可见光响应的光催化剂Bi_(14)Mo_2O_(27)及其制备方法

正专利申请号:CN201310448491.1公开号:CN103480365A申请日:2013.09.27公开日:2014.01.01申请人:桂林理工大学本发明公开了一种可见光响应的光催化剂Bi_(14)Mo_2O_(27)及其制备方法。该光催化剂的化学组成式为Bi_(14)Mo_2O_(27)。本发明还公开了上述材料的制备方法。本发明制备方法简单、成本低,制备的     

原位溶胶-凝胶法制备CoFe_2O_4/Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3复合材料的磁电性能

采用原位溶胶–凝胶法制备xCoFe_2O_4/(1-x)Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3(x为Co Fe_2O_4的摩尔分数,x=0.2,0.3,0.4)复合材料,研究磁性相CoFe_2O_4的含量对Co Fe_2O_4/Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3复合材料结构、形貌及铁电性、铁磁性和磁电耦合性能的影响。结果表明,该复合材料中只存在CoFe_2O_4和Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3两相;材料的饱和磁化强度和剩余磁化强度随Co Fe_2O_4含量增加而增大,而饱和极化强度和剩余极化强度随CoFe_2O_4含量增加而减小;当偏置磁场强度为72 k A/m时,0.3Co Fe_2O_4/0.7Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3复合材料的磁电电压系数达11.8 m V/A。     

La_(0.5)Sm_(0.2)Sr_(0.3)MnO_3/Ag_x二相复合体的结构及磁电阻

用固相反应法制备La0.5Sm0.2Sr0.3MnO3/(Ag2O)x/2(x=0.00,0.04,0.08,0.25,0.30)样品,通过X射线衍射谱线(XRD),扫描电子显微镜(SEM)照片及SEM能谱(EDS),ρ-T曲线,研究样品的输运行为及磁电阻效应。结果表明:少量掺杂时Ag全部挥发。掺杂量较多时,挥发后多余的Ag主要以金属态包覆在母体颗粒的表面,使体系形成两相复合体。掺Ag为30%摩尔比时,样品的电阻率较低掺杂样品的电阻率降低一个数量级,在300K、0.5T磁场下,磁电阻明显增强,达到9.4%,这与颗粒母体界面结构的改善有关,也与材料电阻率的降低有关。     

机械合金化法制备Ag/SnO_2(12)材料的组织与性能研究

采用机械合金化、冷等静压成型、烧结、热挤压等粉末冶金技术集成的方法制备Ag/SnO2(12)材料,并对其组织与性能进行研究。研究结果表明:通过机械合金化的方法获得的Ag/SnO2(12)复合粉末,粉末颗粒形状不规则,为多层片状银的叠加,粒径的范围在20～50μm,SnO2颗粒细小且均匀弥散镶嵌于Ag基体中;Ag/SnO2(12)复合材料中SnO2颗粒细小,组织均匀,力学性能良好,但由于材料采用粉末冶金方法制备,不可避免的存在少量的孔隙,从而影响了材料的电学性能,电阻率偏高;其断口形貌为解理脆性断裂(宏观)和准解理断裂(微观)的综合。     

离子交换法制备Ag/Ag_(1.69)Sb_(2.27)O_(6.25)光催化纳米粉末的表征与光催化性能

以K_2H_2Sb_2O_7·4H_2O和AgNO_3为原料,采用离子交换法合成Ag/Ag_(1.69)Sb_(2.27)O_(6.25)光催化纳米粉体材料,利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱、紫外漫反射及紫外可见-分光光度计等,分析和测试不同煅烧温度下所得纳米粉体的物相、形貌、结构以及光学性能,并通过对盐酸四环素(TC-HCl)的可见光下光降解实验测定材料的光催化性能。结果表明:Ag/Ag_(1.69)Sb_(2.27)O_(6.25)颗粒直径约为100～150nm,颗粒表面附着有尺寸为10 nm的球状单质纳米Ag颗粒。随煅烧温度升高,Ag/Ag_(1.69)Sb_(2.27)O_(6.25)纳米颗粒表面的凹陷变小,逐渐转变为完整球状,粉末颜色从灰色转变为黄色。煅烧温度为250℃的Ag/Ag_(1.69)Sb_(2.27)O_(6.25)纳米材料(Ag/ASO-250)的光催化活性最高,为900℃煅烧材料的催化活性的7倍。光催化降解反应进行到90 min时,AgSbO_3-ssr,N-TiO_2,和Ag/ASO-250催化降解TC-HCl的降解率分别为65%,77%和90%,这表明与固相烧结的AgSbO_3和N-TiO_2相比,Ag/ASO-250具有更强的光催化活性。     

