新型热障涂层陶瓷La2-xGdxWMoO9的制备及其热物理性能研究

采用溶胶-凝胶自蔓延合成工艺,以Gd3+作为掺杂离子,以(NH4)6Mo7O24·4H2O,H40N10O41W12·xH2O及La(NO3)3·6H2O为前驱体原料,合成了La2-xGdxWMoO9系(LGWMO,x=0,0.1,0.2,0.3)陶瓷粉体。通过放电等离子烧结技术(SPS)制备出LGWMO系高致密陶瓷材料,借助XRD、激光热导仪、热膨胀系数测试仪、SEM等分析技术对材料的物相组成、热扩散系数、热膨胀系数、微观形貌等性能进行表征;研究了Gd3+离子掺杂量对LGWMO系材料热导率、热膨胀系数的影响。结果表明:少量Gd3+的掺杂(x<0.1)能降低La2WMoO9陶瓷材料的热导率,但不利于La2WMoO9陶瓷热膨胀系数的提高;在Gd3+掺杂量x=0.1时,La1.9Gd0.1WMoO9陶瓷材料具有最佳的热物理性能:热导率λ=0.65W·m-1·K-1(T=298K);热膨胀系数αL=15.04×10-6K-1(T=1273K)。     

六方柱状ZnO纳米棒的制备及其微观结构和光学性能

通过简易的共沉淀法制备了尺寸均一(直径约300 nm,长度约2.5μm)的六方柱状Zn O纳米棒。系统研究了热处理气氛和Al掺杂量对Zn O纳米棒的微观结构及光学性能的影响。X射线衍射结果表明所制备的Zn O纳米棒属于六方纤锌矿结构并且具有很好的结晶性。场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜揭示了其棒状形貌,单晶性和a轴择优取向生长的特征。能量色散X射线光谱仪、拉曼光谱和紫外-可见-近红外光谱的分析均表明Al成功掺杂进入Zn O的晶格中。近紫外与可见波段的漫反射光谱表明:相对于纯的Zn O样品,Al的掺杂能够抑制其光的吸收(Al掺杂能够抑制样品色心的形成),提高其可见光透过率。通过H2气氛的热处理以及Al元素掺杂的协同作用可以优化Zn O纳米棒的光学性能(高的近红外光吸收率、高的可见光透过率)。     

Ga^3＋掺杂对纳米氧化锌粉体导电性能的影响

采用液相共沉淀方法,以ZnSO4·7H2O为原料,GaCl3为掺杂化合物,NH4HCO3为沉淀剂合成碱式碳酸锌前驱体,通过在H2气氛下煅烧,制得Ga3+均匀掺杂的纳米氧化锌导电粉体.利用SEM,TEM,XRD,XPS和BET等分析手段对粉体的性能进行表征.结果表明,这种方法合成的导电氧化锌粉体材料颗粒尺寸较小、粒度分布均匀(约在20 nm～40 nm的范围内),颗粒呈类球状形貌,具有较好的分散性能.研究了Ga3+掺杂对氧化锌粉体导电性能的影响.结果表明,在Ga3+掺杂量为2.2mol%时,制得的氧化锌粉体的导电性能最好,体积电阻率达到2.0Ω·cm.     

PVP辅助水热合成Bi2WO6纳米花及其光催化活性探究

本文成功利用PVP(聚乙烯吡咯烷酮)辅助水热技术合成了Bi₂WO₆空心纳米花,并对其结构和形貌进行了X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、荧光光谱和紫外可见漫反射谱表征。结果表明：PVP对Bi₂WO₆空心纳米花的形成起到关键作用。在未添加PVP时,钨酸铋呈现出实心的纳米片状堆叠的结构,仅在纳米片的表面垂直生长少量小片。而随着PVP的量增多,表面的钨酸铋纳米片发生劈裂,垂直生长的纳米片数量增多,以至最终形成了空心的纳米花状结构。同时,钨酸铋的晶粒尺寸随着PVP含量的增加呈现出先减小再增大的趋势。基于PVP对其比表面积和吸附能力的改善,这种空心的钨酸铋纳米花展现出良好的光催化性能。在35W金卤灯模拟的可见光照射下,3小时内对罗丹明B的降解率达到了47%。荧光光谱分析表明PVP辅助水热的钨酸铋纳米花也具有更高的载流子迁移率。     

