基于光催化性能的Cu-Ce/TiO_2湿性能

以Cu(NO_3)_2·3H_2O和Ce(NO_3)_3·6H_2O为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO_2。探讨Cu-Ce负载量、Cu与Ce摩尔比和煅烧温度对Cu-Ce/TiO_2性能的影响。利用SEM,LPSA,BET和UV-Vis测试Cu-Ce/TiO_2的表面形貌、粒度分布、孔结构和光学性能。结果表明:Cu-Ce负载量3%、Cu与Ce摩尔比1∶1、煅烧温度500℃时,制备的Cu-Ce/TiO_2具有良好的光催化性能与湿性能。Cu-Ce/TiO_2呈近似球体,具有较好的均匀化和分散性,其粒径分布为1202.98~5364.48nm,其中d50为2437.57nm。Cu-Ce/TiO_2具有狭小瓶颈的"墨水瓶"型孔结构,其比表面积为105.55m2/g,孔体积为0.1200~0.1246mL/g,平均孔直径为3.44~4.02nm。Cu-Ce掺杂促使Cu-Ce/TiO_2内部形成新的能级,提高捕获e-和h+的能力,增强光子的利用效率,促使吸收边带发生红移。     

基于正交设计与多元非线性回归分析Cu-Ce/TiO_2的光-湿性能

以Cu(NO_3)_2·3H_2O和Ce(NO3)3·6H_2O为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO2。通过正交设计与多元非线性回归结合分析Cu-Ce负配载量、Cu与Ce摩尔比、烧结温度对Cu-Ce/TiO2湿性能和光催化性能的显著性。获得优化Cu-Ce/TiO2制备参数,运用SEM、LPSA、XRD和UV-Vis对优化Cu-Ce/TiO2进行性能研究和表征分析。结果表明,各因素对Cu-Ce/TiO2湿性能和光催化性能的影响重要程度顺序:Cu-Ce负配载量Cu与Ce摩尔比烧结温度空白因素。优化Cu-Ce/TiO2制备参数:Cu-Ce负配载量为3.26%、Cu与Ce摩尔比为0.87∶1、烧结温度为505℃。优化Cu-Ce/TiO2的湿性能为0.0869g·g-1,光催化性能为50.7%。Cu-Ce/TiO2形貌较好,粒径分布为1 183.68~3 916.05nm,促使吸收边带发生红移。     

二次水热法制备鸟巢状TiO2/Co3O4纳米结构及其锂电性能

以TiO_2粉末和NaOH为原料,在机械外力场作用下,采用水热法制备TiO_2纳米线。随后将得到的TiO_2纳米线与六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)和尿素(Urea)共同水热反应制备TiO_2/Co_3O_4纳米结构材料。分别利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池充放电测试仪和电化学工作站等,对材料的相组成、微观形貌、锂电性能和阻抗性能进行测试。结果表明,TiO_2/Co_3O_4纳米复合材料为鸟巢状结构,其在33.5mA/g电流密度下恒电流充放电的首次放电容量为777mAh/g,充电容量为759mAh/g,100次循环后的可逆容量仍保持在663mAh/g,具有良好的循环稳定性和电化学特性。     

Cd~(2+)-Zn~(2+)-Al~(3+)-LDHs新型材料的制备、表征及其光催化性能研究

以尿素为沉淀剂,以Cd(NO_3)_2·4H_2O、Zn(NO_3)_2·6H_2O、Al(NO_3)_3·9H_2O为原料,采用均相沉淀技术制备了Cd~(2+)-Zn~(2+)-Al3+-LDHs新型光催化材料。在此基础上,借助各种分析检测技术对新型材料的结构和性能进行了系统的表征。实验研究结果表明Cd~(2+)-Zn~(2+)-Al~(3+)-LDHs为片层状圆盘状形貌,平面尺寸为3μm,厚度约为250nm,层间距为0.779nm。微观孔结构分析表明该材料平均孔径为15.6nm,比表面积较大(132.2m2/g),吸附能力强,禁带宽度窄(2.36Eg),是理想的光催化剂。以Cd~(2+)-Zn~(2+)-Al~(3+)-LDHs作为光催化剂,在一定条件下可以有效降解亚甲基蓝。催化反应40min后,降解率为98%。     

有机-无机混合相变材料的热物性研究

目的获得有效改善过冷,同时保持较高潜热、性能稳定的混合相变储能材料。方法分别制备不同质量比的硬脂酸/Mg(NO_3)_2·6H_2O、硬脂酸/Na_2HPO_4·12H_2O的混合材料,使用高低温交变箱测试长期循环性能,用温度记录仪测其步冷曲线,得到相变温度和过冷度,再使用参比温度曲线法对相变材料循环前后的相变潜热进行测试比较。结果硬脂酸/Na_2HPO_4·12H_2O混合材料的过冷度降低至3℃左右,经300次融化/凝固循环后过冷度维持恒定,潜热衰减率在20%以内。结论采用结构相似的2种混合相变材料均可改善无机水合盐的过冷度。硬脂酸与Mg(NO_3)_2·6H_2O相容性不佳,相变潜热的衰减加剧,循环稳定性变差,而硬脂酸与Na_2HPO_4·12H_2O的相容性良好,性能表现稳定,是一种良好的储能材料。     

