCl₂·8H2O和Sc₂O₃为原料,聚乙二醇(PEG800)为分散剂,氨水为沉淀剂,采用共沉淀法制备了不同钪掺杂量的氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)复合粉体,并通过TG/DSC热分析、ICP、XRD、Raman和SEM等分析手段对样品进行表征,研究了Sc₂O₃掺杂对ZrO₂前驱体热稳定性和ZrO₂粉体物相、形貌等的影响,还探讨了洗涤方式对所制备的ScSZ粉体形貌的影响。结果表明:ZrO₂和ScSZ前驱体均为无定形状态,经煅烧后ScSZ前驱体的总失重量大于ZrO₂前驱体的总失重量;未掺杂钪所制备的ZrO₂粉体为单斜相,钪掺杂改变了物相,ScSZ粉体为四方和立方相的混合晶型;钪掺杂对ZrO₂粉体的粒径无明显影响,ZrO₂和ScSZ粉体均发生一定团聚,团聚体直径约为0.5~3μm;采用乙醇洗涤有利于减小ScSZ粉体的初级纳米颗粒粒径,减小团聚现象,粉末团聚较松散。     

Ag/AgCl复合粉末的制备及光催化性能研究

AgCl光催化剂可以有效避免纳米TiO_2只对紫外光响应造成的缺陷和不足。围绕Ag/AgCl复合粉体的制备及其对催化降解有机污染物的性能进行研究,采用四种不同的方法制备了Ag/AgCl复合粉体,在波长λ420 nm的可见光下考察了Ag/AgCl复合粉体对甲基橙的降解能力,并探讨了其催化机理。结果发现,催化剂的活性与复合粉体样品的形貌结构有很大关联。以AgNO_3作为Ag源,利用乙醇将部分AgNO_3还原为纳米银颗粒,并利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为高分子保护剂制备出的Ag/AgCl复合粉体表现出良好的可见光催化活性和稳定性,在20 min内几乎将甲基橙完全降解,该光催化剂对甲基橙的一级降解反应常数为4.99×10~(-2)。     

金属离子掺杂对离子液辅助制备纳米TiO_2性能的影响

以过渡金属(Cr、Fe、Ni和Zn)掺杂为手段,以溶胶凝胶为制备方法,以离子液2—羟基咪唑甲酸盐为微观结构调控试剂,制备了TiO_2纳米粒子。将样品备好后,在500℃的条件下进行煅烧处理,用BET、XRD、DRS等手段进行结构表征,以酸性蓝92为模拟污染物对其光催化性能进行测定。研究结果表明,经过渡金属掺杂后的TiO_2纳米颗粒比纯TiO_2具有更高的比表面积和更小的粒径尺寸。过渡金属的掺杂使TiO_2的吸收光谱向可见光的方向移动。在紫外灯照射下,水溶液中酸性蓝92的光降解结果为:过渡金属离子的存在使TiO_2纳米颗粒的光催化活性得到了明显增强。     

Cu掺杂对硫化镍精矿制备高效异相类Fenton催化剂(Ni,Mg, Cu)Fe2O4的影响

以硫化镍精矿为原料,采用共沉淀–煅烧法成功制备出Cu掺杂尖晶石铁氧体(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄异相类Fenton催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统研究了Cu掺杂量对所制备产物微观结构、形貌及催化性能的影响;确立了最优催化体系为光助类Fenton催化体系“(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄催化剂/H₂O₂/可见光”,揭示了Cu掺杂对(Mg, Ni)Fe₂O₄催化活性的增强机制。结果表明:在选定的实验条件下,制备得到的产物均为纯相立方尖晶石铁氧体。当Ni与Cu摩尔比为1∶1时,合成的(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄在可见光照180 min条件下对质量浓度为10 mg?L?1的罗丹明B(RhB)溶液的降解率可达94.5%。究其主要原因为:随着Cu掺杂量的增加,占据(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄八面体位的Fe3+和Cu2+的相对含量增加,即裸露于铁氧体表面的Fe3+和Cu2+数量增多,以及两者的协同作用,加速了羟基自由基(·OH)反应的发生,最终使得RhB溶液的降解效率从73.1%提高至94.5%。      

