La改性固体超强酸S_2O_8~(2-)/ZrO_2-Al_2O_3的制备及催化性能研究

采用共沉淀-浸渍法制备了固体超强酸S2O82-/ZrO2-Al2O3催化剂,并加入La对催化剂进行改性。以柠檬酸三丁酯的合成为探针反应评价催化剂的活性,并通过红外光谱、X射线衍射、NH3程序升温脱附等方法对催化剂进行表征,考察制备条件及La的引入对催化剂结构和性能的影响。结果表明:(NH4)2S2O8溶液浸渍浓度为0.5mol/L,锆铝氧化物物质的量比为1∶1,600℃焙烧4h后于1%(质量分数)的La(NO3)3溶液浸渍所得的催化剂活性较好,柠檬酸的转化率可达93.69%。La的引入可以提高催化剂对S2O82-的结合能力,抑制活性组分的分解,增加催化剂的酸强度和酸总量,提高催化剂的活性。     

Cum-Fen/Ti1-xSnxO2复合催化剂的脱硝性能及抗硫活性

采用共沉淀法制备Ti1-x Snx O2复合氧化物,浸渍负载质量分数10％的CuOx和FeOy活性组分,制备一系列Cum-Fen/Ti1-x Snx O2催化剂.探究不同Ti/Sn和Cu/Fe(物质的量比)对Cum-Fen/Ti1-x Snx O2催化剂的NH3-SCR反应活性的影响.研究结果表明,Ti0.67 Sn0.33 O2载体可促进活性组分CuOx和FeOy的相互作用.当Cu/Fe为3:1时,在300℃ 下NOx的转化率达到91.3％;向反应体系通入286 mg/m3 SO2反应3 h后,NOx的转化率仅下降2.6％.X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(H2-TPR)、程序升温脱附(NH3-TPD和NOx-TPD)的表征表明,CuOx和FeOy之间存在相互作用,与单一的Cu/Ti0.67 Sn0.33 O2和Fe/Ti0.67 Sn0.33 O2对比,复合催化剂表面吸附氧浓度相对增加15％ ～33％,总酸量增大56％,从而提高了催化剂脱硝活性.     

纳米Au/Fe_2O_3-MO_x催化剂的制备及低温催化氧化CO的研究EI北大核心

用沉积-沉淀法制备了纳米Au/Fe2O3-MOx(M=La和Ce)系列催化剂,考察了催化剂对于CO的低温催化氧化性能,并通过XRD,BET和AAS等表征手段对催化剂进行了表征,分析了稀土氧化物的掺杂对Au/Fe2O3催化剂性能的影响。结果表明:CeO2的加入能够有效提高Au/Fe2O3催化剂的催化活性,而La2O3的加入对催化剂性能没有明显的影响。     

CuO修饰TiO2纳米管的沉积-沉淀法制备及其催化CO氧化性能

以钛酸纳米管和Cu(NO3)2为前驱体,采用沉积-沉淀法制备CuO修饰TiO2纳米管(CuO/TiO2NTs)。通过TEM(透射电子显微镜)、XRD(X射线衍射)和XPS(X射线光电子能谱)表征材料的结构,并研究制备过程中pH值对所得CuO/TiO2 NTs催化CO氧化活性的影响。研究表明,通过沉积-沉淀法可以制备高活性的CuO/TiO2NTs,随溶液的pH值升高,铜的负载量变少,而且不易被还原的二价铜含量升高,导致催化剂的活性变差。     

La1-xSrxMnAl11O19-δ催化剂的甲烷燃烧性能研究

采用反相微乳液-共沉淀法制备了一系列以La、Sr作为镜面阳离子、锰离子作为活性组分的六铝酸盐催化剂La1-xSrxMnAl11O19-δ(x=0.2、0.4、0.5、0.6、0.8)。利用X射线衍射、比表面积分析等分析方法及甲烷燃烧对催化剂的结构和性质进行了考察,主要考察了不同含量的La和Sr离子的掺杂量对催化剂结构及对甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明,La和Sr同时作为镜面阳离子,不但可以形成完整的六铝酸盐,而且所制备的催化剂具有较高的催化活性。不同含量的La和Sr离子掺杂对于催化剂的特性有较大影响。当x=0.5时,所制备的催化剂La0.5-Sr0.5MnAl11O19-δ具有较高的催化活性,起燃温度T10%=502℃,至683℃甲烷完全转化。催化剂在低转化率下的宏观动力学实验结果表明,甲烷催化燃烧在La1-xSrxMnAl11O19-δ催化剂上为一级动力学反应,反应速率受催化剂固有性质控制。     

纳米Au／Fe2O3-MOx催化剂的制备及低温催化氧化CO的研究

用沉积-沉淀法制备了纳米Au/Fe2O3-MOx(M=La和Ce)系列催化剂,考察了催化剂对于CO的低温催化氧化性能,并通过XRD,BET和AAS等表征手段对催化剂进行了表征,分析了稀土氧化物的掺杂对Au/FezO3催化剂性能的影响.结果表明:CeO2的加入能够有效提高Au/Fe2O3催化剂的催化活性,而La2O3的加入对催化剂性能没有明显的影响.     