Ce掺杂锂离子电池正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2的制备及电化学研究

采用硝酸锂(LiNO_3)、六水硝酸镍[Ni(NO_3)_2·6H_2O]、四水乙酸钴[Co(CH_3COO)_2·4H_2O]和四水乙酸锰[Mn(CH_3COO)_2·4H_2O]为原料,用燃烧法制得锂离子电池富锂锰基层状正极材料{Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2},并用铈离子掺杂改性。对样品进行测试,并分析了不同的Ce掺杂量对正极材料的结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明,4种材料都具有典型的层状α-NaFeO_2结构,说明掺杂后并未改变材料的层状结构;样品Li[Li_(0.2)Mn_(0.54-x )Ni_(0.13)Co_(0.13)Ce_x]O_2(x=0.034)性能最佳,在电流密度为20mA/g,电压为2.0~4.7V的充放电条件下,具有最高的首次充放电比容量分别为240.1mA/g和164.7mA/g,首次库伦效率为68.6%。     

稀土及过渡金属掺杂TiO_2的制备及光催化性能研究

选用六水合硝酸镧(La(NO_3)_3·6H_2O)及六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)为掺杂剂,以钛酸四丁酯(TBOT)为原料,采用水热法制备了稀土La及过渡金属Co共掺杂的二氧化钛(TiO_2)复合光催化剂,并通过XRD、SEM、EDS、FT-IR表征手段对样品进行了分析。以甲基橙为模型污染物,研究La及Co共掺杂量对复合光催化剂活性的影响。结果表明:通过水热法制备的催化剂为球型结构的金红石相,掺杂La和Co并未改变TiO_2的晶体结构;(La/Co)/TiO_2复合材料对甲基橙的降解能力相比纯TiO_2有显著提高,当La及Co的共掺杂量为1%(mol,摩尔含量)时,降解效果最好,最高降解率可达到98.2%。     

化学共沉淀法制备纯相BiFeO_3粉体

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和Fe(NO_3)_3·9H_2O为原料,稀硝酸为溶剂,氢氧化钠作为沉淀剂,采用化学共沉淀法制备铁酸铋前驱体,对前驱体进行煅烧处理得到BiFeO_3粉体。研究了沉淀体系pH值和煅烧工艺对BFO结构及光催化性能的影响。采用XRD、SEM对所制备的BFO粉体进行了表征。结果表明,沉淀体系pH值为8~11范围内,并于600℃下煅烧2h可得到纯相BFO粉体。该粉体具有优异的可见光催化性能,且随BFO的晶粒尺寸增大,其可见光催化降解率提高。     

添加剂对储能材料CaCl2·6H2O+Ca(NO3)2·4H2O 相变温度和过冷温度的影响及其熔盐结构

本文研究了储能材料CaCl_2·6H_2O-Ca(NO_3)_2·4H_2O的储能性能,并对影响其储能性能的结晶过冷问题和盐水分离问题进行了详细研究。发现单组分成核剂SrCl_2·6H_2O、BaCO_3、BaCl_2对该体系的过冷问题改性效果较好,能使熔盐的过冷度降低到2.3℃左右;增稠剂羧甲基四乙酸钠(CMC)对盐水分离问题有一定的改善,但会增大熔盐的过冷度。混合成核剂SrCl_2·6H_2O(2%)+BaCl_2(1%)+CMC (0.5%)对熔盐过冷问题改性较好,可使过冷度降低到1.8℃左右。储能材料改性前后相变焓变化不大,均在140J/g左右。在此基础上研究了熔盐CaCl_2·6H_2O和Ca(NO_3)_2·4H_2O的微观存在形式,从微观结构方面对熔盐存在的过冷和盐水分离问题进行了初步讨论。     

丁腈橡胶/硫酸铁配位交联复合材料的制备与性能

以硫酸铁(Fe_2(SO_4)_3·7H_2O)为交联剂,采用原位法制备丁腈橡胶(NBR)/Fe_2(SO_4)_3·7H_2O配位交联复合材料,通过差示扫描量热分析、热重分析、溶胀指数、硫化性能测试和力学性能测试表征复合材料的结构和性能。结果表明,Fe_2(SO_4)_3·7H_2O与NBR发生了配位交联反应,配位硫化为二级反应,活化能为37.3 k J/mol;NBR/Fe_2(SO_4)_3·7H_2O硫化胶力学性能良好,拉伸强度可达14.2 MPa,断裂伸长率为992%,Fe2(SO4)3·7H2O在NBR基体中起到了配位交联剂和补强填充剂的作用。     