微反应器中LaPO4:Ce3+, Tb3+纳米发光颗粒的制备及表征

以Ln(NO3)3·6H2O(Ln=Ce,Tb)及NaH2PO4·2H2O为原料,乙二醇为溶剂,在微反应器中合成了铈铽共掺杂磷酸镧(LaPO4:Ce3+,Tb2+)纳米发光颗粒.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱仪对LaPO4:Ce3+,Tb3+纳米发光颗粒的物相、微结构和荧光性能进行了表征.结果表明:LaPO4:Ce3+,Tb3+纳米发光颗粒具有六方晶系的晶体结构,形貌不规则,粒度为20 nm左右、窄的粒度分布的纳米颗粒,并且颗粒分散均匀,具有较强的荧光性能.     

液相Al3+掺杂LiAlxMn2-xO4的化学合成及其电化学性能

采用工业上常用的碳酸锰热解法制备锰氧化物前驱体,与Li2CO3混合后焙烧得到锂离子电池正极材料LiMn2O4,并在碳酸锰制备过程中掺入铝离子制备LiAlxMn2?xO4(x=0.01,0.02,0.03,0.05,0.1)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行表征,并对合成材料在常温和高温(55℃)下的电化学性能进行研究。结果表明:合成的前驱体及锰酸锂材料均无杂相;随着Al3+掺杂量的增加,LiAlxMn2-xO4颗粒尺寸不断长大;材料的首次充放电比容量随Al3+掺杂量的升高而下降,但循环性能提高;Al3+的掺入极大地提高了材料的循环性能,尤其是在高温条件下,当掺杂量x=0.05时,1C倍率下循环100次容量的保持率由未掺杂的72.2%升高到90.7%。     

纳米Cu_2O/Ag/TiO_2三层复合薄膜的结构及性能

通过磁控溅射方法制备了一种新颖的纳米Cu2O/Ag/Ti O2三层复合薄膜。用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光谱仪(Uv-vis)和荧光光谱仪(FLO)对薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能及Ag金属中间层的存在对复合薄膜的影响进行了分析。此外,对薄膜光催化性能的研究表明,插入Ag层的纳米Cu2O/Ag/Ti O2三层复合薄膜显示出远高于Cu2O/Ti O2双层复合薄膜的可见光催化活性。催化性能的提高归因于Ag金属中间层的存在,提高了三层复合薄膜的可见光吸收强度,增加了表面积,促进了激发电子的转移及光生电子和空穴的分离。     

热处理对钨酸产物结构及光催化活性的影响

将钨酸钠以阳离子树脂交换制得钨酸溶胶、凝胶(WO3.2H2O),经煅烧或水热分解制备系列三氧化钨粉末,用XRD、热重分析仪(TGA)、FTIR光谱仪、电子探针研究了不同热处理方式对其结晶相、形貌、红外吸收的影响,其光催化活性以分解气相甲醛进行评价。结果表明:热处理钨酸得H0.10WO3.0.33H2O、H0.10WO3.1.06H2O、H0.23WO3-H0.1WO3结晶相,其表面形貌分别为纳米细粒体,正方形片状,棒状或球状,并表现不同的红外吸收特征及光催化活性,热处理影响产物红外吸收光谱,水热法产物显示高结晶度、更小晶粒,265℃水热样品有较高光催化活性。     

无模板剂的溶胶-水热法合成具有可见光响应的氮掺杂混晶 TiO2(锐钛矿/金红石/板钛矿)纳米棒束

采用无模板剂的溶胶-水热法制备了具有可见光响应的N掺杂锐钛矿/金红石/板钛矿型TiO_2(N-TiO_2)纳米棒束,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对获得的样品进行了表征。以甲基橙为模型反应物,评价了N-TiO_2纳米棒束的光催化活性。表征结果结合光催化活性评价结果显示,与P25-TiO_2相比,N掺杂、混晶及纳米棒束之间的协同作用是所制备的混晶N-TiO_2纳米棒束具有良好光催化活性的主要原因,并对混晶N-TiO_2纳米棒束光催化降解甲基橙的机理进行了探讨。     

