化学法制备Cu_2O及其粒径形貌控制机理研究

以硫酸铜(CuSO4)、水合肼(N2H4·H2O)、氢氧化钠(NaOH)为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为高分子模板剂,采用化学沉淀法制备氧化亚铜(Cu2O)微晶。利用单因素试验,分析了NaOH浓度、反应温度、PVP用量对Cu2O粒径和形貌的控制机理。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对产物物相、形貌和粒径进行表征。结果表明:NaOH浓度2 mol/L,反应温度70℃,PVP用量1.6 g/L时,所制备的Cu2O微晶粒径最小,且分布均匀,其平均粒径为30nm,形貌为类球形。     

Ce掺杂Cu_2O复合物的制备及光催化性能研究

以CuSO_4为原料,Ce(NO_3)_3为改性剂,水合肼为还原剂,制备了铈改性Cu_2O复合物,用X射线衍射、X射线光电子能谱、傅里叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱仪、荧光光谱对其结构进行了表征。以亚甲基蓝为目标化合物,评价了其可见光催化活性。结果表明,在40 W日光灯的照射下,20 mg/L亚甲基蓝溶液的3.5 h降解率达到86.6%,其降解规律符合一级动力学方程。     

多孔SnO_2-Cu_2O复合薄膜的制备及其光催化性能

采用加热氧化多孔Sn--Cu合金电沉积层,制备得多孔SnO2--Cu2O复合薄膜.应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量散射(EDS)分析了镀液中Sn2+/Cu2+值对薄膜结构、形貌和组成的影响.通过低压汞灯下光降解罗丹明B的反应测试了薄膜的光催化活性.结果表明,从0.01mol.L-1CuSO4、0.05mol.L-1SnSO4、1.5mol.L-1H2SO4、7mL.L-1甲醛和0.001%聚乙二醇辛基苯基醚(OP)的镀液中,在20℃以6.0A.cm-2的电流密度沉积得到的Sn--Cu合金,经过在空气气氛下200℃,2h和400℃,2h加热氧化后,转变为Sn/Cu值为3∶1的SnO2--Cu2O复合薄膜,显示出优异的光催化降解罗丹明B的活性,这归因于薄膜具有三维多孔的形貌和适合的Sn/Cu比.     

Ce、Sm改性Cu2O/MgO催化环己醇脱氢制环己酮的研究

采用浸渍还原法以水合肼为还原剂制备Cu2O/MgO催化剂,以环己醇脱氢制环己酮为探针反应,考察了Ce、Sm的添加对Cu2O/MgO催化性能的影响;采用程序升温还原(TPR)、二氧化碳程序升温脱附(CO2-TPD)和X射线衍射(XRD)等手段对催化剂进行了表征.研究结果表明,Ce-Cu2O/MgO、 Sm-Cu2O/MgO的催化性能优于Cu2O/MgO.其原因是Ce、Sm的添加使Cu2O分散度变大,导致催化剂中活性组分与载体的相互作用力增强,Cu2O更稳定;同时增加了催化剂的弱、中碱中心强度并削弱了其强碱中心强度,从而有利于反应的进行.     

Al2O3的掺杂浓度对Ce0．8Y0．2O1．9电解质的性能影响研究

利用低温燃烧合成法制备了Al2O3掺杂浓度为0.5%～10%(摩尔分数,以下同)的Al2O3/Ce0.8Y0.2O1.9固体电解质复合材料。研究了Al2O3掺杂浓度对Ce0.8Y0.2O1.9固体电解质烧结及电性能的影响。试验结果表明,添加少量的Al2O3可以改善Ce0.8Y0.2O1.9固体电解质的烧结性能,当Al2O3的添加量为0.5%时,电解质粉体具有最佳的烧结性能,1350℃时的相对密度达到99%以上。当Al2O3的掺杂浓度超过其在Ce0.8Y0.2O1.9中的溶解极限时,随Al2O3掺杂量的继续增加,烧结体的相对密度开始下降。阻抗谱结果表明,在溶解极限范围内,Al2O3使Ce0.8Y0.2O1.9的电导率减小,电导活化能增加。Al2O3的掺杂浓度超过溶解极限时,Ce0.8Y0.2O1.9的晶粒电阻不变,由于Al2O3对晶界的"清洁"作用,晶界电阻减小;当Al2O3的掺杂浓度超过5%时,由于Al2O3颗粒对晶界的"阻塞"作用,晶界电阻增加。     

高温固相法制备Sm2O3掺杂La2Ce2O7热障涂层材料

以La2O3、Ce O2和Sm2O3为原料,采用高温固相反应法制备了Sm2O3部分掺杂La2Ce2O7热障涂层陶瓷材料,其化学式为(SmxLa1-x)2Ce2O7.采用X射线衍射法研究了试样的物相结构,并通过对比各实验条件下制备的试样的X射线衍射图谱,对试样的掺杂比例、烧制温度及烧制时间进行了探究.结果表明,所制备试样为萤石结构,当掺杂摩尔比Sm∶La为1∶2或1∶3时试样均能保持良好的相结构,以掺杂摩尔比Sm∶La=1∶2制备的(Sm0.33La0.67)2Ce2O7材料在1600℃下具有良好的相稳定性,且其最佳制备条件为1550℃下烧制10 h,该材料是一种很有潜力的新型热障涂层陶瓷材料.     

