钙掺杂自激活锗酸锌长余辉材料的多色余辉及动态防伪应用

长余辉材料在安全指示、防伪和生物成像等领域具有广泛应用前景,但其缺陷调控及余辉机理尚不清晰。自激活长余辉材料以其物质组成及晶体结构简单,便于研究余辉机理而受到关注。本研究以自激活长余辉材料锗酸锌为基质,采用高温固相反应合成得到了一系列钙掺杂的长余辉材料Zn_2–xCa_xGeO₄(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)。实验表明,在锗酸锌中掺杂钙元素后,使用376nm紫外光激发时,观察到锗酸锌基质样品的黄色发光峰;同时在267 nm激发下, Zn_1.5Ca_0.5GeO₄荧光强度增强了6.2倍。从余辉光谱和余辉衰减曲线上看, Zn_1.5Ca_0.5GeO₄初始余辉强度增强了25.1倍;并且在所考察的300 s余辉时间里,与锗酸锌相比, Zn_1.5Ca_0.5GeO₄保持了近5倍的余辉强度。进一步热释曲线表征显示,材料主要陷阱的...     

锡酸锌光催化剂的制备及表面改性策略研究进展

锡酸锌(Zn₂SnO₄)具有良好的传导率、较高的电子迁移率、物理和化学性质稳定且无毒的特性,是满足可持续发展要求的典型光催化剂之一。介绍了Zn₂SnO₄光催化剂的结构特征和制备方法;系统总结了具代表性的改性策略,包括离子掺杂、构建异质结、单质负载和形貌调控等;同时,简要介绍了其在光催化降解有机物、产氢、CO₂转化等领域的应用。最后,对Zn₂SnO₄基光催化材料未来的发展进行总结和展望;为高效Zn₂SnO₄基光催化剂的构建提供一些新的思路与方向。     

CdMoO4微球的微波辅助法快速合成及其光催化性能

采用微波辅助沉淀法快速制备了CdMoO₄微球,同时采用直接沉淀法和水热法制备了CdMoO₄样品,比较了它们的光催化性能。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外分光光度计和光化学反应器等表征了样品的物相组成、形貌、吸收光谱和光催化效果。结果表明,采用3种方法所制备的CdMo₄均呈现微球形貌,直径为3～6μm;与其它两种方法相比,微波辅助法可以在低的温度和短的反应时间内得到CdMoO₄微球,并且具有最佳的光催化性能,这是由于微波对CdMoO₄微球的结晶和生长具有活化作用,在短时间内可以得到结晶良好、光催化性能优异的CdMoO₄微球。     

活性炭模板法制备锡酸锌掺杂磷化合物及表征

选用磷酸活化后的活性炭为模板,NaSnO₃·3H₂O、ZnSO₄·7H₂O为原料,通过生物质模板法制备了锡酸锌掺杂磷(Zn₂SnO₄/P)化合物。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N_2吸脱附等温线对制备的Zn₂SnO₄/P的结构、形貌进行表征。结果表明:Zn₂SnO₄/P为尖晶石结构,其形貌基本上和活性炭相匹配。其比表面积、孔体积和平均孔径分别为87m²/g、0.20cm³/g和9.0nm。     

微波法制备羟基磷酸铜及光催化降解性能研究

以氯化铜、磷酸二氢钠和尿素为原料, 加入模板剂十二烷基硫酸钠(SDS), 采用微波辅助加热法制备了具有不同规则结构的晶态羟基磷酸铜。实验研究了CuCl₂与NaH₂PO₄的摩尔比、模板剂种类和原料浓度等因素对合成羟基磷酸铜晶体的影响。产物采用XRD、SEM和Raman等进行表征, 并通过降解甲基蓝溶液(MB)测试了羟基磷酸铜的催化性能, 探讨了制备条件对产物光催化降解性能的影响。结果表明, 当n(Cu)/n(P)为2, [PO₄^3-]= 0.0025 mol/L, 微波加热温度80℃, 反应时间30 min, 尿素用量6.0 g, SDS用量为0.10 g时制备的羟基磷酸铜具有良好的光催化效果。实验还测试了催化剂的表面光电压谱, 并使用苯甲酸作为荧光探针, 叔丁醇为羟基自由基捕获剂初步验证了光催化反应中羟基磷酸铜的催化机理。     