化学镀Al2O3/Cu复合粉烧结体的组织研究

采用化学镀法制备了Al2O3/Cu复合粉体,将复合粉体在160MPa的压力下保压5nin压制,在1 000℃保温1h、N2保护烧结,得到体积分数为50％的Al2O3p/Cu复合材料.通过SEM对复合粉体的形貌和复合材料的断口进行观察,通过光学显微镜对复合材料组织进行观察,通过能谱仪对复合材料中颗粒和基体的界面进行成分分析,并对其密度和热膨胀系数进行测定,结果表明:复合材料中Al2O3颗粒分布均匀,与Cu基体结合良好;复合材料相对密度为88.6％,100 ～ 300°C的热膨胀系数在(8.7～14.3) ×10-6/K之间.     

SnO_(2)粒径大小对Ag/SnO_(2)(12)材料组织与性能的影响

采用化学沉淀法、低温煅烧、湿法球磨、化学包覆、冷等静压成型、热压烧结、热处理等工艺制备出三种含有不同粒径SnO_(2)的Ag/SnO_(2)(12)块状材料,分别探讨了球磨时间对粉体粒度分布和D50的影响、不同SnO_(2)粒径大小对Ag/SnO_(2)(12)微观组织、密度、力学性能和电学性能的影响。结果表明,球磨时间在36 h下得到的SnO_(2)粉体颗粒的平均粒度小,且小粒径粉体所占比例大,同时第二相颗粒状SnO_(2)在Ag/SnOa(12)内部均匀分布。随着球磨时间的增加,材料的致密度、硬度、导电率和耐压性能逐渐提高。     

Ag/SnO2电接触材料的制备及烧结条件对密度的影响

以AgNO3和Sn(Ⅳ)盐为原料,采用水热还原法合成了银氧化锡(Ag/SnO2)复合粉体.复合粉体经压片、烧结制得片状Ag/SnO2电接触材料.通过XRD和SEM等手段对制得的Ag/SnO2复合粉体进行表征,系统考察了烧结时间、烧结温度、SnO2含量等因素对Ag/SnO2电接触材料密度的影响.结果表明,所得Ag/SnO2粉体为高度分散的球形颗粒; Ag/SnO2粉体经压片后,于750℃烧结3h所得电接触材料的密度最大;且材料的相对密度随其中SnO2含量的增加而略有降低,当SnO2含量在8%～16%(质量分数)之间时,所得Ag/SnO2电接触材料的相对密度均达到了97%以上.     

气相爆轰法制备纳米TiO_2-SiO_2复合氧化物及其表征

以H_2和O_2的混合气体为爆源、TiCl4和SiCl4溶液为前驱体,通过气相爆轰制备纳米TiO_2-SiO_2复合氧化物,探究了不同前驱体Ti/Si比值对爆轰产物的影响,利用X射线衍射仪(XRD)、场发射透射电镜(TEM)及红外光谱仪(FTIR)等对爆轰产物的晶体结构、微观形貌和化学组成进行了观察分析。结果表明:在纳米TiO_2-SiO_2复合氧化物中,TiO_2为金红石型和锐钛型混晶形式,SiO_2则为无定型形式。TiO_2-SiO_2复合氧化物颗粒中存在Ti—O—Si键。所得TiO_2-SiO_2复合结构为无定型SiO_2附着于晶态TiO_2的外部,且随着前驱体Ti/Si比值的改变而发生变化。     

改性TiO_2光催化剂去除废水中重金属离子研究进展

介绍了改性TiO_2对重金属离子光催化去除机制,以及离子掺杂、复合和表面功能化等改性方法,探讨了有机电子给体、无机离子和气氛等因素对改性TiO_2光催化去除Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)、U(Ⅵ)及As(Ⅴ)等有毒离子的影响,展望了改性TiO_2在光催化去除重金属离子中的应用前景。     