光沉积法制备Cu_(0.91)In_(0.09)S修饰的TiO_2纳米管阵列及其光电性能研究

采用阳极氧化法和原位光沉积法制备了Cu_(0.91)In_(0.09)S(CIS)微球修饰的TiO_2纳米管阵列(TiO_2NTs/CIS)。通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对TiO_2NTs/CIS的形貌进行了表征。同时测试了TiO_2NTs/CIS的光电性能及其光催化降解甲基橙(MO)的性能。结果表明平均粒径为600 nm的Cu_(0.91)In_(0.09)S微球均匀分布在TiO_2NTs表面上。在可见光照射下,与未修饰的TiO_2NTs相比,TiO_2NTs/CIS具有更高的光电性能和光催化性能。     

沉淀转化法制备非化学计量化合物Cu_(2-x)S的物相研究

采用沉淀转化法,在碱性条件下用葡萄糖(C6H12O6)还原CuSO_4得到砖红色的Cu_2O,再以Na_2S为硫化剂将Cu_2O转化成Cu_2S,所得Cu_2S经不同温度的煅烧制备出非化学计量化合物Cu2-xS。采用XRD、SEM等检测手段对Cu2S和Cu2-xS粉末进行物相和形貌分析。结果表明:在不同温度下Cu2-xS发生相变;随着温度的升高,Cu与S的摩尔比增大,当温度达到700℃后以Cu_2S形式稳定存在。     

金刚石表面终端和电解液pH值对铌基硼掺杂金刚石电极电化学性能的影响

以H2和CH4为反应气体,B2H6为硼掺杂源,采用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在金属Nb上制备不同硼原子浓度的硼掺杂金刚石薄膜(BDD)电极。采用场发射扫描电镜(FESEM)、拉曼光谱仪(Raman spectrometer)和电化学工作站对金刚石薄膜的形貌、质量和电化学性能进行分析,研究金刚石表面端基和电解液pH值对BDD电极电化学性能的影响。结果表明,硼烷:甲烷=1%~2%(体积分数)的氢终端BDD电极,在酸性电解液(1mol/L H2SO4)中具有最宽的电势窗口(3.8V),在酸性溶液中具有极低的背景电流(~10-5A)。     

草酸共沉淀制备超细Ce0.8Sm0.2O1.9工艺优化

掺杂铈基电解质由于具有高电导率用于中温固体氧化物电解质材料.实验采用草酸盐共沉淀法制备20%(摩尔分数)Sm2O3掺杂CeO2(Ce0.8Sm0.2O1.9)氧化物粉末,采用XRD、SEM分析粉末的相结构和颗粒形貌,500℃～1000℃煅烧草酸沉淀物,得到氧化物粉末.XRD分析结果表明,Ce0.8Sm0.2O1.9为立方萤石结构,表明在低温合成了纯相的Sm2O3掺杂CeO2固溶体.激光粒度分析仪分析沉淀反应过程中草酸盐沉淀物和氧化物粉末的粒度分布.通过优化沉淀反应pH值、溶液浓度、添加表面活化剂及沉淀物水洗和干燥处理等制备工艺条件,实现对沉淀反应过程中草酸沉淀物的团聚控制,得到分散良好的亚微米草酸共沉淀物,进一步选择合适煅烧温度,得到亚微米级超细Ce0.8Sm0.2O1.9粉末.     

稀土固体超强酸Ce4+-SO42-/SnO2-Nd2O3微乳法制备及表征

采用OP-10/正丁醇/环己烷微乳体系制备出新型固体超强酸Ce4+-SO42-/SnO2-Nd2O3.以乙酸正丁酯合成为探针反应.得出Ce4+ -SO42-/SnO2-Nd2O3的优化制备条件:R=65:100(表面活性剂:水溶液),Ce( SO4)2·4H2O占8％,Nd2 O3加入量为8％,陈化时间12 h,浸渍浓度3 mol/L,焙烧温度550℃,焙烧时间3h.并采用XRD、FTIR、TG-DTA和SEM表征技术对该催化剂的结构进行研究.     

