化学溶液沉积法制备WO3•2H2O薄膜及其电致变色性能

目的研究具有不同微观结构的WO_3·2H_2O薄膜的电致变色性能。方法采用化学溶液沉积法在FTO玻璃上制备WO_3·2H_2O薄膜,通过加入不同的形貌控制剂(柠檬酸或草酸铵),制备不同纳米结构的WO_3·2H_2O薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜的成分结构和微观形貌,利用紫外可见光分光光度计对薄膜在波长为200～1000nm范围内的透光性进行研究,并通过电化学工作站对薄膜进行电化学性能分析。结果采用柠檬酸作为形貌控制剂制备的WO_3·2H_2O薄膜的透光性高达82%左右,其在着色和褪色状态的透过率差值为36.2%。通过添加柠檬酸或草酸铵作为形貌控制剂制备的WO_3·2H_2O薄膜均呈现出纳米片状结构,纳米片的厚度分别为5～15 nm和50～60 nm,但是采用柠檬酸制备的WO_3·2H_2O具有较多的间隙和裂缝,使其表现出了较好的电致变色性能。结论具有间隙和裂缝的纳米WO_3·2H_2O薄膜增加了薄膜与电解质的接触面积,减少了离子扩散的路径距离,更小的纳米结构可以提供更多的化学活性位点,从而表现出较好的电致变色性能。     

泡沫镍负载TiO2和TiO2/3Al2O3·2SiO2薄膜的光催化性能

以泡沫镍为载体,3Al2O3·2SiO2作为过渡中间层,用溶胶-凝胶法在泡沫镍上负载锐钛矿相的TiO2薄膜,制成泡沫金属基的TiO2和TiO2/3Al2O2·2SiO2光催化材料,利用TG-DSC、XRD和FE-SEM等测试手段对其进行表征,用乙醛气体的光催化降解测试其光催化活性.研究表明泡沫镍负载的TiO2和TiO2/3Al2O3·2SiO2薄膜均具有良好的光催化活性,其中,由于负载的3Al2O3·2SiO2过渡中间层增大了载体的比表面积,使负载光催化剂的活性位大大增加,因此,TiO2/3Al2O3·2SiO2薄膜的光催化活性较单一的TiO2薄膜有非常显著的提高.     

无机盐结合中间包氧化镁质干式料的研制

以电熔镁砂为主原料,分别以Mg(NO_3)_2·6H_2O、MgSO_4·7H_2O、Na_2SiO_3·5H_2O、Na_2SiO_3·9H_2O和MgCl_2·6H_2O为结合剂,制得40 mm×40 mm×40 mm试样;测量了试样低温耐压强度,并对其环保性进行了评价;研究了结合剂Na_2SiO_3·9H_2O添加量对试样耐压强度、显气孔率和体积密度等物理性能的影响.结果表明:在加入等量结合剂时,采用Na_2SiO_3·9H_2O结合的氧化镁质干式料低温耐压强度高于分别以其余4种无机盐结合的试样,且在热处理过程中,对环境最友好;Na_2SiO_3·9H_2O的添加量以5%较为适宜.     

介孔Li3V2（PO4）3正极材料的研磨溶胶凝胶法合成和电化学性能（英文）

以V2O5·nH2O、LiOH·H2O、NH4H2PO4和蔗糖为原料,采用研磨溶胶凝胶技术制备了无定形Li3V2(PO4)3前驱体,再经过焙烧获得具有单斜结构的介孔Li3V2(PO4)3正极材料,并用XRD、SEM、TEM、比表面积和电化学性能测试来表征材料的性能。研究表明,在700°C下焙烧的样品具有良好的介孔结构、最大的比表面积(188cm2/g)和最小的孔径(9.3nm)。在0.2C倍率下,该介孔样品的首次放电容量达155.9mA·h/g,经过50次循环后其容量仍然可达154mA·h/g,表现出非常稳定的放电性能。     

以锯齿状碳纳米管为模板原位合成微/纳米球状氧化钨（英文）

以锯齿状CNTs管束作为模板担载H_2WO_4前驱体。在液相沉积过程中H_2WO_4被锯齿状CNTs包裹,所得H_2WO_4/CNTs团簇的平均尺寸为500 nm,由直径10～20 nm的H_2WO_4组成,比表面积和孔容分别为85.24 m~2·g~(-1)和0.2933 m~3·g~(-1)。将H_2WO_4/CNTs置于氧气气氛中进行热处理,除去CNTs后,得到了由纳米颗粒组成的WO_3微米球,比表面积和孔容分别为18.7 m~2·g~(-1)和0.2055 m~3·g~(-1)。结果表明,锯齿状CNTs对有效调节分层结构WO_3发挥重要作用,对制备微纳米结构材料具有广阔的应用前景。     

