Ce-C共掺SnO2导电性能和力学性质的第一性原理研究

AgSnO2触头材料由于优异的性能成为代替AgCdO的电接触材料之一,但由于SnO2导电性能较差以及硬度大,会使材料变脆,容易形成裂纹,降低了AgSnO2触头的使用寿命。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了稀土元素Ce和C单掺杂以及共掺杂SnO2的导电性能和力学性质的理论计算。通过超晶胞结构优化后的能量计算,得到了超晶胞的晶格常数、掺杂形成能、能带结构、态密度、弹性常数和德拜温度。结果表明：通过掺杂后的带隙值减小,增加了杂化轨道,能够提高SnO2的导电性能以及改善SnO2的脆韧性,从而改善AgSnO2触头的成型和使用寿命。相对于Ce、C单掺杂,Ce-C共掺杂时的电子有效质量减小,并且带隙宽度变窄,Ce-C共掺杂SnO2的导电性能更好,硬度的改善更大。     

Y-W掺杂AgSnO2触头材料电性能理论分析

AgSnO2作为电接触材料，电寿命低于AgCdO材料，为了提高AgSnO2材料的导电性，对SnO2材料进行掺杂研究。利用第一性原理，通过原子替代的方法，分别用Y、W元素单掺SnO2以及共掺的形式，将SnO2中的Sn元素以16.7%的比例进行原子替换，计算掺杂后SnO2的晶格参数、能带结构、态密度和电荷布居。结果表明：掺杂后的SnO2晶胞，体积增大。通过能带和态密度分析得出，单掺与共掺之后的材料导带底部和价带顶部均向费米能级靠近，共掺之后Y的4d轨道使导带宽度变窄，Y的4d轨道和W的5d轨道同时作用，形成杂质能级，帮助电子跃迁，导电性增强。共掺后原子的成键方式改变，新生成Y-O键和W-O键。共掺后的材料比单掺更能增加SnO2的导电性，为之后AgSnO2触头材料的研究提供了理论依据。     

合成温度与时间对尖晶石LiMn2O4性能的影响

采用高温固相合成法制备尖晶石LiMn2O4锂离子电池正极材料,研究合成温度与合成时间对尖晶石LiMn2O4晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,尖晶石LiMn2O4晶体结构和电化学性能随合成温度和时间的增加而提高,但合成时间超过24h后对材料结构与性能的影响不大。     

共沉淀法合成Li_(1-2x)Ni_xFePO_4正极材料的研究

利用共沉淀法合成了Ni^2＋掺杂量x=0．00,0．005,0．01和0．03的Li1-2xNixFePO4通过对合成材料的XRD、元素组成及其电化学性能研究表明,少量Ni^2＋的掺杂并未影响材料晶体结构,但对材料的电化学性能却有着非常积极的影响：0．1C放电时,掺杂量x=0．01样品的首次放电比容量可达143．2mA-h／g,20次循环后放电比容量为131．2mA·h／g,容量衰减仅为8．4％。分别从荷锂状态（Li1-2xNixFePO4）和缺锂状态（FePO4）两方面对Ni^2＋掺杂改性的原理进行了简单的探讨：材料处于荷锂状态时,Ni^2＋掺入形成的锂空位与镍取代有利于提高锂离子于晶体中的扩散速率以及材料的电子导电能力;材料处于缺锂状态时,Ni^2＋掺入使得材料形成了Fe^2＋／Fe^2＋共存的状态,从而提高了其电子导电能力。     

镁掺杂对SiO_2有机-无机杂化溶胶性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备甲基化改性SiO_2溶胶,并在此基础上加入Mg(NO_3)2·6H_2O制备镁掺杂SiO_2有机-无机杂化溶胶。利用紫外-可见光谱、红外光谱、拉曼光谱、X射线电子衍射(XRD)对其进行表征分析,考察镁掺杂对甲基化改性SiO_2溶胶结构的影响,研究不同镁掺杂量对杂化溶胶性能的影响。结果表明,随着镁掺杂量的增加,溶胶体系的黏度、折射率、密度和黏滞性活化吉布斯自由能逐渐增加,反应速率常数逐渐减小。镁掺杂增强了M-SiO_2溶胶对紫外光的吸收,对杂化溶胶的主要结构和甲基化改性无明显影响。Mg/M-SiO_2溶胶和凝胶材料中镁元素主要是以Mg(NO_3)_2·6H_2O的形式存在,材料经过400℃焙烧4 h后,Mg(NO3)2·6H2O完全分解为Mg O。     