超临界水氧化法制备不同形貌的纳米CeO_2及其表征

以硝酸铈为原料,采用超临界水氧化法,在不同的硝酸铈浓度、pH、填装度和反应时间条件下制备纳米CeO_2粉末,应用XRD、FE-SEM对所制备样品的晶体结构和形貌进行表征,并分析了样品的粒度、比表面积及其溶胶的Zeta电位。结果表明,随着Ce(NO_3)_3·6H_2O水溶液浓度降低,所制备纳米CeO_2粉末粒径减小,形貌近似于球形,但粒子间有团聚现象;随着溶液pH降低,颗粒形貌从近球形变为纤维棒状后又变为立方结构;纤维棒状纳米CeO_2颗粒有较大的比表面积83.4 m~2/g。当浓度为0.1 mol/L、溶液pH为2时,CeO_2溶胶的Zeta电位最高,稳定性良好,不易团聚。     

Al2O3界面钝化与热处理对Gd2O3-HfO2高κ薄膜电性能影响

采用磁控溅射技术在p-Si(100)衬底上生长了Gd2O3掺杂HfO2( GDH)高κ薄膜,制备了GDH/Si和GDH/Al2O3/Si两种堆栈层.结果表明Al2O3界面钝化使漏电流密度降低了两个数量级,并改善了回滞窗口和平带电压的偏移.高温N2退火对堆栈层电学性能影响明显:随着温度的增加,界面性能逐步改善,退火温度为900℃时,回滞窗口小于20 mV,积累区趋势平缓并且单位面积电容值增大,薄膜介电常数为20.     

三位置掺杂对BiCuSeO功能陶瓷热电性能的影响

对BiCuSeO功能陶瓷进行Bi/Cu/Se三位置掺杂,采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备Bi_(1-x)Ba_(x/2)-Pb_(x/2)Cu_(1-x)Ni_xSe_(1-x)Te_xO (x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,摩尔分数)陶瓷,通过掺杂前后的物相组成、组织结构、电传输参数、热传输参数等表征,研究三位置掺杂对Bi Cu Se O功能陶瓷热电性能的影响和强化机理。结果表明,三位置掺杂可杂糅几种元素的增益效果,使Bi Cu Se O功能陶瓷保持较高Seebeck系数的前提下,电导率和功率因子显著提高。最佳掺杂量x为0.10,所得Bi_(0.90)Ba_(0.05)Pb_(0.05)Cu_(0.90)Ni_(0.10)Se_(0.90)Te_(0.10)O陶瓷在873 K温度下获得最高功率因子0.71 m W/(m·K~2)和最大热电优值1.06,分别约为未掺杂陶瓷的2.5倍和2倍。     

Nd_2O_3掺杂的HfO_2高k栅介质薄膜ALD制备及性能研究

采用原子层沉积技术(ALD)制备了Nd_2O_3掺杂的HfO_2高k栅介质薄膜(Hf-Nd-O),通过X射线光电子能谱(XPS)研究了薄膜中元素的成分、结合能及化学计量比,分析了Nd_2O_3掺杂后薄膜中氧空位浓度和界面层成分的变化;通过测量薄膜的光致发光(PL)图谱,比较了Nd_2O_3掺杂前后铪基薄膜中的氧空位浓度变化,分析了Nd_2O_3掺杂对HfO_2薄膜中氧空位浓度的影响;通过高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)研究了薄膜厚度及形态;制备了Pt/HfO_2(Hf-Nd-O)/IL/n-Si/AgMOS结构,应用半导体参数测试仪得到薄膜的电容-电压(C-V)和漏电流密度-电压(J-V)特性曲线。结果表明,Nd_2O_3掺入HfO_2薄膜后,整个铪基薄膜体系的氧空位减少,Hf-O键的结合能提高,Hf和O的原子比更接近理想的化学计量比(1∶2);在同样物理厚度与界面制备工艺条件下,Nd_2O_3的掺入使得MOS结构的饱和电容值提高,EOT降低,V_g=(V_(fb)+1)V时,Nd_2O_3掺杂的HfO_2薄膜的漏电流密度为8.7×10~(-3)A·cm~2,相比于纯HfO_2薄膜的3.5×10~(-2)A·cm~2有明显降低,电学性能整体得到提高。     

La2O3, Ce2O3掺杂对原位合成Al2O3(p)/TiAl复合材料显微组织与性能的影响

借助XRD, SEM分析及力学性能测试, 分析了La2O3, Ce2O3掺杂对原位合成Al2O3颗粒强化钛铝基复合材料组织与性能的影响, 探讨了稀土氧化物（La2O3, Ce2O3）的细化机制. 研究结果表明： 掺杂稀土氧化物后产物由γ-TiAl/α2-Ti3Al双相、 Al2O3及Al4La或Al4Ce相组成;Al2O3颗粒分布于晶界处, 使基体晶粒得以细化;引入稀土元素后材料的密度明显增强, 氧化铝的团聚现象减弱. 力学性能测试表明, La2O3, Ce2O3的引入, 有效改善了复合材料的力学性能, 尤其是掺杂Ce2O3后, 材料的抗弯强度比未掺杂时提高了160%以上.     