三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的结构及第一性原理计算

以共沉淀法、喷雾干燥法制备了三元正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2,应用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,与实验制备的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2进行对比,对3种不同的预想结构模型(堆叠结构、随机排列结构、超晶格结构)进行研究。实验结果表明,两种方法制备的三元材料都具有良好的层状结构,其中共沉淀法制备的层状结构更加明显,而喷雾干燥法制备的材料中过渡金属元素比更接近LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的化学计量比。计算结果表明,随机排列的结构模型能量最低、最稳定,与实验制备的三元正极材料结构最为相似。     

钛基LaxCe1-xTiyM1-yO3/γ-Al2O3催化剂的制备及催化燃烧性能

为提高钙钛矿型催化剂的活性,以γ-Al2O3为载体,采用等体积浸渍法制备负载型钙钛矿LaxCe1-xTiyM1-yO3/γ-Al2O3催化剂,考察了活性组分负载量、焙烧温度、A位元素配比和B位元素掺杂对催化剂催化燃烧甲苯性能的影响,并对催化剂进行XRD和BET表征。结果表明:催化剂的最佳制备条件是活性组分负载量为12%,焙烧温度为750℃,催化剂的最佳形式为La0.8Ce0.2 Ti0.8 Mn0.2 O3/γ-Al2 O3,在该催化剂的作用下,甲苯的起燃温度T50和完全转化温度T90分别为292℃和338℃;负载型钙钛矿催化剂保持了完整的钙钛矿结构,活性组分均匀分布在载体的孔道中,虽然会导致载体的比表面积有所降低,但催化剂可以更最大程度地分散,更有利于提高催化剂的催化活性。     

La/Cu比及分散剂对溶胶-凝胶法制备La2CuO4及光学性质的影响

采用溶胶-凝胶法,以硝酸镧和硝酸铜为原料,在不同La/Cu物质的量比条件下合成了La2CuO4粉体。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见-近红外光谱(UV-Vis-Nir)对样品的物相组成、显微形貌以及光学性能进行了分析。结果表明,n(La)/n(Cu)比为化学计量比2∶1时,可以制备出单一相的La2CuO4;n(La)/n(Cu)<2∶1时,产物含有CuO杂质相;n(La)/n(Cu)>2∶1时,含有La2O3杂质相。根据UV-Vis-Nir光谱分析,n(La)/n(Cu)为2∶1,所得La2CuO4的光学带隙为1.37eV,杂质相的产生使光学带隙减小。以抗坏血酸、葡萄糖为分散剂,有较好的分散效果,聚乙二醇作为分散剂时,出现团聚现象,相应的光学带隙分别为1.39、1.41和1.33eV。     

负载型Fe2O3/γ-Al2O3催化剂的制备及其对煤微波热解的催化活性

为实现低变质煤资源化的目标,在低变质煤微波热解的基础上采用超声浸渍-焙烧法制备负载型Fe2O3/γ-Al2O3催化剂,采用场发射扫描电镜(SEM)及X射线能谱(EDS)对催化剂进行表征,研究了其对煤微波热解过程中的催化效果及机理,考察焙烧时间、焙烧温度等因素对催化剂催化活性的影响,通过气-质联用(GC-MS)及煤气分析仪对焦油及气体组分和含量进行测定。结果表明,Fe2O3/γ-Al2O3催化剂的加入提高了煤微波热解制氢气及焦油产率,超声浸渍条件下400℃焙烧4h制备的产品催化活性最佳。     

纳米-Al2O3/SiO2加入量对MgO-Al2O3-SiO2复相陶瓷烧结机理的影响

为了探究纳米-Al₂O₃/SiO₂加入量对MgO-Al₂O₃-SiO₂复相陶瓷烧结行为的作用机理。以微米级MgO、纳米级Al₂O₃和SiO₂为主要原料制备陶瓷基复合材料。通过XRD和 SEM等检测手段对烧后试样的物相组成和微观结构进行测试与表征,重点研究Al₂O₃/SiO₂的加入对复相陶瓷物相组成、微观结构及烧结性能的影响。结果表明:随着Al₂O₃/SiO₂加入量的增大,试样烧后相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小再增大的趋势,加入15%Al₂O₃/SiO₂(质量分数)的试样经1 500 ℃烧结后,其相对密度可以达到94%。引入的Al₂O₃/SiO₂与基体中的MgO生成镁铝尖晶石与镁橄榄石相,原位反应伴随的体积膨胀,抵消部分烧结过程中的体积收缩。Al₂O₃/SiO₂加入量为75%(质量分数)的试样经1 400 ℃烧结后,基体中有大量堇青石相生成,随着煅烧温度提高到1 500 ℃,堇青石分解所产生的高温液相促进了试样的烧结收缩。     