B掺杂C3N对SO2催化氧化的第一性原理研究

通过第一性原理计算，采用Dmol3模块考察了B原子分别掺杂C3N二维材料的C位(B/C-C3N)和N位(B/N-C3N)所形成的两种单原子催化剂的结构、电子性质以及催化性能。首先，分析了B掺杂C3N的两种结构的稳定性与电子性质，发现B的掺杂使两种结构的稳定性均显著增强，B/C-C3N的电子性质变化更大，由半导体变成了导体。然后，分析了C3N、B/C-C3N和B/N-C3N这3种催化剂对SO2氧化反应的催化性能，计算比较了对O2与SO2的吸附能、电荷转移量、稳定构型、态密度以及O2活化后的键长。结果显示3种催化剂对O2的吸附能均大于SO2，均服从E-R机理，其中B/C-C3N对O2的吸附能最大、O2与SO2之间吸附能之差最大，对O2的活化程度最高，表现出最利于SO2催化氧化反应的性能。态密度分析也表明，O2与B/C-C3N在费米能级附近的杂化作用最强，这更利于反应的发生。因此，B/C-C3N具有成为SO2氧化反应优良催化剂的潜力。     

尖晶石LiMn2O4的表面改性研究

采用化学镀包覆方法对尖晶石LiMn2O4进行表面改性。通过XRD和SEM等方法对改性后的尖晶石LiMn2O4表面进行了研究。电化学测试结果表明，化学镀包覆方法能改善尖晶石LiMn2O4的充放电性能，特别是能大幅度提高Li／LiMn2O4电池的高温性能。     

LiCr0．05Ni0．15Mn1．8O4的合成和电化学性能

通过溶胶-凝胶法合成尖晶石型锂离子电池正极材料LiCr0.05Ni0.15Mn1.8O4,并用XRD,SEM,FTIR,TGA表征其形貌和结构,采用电化学测试考察材料的电化学性能.结果表明,所合成的LiCr0.05Ni0.15Mn1.8O4具有与母体LiMn2O4同样完整的尖晶石结构,Cr3 (d3)和Ni2 (d8)部分取代了尖晶石结构八面体骨架中的Mn3 (d3).LiCrxNiyMn2-x-yO4(x=0.05,y=0.15)电极的良好容量归功于尖晶石结构中Cr和Ni对Mn位的掺杂而使主体结构得到了稳定.其首次充放电容量为120/100(mA·h·g-1,循环41次后容量保持率为98%.与单一LiMn2O4相比,在800℃合成的目标产物结构稳定性和循环可逆性好,循环伏安和充放电曲线表明该物种在充放电过程中Li 两步脱嵌过程有转变为一步的趋向.     

H3BO3对燃烧法制备SrAl2O4：Eu，Dy发光性能的影响

利用燃烧法制备SrAl2O4：Eu,Dy发光材料,研究H38O3助熔剂对材料发光性能的影响。通过对材料的XRD图、激发和发射光谱以及余辉衰减蓝线分析,发现在一定的掺杂浓度范围内,H3BO3的加入能起到稳定纯相,促使Eu^3＋向Eu^2＋转换并稳定Eu^2＋的作用,使材料的发光亮度增强,余辉时间明显延长。     

基于第一性原理计算的共掺型p型ZnO光电学特性对比研究

采用基于DFT的第一性原理研究了本征ZnO和Ag单掺、Ag-F（或N）共掺ZnO体系的晶格结构、电子结构和光学性质。结果表明：各掺杂体系与本征ZnO相比晶格常数a、c和晶胞体积基本都有所增大；虽然N3-离子半径高于F-，但Zn15AgO15N晶胞体积低于Zn15AgO15 F，是由于Zn15AgO15N体系的Ag-O和N-Zn键长均低于Zn15AgO15 F体系的Ag-O和F-Zn键长，且Zn15AgO15 N体系结构更稳定；Zn15AgO15N体系中杂质能级有所降低，所需电离能降低，杂质更易电离，Ag4d、N2d和O2p态电子在VBM处形成杂化；Zn15AgO15N在紫外光区和可见光区的吸收率和反射率上有较大的增强。Zn15AgO15 F体系由于施主-受主的补偿效应，导致了总体结构的不导电，可以看出Ag-F共掺不适合用于ZnO的p型转化，而Ag-N成功实现了浅施主能级的p型转化，且具有较好的光电学特性。这为ZnO在紫外短波长光电子器件上的应用提供了一定的依据。     