一维四棱柱状Bi_2O_3纳米棒的微乳法合成及光性能

纳米氧化铋是一种重要的功能材料,其可控制备一直是研究的热点。以TritonX-100/正庚烷/正戊醇/水为微乳液体系,采用反相微乳法合成了一维四棱柱状Bi_2O_3纳米棒。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了煅烧温度和煅烧时间对Bi_2O_3样品晶型和微观形貌的影响。表征结果表明,随煅烧温度增加,产物由四方相β-Bi_2O_3向单斜相α-Bi_2O_3转变,样品为一维四棱柱状纳米棒,其直径为50～100 nm,长为300～600 nm。对前驱体的形成机制进行分析发现,定向附着、自组织和奥斯瓦尔德熟化在微乳体系合成纳米材料的过程中起到了重要作用。紫外-可见光谱(UV-Vis)分析表明,亚稳相β-Bi_2O_3(550 nm)相比稳定相α-Bi_2O_3(460 nm)具有更宽的可见光响应范围和更窄的禁带宽度(分别为2.30和2.74 eV),属于电子从价带跃迁到导带引起的吸收,为Bi_2O_3的直接带隙吸收。荧光光谱(PL)表明β-Bi_2O_3在400～600nm具有宽的发射谱带,466 nm处的强蓝带发射归属于Bi~(3+)的~3P_1→~1S_0跃迁和O~(2-)→Bi~(3+)荷移跃迁,562 nm处绿峰归属于晶体表面氧空位和生长过程中形成的缺陷。     

Bi_2S_3和Ag/Bi_2S_3的制备及其光催化还原六价铬性质研究

在150℃水热条件下制备了不同形貌的Bi_2S_3,测试了不同形貌Bi_2S_3的光催化还原六价铬性能,结果表明,纯Bi_2S_3对六价铬的还原效率不理想。由于金属银具有SPR效应、好的吸光性能和优良的电子存储性能,选用价格相对低廉的贵金属银对纯Bi_2S_3进行复合改性。选取比表面积较大的十字花形硫化铋样品作为底物,在60℃水浴条件下,通过还原AgNO_3制备了Ag/Bi_2S_3复合物。与纯Bi_2S_3相比,Ag/Bi_2S_3复合物还原六价铬的性能有了显著的提高,主要归因于复合物增强了光吸收,有效地提高了光生电子空穴对的分离率和电子的传输能力。此外,对于复合物高效还原Cr(Ⅵ)的可能机理进行了详细的阐述。     

可低温烧结的微波介电陶瓷Bi_2Fe_2Mo_3O_(15)及其制备方法

<正>专利申请号:CN201310544005.6公开号:CN103553611A申请日:2013.11.06公开日:2014.02.05申请人:桂林理工大学本发明公开了一种可低温烧结的微波介电陶瓷Bi_2Fe_2Mo_3O_(15)及其制备方法。可低温烧结的微波介电陶瓷的组成为Bi_2Fe_2Mo_3O_(15)。(1)将纯度为99.9%以上的Bi_2O_3、Fe_2O_3和MoO_3的原始粉末按     

铝热还原TiO_2制备Magnéli相低价钛氧化物工艺及过程机制研究

Magnéli相(Ti_nO_(2n-1))(4n10)低价钛氧化物材料具有导电性好、可见光响应强、耐磨、优异的耐腐蚀性能等,被广泛应用于制备电池、惰性电极及光催化降解材料。在空气气氛下利用铝还原锐钛矿相TiO_2制备Magnéli相低价钛氧化物材料,研究了不同焙烧温度、焙烧时间和配铝量等工艺参数对制备黑色Magnéli相低价钛氧化物复合材料相变过程的影响,并采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段对制备出的Magnéli相低价氧化物复合材料的物相组成变化及微观组织形貌进行表征,结果表明:不同焙烧温度和焙烧时间下制备的样品主要物相为Ti_9O_(17),Ti_8O_(15),Ti_7O_(13),Ti_4O_7,随着焙烧温度的升高和焙烧时间的延长,还原程度不断加深,Ti_nO_(2n-1)中的n值不断降低。制备的Magnéli相低价氧化物材料呈颗粒状,粒径200～400 nm左右。通过稀盐酸浸出,可以将Magnéli相材料中过剩的铝除去得到较为纯净的Magnéli相Ti_nO_(2n-1)材料。     

