NiO(CoO)/N-SrTiO3异质结型复合光催化剂的制备及模拟太阳光催化产氢

采用固相法制备氮掺杂SrTiO₃,并用浸渍氢气还原法制备了不同NiO、CoO负载量的N－SrTiO₃异质结复合光催化剂,采用XRD、SEM、荧光光谱（FS）、紫外可见漫反射光谱（UV－Vis DRS）对其进行表征和分析,考察了在模拟太阳光下产氢活性及其变化规律,同时探讨了负载物的不同处理方法对光催化剂产氢活性的影响. 结果表明,氧化物的负载先氢还原后氧化处理较直接氧化处理有更高的光催化活性;所制备的NiO/N-SrTiO₃、CoO/N-SrTiO₃复合催化剂较单一催化剂有更高的产氢活性,当负载量分别为1.0wt%、0.5wt%时达最佳产氢活性,6h内的产氢量分别是未改性N-SrTiO₃样品的4.2、4.9倍. 导致产氢率提高的主要原因是由于负载金属氧化物在两相界面处形成的异质结成为光催化反应中光生电子和空穴的单向转移通道,促使光生电荷有效分离,提高了复合催化剂的光催化活性.     

NiO(CoO)/N-SrTiO3异质结型复合光催化剂的制备及模拟太阳光催化产氢

采用固相法制备氮掺杂SrTiO₃,并用浸渍氢气还原法制备了不同NiO、CoO负载量的N－SrTiO₃异质结复合光催化剂,采用XRD、SEM、荧光光谱（FS）、紫外可见漫反射光谱（UV－Vis DRS）对其进行表征和分析,考察了在模拟太阳光下产氢活性及其变化规律,同时探讨了负载物的不同处理方法对光催化剂产氢活性的影响. 结果表明,氧化物的负载先氢还原后氧化处理较直接氧化处理有更高的光催化活性;所制备的NiO/N-SrTiO₃、CoO/N-SrTiO₃复合催化剂较单一催化剂有更高的产氢活性,当负载量分别为1.0wt%、0.5wt%时达最佳产氢活性,6h内的产氢量分别是未改性N-SrTiO₃样品的4.2、4.9倍. 导致产氢率提高的主要原因是由于负载金属氧化物在两相界面处形成的异质结成为光催化反应中光生电子和空穴的单向转移通道,促使光生电荷有效分离,提高了复合催化剂的光催化活性.     

均匀水解低温晶化法氮掺杂TiO_2可见光催化剂的制备与表征

以硫尿为氮源,采用均匀水解低温晶化法制备了具有可见光活性氮掺杂的纳米TiO2。采用XRD、SEM、BET和UV-vis漫反射光谱等技术对其进行了表征。结果表明,所制备氮掺杂TiO2均为锐钛矿相,并且在可见光区域有明显的光吸收。以甲基橙溶液为模拟废水,研究氮掺杂TiO2在可见光下的光催化活性。实验表明,所制备的氮掺杂TiO2样品在可见光下具有高的光催化活性,可见光催化活性明显高于商业P25 TiO2光催化剂。     

铍、氮共掺杂TiO2的制备及其可见光下光解水制氢性能研究

通过煅烧硫酸钛与氨水水解沉淀物制备氮掺杂TiO2(N-TiO2),用浸渍法制备了铍、氮共掺杂TiO2光催化剂(Be-N-TiO2).通过可见光光还原沉积法载铂,以可见光(λ≥420nm)光催化制氢为探针反应考察了催化剂的活性,发现当煅烧温度为300℃,Be2 的掺杂量为1.5%(原子分数)时,制备的Pt/Be-N-TiO2制H2活性最高.通过XRD、DRS、FT-IR等手段对掺杂催化剂进行了表征,N掺杂可在TiO2中形成O-Ti-N键,使其具有可见光吸收能力;掺入Be2 可以有效的分离光生电子和空穴,减少了两者的复合,同时能够消除由于氮掺杂引入的氧空位,使共掺杂催化剂相对于单一的N-TiO2具有较高的可见光制H2活性.     