MgCl2对锌在干湿交替环境中腐蚀行为的影响

使用腐蚀失重、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜与能谱(SEM-EDS)等手段研究了干湿交替环境中MgCl₂对锌腐蚀行为的影响。结果表明,MgCl₂对锌的腐蚀有显著的抑制作用;在沉积NaCl条件下锌表面的腐蚀产物为Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O、Zn₄CO₃(OH)₆·H₂O和Zn(OH)₂,而在沉积MgCl₂条件下锌表面的腐蚀产物只有Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O。在干湿交替环境中MgCl₂对锌腐蚀行为的影响主要是Mg²⁺与氧还原反应产生的OH^-结合使阴极区的pH值降低造成的。     

锌铈共掺杂二氧化钛纳米材料制备与表征及其抗菌性能的研究

采用溶胶-凝胶法, 在不同的焙烧温度下合成锌/铈共掺杂二氧化钛纳米材料。用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)对样品进行了表征。采用抑菌环法, 以大肠杆菌为实验菌种, 对Zn/Ce-TiO₂纳米材料抗菌性能进行检测。结果表明: 样品的结晶度和晶相完全取决于焙烧温度的高低; 部分锌进入二氧化钛晶格中, 其余掺杂离子以CeO₂和Zn₂Ti₃O₈形式存在; 与暗态下相比, 在可见光激发下, Zn/Ce-TiO₂纳米材料具有超强的抗菌性。对锌/铈共掺杂作用机制进行了深入探讨。     

石墨烯-ZnIn2S4纳米复合微球的制备及光催化产氢活性

采用光催化还原法制备了石墨烯-ZnIn₂S₄纳米复合微球。采用XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS和DRS等手段对样品进行表征, 结果表明, 经过光催化还原处理后氧化石墨被还原成石墨烯, ZnIn₂S₄纳米微球负载在石墨烯表面。光催化产氢的实验结果表明, 当石墨烯含量为2.0wt%、光催化还原时间为24 h时, 石墨烯-ZnIn₂S₄纳米复合微球在模拟太阳光下产氢量达到1540.8 μmol, 是纯ZnIn₂S₄纳米微球的9.8倍。增强光催化性能的原因归结为石墨烯在复合光催化剂中起到了电子快速传输作用, 同时还对纳米复合微球光催化产氢反应机理进行了分析讨论。     

可见光催化剂钒酸铋的可控合成及性能研究

采用微波水热法, 以BiVO₃·5H₂O和NH₄VO₃为原料, 通过调控前驱液pH可控合成了不同晶体结构的可见光催化剂BiVO₄。利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)、拉曼光谱(Raman)和场放射扫描电镜(SEM)等手段对所制备的样品进行了表征和分析, 探讨了不同晶体结构BiVO₄的形成机理; 同时以亚甲基蓝和一氧化氮为降解对象, 考察了样品的光催化性能。结果表明, 当前驱液pH为3~5时, 制备的BiVO₄为四方锆石结构(z-t), 形貌为微米球; 前驱液pH小于2或大于7时, 制备的BiVO₄为单斜白钨矿结构(s-m), 形貌为多面体。这可能是由于前驱液pH的变化, 致使前驱液中钒酸根离子和铋离子的存在形式发生了转变, 进而影响BiVO₄的形成历程, 使得BiVO₄样品的晶体结构、形貌、晶面裸露以及VO₄四面体等发生了改变。光催化试验结果表明, BiVO₄(s-m)光催化活性优于BiVO₄(s-t)。当前驱液pH为9时, 制备的BiVO₄(s-m)样品由于结晶度高、 (040)晶面暴露率高和VO₄四面体畸变程度大, 表现出优异的光催化活性。     

纳米微球NH2—Fe3O4@聚乙二醇@ZnO的制备及其光催化性能

首先合成氨基功能化Fe₃O₄(NH₂—Fe₃O₄),并以NH₂—Fe₃O₄为磁核,六水合硝酸锌(Zn(NO₃)₂·6H₂O)为锌源,在表面活性剂聚乙二醇(PEG,PEG-400)辅助下通过水热法制备PEG修饰的ZnO(NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO)磁性复合材料。利用XRD、SEM、TEM、XPS、紫外-可见-近红外分光光度计、比表面吸附仪(BET)、振动样品磁强计(VSM)等对NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料组成、形貌、磁性能等进行表征。并进一步以罗丹明B(RhB)染料为模拟污染物,对NH₂?Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料的光催化降解性能进行研究,采用单因素法探究Fe与Zn的原子比(n(Fe)∶n(Zn))、合成温度、表面活性剂种类及用量对NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料光催化降解性能的影响。结果表明,n(Fe)∶n(Zn)=1∶15、水热合成温度为180℃制备的NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料具有良好的光降解性能,0.0500 g NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料在紫外光照射20 min内对50 mL RhB(1.0×10?5 mol·L?1)溶液降解率为90.36%。而相同条件制备的NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料呈微球状,比表面积为11.43 m2·g?1,禁带宽度为2.51 eV,对RhB的光催化降解率可提高至99.36%,循环使用10次后,其对RhB的光催化降解率仍可达96.48%,PEG-400对NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料的光催化活性具有较大的协同效应。      