La3+、Ce4+掺杂对纳米TiO2-Fe2O3凝胶相变过程的影响

采用sol-gel法制备了掺杂La3+、Ce4+的TiO2-10wt%Fe2O3复合粉体,利用TG-DTA和XRD分析对凝胶的相变过程进行了表征。结果表明:TiO2-10wt%Fe2O3凝胶在450℃发生非晶态向锐钛矿相的转变,而在500℃煅烧2 h后未发现锐钛矿相向金红石相转变;随La3+、Ce4+掺杂量的增加,锐钛矿晶粒呈现细化→长大的趋势;随La3+掺杂量的增加,对Fe2O3微晶的生成作用呈现促进→抑制的趋势,而对Fe3O4微晶的生成呈现抑制→促进的趋势;随Ce4+掺杂量的增加,对Fe2O3微晶的生成作用随掺杂量的增加呈促进→抑制→促进的趋势,而对Fe3O4微晶的生成呈现抑制→促进的趋势;La3+、Ce4+掺杂对TiO2相变过程有重要影响。     

Facile sonochemical synthesis and photocatalysis of Ag nanoparticle/ZnWO_4-nanorod nanocomposites

A facile sonochemical method was developed to synthesize metallic Ag spherical nanoparticles on the surface of ZnWO_4 nanorods by forming heterostructure Ag/ZnWO_4 nanocomposites.The Ag/ZnWO_4 nanocomposites were characterized by X-ray powder diffraction(XRD),Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR),field emission scanning electron microscopy(FESEM),transmission electron microscopy(TEM)and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS).The experimental results showed that fcc metallic Ag nanoparticles were supported on surface of monoclinic sanmartinite ZnWO_4 nanorods.The Ag3d_(3/2) and Ag 3 d_(5/2) peaks have well-separated binding energies of 6.00 eV,certifying the existence of metallic Ag.The Ag/ZnWO_4 nanocomposites were evaluated for photodegradation of methylene blue(MB)induced by ultraviolet-visible(UV-Vis)radiation.In this research,heterostructure 10 wt% Ag nanoparticle/ZnWO_4-nanorod composites have the highest photocatalytic activity of 99%degradation of MB within 60 min.The increase in photocatalytic activity was the result of photoinduced electrons in conduction band of ZnWO_4 that effectively diffused to metallic Ag spherical nanoparticles and the inhibition of electron-hole recombination process.     

Y2Cu2O5光催化剂的制备及模拟太阳光催化产氢

分别用固相法和液相法制备Y2Cu2O5光催化剂,利用热重差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)等技术对光催化剂进行表征。在模拟太阳光照射条件下,以草酸(H2C2O4)为牺牲剂对所制得的光催化剂制氢性能进行评价,考察制备方法和牺牲剂类型等因素对其产氢性能的影响以及光催化剂的稳定性能。结果表明:溶胶凝胶法所得样品中含有Y2O3杂质,为Y2Cu2O5与Y2O3的混合物;固相法所得样品为纯净的Y2Cu2O5,具备较高的光催化产氢活性。用固相法制备的光催化剂Y2Cu2O5,当其用量为0.8 g/L、草酸为牺牲剂且初始浓度为0.05 mol/L时,表现出最佳光催化产氢活性,其产氢量为3.78mmol/(h.g)。但Y2Cu2O5在草酸溶液中不稳定,会与草酸反应生成Y2(C2O4)3.2H2O,导致产氢活性降低。     

Fe3+掺杂TiO2薄膜的制备与表征

利用射频磁控溅射技术在载玻片衬底上沉积了TiO2及Fe3+掺杂的TiO2薄膜,并利用X射线衍射、拉曼光谱和紫外-分光光度计对所制备的薄膜进行了结构与性能表征。结果表明,所制备的TiO2薄膜为锐钛矿相结构,Fe3+掺杂后TiO2薄膜的晶化程度降低,光催化活性减弱。     

溶胶-凝胶法制备Pt2+掺杂Bi2O3及光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了Pt2+掺杂的Bi2O3光催化剂(Pt/Bi原子比分别为1/100、2/100、3/100和4/100),以甲基橙为模拟有机污染对催化剂的光催化性能进行了考察。光催化剂用BET、XRD、XPS和紫外-可见漫反射进行了表征,结果表明Pt/Bi原子比为3/100时催化剂的比表面最高;经500℃焙烧后光催化剂晶型为α-Bi2O3;掺杂Pt2+后Bi2O3在可见光区的吸收增强;掺杂Pt2+后Bi 4f7/2和O 1s结合能均向低能端偏移,催化性能测试结果表明Pt/Bi原子比为3/100时的催化剂活性最高。增加的比表面、对可见光响应增强和结合能向低能端偏移均有利于提高Bi2O3光催化活性。     