电解温度对ZnO/半焦复合脱硫剂性能影响的试验研究

采用电化学沉积法,以半焦为载体,硝酸锌(Zn(NO3)2)和六次甲基四胺(HMT)的混合溶液为电解液,制备了负载氧化锌的活性半焦。借助SEM、TEM、FT-IR等检测手段对制备样品进行表征,考察不同电解温度对Zn O/半焦复合脱硫剂的影响,并评价不同电解温度条件下的Zn O/半焦复合脱硫剂的SO2吸附性能。结果表明:随着电解温度升高,催化剂的吸附性能改善;电解温度为80℃,电解时间为60 min,电解电压为3 V,Zn2+浓度为0.001 5 mol/L,HMT浓度为0.001 5mol/L时负载的Zn O形貌最佳,在此条件下制备的催化剂穿透时间约360 min,硫容为6.1 g,脱硫效果最优。     

稀土Ce改性TiO_2的制备及光催化降解苯甲羟肟酸的研究

通过溶胶-凝胶法制备Ce改性TiO_2(Ce/TiO_2)复合材料,并以选矿废水中残余的浮选捕收剂苯甲羟肟酸为对象来考察Ce/TiO_2的光催化降解活性;通过多种分析检测手段(X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等)对所合成催化剂的结构、形貌、光吸收等物理化学性能进行一系列表征。表征结果表明:相较于纯TiO_2,Ce的掺杂可以有效抑制TiO_2晶粒的生长,增大改性后Ce/TiO_2的比表面积,从而提高其光催化活性;当掺杂量为0.20%时,其结晶度好、颗粒较均匀、具有较强的光吸收性能。苯甲羟肟酸的降解试验结果表明:当Ce的掺杂比为0.20%、煅烧温度为500℃,光催化活性最强,120 min后,苯甲羟肟酸降解率达90.98%(0.3 g·L-1的Ce/TiO_2),矿化率达82.8%。此外,Ce/TiO_2重复使用4次后,苯甲羟肟酸的光催化降解率无明显降低,表明Ce/TiO_2是一种有效稳定的光催化剂。     

水热法制备稀土掺杂纳米TiO_2薄膜及光催化降解性能研究

以Ti(SO4)2水溶液为前驱物,尿素为沉淀剂,采用水热法在玻璃基片上制备了稀土离子掺杂的TiO2薄膜。以薄膜对紫外光吸收值为指标,考察了水热反应时间、镀膜次数、掺杂稀土离子的种类、掺杂量对紫外光吸收性能的影响,确定了掺杂薄膜最佳制备条件:在1.0mol/L尿素溶液中,温度为160℃,反应10h,镀膜两次,稀土最佳掺杂量为n(La)=0.9%或n(Eu)=1.1%(n为摩尔比),掺镧元素的效果好于掺铕元素。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所制备的TiO2薄膜的相结构及形貌进行了分析和表征,结果表明,所制备的薄膜均匀、致密、无可视缺陷。以甲基橙为光催化降解的探针化合物,探讨了TiO2薄膜光催化降解性能,结果表明,掺杂稀土离子的TiO2薄膜对光催化降解性能远优于未掺杂的TiO2薄膜。     

MnCO_3和MnO_2对ZnPrO基压敏陶瓷直流老化特性的影响

采用改进的传统陶瓷工艺,分别制备了无Mn掺杂和0.5%(摩尔分数)Mn CO3或Mn O2取代传统组分中的非Pr稀土Zn Pr O基压敏陶瓷。利用电子天平、扫描电镜、I-V耐压测试仪研究了三组样品的密度、显微组织形貌、电性能,重点采用高温直流加速老化的方法研究三组样品的抗直流老化特性。结果显示:Mn CO3或Mn O2掺杂样品的压敏电压、非线性系数分别达到1091 V/mm、30和1396.5 V/mm、31.6,而无Mn掺杂的样品对应的性能参数为5410 V/mm、17.9。老化后,Mn CO3掺杂样品压敏电压和非线性系数基本保持不变;而Mn O2掺杂的分别降低了3.1%和10.7%,两组样品的漏电流变化不大。无Mn掺杂的样品在第三阶段老化时发生击穿现象。实验结果表明,Mn CO3是一种替代非Pr稀土元素制备具有高抗直流老化特性Zn Pr O基压敏陶瓷的有效掺杂。