ZnO/Bi_2WO_6异质结的制备及光催化制氢研究

试验采用水热法制备出薄片状Bi_2WO_6,并通过异质外延生长法在Bi_2WO_6薄片上生长ZnO纳米线微米盘,得到ZnO/Bi_2WO_6异质结。对样品进行的主要表征有扫描电子显微镜形貌观察、X射线粉末衍射、能谱分析、电化学阻抗谱等。结果表明,ZnO/Bi_2WO_6异质结由直径约1μm、厚度为40~60 nm的Bi_2WO_6微米盘负载ZnO纳米线构成。在可见光下,ZnO/Bi_2WO_6异质结的光催化制氢性能明显优于纯ZnO及纯Bi_2WO_6,ZnO/Bi_2WO_6异质结的稳定性也较高。试验对比了纯Bi_2WO_6与ZnO/Bi_2WO_6异质结在可见光下催化制氢的速率,发现ZnO/Bi_2WO_6异质结的光催化效果明显高于纯Bi_2WO_6,且当生长母液浓度为8 mM(mmol/L)时,制氢速率最大为12 290.2μm·mol·h~(-1)·g~(-1),比纯Bi_2WO_6提高了2.2倍,在其循环试验18 h后,ZnO/Bi_2WO_6异质结仍能保持较稳定的制氢速率,保持率达到90%。     

共沉淀法制备白光LED用CaMO_4:Eu~(3+),Bi~(3+)(M=Mo,W)红色荧光粉及其发光性能的研究

采用共沉淀法制备了Ca_(0.93-x)(Mo_(0.9)W_(0.1))O_4∶Eu_(0.07)~(3+),Bi_x~(3+)(0≤x≤0.05)系列样品,通过XRD、SEM及荧光光谱仪对粉体的晶体结构、形貌及荧光性能进行测试和表征。结果表明,Bi~(3+)、Eu~(3+)及WO_4~(2-)的掺杂没有改变CaMoO_4原有的四方晶系体心结构,且样品粒径分布较均匀,无明显团聚现象。随着Bi~(3+)的掺杂,Ca_(0.93-x)(Mo_(0.9)W_(0.1))O_4∶Eu_(0.07)~(3+),Bi_x~(3+)样品的激发光谱带边会发生红移,且激发强度呈现先增强后减弱的趋势,其发射光谱也具有相应的规律,Bi~(3+)的最佳掺杂浓度为x=0.02 mol,在395 nm激发下,样品的发光强度提升至134%;较之商用红色荧光粉Y_2O_2S∶Eu~(3+),Ca_(0.91)(Mo_(0.9)W_(0.1))O_4∶Eu_(0.07)~(3+),Bi_(0.02)~(3+)样品显现出更好的色纯度和发光强度,适合于近紫外LED用红色荧光粉。     

Mg~(2+)掺杂对0.8Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-0.2Bi_(0.5)K_(0.5)TiO_3陶瓷电学性能的影响

采用固相反应法制备了Mg~(2+)掺杂的0.8Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-0.2Bi_(0.5)K_(0.5)TiO_3陶瓷,对其相结构、铁电性能、介电性能性能和阻抗特性进行了研究。X射线衍射测试发现所有样品均具有单一的钙钛矿相结构,表明Mg~(2+)能完全融入钙钛矿结构晶格中。所有样品都表现出铁电特性,Mg~(2+)掺杂遵循3Mg~(2+)?3Mg_(Ti)~"+V_O~(··),会显著促进陶瓷中氧空位缺陷的增多,掺杂量在2mol%以上时会引起陶瓷介电性能的显著降低。     