球形活性炭负载和Er~(3+):YAlO_3掺杂TiO_2的制备及其在可见光下降解甲基橙(英文)

为使TiO2能够在可见光下发挥其于紫外激发下的高光催化活性,且易于从处理废水中分离,采用溶胶-凝胶法将TiO2与掺杂稀土离子Er3+的上转换发光剂Er3+:YAlO3结合,再将其负载到球形活性炭(SAC)表面,制备出可见光响应的负载型Er3+:YAlO3/TiO2-SAC光催化剂。通过XRD、EDS、SEM与FSA等手段对制备的光催化剂进行晶相、表面结构与元素分布、发光光谱等表征。以甲基橙为目标污染物,研究制备的光催化剂在可见光下的催化活性。结果表明,Er3+:YAlO3可以作为上转换发光材料,它吸收可见光并发射紫外光进而激发TiO2。700°C煅烧制备的催化剂具有最佳的光催化活性,可见光下表观反应速率常数可达0.0197min-1。     

掺杂离子对Gd2O2S:Eu3+磷光体结构和发光性能的影响

采用高温固相反应法制备出新型红色长余辉发光材料Gd2O2S:Eu3+,Xn+(X为Mg、Si、Ti中的一种或两种),研究掺杂离子对Gd2O2S:Eu3+磷光体的晶体结构、形貌粒度和发光性能的影响。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和分光光度计等对合成产物进行分析与表征。结果表明:掺杂离子没有改变Gd2O2S:Eu3+磷光体的晶体结构,颗粒的形貌为类球形,分散性良好。同时,掺杂离子显著地延长发光材料Gd2O2S:Eu3+的余辉时间,并显示纯正的红色发光。     

Hydrothermal synthesis of MnCO3 nanorods and their thermal transformation into Mn2O3 and Mn3O4 nanorods with single crystalline structure

MnCO₃ nanorods with diameters of 50-150 nm and lengths of about 1-2 μm have been prepared for the first time by a facile hydrothermal method. Mn₂O₃ and Mn₃O₄ nanorods were obtained via the heat-treatment of the MnCO₃ nanorods in air and nitrogen atmosphere, respectively. The morphology and structure of the as-synthesized MnCO₃, Mn₂O₃ and Mn₃O₄ nanorods were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and selected area electron diffraction. It was found that the MnCO₃ nanorods are single-crystalline, and their morphology and single-crystalline characteristic can be sustained after thermal transformation into Mn₂O₃ and Mn₃O₄. The corresponding growth directions for MnCO₃, Mn₂O₃ and Mn₃O₄ nanorods were [2 1 4], [1 0 0] and [1 1 2], respectively. When applied as anode materials for lithium ion batteries, the Mn₂O₃ and Mn₃O₄ nanorods exhibited a reversible lithium storage capacity of 998 and 1050 mAh/g, respectively, in the first cycles.     

Synthesis and conductivity of GdPO4 nanorods: Impacts of particle size and Ca doping

A series of Gd_1−xCa_xPO₄·nH₂O nanorods were prepared using a simple hydrothermal reaction which was optimized by tuning the pH values of the precursor. The resulted nanorods were characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, Fourier transformation infrared spectroscopy, and alternative current impedance technique. It is demonstrated that all Gd_1−xCa_xPO₄·nH₂O nanorods crystallized in a pure hexagonal structure. For x = 0, the particle dimension decreased with increasing the pH value. For x > 0, the solid solution limit of Ca²⁺ in GdPO₄·nH₂O nanorods was about 3 mol%, below which the lattice volume increased with increasing the doping level of Ca²⁺. The conductivities of nanorods were highly dependent on both the particle size and Ca²⁺ concentration, as indicated by the increased conductivity as particle size reduces or Ca²⁺ doping level increases. These observations were understood in terms of the dehydration and the introduction of HPO₄²⁻ defects by Ca²⁺ doping.