稀土颜料近红外反射性能及其应用研究进展

稀土颜料近红外反射性能优异,具有抵御太阳热辐射的能力以及较高的化学和热稳定性。重点阐述了金属离子掺杂稀土氧化物和稀土离子掺杂过渡金属氧化物合成的黄色、橙色、红色、蓝色和绿色环境友好的稀土颜料,分析并解释了稀土颜料粉体的合成方法对其色坐标和近红外反射性能的影响,研究了稀土颜料显色和近红外光的反射性能及机理,介绍了稀土颜料作为高性能的冷色涂料在石棉瓦、镀锌板等基底上的反射性能,稀土颜料有望替代传统的工业化有毒颜料应用的可能性,并对稀土颜料进一步研究开发提出了展望。     

无机钒铋颜料─—稀有金属精细化学品的系列研究(I)

介绍了几种无机钒酸铋颜料研究与开发进展，扼要叙述了铅酸铋黄、钒钼酸铋黄、钒酸铋示温颜料的制法、性能及应用。     

Y_(2-x)Sm_xW_3O_(12)固溶体的制备及热膨胀性能研究

采用二次固相反应法成功制备出Y2-xSm(xWO4)(3x=0.0,0.2)、(x=1.0,1.4,1.8,2.0)系列固溶体,低掺杂量Y2-xSm(xWO4)(3x=0.0,0.2)为单斜结构(空间群:P2/m),高掺杂量Y2-xSm(xWO4)(3x=1.0,1.4,1.8,2.0)为单斜结构(空间群:C2/c);热重分析表明低Sm掺杂Y2-xSm(xWO4)3具吸水性,且随Sm含量增加而含水量减少,当x≥1.0时,样品完全不吸水;SEM分析了样品的断口形貌与晶粒尺寸;热膨胀性能测试表明,Sm掺杂量(x=0.0,0.2)的Y2-xSm(xWO4)3排除水分子后,具有较强的负热膨胀特性,而掺杂量(x=1.0,1.4,1.8,2.0)的Y2-xSm(xWO4)3具有正膨胀性能。     

溶胶凝胶法制备Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Sr_xO_(2-δ)电解质材料及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了固体氧化物燃料电池(SOFCs)电解质材料Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Sr_xO_(2-δ)(x=0.00、0.02、0.04、0.06、0.08),并通过红外光谱、热重-差示扫描量热分析、X射线衍射、扫描电镜、交流阻抗等对试样进行分析表征。结果表明,采用溶胶-凝胶法经700℃煅烧所得粉体呈现单相立方萤石结构,平均晶粒尺寸在8 nm~19 nm之间;溶胶-凝胶法制备的Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Sr_xO_(2-δ)具有较高的烧结活性,经1400℃烧结2 h后材料的相对密度均大于98%。电化学性能研究显示,Y、Sr双掺杂能提高CeO_2基电解质的电性能,其中Ce_(0.8)Y_(0.16)Sr_(0.04)O_(1.88)在中温条件下具有良好的离子导电率、适中的电导活化能。Ce_(0.8)Y_(0.16)Sr_(0.04)O_(1.8)在800℃时的离子电导率为0.039 S/cm,电导活化能为0.86 eV。     

Y_2W_3O_(12)和Yb_2W_3O_(12)的制备及其负热膨胀性能

利用液相沉淀法制备了Y2W3O12和Yb2W3O12粉体。经室温XRD测定,Y2W3O12(空间群为Pnca)和Yb2W3O12(空间群为Pbcn)皆为单一的正交相。在50-800℃温度区间对两种粉体进行高温XRD测试,并利用软件TOPAS3.0对其在不同温度下的XRD图谱进行精修,发现Y2W3O12和Yb2W3O12都具有较大的负热膨胀特性,经计算两者的线热膨胀系数(αl)平均值分别为-6.38×10-6℃-1和-4.18×10-6℃-1。与高温固相反应法相比,液相沉淀法大大缩短了粉体的合成周期,降低了合成温度。     

自蔓延法制备Na_xSm_(0.3)Ca_(2.7-x)Co_4O_(9+δ)粉体及其性能研究

本文采用自蔓延法,以去离子水为溶剂,柠檬酸为螯合剂,硝酸盐和氧化物为原料成功的制备了NaxSm0.3Ca2.7-xCo4O9+δ(x=0,0.1,0.15,0.2)化合物粉体,表征了粉体的粒度分布,并对Na0.2Sm0.3Ca2.5Co4O9+δ粉体进行了粉末压形实验,实验结果表明:NaxSm0.3Ca2.7-xCo4O9+δ(x=0.2)陶瓷粉体的压形规律符合黄培云压制方程,压制模量M为0.095223 MPa,而非线性指数m为4.000317。探索了Na+和Sm3+共掺杂对其块体在473～973 K温度区间内的热电性能影响,其中Na0.2Sm0.3Ca2.5Co4O9+δ在973 K时的电阻率和Seebeck系数分别为6.044 mΩ.cm和175.4μVK-1,热电转换功率因子达到5.09×10-6W m-1K-2。     