丁腈橡胶/硫酸铁配位交联复合材料的制备与性能EI北大核心CSCD

以硫酸铁(Fe_2(SO_4)_3·7H_2O)为交联剂,采用原位法制备丁腈橡胶(NBR)/Fe_2(SO_4)_3·7H_2O配位交联复合材料,通过差示扫描量热分析、热重分析、溶胀指数、硫化性能测试和力学性能测试表征复合材料的结构和性能。结果表明,Fe_2(SO_4)_3·7H_2O与NBR发生了配位交联反应,配位硫化为二级反应,活化能为37.3 k J/mol;NBR/Fe_2(SO_4)_3·7H_2O硫化胶力学性能良好,拉伸强度可达14.2 MPa,断裂伸长率为992%,Fe2(SO4)3·7H2O在NBR基体中起到了配位交联剂和补强填充剂的作用。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co_(0.2)O_2的草酸共沉淀合成

以NiSO_4·6H_2O、MnSO_4·H_2O、Co(NO_3)_3·6H_2O和LiNO_3为原料,通过草酸共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Mn_(0.4) Co_(0.2)O_2。采用SEM、XRD和充放电试验对合成样品进行了表征。研究了合成温度、合成时间以及锂过量对合成产物结构的影响。实验结果表明,采用草酸共沉淀法合成LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co(0.2)O_2的最佳条件为:将共沉淀合成的掺钴Ni-Mn复合草酸盐与LiNO_3的混合物于850℃煅烧20h,锂过量10%(摩尔分数)。合成的LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co(0.2)O_2具有α-NaFeO_2型层状结构和良好的电化学性能,在2.5～4.35V的首次放电比容量达到158.7mAh/g,经20次循环后放电比容量稳定在145mAh/g左右。     

BiOCl/ZnO复合光催化剂的制备及其光催化性能

以Zn(NO_3)_2·6H_2O,NaOH和KCl以及一定量的Bi(NO_3)_3·5H_2O为起始原料,采用水热法制备不同比例的BiOCl/ZnO复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等测试手段对BiOCl/ZnO进行表征。结果表明,BiOCl/ZnO比纯BiOCl的吸收强度和吸收范围增大,BiOCl与ZnO的协同催化作用,促进了光生电子/空穴的分离和迁移。以邻苯二酚为研究对象,考察BiOCl/ZnO光催化剂的光催化性能。结果表明,1∶1BiOCl/ZnO复合催化剂显示出最佳的催化活性,在400金卤灯光照反应120 min后使10 g/L邻苯二酚降解率达到95.7%,速率常数分别是纯ZnO和纯BiOCl的6.09和4.19倍,且稳定性良好,重复使用4次后降解率仍在90.0%以上。     

6061铝合金表面硅烷-镧盐杂化膜制备工艺参数的正交优化

为探索硅烷-稀土盐复合膜的最佳制备工艺,以La(NO_3)_3·6H_2O为成膜物质,H_2O_2为促进剂,在铝合金表面制备硅烷-镧盐杂化膜,以膜层的极化电阻作为评价指标,采用正交试验法对制备工艺进行优选,采用电化学极化曲线和交流阻抗谱分析膜层的耐腐蚀性能,采用扫描电镜观察膜层的形貌,并与单一硅烷膜和镧盐膜的性能进行比较。结果表明:杂化膜的最佳制备工艺中镧盐沉积条件为10 g/L La(NO_3)_3·6H_2O,15 mL/L H_2O_2,成膜温度50℃,成膜时间40 min;镧盐掺杂有效提高了膜层的均匀度与致密度;杂化膜较单一硅烷膜和镧盐膜具有更好的致密性和疏水性,且能明显发挥镧盐膜和硅烷膜的协同作用,可有效降低6061铝合金的腐蚀速率,提高其耐蚀性。     

改进溶胶-凝胶法合成CeO_2-ZrO_2固溶体及催化性能研究

以Ce(NO_3)_3·6H_2O和ZrO(NO_3)_2·2H_2O为原料采用改进溶胶-凝胶法合成了纳米级铈锆固溶体,考察了不同铈锆摩尔比和温度条件对制备固溶体的粒度、晶型和还原性能的影响,获得了优化工艺条件.采用XRD、比表面积测定(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、程序升温还原(TPR)进行表征.结果表明:此方法制备的固溶体均为立方萤石结构的铈锆固溶体复合氧化物,其比表面积可达92m~2/g;450℃焙烧制备的样品具有良好的还原活性.在常压固定床流动体系中进行乙醇水蒸气重整反应结果表明:当n(Ce):n(Zr)=3:1时,CeO_2-ZrO_2固溶体比CeO_2和其它比例的固溶体具有更高的催化活性和对氢气的选择性.ZrO_2的引入不但改进了CeO_2的热稳定性,而且提高了CeO_2的还原能力.     