热处理对Bi2O3-B2O3-SiO2凝胶玻璃粉体结构与性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了一种Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂系玻璃粉体,在200 ℃、400 ℃、600 ℃和800 ℃温度下分别对凝胶玻璃粉体进行热处理,借助SEM、TEM、XRD、FT-IR、Raman、XPS、DSC、热膨胀仪及“纽扣”烧结实验分别测定了经不同温度热处理后玻璃粉体的结构与性能,分析了其结构变化对玻璃粉体转变温度T_g和烧结特性的影响。结果显示,在实验温度范围内,随热处理温度升高,Bi³⁺逐渐进入玻璃网络中,[BiO₆]八面体和[BiO₃]三角体、[BO₄]四面体和[BO₃]三角体分别与[SiO₄]四面体以顶角相连的方式构建玻璃网络结构。O1s和Bi4f的电子结合能逐渐增大,B1s的电子结合能减小,玻璃网络结构稳定性增强,导致玻璃转变温度T_g及玻璃膨胀软化点温度T_d升高、 润湿性降低且热膨胀系数略有降低。经600 ℃热处理后,玻璃粉体具有较优的烧结性能,T_g、T_d分别约为485 ℃及542 ℃,热膨胀系数α约为7.067×10-6/℃。     

溶胶-凝胶法制备Bi0.975La0.025Fe0.975Ni0.025O3铁电薄膜的结构及物理性能

采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO_2/Si(111)衬底上制备了Bi_(0.975)La_(0.025)Fe_(0.975)Ni_(0.025)O_3(BLFNO)铁电薄膜。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)及其压电模式(PFM)对薄膜的晶体结构、表面形貌以及铁电畴结构进行了研究。研究发现,BLFNO为结晶良好的钙钛矿结构多晶薄膜,且薄膜表面颗粒生长均匀。PFM测试图显示铁电薄膜在自发极化下的铁电畴结构清晰,铁电电容器具有良好的铁电性能。应用铁电测试仪对Pt/BLFNO/Pt电容器进行测量,得到了饱和性良好的电滞回线。在828kV/cm的外加电场下,Pt/BLFNO/Pt电容器的剩余极化强度为74.3μC/cm~2,表明La、Ni的共掺杂没有明显抑制铁电电容器的剩余极化强度,铁电电容器具有良好的铁电性能。漏电流研究结果表明,La、Ni元素的共掺杂有效降低了薄膜的漏电流密度,在277.8kV/cm外加电场下漏电流密度在10-4 A/cm2量级,明显小于纯BFO薄膜的漏电流密度。正半支漏电流曲线满足SCLC导电机制,对于负半支曲线,当电场强度大于22.2kV/cm时,同样遵循SCLC导电机制;但是,当电场强度小于22.2kV/cm时,曲线斜率约为4.8,表明参与导电贡献的电子数较多,归因于极浅陷阱俘获的电子在外加电场作用下参与了导电行为。室温下磁滞回线测试结果表明BLFNO薄膜具有反铁磁性质。     

Sn0.94Sc0.06P2O7的合成及其中温电性能研究

采用固相法合成了Sn0.94Sc0.06P2O7。XRD测试结果表明Sn0.94Sc0.06P2O7表现为单一立方SnP2O7相结构。采用电化学工作站对样品的中温电性能(50~250℃)进行了研究。结果表明,样品在湿润H2气氛中200℃下,电导率达到最大值(2.8×10-2 S·cm-1)。以样品为固体电解质组装氢-空气燃料电池,性能测试表明,在150℃时,其最大输出功率密度为25.02mW·cm-2(厚度:1.7mm),表明Sn0.94Sc0.06P2O7是一种潜在的中温燃料电池的电解质材料。     

La2O3、Nd2O3、Y2O3对高岭石高温相变动力学的影响

利用综合热分析技术、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)研究了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温条件下转变成莫来石过程的作用,并采用Kissinger方程、Ozawa方程以及JMA修正方程(Ⅰ)和(Ⅱ)分析了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温相变动力学的影响。结果表明:3种稀土氧化物的掺入对高岭石的相变动力学参数产生了影响,相变活化能和频率因子与未掺入稀土氧化物的高岭石相比有所降低,析晶方式则未发生变化,均属于体积晶化。对比掺入3种稀土氧化物的高岭石相变活化能和频率因子可以看出,Y_2O_3对于高岭石高温条件下相变的促进作用最为明显,相变活化能最低。稀土氧化物对于高岭石高温相变产物影响不大,主晶相为莫来石相,次晶相为方石英相,但稀土氧化物的掺入使得方石英相的结晶度明显提高。     