Zn掺杂CuO/CuAl2O4复合空心球的制备及光催化性能

以葡萄糖为模板, 硝酸锌、硝酸铜和硝酸铝为原料, 采用水热法制备高比表面Zn-CuO/CuAl₂O₄复合空心球。采用XRD、SEM、HRTEM、BET、DRS和PL等手段对样品进行表征, 结果表明: 在600℃下焙烧的Zn-CuO/CuAl₂O₄复合物呈空心球状, 球体直径约为2 μm, 比表面积高达214.97 m²/g。引入Zn有助于提高样品对紫外和可见光的吸收能力, 减少光生电子空穴对的复合, 光催化活性显著提高。在模拟太阳光照下, 以甲基橙溶液为目标降解物, 考察样品的煅烧温度和Zn加入量对光催化活性的影响。当Zn加入量为0.5wt%, 煅烧温度为600℃时, 样品的光催化活性最佳。光照60 min, 0.5 g/L光催化剂用量对25 mg/L甲基橙溶液的脱色率高达97%。     

ZnS微球的水热/溶剂热法合成及其光催化性能研究

采用水热/溶剂热法, 以Zn(Ac)₂·2H₂O和 CH₄N₂S为反应物合成ZnS微球。对ZnS微球进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及紫外可见漫反射光谱等表征。结果表明, 合成的ZnS微球为立方闪锌矿型晶体结构, 由ZnS纳米粒子自组装而成。在降解苯酚水溶液的光催化研究中, 以乙二醇-水为溶剂合成的ZnS光催化活性明显优于其他溶剂体系合成的ZnS, 循环使用3次仍保持较高的活性。ZnS微球光催化性能的提高可归结为以下三方面的协同作用: 较小的禁带宽度(3.39 eV)有利于吸收光子, 较完整的晶体结构使催化剂活性分子数增多和较大的比表面积(19.4 m²/g)有利于反应液与催化剂的充分接触。ZnS微球降解苯酚的中间产物为乙二酸、顺丁烯二酸和极少量的对苯二酚。     

特殊形貌磷酸锆钠粉体的制备与表征

采用水热法、以八水合氧氯化锆和多聚磷酸钠为原料、水为介质, 一步制备出了单相Na₂Zr(PO₄)₂粉体。利用XRD、SEM、TG-DSC等检测方法, 系统地考察了水热条件和煅烧温度对磷酸锆钠粉体微观结构的影响。结果表明, 原料摩尔配比为n(ZrOCl₂•8H₂O) : n(Na₅P₃O₁₀)=1:2、无需调变pH值的中性条件下, 于140℃水热14 h, 即可制得分散性较好、尺寸较均一、由片组装而成的类线团形貌的Na₂Zr(PO₄)₂粉体; 适当延长水热时间和提高水热温度均有利于粉体的形成, 且温度越高, 形成该粉体所需水热时间越短。高温煅烧会使Na₂Zr(PO₄)₂粉体发生热分解, 其形貌也被破坏。利用生长基元模型解释了水热法生成该磷酸锆钠粉体的机理。     

简单的溶胶–凝胶法制备致密的铜锌锡硫硒薄膜

采用溶胶–凝胶后硒化法制备了铜锌锡硫硒薄膜, 其薄膜表面平整、无裂纹。通过简化铜锌锡硫前驱体溶胶的制备以及后退火时避免使用硫化氢气体（H₂S）等方法使铜锌锡硫硒薄膜的制备工艺得到简化。选用低毒有机物乙二醇为溶剂,Cu(CH₃COO)₂、Zn(CH₃COO)₂、SnCl₂•2H₂O和硫脲为原料, 制备铜锌锡硫前驱体溶胶。XRD、Raman、EDX和SEM 分析表明制备的铜锌锡硫硒薄膜为锌黄锡矿结构, 所有薄膜均贫铜富锌, 用0.2 g硒粉、硒化20 min得到的铜锌锡硫硒薄膜其结晶较好, 表面晶粒可达1.0 μm左右。透射光谱分析结果表明, 随硒含量的增加, 铜锌锡硫硒薄膜的光学带隙从1.51 eV减小到1.14 eV。     