二级微撞击流反应器制备镍钴氧复合材料

以NiSO_4·6H_2O为镍源,Co(NO_3)_2·6H_2O为钴源,氨水为沉淀剂,利用二级微撞击流反应器(MISR)制备镍钴氧(Ni-Co-O)复合材料;利用扫描电子显微镜(SEM)、比表面及孔隙度分析仪、电池测试系统等对复合材料的形貌、比表面积以及电化学性能进行表征。结果表明:利用二级MISR制备的Ni-Co-O复合材料粒径约为50 nm,具有较大的比表面积;电流密度为1 A/g时进行循环充放电,最高比电容值达到2 700 F/g左右,循环500次比电容值基本无衰减。     

丁腈橡胶/硫酸高铈复合材料的配位交联反应研究

以四水合硫酸高铈(Ce(SO_4)_2·4H_2O)为配位交联剂,采用原位法制备丁腈橡胶(NBR)/Ce(SO_4)_2·4H_2O复合材料,并利用差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)、溶胀平衡法、扫描电子显微镜(SEM)、硫化仪和万能试验机对其进行结构表征和性能测试。结果表明,Ce(SO_4)_2·4H_2O与NBR发生了配位交联反应,配位硫化为一级反应,活化能为14.4kJ/mol;NBR/Ce(SO_4)_2·4H_2O硫化胶具有良好的力学性能,Ce(SO_4)_2·4H_2O起配位交联和补强填充的作用。配位交联硫化体系具有配方精炼、工艺简单的优点,在特定领域将配位交联NBR替代传统共价交联NBR具有可行性。     

柔性YSZ-TiO_2纳米纤维膜的制备及其光催化性能研究

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为模板聚合物、醋酸锆[(Zr(Ac)_4]为锆源、六水合硝酸钇[Y(NO_3)_3·6H_2O]为稳定剂,通过均质处理的方法在前驱体溶液中加入二氧化钛纳米颗粒(TiO_2-NPs)并利用静电纺丝技术及煅烧工艺制备了掺杂TiO_2-NPs的柔性钇稳定氧化锆(YSZ-TiO_2)纳米纤维膜,并研究了其对亚甲基蓝(MB)的降解效果。研究结果表明:在MB溶液浓度为10mg/L,降解时间为70min,TiO_2-NPs用量为8%条件下,制得的柔性YSZTiO_2纳米纤维膜对MB的降解率最高达到95%,有望应用在污水处理等领域。     

MWNTs/Fe_2O_3的光催化性能及机理分析

以多壁碳纳米管(MWNTs)、氨水(NH_3·H_2O)和九水合硝酸铁[Fe(NO_3)_3·9H_2O]为原料,采用共沉淀法得到前驱体,经高温煅烧制得MWNTs/Fe_2O_3,利用XRD、TEM、UV-Vis和FT-IR等对其结构特性进行分析。以偏二甲肼废水为目标降解物评价了MWNTs/Fe_2O_3的光催化活性,并对光催化机理进行了分析。结果表明,MWNTs的引入可以改变氧化铁(Fe_2O_3)的晶型,同时使Fe_2O_3的粒径减小,并增加催化剂的吸附能力。另外,Fe—O—C化学键的形成使Fe_2O_3和MWNTs之间形成联合电子系统,有利于电子转移,电子-空穴对复合率有效降低。羟基自由基在MWNTs/Fe_2O_3光催化降解偏二甲肼过程中起主要作用。当pH值为7,MWNTs/Fe_2O_3用量为1.0g/L,光催化降解120min,对20mg/L的偏二甲肼的降解率可达98.1%,比相同条件下二氧化钛(TiO_2)的降解率高39.2%。     

Co_3O_4纳米片的制备及其电化学性能

以六水合硝酸钴[Co(NO_3)_2·6H_2O]为钴源、六次甲基四胺[CH_2)_6N_4]为水解剂,采用均相沉淀法制得β-氢氧化钴[β-Co(OH)_2]。β-Co(OH)2前驱体在400℃经煅烧2h制得四氧化三钴(Co_3O_4)材料。用X-射线衍射和扫描电镜对前驱体和目标产物进行了表征。结果表明,所得Co_3O_4为二维片状。电化学测试结果显示,Co_3O_4负极材料具有高的比容量和良好的循环性能。在100mA/g的电流密度下,首次充电比容量达到827mAh/g。恒流充放电50次后,容量保持率为88.5%。