掺氮二氧化钛的制备方法研究进展

以氮掺杂为代表的非金属掺杂TiO2光催化剂被誉为"第二代光催化材料"。首先系统评述了氮掺杂二氧化钛的制备方法。N掺杂TiO2粉体的制备方法主要有高温焙烧法、水解沉淀法、有机前驱体热解法、溶胶-凝胶法以及机械化学法等;N掺杂TiO2薄膜的制备方法主要包括磁控溅射法、脉冲激光沉积法以及金属有机化学气相沉积法等。综述了近年来国内外通过氮掺杂改进二氧化钛光催化剂的性能、提高可见光利用效率的最新研究进展,指出了在氮掺杂TiO2催化剂研究中有待解决的问题及今后可能的发展方向。     

Zn_xTiO_yN_z的制备及其在可见光下制氢的研究

为研制具有可见光响应的光催化剂,本文以硝酸锌和钛酸四丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法和高温气固相氮化反应制备了具有可见光响应的新型光催化剂ZnxTiOyNz.并用X射线衍射仪、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱等测试手段对其结构进行了表征.同时还研究了Pt的负载量对光催化分解水制氢反应活性的影响.结果表明:在大于400nm的可见光照射下,在Pt的负载量为1.8wt%(质量百分比)时,产氢速率为36.2μmolh-1.     

简单有效氮掺杂TiO2纳米微晶的制备、表征及其可见光活性

以尿素为氮源,采用简单的酸催化溶胶-凝胶法制备了氮掺杂TiO2纳米光催化剂,以甲基橙在可见光照射下的光催化降解为探针反应,评价了其光催化活性。运用XRD、XPS和UV-Vis DRS光谱表征技术考察了氮掺杂TiO2样品的微晶尺寸、晶相结构、表面组成及其吸光特性。结果表明氮掺杂减小了TiO2的带能隙,氮掺杂TiO2纳米微晶对400～530nm的可见光有较强的吸收,在降解甲基橙的实验中表现出良好的可见光催化活性。其中,400℃焙烧制得的具有单一锐钛矿相型,晶粒尺寸为14.94nm的TiO1.9904N0.0096样品的可见光催化活性最佳。     

K4Nb6O17光催化分解水产氢活性的研究

通过高温固相反应法合成了层状K4Nb6O17,采用X射线衍射、比表面积测定、扫描电镜等对K4Nb6O17进行了结构和形貌表征.在I-为电子给体、RuO2为助催化剂的情况下研究了RuO2的负载量、I-离子浓度和溶液pH值对K4Nb6O17光催化分解水产氢活性的影响.研究结果表明,表面负载RuO2可以显著提高K4Nb6O17光催化产氢速度.当I-浓度为15mmol/L,pH=9,RuO2负载量为0.7%时,约400nm紫外光辐射下K4Nb6O17光催化产氢的活性最佳,氢气生成的速度为798.9μmol/L·h.     

