杂原子掺杂生物质基炭材料的研究进展

生物质基炭材料具有低成本、来源广泛、导电性良好和电化学稳定性好等优点,通过杂原子掺杂,生物质基炭材料的性能得到进一步的提升。本文总结了杂原子引入生物质基炭材料的方法（原位掺杂和扩散掺杂）及其各自的优缺点,简述了杂原子掺杂的种类（氮掺杂、氧掺杂、磷掺杂、硫掺杂、卤素掺杂和多元素共掺杂）及杂原子掺杂对生物质基炭材料结构与性能的影响,综述了目前杂原子掺杂炭材料在能源存储、吸附分离、催化氧化等领域的应用状况,并对杂原子掺杂生物质基炭材料的发展方向进行了展望。     

酸掺杂聚苯胺的研究进展

聚苯胺是最有应用价值的导电高分子之一,介绍了聚苯胺的结构,重点综述了单一无机酸掺杂、单一有机酸掺杂、复合酸掺杂、掺杂-脱掺杂-再掺杂、制备掺杂态聚苯胺的研究进展.最后,提出了聚苯胺的研究方向.     

掺杂态聚苯胺的制备与表征

以本征态聚苯胺为原料,以盐酸、硫酸、5-磺基水杨酸、对甲苯磺酸和十二烷基苯磺酸为掺杂酸,制备出盐酸掺杂聚苯胺、硫酸掺杂聚苯胺、5-磺基水杨酸掺杂聚苯胺、对甲苯磺酸掺杂聚苯胺和十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺。对掺杂态聚苯胺的结构、电导率、溶解性和热稳定性进行测试,分析了掺杂酸对本征态聚苯胺的结构与性能的影响。     

产品开发

正盐掺杂聚苯胺发展前景佳聚苯胺合成材料具有热稳定性优异,原料易得、合成方法简便等优点,广泛应用于二极管、二次电池、传感器等许多领域。但本征态聚苯胺没有导电性需通过掺杂使其具有优良的电化学活性后才能使用。目前已研究的聚苯胺掺杂主要有酸掺杂、盐掺杂、金属氧化物掺杂和金属掺杂等。其中酸掺杂聚苯胺的导电性高,但稳定性较差,裹减较快;盐掺杂聚苯胺不仅可用作电极材料,还可用作防腐剂和催化剂。盐掺杂主要有碱金属盐、季胺盐和过渡金属盐掺杂聚苯胺。其中过渡金属盐掺杂聚苯胺的综合性能最好,市场应用和发展前景广阔。     

聚苯胺掺杂的研究与发展

掺杂是提高聚苯胺的导电性最直接有效的方法。PANI的结构和物理、化学性能依赖于合成和掺杂方法。采用化学掺杂、电化学掺杂、光诱导掺杂、离子注入掺杂、质子酸掺杂和二次掺杂均可获得具有新的物理、化学性能的导电PANI。     

C/Fe3+掺杂纳米TiO2的制备及其及光催化性能的研究

本实验通过溶胶-凝胶法制备了椰壳纤维活性碳掺杂的纳米TiO2、Fe3+掺杂及Fe3+,C共掺杂的纳米TiO2。并采用TEM、XRD、DSC-TGA、UV-Vis等检测手段对样品进行表征,结果表明经过掺杂的TiO2的吸收带边发生一定的红移。Fe3+掺杂及Fe3+,C共掺杂的TiO2的最佳掺杂量为4%,经过掺杂的TiO2在自然光下的催化效率比未经掺杂的TiO2有明显提升,经过在自然光下120 min的甲基橙模拟降解污水实验,经过掺杂的TiO2最大降解率可达42%。     

离子掺杂钡铁氧体的研究进展

钡铁氧体有着良好的吸波性能,本文介绍了离子掺杂钡铁氧体的制备方法及其研究进展,特别是Ti4+/M2+离子掺杂、Sn4+/M2+离子掺杂、Co3+/Co2+离子掺杂、稀土掺杂钡铁氧体的研究现状,论述了离子掺杂钡铁氧体的几种典型的表征方法,并介绍了离子掺杂钡铁氧体的应用情况.     