微波辅助溶剂热法制备磷酸钙微球和多面体

磷酸钙材料具有良好的生物相容性, 被广泛应用于生物材料领域。本研究以Ca(CH₃COO)2、NaH₂PO₄?2H₂O和双亲嵌段共聚物PLA-mPEG为原料, 通过微波辅助120℃水热反应30 min, 合成了自组装结构磷酸钙微球。以相同的反应原料, 在水和乙二醇混合溶剂中, 通过微波辅助120℃溶剂热反应30 min, 制备了具有多面体结构的磷酸钙。通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TG)对所制备样品的物相和形貌进行了表征。研究发现乙二醇的加入对磷酸钙的结构和形貌具有显著的影响。以牛血红蛋白为模型, 研究了所制备的两种不同磷酸钙材料的蛋白吸附效果。磷酸钙材料的牛血红蛋白吸附量随装载溶液中牛血红蛋白浓度的增加而增大, 随样品制备过程中的乙二醇加入量的增加而减小。     

掺铜羟基磷灰石微球的制备及表征

铜作为人体含量第二的必需微量元素, 不仅在人体新陈代谢过程中起着重要作用, 同时还具有抗菌性。因此, 合成掺铜羟基磷灰石(Cu-HA)可望获得具有优良生物学性能兼具抗菌性能的生物陶瓷。本研究以硝酸钙、硝酸铜和磷酸氢二钠为原料, 采用水热合成法制备掺铜HA。采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、红外和原子吸收光谱对样品进行表征。结果表明: 溶液体系中加入Cu²⁺后, Cu取代部分Ca进入HA晶格, 使其形貌由带状转变为花瓣状微球; 但Cu的掺入, 并不影响HA晶体结构; 当溶液中Cu/(Cu+Ca) 摩尔比高于0.05时, HA产物的热稳定性下降。     

柠檬酸钠调控水热合成羟基磷灰石微球

本研究采用四水硝酸钙(Ca(NO₃)₂·4H₂O)和磷酸氢二铵((NH₄)₂HPO₄)分别作为钙源和磷源, 以丙酰胺为pH调节剂调控溶液的过饱和度, 以柠檬酸钠为钙源缓释剂调控羟基磷灰石(Hydroxyapatite, HA)的形貌, 经水热法处理成功制备出高结晶度、形貌均一和分散性良好的HA微球。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对反应产物进行了表征, 研究了初始pH值、柠檬酸钠加入量和水热反应温度对HA结晶度、组成及形貌的影响。研究结果表明, 当初始pH值为3, 柠檬酸钠与钙源的摩尔比为1︰1.5, 反应温度为180℃时, 有利于HA微球的形成。     

在盐湖地区暴露48个月纯锌的腐蚀行为

采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、金相显微镜和电化学阻抗等手段研究了锌在青海盐湖大气环境(富盐干旱型大气环境)中的腐蚀行为。结果表明,在青海盐湖大气环境中锌的腐蚀规律遵循经验公式m=Atn。锌的向地面比向天面腐蚀严重,向天面暴晒48个月出现锈层脱落现象。两个表面的腐蚀产物均由Zn5(OH)8Cl2·H2O,Zn5(CO)3(OH)6和Zn4SO4(OH)6·3H2O组成,锈层均富含SiO2。电化学结果表明,随着暴晒时间的延长向地面的极化电阻Rp逐渐增大,而向天面的Rp逐渐增加,而暴晒48个月时减小。锈层有抑制基体腐蚀的作用,对两个表面锈层的保护性随暴晒时间的延长而增大,而向天面暴晒48个月时保护性减弱。     

Effect of preparation conditions on properties of atomic layer deposited TiO2 films in Mo–TiO2–Al stacks

TiO₂ films were grown by atomic layer deposition on Mo electrodes in order to elucidate the dominating conductance mechanism and its dependence on the growth chemistry. TiCl₄ and Ti(OC₂H₅)₄ served as titanium precursors, and H₂O or H₂O₂ as oxygen precursors. The films grown at lower temperatures were amorphous. With increasing growth temperatures the crystallization first started in the TiCl₄–H₂O process. The films grown in this process were clearly leakier compared to the films grown from Ti(OC₂H₅)₄ and H₂O and from Ti(OC₂H₅)₄ and H₂O₂. In the Ti(OC₂H₅)₄-based processes, the application of H₂O₂ instead of H₂O resulted in the films with considerably lowered conductivity, although structural differences in these films were insignificant. Space–charge-limited currents were prevailing in all our amorphous Mo–TiO₂–Al packages. Measurements at different temperatures suggested quite high trap densities likely due to the presence of impurities and structural disorder, while the strong differences in conductivity seemed to be due to different densities of gap states.