Z-机制光催化剂Cd1-xZnxS@WO3-x和Cd1-xZnxS@WO3-x/CoOx/NiOx及其高效可见光解水产氢活性研究（英文）

人工Z-机制光催化剂因其同时具有光吸收范围宽、电荷分离效率高以及载流子氧化还原能力强等优势受到了研究者们的广泛关注.然而,设计和制备能够利用太阳能进行高效光解水产氢的低成本、高稳定性非贵金属Z-机制光催化剂仍具有挑战性.本文报道了一种新颖的全固态Z-机制光催化剂Cd1-xZnxS@WO3-x,该催化剂纳米结构是由氧缺陷WO3-x非晶层包覆Cd1-xZnxS纳米棒组成.研究结果表明,由于适量的Zn掺杂使得Cd1-xZnxS具有更强的产生还原性电子能力,同时, WO3-x超薄非晶层中引入的氧空位(W^5+/OVs)有效地促进了电荷的分离,使得该Z-机制Cd1-xZnxS@WO3-x光催化材料具有优异的光催化产氢反应(HER)活性,且显著高于贵金属Pt负载的Cd1-xZnxS纳米棒(Pt/Cd1-xZnxS及绝大多数WO3和CdS基光催化剂.优化后的Cd1-xZnxS@WO3-x复合光催化剂的HER速率可达21.68 mmol h^-1g^-1.进一步通过原位光沉积负载CoOx和NiO--x双共催化剂, Cd1-xZnxS@WO3-x/Co Ox/Ni Ox复合材料的活性高达28.25 mmol h^-1g^-1,约为Pt/Cd1-xZnxS的12倍.计算结果表明, Cd1-xZnxS@WO3-x在420 nm激发光下的HER表观量子产率(AQY)为34.6%,而负载CoOx和Ni Ox双共催化剂后的Cd1-xZnxS@WO3-x/Co Ox/Ni Ox的AQY提高到了60.8%.此外, Cd1-xZnxS@WO3-x和Cd1-xZnxS@WO3-x/CoOx/NiOx均表现出了良好的长时间HER稳定性.该工作将为理性设计和制备高效光解水产氢催化剂提供新视角.     

纳米光催化剂Sm2InNbO7的制备及其可见光产氢活性

采用溶胶-凝胶法制备了纳米光催化剂Sm2InNbO7,通过XRD、FE-SEM、BET以及UV-Vis DRS测试对该材料的结构、粒径、比表面积和光吸收性能进行了表征。结果表明,Sm2InNbO7的晶粒尺寸和比表面积与柠檬酸(CA)加入量和煅烧温度有关。着重考察了不同条件下制备的Sm2InNbO7系列催化剂的光催化分解水产氢活性。实验结果表明,当CA与金属阳离子(Nb5++Sm3++In3+)的物质的量的比为2、煅烧温度为1073K时,获得的Sm2InNbO7纳米粉体具有最高的光催化产氢活性,测得的8h内平均产氢速率为8.32μmol/h,为固相法制备的Sm2InNbO7粉体的产氢速率的2.2倍。     

Bi2O3-SiO2系统的相关系和析晶行为的研究进展

本文介绍了Ｂｉ２Ｏ３－ＳｉＯ２系统的研究进展。首先对该系统的稳定相平衡和亚稳定相平衡进行了综述，然后讨论了该系统中化合物Ｂｉ１２ＳｉＯ２０、Ｂｉ４Ｓｉ３Ｏ１２和Ｂｉ２ＳｉＯ５的结构、性能、生长、应用等方面的情况，预计Ｂｉ２ＳｉＯ５将成为一种有前途的新功能晶体。     

退火温度对Pt/SrBi2Ta2O9/Bi4Ti3O12/p-Si异质结微观结构与性能的影响

采用sol-gel工艺制备了Pt/SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂/p-Si异质结. 研究了退火温度对异质结微观结构与生长行为、漏电流密度和C-V特性等的影响. 研究表明: 成膜温度较低时,SrBi₂Ta₂O₉、Bi₄Ti₃O₁₂均为多晶薄膜, 但随退火温度升高, Bi₄Ti₃O₁₂薄膜沿c轴择优生长的趋势增强; 经不同退火温度处理的Pt/SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂/p-Si异质结的C-V曲线均呈现顺时针非对称回滞特性, 且回滞窗口随退火温度升高而增大, 经700℃退火处理后异质结的最大回滞窗口达0.78V; 在550～700℃范围内, Pt/SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂/\\p-Si异质结的漏电流密度先是随退火温度升高缓慢下降, 当退火温度超过650℃后漏电流密度明显增大, 经650℃退火处理的异质结的漏电流密度可达2.54×10^-7A/cm²的最低值.     