二氧化钛复合材料光催化水体中氨氮的性能及降解途径

通过溶胶凝胶法制备了以活性炭负载(TiO_2/AC)、吐温80、Cu~(2+)和Fe~(3+)掺杂的四种纳米TiO_2颗粒复合材料,采用X-射线衍射分析和全波长UV-VIS扫描对样品进行表征。在紫外灯照射下,以氨氮溶液为光催化降解材料测定各种改性TiO_2样品的光催化活性,并探讨了光催化氨氮的降解途径。分析表明,掺杂Fe~(3+)或Cu~(2+)的TiO_2均为锐钛矿相,可以使TiO_2平均粒径减小,Cu~(2+)掺杂TiO_2的吸光波长发生了显著红移现象,而Fe~(3+)掺杂TiO_2后此现象不明显。对氨氮光催化作用比较,其性能依次是TiO_2/ACFe~(3+)/吐温/TiO_2和Cu~(2+)/吐温/TiO_2 Fe~(3+)/TiO_2和Cu~(2+)/TiO_2。同时掺杂Cu~(2+)和Fe~(3+),对二氧化钛光催化效率具有协同效应。TiO_2光催化氧化氨氮的反应途径与生物氧化基本相似,最终生成氮气。     

Ni掺杂TiO_2电子和几何结构的第一性原理研究

利用密度泛函理论框架下的第一性原理方法,对不同掺杂量、不同方式的Ni掺杂锐钛矿相TiO_2(anatase TiO_2:A-TiO_2)的晶胞结构、缺陷形成能和态密度图像等进行了研究,并着重讨论了掺杂Ni离子周围配位场改变对体系电子结构的影响.结果表明,掺杂方式的不同对Ni-TiO_2超晶胞的几何结构有较大影响.正是几何结构的变化导致掺杂Ni离子处于不同类型的晶体配位场之中,这是掺杂体系电子结构差异的本质原因.通过对掺杂体系形成能的比较,发现Ni掺杂TiO_2的具体方式取决于晶体生长过程中的氧环境.通过对体系电子结构的研究,发现各种掺杂体系的禁带中都出现由Ni 3d-O2p轨道杂化形成的杂质能级.Ni离子替代晶格Ti掺杂会使吸收光谱红移,而Ni的晶隙掺杂则使吸收光谱蓝移,且这种光谱吸收带边的差异会随掺杂浓度的增加而增大.     

Sb掺杂金红石型TiO_2微球水热合成与气敏性能研究

采用水热法制备了不同Sb掺杂量的TiO_2微球,并用XRD和FE-SEM对样品进行表征。XRD结果表明,未掺杂和Sb掺杂样品均为纯金红石相;FE-SEM表明纯TiO_2微球和Sb掺杂TiO_2微球分别以纳米颗粒、纳米棒为组成单元。气敏测试结果表明,Sb掺杂使金红石TiO_2气敏元件的最佳工作温度由掺杂前的350℃降低至掺杂后的200℃,其中Sb掺杂量为7.5%的TiO_2气敏元件的灵敏度最高,在200℃下对100×10-6C2H5OH的灵敏度为11.82,响应时间为28 s,恢复时间为6 s,检测下限可达到10×10-6。     

重金属离子对裸体方格星虫的急性毒性试验

[目的]研究Cu2+和Hg2+时裸体方格星虫的急性毒性.[方法]采集裸体方格星虫于实验室暂养3-4 d后,选用健康和规格一致个体进行试验.分别选用Cu2+浓度为0.350、0.408、0.477、0.556和0.649 mg/L,Hg2+浓度为0.400、0.480、0.576、0.691和0.829 mg/L进行急性毒性试验.[结果]裸体方格星虫对Cu2+和Hg2+的耐药性均随试验时间延长而缓慢降低.Hg2+对裸体方格星虫24和48 h半致死浓度分别为0.615和0.374 ms/L,Cu2+对裸体方格星虫24和48 h半致死浓度分别为0.497和0.407 mg/L.[结论]Cu2+和Hg2+均对裸体方格星虫具有毒性效应.     