两种金属共掺杂二氧化钛光催化性能研究

为了提升二氧化钛在有机废水处理中的效率,本文通过用溶胶-凝胶法制备了金属离子掺杂和金属离子共掺杂纳米TiO_2。选取金属离子铁、钴、镧、铈、锌、铬对TiO_2进行掺杂,提升二氧化钛的光催化性能。将掺杂后的二氧化钛用在亚甲基兰模拟的有机废水中,观察不同离子掺杂和金属离子共掺杂下二氧化钛的处理效果。光催化结果表明:最佳共掺杂金属为铁和锌,掺入铁锌分别为0.05%和0.01%。     

镧、碳共掺杂TiO2的制备及其可见光催化性能

为了更有效地利用太阳能,以钛酸丁酯为前驱体,硝酸镧和四丁基氢氧化铵为掺杂离子给体,通过改进的溶胶-凝胶法,成功制备了纯TiO₂和不同掺杂浓度的镧、碳掺杂和共掺杂TiO₂光催化剂.表征结果显示,共掺杂催化剂为锐钛矿型,具有较高的比表面积,感光范围拓展到可见光区.分别以甲基橙、罗丹明B和4-氯酚为降解物,氙灯、太阳光和自然光为光源,进行催化剂的光催化降解实验,结果表明,共掺杂催化剂活性高于未掺杂和单掺杂催化剂.降解结果显示,当共掺杂催化剂含0.5% La³⁺(摩尔比)、焙烧温度在500℃时具有最高的光催化降解效率.共掺杂TiO₂具备较高的可见光催化活性原因可能是碳掺杂降低了TiO₂禁带宽度,而镧掺杂同时维持了体系的电荷平衡.     

纳米钛酸钡的掺杂对陶瓷性能的影响

采用掺杂纳米级钛酸钡和碳酸锰的方法,观察了掺杂不同量纳米级钛酸钡和碳酸锰后的钛酸钡坯片烧结所得陶瓷表面的显微组织形貌的变化,研究了单一掺杂纳米级钛酸钡、单一掺杂碳酸锰、复合掺杂碳酸锰+纳米级钛酸钡对陶瓷制品晶粒尺寸与介电性能的影响。结果表明：掺杂纳米级钛酸钡对钛酸钡陶瓷制品的介电性能有显著的提升,但是随着掺杂量的进一步增加,其介电性能的变化不大;掺杂碳酸锰对钛酸钡陶瓷晶粒的细化效果优于掺杂纳米级钛酸钡的效果;复合掺杂1%（质量分数,下同）碳酸锰+1%纳米级钛酸钡所得陶瓷的致密性高于单一掺杂1%碳酸锰的效果。     

不同掺杂种类对SrTiO3光催化剂结构和性能的影响

SrTiO3具备良好的结构稳定性和耐光腐蚀性,掺杂改性后的SrTiO3兼备普遍的可见光响应和高光催化活性,是一种理想的光催化材料,在光解水制氢、二氧化碳还原等领域都有广泛的应用。掺杂后的SrTiO3的光学性质很大的取决于掺杂离子的性质,通过掺入离子的不同,将掺杂种类归为四类:金属离子单掺杂、非金属离子单掺杂、电荷补偿共掺杂和双空穴耦合共掺杂。综述了不同种类掺杂SrTiO3的理论研究及实验现状,并指出今后SrTiO3光催化性能提高方面研究的几点建议。     

掺杂改性TiO2可见光光催化剂研究的最新进展

纳米TiO2在紫外光照射下具有良好的光催化活性,在环境污染物治理方面具有重要的应用前景。为提高TiO2对可见光的吸收,常常需要对TiO2进行掺杂改性以缩小其禁带宽度。本文综述了近些年来国内外在金属掺杂、非金属掺杂、金属-金属共掺杂、金属-非金属共掺杂、非金属-非金属共掺杂以及杂多酸盐掺杂改性TiO2光催化剂方面的最新进展,并对TiO2可见光光催化剂的研究进行了展望。     

掺杂Mn2+的ZnSe纳米晶的合成研究

采用气液接触法合成ZnMnSe纳米晶,室温下Mn2+在ZnSe中的掺杂极为缓慢,考察了锰离子的掺杂过程。总结了醋醋酸锌浓度变化及前驱体Mn2+浓度变化条件下,掺杂离子荧光强度随掺杂时间的变化规律,提出Mn2+的掺杂过程分为ZnSe基质合成、掺杂离子化学吸附和扩散掺杂3个阶段。采用X-射线衍射仪、荧光光谱仪等仪器进行了表征。     