机械化学合成Ni2Al3/Al2O3去合金化制备Raney-Ni/Al2O3复合粉体

以NiO粉和Al粉为原料,采用机械球磨诱发化学反应制备了Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。利用X射线衍射仪(XRD)和附带能量色散谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对复合粉体球磨过程中的固态反应过程、表面形貌进行表征。将Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体用浓度为20%的NaOH溶液腐蚀2h,可得到纳米晶结构的Ni/Al_2O_3复合粉体。利用XRD和TEM对其物相和结构进行了表征。结果表明,球磨1h后混合粉末仍为NiO粉和Al粉,球磨3h后NiO粉和Al粉在机械力的作用下反应形成Ni_2Al_3和Al_2O_3粉体,机械力诱发的NiO和Al之间的反应属于突发型反应,继续球磨10h后形成Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体在70℃、质量比为20%NaOH溶液中刻蚀2h,可获得Ni/Al_2O_3复合粉体。     

第一性原理对CaTiO3和CaCu3Ti4O12的对比研究

通过Ca替换CaCu_3Ti_4O_(12)晶胞中的所有Cu,建立了包含TiO6八面体扭转的CaTiO3;通过Cu替换CaTiO32×2×2超胞中3/4的Ca,建立了不包含CuO_4正方形的CaCu_3Ti_4O_(12)。采用Materials Studio软件的CASTEP模块,对比了上述晶体和标准晶体成键状况、能带结构、态密度及介电函数,分析了TiO6八面体扭转和CuO_4正方形的影响,发现了Cu-O键或CuO_4正方形对CaCu_3Ti_4O_(12)光频介电常数的关键性作用。研究结果提供了通过内禀机制优化CaCu_3Ti_4O_(12)材料介电性能的新途径。     

添加La2O3对粉煤灰合成Al2O3-SiC复合粉体的影响

以粉煤灰和活性炭为原料,通过碳热还原反应在Ar气氛下合成Al_2O_3-SiC粉体,探究了一条低成本合成Al_2O_3-SiC粉体的可行途径。研究了添加La_2O_3对合成过程的影响。采用XRD和SEM表征了材料的物相组成和显微形貌。结果表明:当粉煤灰与活性炭质量比为100∶44,在1 550℃下保温5h,添加6%(质量分数)的La_2O_3时,可合成性能良好的Al_2O_3-SiC粉体,颗粒分布均匀,平均粒径为0.5~1μm,较不添加La_2O_3合成温度降低约50℃。     

微波和真空烧结制备La2O3掺杂Al2O3透明陶瓷

通过共沉淀法制备La2O3掺杂Al_2O_3纳米粉,粉体经压制后分别采用微波和真空烧结制备Al_2O_3透明陶瓷。结果表明:Al_2O_3粉末颗粒大小均匀,近似球形,为40~60nm;两种烧结方式制备的试样XRD图中均为α-Al_2O_3,未检测到其它相。La2O3掺杂量为1%时,随烧结温度升高,两种烧结方法得到的Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均呈上升趋势,且微波烧结陶瓷的相对密度和抗弯强度明显高于真空烧结。1500℃烧结时,随La2O3掺杂量的增加,Al_2O_3陶瓷的相对密度均先增大后减小,当La2O3掺杂量为1%时,Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均最大。微波烧结陶瓷的透光率明显高于真空烧结,且其断口晶粒比真空烧结明显细少。     

MgO/Al2O3比对MgO-Al2O3-SiO2系统玻璃分相与析晶的影响

采用高温熔融法制备了具有不同MgO/Al₂O₃比的堇青石微晶玻璃。采用差热分析仪(DTA)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试技术研究了MgO/Al₂O₃比对该系统玻璃分相和析晶的影响。结果表明:当SiO₂含量不变时,随着MgO/Al₂O₃比的减小,分相形貌由连通的蠕虫状逐渐变为孤立的球形结构,且分相粒子尺寸逐渐减小,从200~300 nm减小至30~50 nm。当MgO/Al₂O₃比从3降到1,析晶峰温度由997 ℃升至1 105 ℃,析晶的难度逐渐提高。当MgO/Al₂O₃比为3时,MgO-Al₂O₃-SiO₂系统玻璃经950 ℃热处理后即产生大量分相,经1 050 ℃热处理后在分相液滴中析出大量堇青石晶体,且堇青石优先在富Mg相中析出。提高MgO/Al₂O₃比有利于MgO-Al₂O₃-SiO₂系统玻璃在分相中析晶,反之,则会降低系统的分相和析晶能力。