Al2O3包覆LiMn2O4正极材料的合成和电化学性能研究

研究了在锂离子电池尖晶石LiMn2O4正极材料上包覆Al2O3来改善材料在循环过程中的容量衰减问题。通过SEM和X射线衍射研究材料的表观形貌和晶体结构，在电化学性能测试中，发现包覆Al2O3可以减少材料与电解液的直接接触，阻止了电解液对尖晶石的侵蚀，抑制锰离子在电解液中的溶解和由此带来材料结构的改变，以及与电解液中微量的HF反应，避免了HF对锰离子溶解的加速作用。从电化学循环测试后材料的X射线图谱上可以发现，LiMn2O4材料包覆Al2O3后，可以在很大程度上抑制循环过程中MN5O8杂相峰的出现。     

LiNi0.7CO.025Al0.05O2正极材料与电解液的相容性研究

采用固相法合成了具有R-3m空间群层状结构的LiNi0．7Co0.25Al0．05O2正极材料，研究了该材料与1mol／L LiPF6／EC DMC DEC及1mol/L LiClO4/EC DEC2种电解液的相容性，结果表明：1mol／L LiPF6电解液对水更敏感，LiNi0．7Co0.25Al0．05O2在1mal／L LiClO4电解液中的容量特性和循环性能皆优于在1mol／L LiPF6电解液中。在1mol/L LiPF6电解液中循环后，LiNi0．7Co0.25Al0．05O2正极材料的阳离子有序度降低，且有部分阳离子溶解，导致容量下降、可逆性能变差。     

化学成分对高炉渣微观结构影响的研究现状

高炉渣的化学成分对其微观结构具有重要影响,改变高炉渣的化学成分,高炉渣的微观结构也发生改变。本文综述了碱度、MgO/Al_2O_3比值及MgO、Al_2O_3化学成分对高炉渣微观结构的影响,高炉渣主要为硅氧四面体相互连接成的网络结构,Ca~(2+)和Na~+等离子进入到炉渣网络结构中破坏了硅酸盐网络结构,促使硅酸盐中简单结构单元增多;Al~(3+)、Ti~(4+)和B~(3+)等离子在不同环境中对高炉渣微观结构起到不同作用,既可以使炉渣网络结构复杂化,也可以使炉渣网络结构转变为较小的结构单元。并指出了关于化学成分对中钛渣微观结构影响是中钛渣的研究重点。     

从废弃稀土荧光粉中再生Y_2O_3:Eu~(3+)红粉

浙江某照明公司回收的废弃稀土荧光粉中Y与Eu的含量分别为36.47%和6.22%。采用盐酸浸出、组合试剂除杂、稀土草酸沉淀及焙烧、水热法合成工艺从该废弃荧光粉中回收再生出Y_2O_3:Eu~(3+)红粉,并对所得Y_2O_3:Eu~(3+)样品的晶体结构、表面形貌及发光性能进行表征。结果表明,1在双氧水加入量为0.2 m L/g、盐酸浓度为4mol/L、浸出温度为60℃,浸出时间为4 h时,废弃荧光粉中Y、Eu的浸出率分别达99.56%、92.39%。2浸出液加氨水将p H终点调至4.5时,Al~(3+)、Fe~(3+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)可除尽。3草酸沉淀试验中,在草酸浓度为100 g/L,沉淀时间为0.5 h,温度为60℃时,稀土纯度可达99.60%。4水热反应温度为180℃时制备的Y_2O_3:Eu~(3+)发光强度最高,其最大发射峰位于614 nm,对应着Eu~(3+)的5D0-7F2电偶极跃迁。SEM测试表明,Y_2O_3:Eu~(3+)荧光粉的形貌逐渐由球状转变为针管状,结晶度良好,长度分布均匀,微管长度平均为30μm,有轻微烧结团聚现象。     

金属离子（Li+、Al3+）掺杂SrWO4:Dy3+,Eu3+白色荧光粉的制备及发光特性研究

摘 要：通过掺杂具有价态补偿且离子半径较小的Li+与Al3+来改善SrWO4:Dy3+,Eu3+荧光粉发光性能,制备出一种色温低且发光强度好的白光LED用荧光粉,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、分光光度计对样品的物相结构、形貌及发光性能进行了表征及分析。结果表明,掺杂金属离子后的样品主晶相仍均为SrWO4,微观结构主要为梭形结构,在391 nm波长激发下,掺杂7.5%Al3+荧光粉样品与未掺杂金属离子SrWO4:2.5%Dy3+,7.5%Eu3+荧光粉相比发光强度及发光颜色有了很大改善,色坐标为（0.338,0.342）,色温为4337k,在619 nm处发光强度与不掺杂金属离子样品相比提高了8倍,其次为SrWO4:2.5%Dy3+,7.5%Eu3+,7.5%Li+样品,样品色坐标为（0.380,0.401）,色温为4867 k,在619 nm处发光强度与不掺杂金属离子样品相比提高了5倍,通过添加Li+、Al3+可以提高发光离子之间的能量传递作用,从而增加荧光粉发光颜色中红色成分,最终实现实现色坐标的红移,色温的降低。在低色温照明领域的研究中具有一定的研究意义。     