Y2MgTiO6:Mn4+/Nd3+的制备及近红外发光性能

采用传统的高温固相反应制备了一系列Y₂MgTiO₆:Mn4+/Nd3+下转换材料。利用稳态激发发射光谱以及瞬态荧光寿命等进行了分析, 在Mn4+→Nd3+能量传递过程中, 在331 nm激发下Nd3+产生885 nm和1 085 nm的红外发射对应于4F_3/2→4I_11/2与4F_3/2→4I_9/2能级跃迁。研究结果证实, 双掺Mn4+/Nd3+的Y₂MgTiO₆在1 085 nm荧光强度比其单掺Nd3+的Y₂MgTiO₆增强了5倍。还进一步阐释了Mn4+→Nd3+能量传递主要是共振能量传递的偶极-偶极机制。近红外发光的下转换材料Y₂MgTiO₆:Mn4+/Nd3+对晶体硅太阳能电池的荧光转换层具有很好的应用价值。      

自蔓延法制备Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)及其热电性能的研究

以柠檬酸为螯合剂,硝酸盐和氧化物为原料,通过自蔓延法合成了Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)(x=0、0.10、0.15、0.20)陶瓷粉体材料,并对Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)(x=0.10)粉体进行了压制实验;在473~973 K温度范围内,探索了Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)的热电性能。结果表明:Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)陶瓷粉体的压制规律符合黄培云压制方程,压制模量M为1.86 MPa,非线性指数m为2.074;材料的电导率和Seebeck系数随温度的升高而升高;热导率随温度的升高而降低;在973 K时,Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)的ZT值达到0.13。Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)是具有潜在应用前景的热电材料。     

高炉渣对Cu~(2 )的吸附性能研究

为了增加高炉渣的附加值,研制廉价高效吸附材料,本文采用静态吸附方法探讨了高炉渣对废水中Cu~(2 )的吸附性能。结果表明:高炉渣对废水中Cu~(2 )有很好的吸附去除效果,且容易达到平衡,平均去除率大于90%。其适宜投加量是:高炉渣/铜的质量比为100/1;高炉渣粒度、振荡转速对高炉渣吸附效果有一定的影响,但高炉渣能很好地适应废水离子初始浓度的变化。     

纳米Y_(0.7)Ce_(0.1)Sr_(0.2)M_(1-x)Cu_xO_3(M=Fe,Mn)的制备、表征及其对NO+CO的催化活性

为探究纳米钙钛矿型复合氧化物ABO3中不同B位元素及Cu的掺杂量对催化剂的结构、形貌、表面性质和催化活性的影响规律及原因,并优化出具有更好活性的催化剂,采用柠檬酸-溶胶-凝胶法制备得到8个钙钛矿型复合氧化物Y0.7Ce0.1Sr0.2Fe1-xCuxO3和Y0.7Ce0.1Sr0.2Mn1-xCuxO3(x=0.1~0.4),通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线光电子能谱(XPS)等分析方法对其进行了表征,并测试了8个样品对CO+NO的催化活性。结果表明,在Fe、Mn两个系列中,x=0.3时的两个样品对CO+NO分别具有最高的催化活性,Y0.7Ce0.1Sr0.2Fe0.7Cu0.3O3对NO和CO的转化率均在225℃时达到100%,而Y0.7Ce0.1Sr0.2Mn0.7Cu0.3O3对NO和CO的转化率则分别在325℃和225℃时达到100%。Y0.7Ce0.1Sr0.2Fe0.7Cu0.3O3的催化活性优于Y0.7Ce0.1Sr0.2Mn0.7Cu0.3O3,这是由于Fe4+/Fe3+的摩尔比高于Mn4+/Mn3+,并且Y0.7Ce0.1Sr0.2Fe0.7Cu0.3O3中所有Ce4+/Ce3+、Cu+/Cu2+和OA/OL的摩尔比均高于Y0.7Ce0.1Sr0.2Mn0.7Cu0.3O3中相应的摩尔比,而这些因素均有利于NO+CO的催化活性。通过适量的Cu取代B位离子可提高催化剂对NO+CO的氧化还原性,同时Cu的掺杂对于Fe、Mn两个系列中OA/OL的摩尔比具有不同的影响。     