Ca0.3(Li1/2Sm1/2)0.7TiO3微波介质陶瓷的低温烧结研究

采用传统陶瓷制备工艺, 制备了掺杂Na₂O-CaO-B₂O₃(NCB)氧化物的Ca_0.3(Li_1/2Sm_1/2)_0.7TiO₃(CLST)陶瓷, 研究了NCB掺杂量与晶相组成、显微结构、烧结性能及微波介电性能的关系. 研究结果表明: 复合氧化物NCB掺杂量在1wt%～15wt%范围内没有杂相生成, 晶相仍呈斜方钙钛矿结构. 随着NCB添加量的增加, 陶瓷致密化温度和饱和体积密度降低, 介电常数ε_r、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值也呈下降趋势, 频率温度系数τ_f向正方向增大. NCB氧化物掺杂能有效地将CLST陶瓷的烧结温度由1300℃降低至900℃. 添加12.5wt% NCB的CLST陶瓷在低温900℃烧结5h仍具有良好的微波介电性能: ε_r=73.7, Qf=1583GHz, τ_f=140.1×10-6/℃, 满足高介多层微波器件的设计要求.     

掺杂钇铋Ce-Zr-Al储氧材料的制备及性能研究

采用共沉淀法制备了掺杂Y3+、Bi3+的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)储氧材料,并通过XRD、低温N2吸附-脱附、氧脉冲吸附(OSC)及H2-TPR等手段进行了表征.XRD结果表明,600℃和1000℃焙烧后,Y3+、Bi3+的加入没有改变物相结构,所有样品均形成单一立方相萤石结构固溶体.低温N2吸附结果表明,Y3+掺杂的Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95-Al2O3(CZYA)材料,其织构性能及热稳定性都有很大的改善,1000℃老化5h后,比表面积和孔容可分别达80.75m2/g和0.22mL/g.OSC和H2-TPR结果表明,同时掺杂Y3+、Bi3+的Ce0.6Zr0.2Y0.1Bi0.1O1.9-Al2O3(CZYBA)材料,其储氧性能明显增强,经600和1000℃焙烧后分别达到461和242μmol/g;同时掺杂Y3+、Bi3+增强了CZA材料的还原性能,1000℃老化5h后还原峰温度从546℃降低到429℃.     

BaTiO3基PTCR陶瓷中B2O3蒸汽掺杂的异常行为

钛酸钡基半导化陶瓷中的PTCR效应通常与材料中的施受主掺杂密切相关。在高温下B2O3具有较高的蒸汽压,通过B2O3蒸汽掺杂的研究表明,含主族元素B的氧化物蒸汽掺杂,钛酸钡基半导化陶瓷样品的升阻比同样得到了大幅度提高,同时室温电阻率也有所增加。B2O3蒸汽掺杂BaTiO3基材料的PTCR效应的提升可能得益于硼填隙和钡缺位相关的复合缺陷在晶界上的形成。     

(Mg_(1-x)Zn_x)_2SiO_4(0≤x≤1)陶瓷微波介电性能研究

采用固相反应法制备(Mg1-xZnx)2SiO4(0≤x≤1)微波介质陶瓷,研究(Mg1-xZnx)2SiO4陶瓷在0≤x≤1范围内的相演变、微结构与其微波介电性能间相互关系.XRD测试结果表明:橄榄石结构的Mg2SiO4与硅矽矿结构的Zn2SiO4在晶体结构上存在很大差别,(Mg,Zn)2SiO4在0≤x≤1范围内只能部分地实现有限固溶.背散射电子扫描显微镜(BESEM)测试结果显示:随着x的增加,MgSiO3第二相得到抑制;陶瓷出现液相烧结,促进晶粒生长与玻璃相在晶界处沉积.微波介电性能测试结果表明:由于Zn2+离子极化能力大于Mg2+离子,(Mg1-xZnx)2SiO4(0≤x≤1)陶瓷介电常数随x值增加而增大;0≤x≤1范围内,Mg2SiO4陶瓷微波性能由于第二相、气孔率增加与晶粒增大而降低,Zn2SiO4陶瓷由于微结构得到改善,陶瓷微波性能得到优化.当x=0.6时,得到较好的(Mg0.4Zn0.6)2SiO4陶瓷微波性能为:εr=6.6,Qf=95650GHz,τf=-60×10-6/℃.     