改性钛酸锂复合材料作为高倍率锂离子电池负极材料研究

使用简单的水解反应和低温热处理过程所制备的Li_4Ti_5O_(12)/C复合材料具有良好的倍率性能。在水解过程中引入表面活性剂溴化十六烷基三甲铵(CTAB),能够明显地改善锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)/C的倍率性能。在0.5,1,2,5,10C的倍率条件下,电极材料的比容量分别达到162,154,121,80,60 m Ah/g。明显高于使用物理混合方法所制备的Li_4Ti_5O_(12)/C复合材料。同时使用CTAB所制备的Li_4Ti_5O_(12)/C复合材料,在高倍率条件下,还显示出了非常良好的循环稳定性,因为其拥有快速的Li+迁移速率(8.97×10-13cm2/s),较小的传荷电阻(Rct)35.2Ω和较小的体积电阻(Rs)6.8Ω。该方法具有实际的应用价值。     

Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)@TiO_2异质结构电解质研究

半导体与离子导体形成的异质结构可以极大地增强材料的离子电导率,其两相界面能为离子传输提供较好的通道。以TiO_2与Ce0.8Sm0.2O1.9 (samarium doped ceria, SDC)为研究对象,分别通过湿化学法和干混法构造了两种不同的异质结构复合材料。研究表明,利用湿化学法制备的SDC@TiO_2异质结构复合材料(简称SDC@TiO_2)作电解质的燃料电池在550℃下最大输出功率密度为761 mW·cm-2,比用干混法制备的SDC-TiO_2异质结构复合材料(简称SDC-TiO_2)作电解质的燃料电池的最大输出功率密度高21%。与SDC-TiO_2相比,SDC@TiO_2具有更丰富的两相界面。电化学阻抗谱显示,以SDC@TiO_2材料作为电解质的电池具有更低的欧姆电阻和极化电阻。     

高效复合催化剂Ag/Bi_2WO_6微米簇的制备及性质

在温和、无模板条件下利用水热法合成了簇状钨酸铋,通过超声还原法将银纳米粒子负载在其表面,得到复合催化剂Ag/Bi_2WO_6。采用XRD、SEM、XPS、UV-vis DRS等技术对样品进行了表征与测试。选择对硝基苯酚还原生成对氨基苯酚为模型反应,探讨了Ag/Bi_2WO_6的催化活性。结果表明,Ag的负载量为5.0%的复合样品催化活性最高,17 min内可以将4-NP全部催化还原。这可能是由于Ag纳米颗粒分散在Bi_2WO_6表面,比表面积大,表面能高,反应活性强。另外,模拟太阳光下,复合样品Ag/Bi_2WO_6作催化剂,以有机染料结晶紫为污染物模型,进行了光催化反应,研究了合成样品的光催化活性。结果显示,负载量为5.0%Ag/Bi_2WO_6的光催化降解结晶紫的活性最高。本研究对设计高效复合催化剂提供了新的思路和借鉴。     

LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2/C复合正极材料的制备及其性能研究

三元正极材料具有优异的电化学性能,但也存在阳离子混排、压实密度不高、充放电效率较低、倍率性能不理想、高温存储和循环性不好等问题。为改善LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的电化学性能,采用固相法制备了碳包覆的LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2/C复合材料,并讨论了包覆质量比分别为1.02%,2.01%和2.97%(质量分数)时对材料的结构、形貌和电化学性质的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试结果显示:所有样品均为α-NaFeO2六方层状结构,具有类球形形貌。电化学测试结果表明:包覆量为2.01%时材料的综合性能最好,0.1C首次放电比容量达175.5 mAh·g~(-1),未包覆的材料为158.9 mAh·g~(-1),包覆后比纯相LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2提高了10.5%;3.0C进行50次循环,容量保持率为88.2%,而未经碳包覆的材料只有75.6%;锂离子的扩散系数由未包覆时的2.05×10~(-13)cm~2·s~(-1)增大到3.76×10~(-12)cm~2·s~(-1),相应的电荷的转移阻抗由79.4Ω减小到53.6Ω。     