溶胶凝胶-自燃烧法制备Ce_(0.8)Y_(0.18)Fe_(0.02)O_(1.9)电解质材料及其性能研究

采用溶胶凝胶-自燃烧法合成了Ce0.8Y0.18Fe0.02O1.9纳米粉体,通过热重、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和交流阻抗谱等方法对试样进行研究。研究结果表明,采用溶胶凝胶-自燃烧法可直接合成纯相的具有立方萤石结构的固溶体Ce0.8Y0.18Fe0.02O1.9;合成粉体的平均粒径为10 nm~20 nm,具有高的烧结活性,在1400℃的烧结温度下,陶瓷样品的相对密度可达到97%;Ce0.8Y0.18Fe0.02O1.9电解质的离子导电性能良好,在600℃和800℃测试温度下,其电导率分别达到12.38 mS/cm和46.81 mS/cm。     

C掺杂WO_(3-x)的制备及其光解水活性研究

通过溶胶-凝胶法制备了单斜WO3-x及C掺杂WO3-x,采用SEM、XRD、DRS、XPS等对样品进行了表征,考察了样品光解水析氧催化活性。结果表明,C掺杂在一定程度上改变了WO3的晶体结构,并导致晶体缺陷和氧空位增加,使催化剂表面W5+和氧空位含量增加,增强了WO3-x的光吸收性能和电子传输性能。在紫外和可见光照射下,C掺杂WO3-x的光解水析氧速率分别为90.0μmol/(L.g.h)和26.6μmol/(L.g.h),比未掺杂样品提高了91%和52%。     

(In_(1-x)Fe_x)_2O_3粉末的制备及红外性能研究

采用固相合成法,以In2O3和Fe2O3为原料合成了(In1-xFex)2O3粉末样品,并研究了Fe掺杂浓度和焙烧温度对(In1-xFex)2O3粉末结构和红外性能的影响。结果表明:当Fe掺杂浓度为x=0.05,焙烧温度为900℃时,所制备(In1-xFex)2O3粉末中Fe元素能很好地固溶到In2O3晶格中;随着Fe掺杂浓度的增加,(In1-xFex)2O3粉末的晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势,但In2O3的晶体结构基本不变,为典型的立方晶系方铁锰矿结构;掺杂Fe后的(In1-xFex)2O3粉末在400~4 000cm-1的红外波段内存在较强的吸收峰。     

绿色荧光粉Na_(1-x)Li_xCaPO_4:0.02Eu~(2+)的制备及其性能的研究

采用高温固相反应法制备了稀土掺杂荧光粉NaCa0.98PO4:Eu2+0.02,在波长360nm激发光激发下,荧光粉发射波长在500nm左右的绿光。采用Li+为掺杂离子取代基质晶格中的Na+位,通过杂质离子掺杂量对发光性能影响的研究,获得Li+的最佳掺杂量为5mol%。在波长为360mm近紫外光激发下,Na0.95Li0.05Ca0.98PO4:0.02Eu2+的发射强度是NaCa0.98PO4:Eu0.022+的2.5倍,该荧光粉为适用于近紫外激发的白光LED的绿色荧光粉。     

层状硫化物K_(2x)Mn_xSn_(3-x)S_6与Th(Ⅳ)的离子交换性能研究

采用水热法获得制备层状硫化物K2xMnxSn3-xS6(KMS-1),用扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),傅里叶红外光谱仪(FTIR)对其形貌及结构进行表征。结果表明制备的KMS-1为层状结构,具有良好的晶体结构。采用静态批式法考察了接触时间、温度、Th(IV)起始浓度,溶液pH、Na+浓度等因素对KMS-1与Th(IV)的离子交换的影响。结果表明,pH值对KMS-1与Th(IV)的离子交换反应有显著影响,吸附容量随着溶液pH的增大而增大,且当pH4时吸附容量不再随pH的变化而变化,而Na+离子浓度对吸附影响较弱;KMS-1与Th(IV)的离子交换反应在4 h时反应达到平衡,反应过程符合准二级动力学方程,Qe=180.51 mg·g-1,k=2.005×10-4g·mg-1·min-1;R2=0.9987;吸附等温线符合Langmuir等温模型,R2为0.9985;热力学数据分析得出:ΔHo=60.73 kJ·mol-1·K-1,ΔSo=19.02 J·mol-1·K-1和ΔGo0,说明KMS-1吸附Th(IV)是一个放热且自发的过程,降低温度有利于KMS-1对Th(IV)的吸附。该离子交换反应最大吸附量为180.51 mg·g-1。     