锂铝硅微晶玻璃结构与性能热稳定性研究

以TiO₂、ZrO₂为形核剂制备了透明低膨胀锂铝硅系微晶玻璃, 通过测定其等温转变动力学曲线,讨论锂铝硅玻璃析晶及相变与热处理温度和时间的关系, 并采用DTA、XRD和SEM等方法研究锂铝硅微晶玻璃结构和性能的热稳定性. 结果表明, 以β-石英固溶体为主晶相的透明微晶玻璃能在750~900℃较宽的温度范围和较长的时间内保持主晶相和结构的稳定, 850℃保温5h仍具有较高的透光率和极低的热膨胀系数, 性能具有很好的高温稳定性. 材料结构和性能的稳定性均源自钛锆复合形核剂较高的形核效率.     

球形纳米晶LiFePO4和Li4Ti5O12的制备及电池研究

分别通过“控制结晶”和“外凝胶”工艺合成了球形纳米晶LiFePO₄/C和Li₄ Ti₅O₁₂/C材料.通过XRD、SEM、比表面及电化学性能测试等分析手段表明,合成的LiFePO₄/C和Li₄Ti₅O₁₂/C材料均为纳米一次粒子（晶粒）组成的球形二次粒子（颗粒）,具有较大的比表面积,振实密度分别达到1.25和1.71g/cm³;1C倍率下的首次放电比容量分别达到144.0和144.2mAh/g,并表现出优良的循环性能.以LiFePO₄/C和Li₄Ti₅O₁₂/C为正负极材料组成的1.8V锂离子电池具有平稳的充放电电压平台和优异的循环性能.     

Lu-Si-O体系在高温水蒸气环境中的腐蚀行为

采用溶胶-凝胶法制得三种镥硅酸盐体系粉体材料.以氧化物的摩尔比来表示此三种粉体,分别为:Lu2O3.SiO2、Lu2O3.2SiO2和Lu2O3.2.26SiO2.在1400℃、50%H2O-50%O2静态常压气氛下,研究了它们的耐水蒸气腐蚀性能.以单位面积重量变化率表征材料的耐水蒸气腐蚀性能,结合X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)等分析手段,揭示了镥硅酸盐体系在高温水蒸气环境中的腐蚀机制和反应机理.结果表明:三种原始粉体主要物相依次为:Lu2SiO5+Lu2Si2O7、Lu2Si2O7+SiO2和Lu2Si2O7+SiO2.在水蒸气作用下,Lu2SiO5相与Al2O3反应生成新相Lu3Al5O12,而Lu2Si2O7相并未受到水蒸气的作用而发生任何反应,表现出优异的化学稳定性.     

以Mn3O4为前驱体的LiMn2O4及其电化学性能

对传统的固相反应进行了改进,以控制结晶法合成出来的Mn3O4为前驱体,和LiOH混合煅烧,制备出锂离子电池正极活性材料尖晶石LiMn2O4。对由此方法得到的尖晶石LiMn2O4的结构和电化学性能进行了研究。通过X线光衍射和扫描电镜分析表明,该材料为纯相尖晶石LiMn2O4,不含其它杂质相,而且晶粒大小比较均匀;通过电化学性能测试表明,该尖晶石LiMn2O4具有良好的电化学性能：其首次放电比容量为128mAh/g,经过10次充放电循环后,其放电比容量仍有124mAh/g。