Effect of MnO2 on properties of NiFe2O4 spinel based inert anode

In order to improve the properties of NiFe2O4 spinel based inert anode, some additive MnO2 were added to raw materials. NiFe2O4 spinel with MnO2 was made by solid-phase reaction at 1200℃for 6 h. XRD were carried out and the effects of MnO2 on density, conductivity and corrosion resistance were measured. XRD shows when MnO2 was added no new phases exist and MnO2 and NiFe2O4 formed solid solution; Mn4+ replaced parts of Fe3+ and the sample still had the structure of NiFe2O4 spinel. The crystal lattice of NiFe2 O4 spinel became aberrated when MnO2 was added, which can promote sintering, and improve density. Because Mn4+ replaces parts of Fe3+ and produces conduction electron, which can improve conductivity.The corrosion resistance of the samples was enhanced. When MnO2 is 1.0,, the sample''s corrosion rate is 1/5 of that of the sample without MnO2. The reason is that Al2 O3 in the melt reacts with Mn4+ in the sample to produce MnAl2O4. MnAl2 O4 forms a dense protecting coat, which can prevent melt from eroding further.Because the key problem with inert anodes is anode corrosion, so we consider the optimal amount of MnO2 is 1.0,.     

常见金属阳离子对黑云母浮选行为影响研究

研究了在油酸钠捕收剂体系中金属阳离子Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)、Pb~(2+)、Al~(3+)对黑云母纯矿物可浮性的影响,并通过溶液化学计算探讨其作用机理。试验结果表明:1在油酸钠捕收体系中,6种金属阳离子在碱性条件下对黑云母都有活化作用,其中Cu~(2+)、Fe~(~(3+))、Al~(3+)的活化作用最强,Pb~(2+)次之,Ca~(2+)、Mg~(2+)的活化作用最弱.2Ca~(2+)对黑云母浮选起活化作用的主要组分是羟基络合物;Mg~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)和Al~(3+)对黑云母起活化作用的优势组分主要是氢氧化物沉淀;Pb~(2+)的羟基络合物和氢氧化物沉淀都是活化黑云母的优势组分。     

MgO掺杂对高炉渣熔融调质钢渣物相组成及结构的影响

为了探明MgO掺杂对高炉渣熔融调质钢渣(混合渣)物相组成与结构的影响，采用X射线衍射仪和SEM-EDS扫描电镜对高温调质后混合渣物相组成及形貌进行了分析。结果表明，掺杂MgO能有效抑制MgFe₂O₄相和非胶凝性Ca₂Al₂SiO₇物相生成、促进MgFeAlO₄物相生成，提高混合渣熔点。MgO掺杂量2%的高温调质混合渣截面呈层状结构，内层MgFeAlO₄物相占比增加，孔洞均匀且细小；中间具有层状结构的MgFe₂O₄尖晶石包裹在MgFeAlO₄物相周围；外层Ca₂Al₂SiO₇物相孔洞均匀，致密度适中；此结构的混合渣是较好的重金属离子过滤材料。     

杂质铝对磷酸酯混合萃取剂从铵盐浸出液中萃取稀土的影响

风化壳淋积型稀土矿是我国重要的战略性资源，使用原地浸出开采工艺得到的稀土浸出液中铝含量较高，是主要的杂质离子。为了从该浸出液中一步法分离富集稀土，探讨了一种磷酸酯混合——萃取剂P0261(2-乙基己基磷酸酯，单酯和二酯1 GA6FA 1混合)在NH₄Cl、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃三种模拟浸出液中对稀土La3+、Nd3+的萃取行为，并分析杂质铝离子对稀土萃取行为的影响。试验结果表明:在三种铵盐溶液中，萃取剂均能够有效萃取分离稀土离子La3+、Nd3+；加入Al3+后，稀土萃取率E会随Al3+浓度增大而减小。但当Al3+浓度在300 mg·dm-3以内时，E降幅缓慢，最大下降值为14.68%。通过分析负载有机相，Al3+比RE3+更易与P=O形成配位键，且铵根离子浓度变化会影响P=O→RE配位键的形成，从而影响萃取行为。因此，将浸出液中的杂质铝离子浓度控制在300 mg·dm-3以内，则可以使用萃取剂P0261一步法萃取分离稀土。