表面活性剂辅助合成正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的性能

在表面活性剂、超声振动和机械搅拌的协同作用下,采用共沉淀法制备镍钴锰复合氢氧化物前驱体(Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2),最后将制备得到的纳米片前驱体与碳酸锂(Li_2CO_3)采用高温固相法烧结合成三元层状正极材料(LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2)。对于实验制得的前驱体和正极材料使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)以及电池测试仪对前驱体和正极材料进行表征和电化学性能的检测,以探究表面活性剂对正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2和其前驱体的影响。实验结果表明:使用两种表面活性剂油胺(OA)和聚乙烯吡咯烷酮-K30(PVP-K30)所制备出的前驱体为近正六边形的纳米片,纳米片尺寸为400 nm左右。所制备出的正极材料在室温下,2.8~4.5 V,1C充放电条件下,其初始放电容量分别达到151.699和157.093 mAh·g~(-1),经过50次循环后容量保持率分别达到88.22%和99.04%。这样也表明所制备出的正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2具有良好的电化学性能。     

物相组成对硅酸镱涂层显微结构和耐蚀性能的影响研究

陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composites CMCs)被视为新一代航空发动机热端部件的主要候选材料。然而,陶瓷基复合材料在服役过程中会受到高温水蒸气腐蚀,从而导致材料性能急剧下降。在CMCs表面制备环境障碍涂层(Environmental barrier coating,EBC)可有效解决这一难题。稀土硅酸盐具有高熔点、与CMCs匹配的热膨胀系数和良好的耐蚀性能等特点,是最具应用潜力的环境障碍涂层材料。大气等离子体喷涂技术是制备稀土硅酸盐环境障碍涂层的常见方法。本文通过固相反应法制备了不同物相组成的硅酸镱粉体,并采用大气等离子体喷涂方法制备了富Yb_2O_3(YS0.75)和富Yb_2Si_2O_7(YS1.25)两种涂层,比较研究了涂层的相组成、微观结构和耐高温水蒸气腐蚀性能。研究发现,YS0.75涂层主要由Yb_2O_3和Yb_2SiO_5相组成,结晶度较高,层状结构明显,涂层内有较多裂纹。YS1.25涂层主要由Yb_2SiO_5和Yb2Si2O7相组成,结晶度较低,片层间结合紧密,涂层含有较多球型气孔。不同物相组成的硅酸镱涂层经1400oC高温水蒸气腐蚀后表面均生成Yb_2SiO_5层。富Yb_2O_3涂层具有更好的耐水蒸气耐蚀性能。     

通过拟合磁化曲线计算钙钛矿锰氧化物La_(1.2-x)Tb_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05)的磁熵变

采用传统高温固相反应法制备La_(1.2-x)Tb_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05)多晶样品,利用振动样品磁强计(VSM)测量了样品在不同温度下的磁化强度随外场变化曲线(M-H),然后利用正交多项式最小二乘拟合方法对钙钛矿锰氧化物La_(1.2-x)Tb_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05)的磁化强度曲线进行拟合,再根据磁熵变的热力学公式计算出样品的磁熵变值。通过计算得到La_(1.2-x)Tb_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05)多晶样品的居里温度分别为123 K和75 K,在外加磁场20 k Oe下x=0样品和x=0.05样品的最大磁熵变值分别为2.26 J/(kg·K)和1.6 J/(kg·K),所以x=0样品可作为高温区(77 K以上)磁制冷材料,而x=0.05样品可作为中温区(20 K~77 K)磁制冷材料。计算结果显示,拟合数据和实验数据非常接近,结果比较满意,说明该方法适用于La_(1.2-x)Tb_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05)多晶样品的磁熵变计算。     

BiPbSbSmSrCaCuO高温超导体的制备和结构

本工作研究了Bi_(2-x)Pb_xSr_2Ca_2Cu_3O_2和Bi_(1.6)Pb_(0.4-x-y)Sb_xSn_ySr_2Ca_2Cu_3O_2系统样品的超导性质。以较短的烧结时间制得零电阻温度为107K的Bi_(1.6)Pb_(0.4)Sr_2Ca_2Cu_3O_2和110K的Bi_(1.6)Pb_(0.35)Sb_(0.05)Sr_2Ca_2Cu_3O_2的高温超导相。Bi系超导体的结构为两相,其中85K相是a=b=5.408,c=30.74的四方相;而110K相是a=5.408,b=5.336,c=37.10的正交相。