Na1.7-x CaX (Co0.85Cu0.15)2O4粉体的制备及其热电性能的研究

本文采用自蔓延法与固相反应相结合的方法,以Na2CO3、CaCO3、Co(NO3)2·6H2O、CuO、HNO3为原料,去离子水为溶剂,柠檬酸为螯合剂,制备了Na1.7-xCax(Co0.85Cu0.15)2O4(0≤x≤0.20)粉体.对制备的粉末XRD以及烧结试样的SEM进行分析.结果表明随着Ca2+掺杂量的增加,...     

粉末冶金法制备La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.5-x)Mn_x(x=0-0.4)合金及其电化学贮氢性能研究

为了改善稀土系A_2B_7型贮氢合金的电化学贮氢性能,采用粉末冶金方法制备的La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.5-x)Mn_x(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)贮氢合金,研究少量Mn替代Ni对合金相结构和电化学性能的影响。结果表明:合金由La Ni5、La2Ni7两相组成,随着Mn含量的增加,两相晶胞逐渐膨胀。Mn的加入能显著改善合金的电化学性能,然而过高的Mn含量会对合金的放电性能带来不利影响。其中La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.2)Mn_(0.3)合金电极的最大放电容量为362.3m Ah/g,经过100次循环后容量保持率为69.5%。此外,合金电极的高倍率放电性能、线性极化曲线以及电化学交流阻抗谱的测试均表明合金的电化学动力学性能随着Mn含量的增加先增大而后减小。     

化学镀Ni改性Li_4Ti_5O_(12)材料的制备及其电化学性能研究

为提高Li4Ti5O12的电化学性能和防气胀性能,结合固相法并用化学镀金属Ni对样品进行表面修饰改性,制备了Li4Ti5O12/Ni复合材料。使用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、扫描电镜(SEM)对样品进行了物相分析和形貌表征,结果显示:合成的样品具有单一的尖晶石结构,Li4Ti5O12/Ni复合材料和Li4Ti5O12在拉曼光谱图上具有相同的频率振动特性,说明化学镀法表面修饰Li4Ti5O12/Ni复合材料并没有改变纯相Li4Ti5O12的结构,且样品的颗粒大小均匀、形状规则,颗粒尺寸在0.5~1.0μm范围内。采用充放电测试、循环伏安和交流阻抗对样品的电化学性能进行表征,结果表明:Li4Ti5O12/Ni复合材料在1C和5C倍率下首次放电比容量分别为149.8和132.5 mAh·g-1,循环50次后分别为144.1和124.0 mAh·g-1,容量保持率为96.2%和93.6%,表现出良好的倍率性能和循环性能,Li4Ti5O12/Ni的阻抗值明显小于纯相Li4Ti5O12。     

锂空气电池固体电解质Li_(1+x)Al_xTi_(2-x)(PO_4)_3的制备研究

以Li_2CO_3、Al_2O_3、TiO_2、NH_4H_2PO_4为原料,采用固相烧结法制备锂空气电池固体电解质Li_(1+x)Al_xTi_(2-x)(PO_4)_3(LATP),研究了不同x值、不同烧结温度对电解质性能的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对所制备电解质的结构与性能进行表征。结果表明在x值等于0.2时得到纯相的LATP,最佳烧结工艺是350℃保温2 h,600℃保温2 h,1 000℃保温8 h,室温下的电导率为4.89×10~(-5)S/cm。     

TiB_(2)-HfC复合刀具材料的制备及性能研究北大核心

研究了HfC增强相含量、金属粘结相种类和含量对TiB_(2)基刀具物相组成、显微组织和力学性能的影响。结果表明,不同HfC含量的TiB_(2)基刀具都主要由TiB_(2)、HfC、少量Ni和MoNi4相组成;在烧结过程中,Ni会与Mo发生化学反应而形成少量MoNi4相;当HfC含量达到20%时,TiB_(2)基刀具材料具有最高的抗弯强度、断裂韧性和较高的硬度。对比以纯Ni、纯Co和Ni+Mo为金属粘结相的试样,以Ni-Co合金为粘接相的试样中TiB_(2)和HfC相分布更加均匀、润湿效果更好;此时TiB_(2)基刀具材料的抗弯强度、断裂韧性和硬度分别为834 MPa、9.50 MPa·m^(1/2)和22.92 GPa,具有最佳的综合力学性能。