水热还原法制备W-Cu复合粉体的工艺研究及表征

利用XRD、SEM、TEM等检测手段,对制备新型W-Cu合金过程中的产物显微组织进行研究和标定。结果表明:水热过程中,Na_2WO_4·2H_2O和Cu(NO_3)_2·3H_2O发生反应,水热反应产物主要由球形Cu WO_4·2H_2O和Cu_2WO_4(OH)_2的复合络合物组成,该络合物粉末分散性好,粒度均匀,平均粒径10~15 nm;煅烧后,水热产物转变为由CuWO_(4-x)、CuO和WO_3组成的混合氧化物粉体;经H2还原,氧化物粉末完全转化成W-Cu复合粉末,呈一种特别的W包覆Cu的近球形结构,平均粒径为20~60 nm,且Cu的存在对WO3的还原起催化作用。     

Sr~(2+)掺杂对Ca_(0.97)TiO_3∶Eu■发光粉体性能的影响

采用草酸盐共沉淀法制备Ca_(0.97)TiO_3∶Eu■发光粉体,利用Sr与Ca同族且半径相差不大的特性,研究Sr~(2+)掺杂取代Ca~(2+),对基体结构与性能的影响。通过XRD、SEM、TEM以及荧光光谱仪等对材料进行性能表征。研究结果表明,随着Sr~(2+)掺杂量的增加,荧光粉的晶体结构从正交晶系逐渐转变为立方晶系,晶粒尺寸变大。粉体荧光吸收峰与发射峰的位置与Ca_(0.97)TiO_3∶Eu■相同,发光强度随着Sr~(2+)掺杂量的增加先增大后减小,在Sr~(2+)掺杂量为10%mol时达到最大值。     

水热法制备氮、铁共掺杂TiO_2研究

以钛酸正丁酯为前躯体,硝酸铵和九水硝酸铁为氮、铁掺杂源,利用水热法制备了氮、铁共掺杂TiO2粉体。采用XRD、FE-SEM、EDS、BET、FT-IR等手段对所制备粉体进行了表征。结果显示:共掺杂TiO2粉体为锐钛矿型,呈球状,粒径为9.2 nm,较高的比表面积201 m2/g。对甲基橙溶液的光降解实验结果表明,在350W氙灯(模拟自然光)条件下,共掺杂的TiO2对于甲基橙的降解率为96.4%,光催化活性高于P25。在太阳光下,光照4 h,对甲基橙的降解率达到84.5%。     

AgCuInTi钎料焊接Al2O3陶瓷界面反应机制研究

采用AgCuInTi钎料在较低温度对Al2O3陶瓷与可伐合金(Kovar)进行焊接。研究了钎焊温度对于Al2O3/AgCuInTi/Kovar封接件抗拉强度及漏气速率的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及X射线衍射分析(XRD)对陶瓷与钎料反应界面进行分析,研究界面反应机制。结果表明:随着焊接温度的升高,抗拉强度先升高后降低,最高达780℃时的93 MPa,漏气速率有先变小后变大的趋势,最小漏气速率为810℃时的1.1×10-10Pa·m3·s-1;焊接界面清晰可辨,陶瓷与钎料层形成了明显的反应界面,元素Ti和Cu在界面处达到峰值;元素In促使钎料在较低温度熔化,同时与Ag作用形成了钎料层的基体相,在陶瓷与钎料反应界面附近与Cu作用生成Cu4In;活性元素Ti是实现Al2O3与AgCuInTi连接的关键,界面主要产物为TiO2,TiO,Cu3TiO4,Al3Ti,同时伴有单质Ag的生成。     

Na1.7-x CaX (Co0.85Cu0.15)2O4粉体的制备及其热电性能的研究

本文采用自蔓延法与固相反应相结合的方法,以Na2CO3、CaCO3、Co(NO3)2·6H2O、CuO、HNO3为原料,去离子水为溶剂,柠檬酸为螯合剂,制备了Na1.7-xCax(Co0.85Cu0.15)2O4(0≤x≤0.20)粉体.对制备的粉末XRD以及烧结试样的SEM进行分析.结果表明随着Ca2+掺杂量的增加,...