N、Mn共掺杂TiO_2的制备、表征及光催化性能研究

应用溶胶凝胶法,以尿素、氯化锰和钛酸丁酯为原料制备了纯Ti O2、N掺杂、Mn掺杂及N、Mn共掺杂的Ti O2纳米粉体。采用XRD、SEM、EDS、UV-VIS等分析手段对样品的物相、形貌、成分和吸光性能进行了表征,并且以亚甲基蓝溶液为模拟污染物在阳光下进行了光催化实验。结果表明,样品主要为锐钛矿相二氧化钛及少量的金红石型二氧化钛;样品呈颗粒状,有一定程度的团聚;N掺杂、Mn掺杂及N、Mn共掺杂样品的吸收光谱分别红移至470、440、490 nm;光催化实验表明,在可见光照射下的光催化能力由强到弱依次为N、Mn共掺杂N掺杂Mn掺杂纯Ti O2。     

金属掺杂二氧化钛的研究进展

二氧化钛(TiO2)是一种比较理想的光催化剂,具有无毒、生产成本低、耐光照等特点。但是较宽的禁带使其应用受到一定的限制,通过掺杂可以改变禁带的宽度提高TiO2的光催化和光电性能。掺杂可分为非金属掺杂和金属掺杂,非金属掺杂一般是拓展其光吸收范围,提高对可见光的响应能力。金属掺杂为了抑制电子—空穴的复合,提高光催化性能,此外TiO2掺杂金属后表现出光、电、磁性能。     

金属非金属共掺杂TiO_2光催化材料的研究进展

TiO_2作为一种新型环保材料具有广泛的应用前景。针对其缺陷,对比金属离子掺杂、非金属离子掺杂及金属非金属共混掺杂,使用金属非金属共混掺杂改性的方式互补性最大,能弥补单一掺杂的不足,具有更高的光催化活性。     

TiO_2光催化剂非金属掺杂的机理研究进展

根据国内外对TiO2光催化剂改性的研究状况,将TiO2光催化剂的改性研究分为金属离子掺杂、贵金属沉积、表面光敏化、复合半导体、非金属离子掺杂等方面.其中,非金属掺杂较其他方式的掺杂优势明显,但其机理研究不够深入.对TiO2光催化剂的各种非金属掺杂的机理研究进展进行了综述.     

TiO2光催化剂非金属掺杂的机理研究进展

根据国内外对TiO2光催化剂改性的研究状况,将TiO2光催化剂的改性研究分为金属离子掺杂、贵金属沉积、表面光敏化、复合半导体、非金属离子掺杂等方面。其中,非金属掺杂较其他方式的掺杂优势明显,但其机理研究不够深入。对TiO2光催化剂的各种非金属掺杂的机理研究进展进行了综述。     

Na:O共掺杂AlN晶体的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理全势线性缀加平面波法,分别研究了Al N在Na单掺杂和Na:O共掺杂情况下的晶格结构、电子态密度及能带结构。计算结果表明:Na单掺杂Al N和Na:O共掺杂Al N均为直接带隙半导体材料,且表现出p型掺杂特性;相比于本征Al N晶体,两者的晶格结构均膨胀,而Na:O共掺杂相对Na单掺杂Al N晶格膨胀较小;Na单掺杂Al N的价带顶态密度具有较强的局域化特性,不利于掺杂浓度的提高;与Na单掺杂Al N相反,Na:O共掺杂Al N的价带顶态密度局域化特性明显减弱,受主能级变浅,有利于Al N的p型掺杂。     

功能酸二次掺杂聚苯胺的防腐蚀性能

聚苯胺具有独特的掺杂脱掺杂特性,能在特定的反应条件下合成出形貌较好的纳米纤维,使得通过脱掺杂和二次掺杂能制备出拥有特殊防腐官能团的新型纳米材料。将硫酸体系中合成的聚苯胺纳米纤维经氨水脱掺杂,再用磷酸、对甲苯磺酸和酒石酸等功能酸在脱掺杂态聚苯胺基础上制备出二次掺杂态聚苯胺,测试了聚苯胺/环氧树脂复合涂层的防腐蚀性能,并与功能酸一次掺杂态聚苯胺进行了对比。结果表明,功能酸掺杂的聚苯胺都有一定的防腐蚀效果;功能酸二次掺杂态聚苯胺比一次掺杂态聚苯胺有更好的防腐蚀性能,二次掺杂态聚苯胺涂层拥有更高的阻抗,其中酒石酸二次掺杂态聚苯胺涂层的阻抗最高,浸泡120 d后为3.48×10⁷ Ω·cm²,较其一次掺杂态聚苯胺涂层高出一个数量级。