以锯齿状碳纳米管为模板原位合成微/纳米球状氧化钨

以锯齿状CNTs管束作为模板担载H_2WO_4前驱体。在液相沉积过程中H_2WO_4被锯齿状CNTs包裹,所得H_2WO_4/CNTs团簇的平均尺寸为500 nm,由直径10～20 nm的H_2WO_4组成,比表面积和孔容分别为85.24 m~2·g~(-1)和0.2933 m~3·g~(-1)。将H_2WO_4/CNTs置于氧气气氛中进行热处理,除去CNTs后,得到了由纳米颗粒组成的WO_3微米球,比表面积和孔容分别为18.7 m~2·g~(-1)和0.2055 m~3·g~(-1)。结果表明,锯齿状CNTs对有效调节分层结构WO_3发挥重要作用,对制备微纳米结构材料具有广阔的应用前景。     

Al掺杂TiO2介孔材料的合成、表征和光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源、十八水硫酸铝为铝源、三乙醇胺为模板剂,采用研磨-溶胶技术合成了Al掺杂的TiO2介孔材料,并利用XRD、EDS、TEM、BET、UV-vis和IR等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及光学性能.结果表明:Al掺杂能够减小TiO2光催化剂的粒径,提高介孔TiO2的热稳定性;Al掺杂TiO2介孔材料的平均孔径为4.5 nm,比表面积达到110.2 m2/g;相比商用P25和介孔TiO2,Al掺杂介孔TiO2的吸收边发生红移,对初始浓度为20 mg/L的甲基橙进行催化降解1h后,其降解率达到92.5％.     

煅烧时间对TiO2-Al2O3复合光催化材料性能的影响

研究500℃下煅烧不同时间对溶胶-凝胶法制备的TiO2-Al2O3复合材料的吸附性能和光催化性能的影响.经表征分析可知,所制备材料由锐钛矿型TiO2和非晶态Al2O3组成.随着煅烧时间的增加,样品的晶粒逐渐长大,但煅烧时间对样品颗粒的表面形貌影响不大,其表面形貌较为平坦.煅烧2.5h或3h所制得样品的比表面积较大.复合材料对甲基橙的吸附率在5％～8％之间,随煅烧时间的变化不大.经500℃煅烧3h制得的TiO2-Al2O3复合材料的光催化活性最佳,经紫外光照射90 min后可使甲基橙溶液总脱色率达95.2％.     

煅烧温度对Al-In-TiO_2光催化纳米材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备0.5%Al-3%In-TiO2光催化剂,研究煅烧温度对材料性质和光催化降解活性的影响。结果表明,不同煅烧温度制备的0.5%Al-3%In-TiO2样品均为锐钛矿型TiO2晶型,TiO2晶粒尺寸和晶胞体积随煅烧温度升高增大。煅烧温度升高导致样品平均孔径增大,累积孔容积和比表面积减少。400℃制备的样品比表面积为108.9 m2/g,平均孔径为8.0 nm,累积孔容积为0.1395 cm3/g。0.5%Al-3%In-TiO2材料吸附染料能力随煅烧温度升高而下降。400℃制备的样品具有相对较强的光催化降解活性,经30 min光照后甲基橙溶液的降解率为58.1%。     

孔道Al2O3/SiO2对NaAlH4-Tm2O3体系储氢性能的影响

以机械球磨法制备具有可逆吸放氢性能的NaAlH4-Tm2O3储氢材料体系。利用相同制备方法进一步研究两种不同孔道材料(大孔Al2O3与介孔SiO2)对NaAlH4-Tm2O3体系储氢性能的影响,测试样品的循环吸放氢性能,并对样品吸放氢前后的结构进行表征。结果表明:大孔Al2O3材料的添加并不能明显改善NaAlH4-Tm2O3体系的放氢速率和放氢量,而介孔SiO2的加入使NaAlH4-Tm2O3体系在150℃条件下5 h内的首次放氢量(质量分数)达到4.61%,高于NaAlH4-Tm2O3体系的4.27%,增加了约8.0%。此外,添加介孔SiO2的NaAlH4-Tm2O3体系放氢速率也有所提高。     

室温下介孔MnO_2降解低浓度甲醛的研究（英文）

以KMnO_4和P123为原料采用溶胶-凝胶法在不同条件下制备了介孔MnO_2,研究了反应物比和pH对催化剂结构和催化降解性能的影响。合成材料的结构和性能采用XRD、N_2吸脱附、FT-IR的测试方法表征。最后讨论了介孔MnO_2催化氧化HCHO的影响因素。结果表明,溶胶-凝胶法制备介孔MnO_2的最佳条件为:原料配比为10:1,pH值为7。P123和KMnO_4合成的介孔MnO_2具有较大的比表面积和孔径,且有良好的HCHO催化降解性能。在pH=7的情况下最有利于介孔MnO_2的活性稳定;在原料比为10:1情况下生成的介孔MnO_2比表面积较大,催化降解性能较强,在10 h内保持在对甲醛的降解率为95%以上。     

连铸铁泥制备纳米α-Fe2O3及光催化去除Cr(Ⅵ)

连铸铁泥富含铁元素,资源化利用是必然选择。以连铸铁泥为原料,采用水热法成功制备纳米α-Fe₂O₃,实现高附加值利用。研究结果显示,所制备的纳米α-Fe₂O₃为均匀的球状介孔结构,比表面积为48.78 m²/g,平均晶粒尺寸约40～50 nm,较大的比表面积与较小的晶粒尺寸可提供大量的光催化活性位点,有利于提升材料的光催化性能。将纳米α-Fe₂O₃应用于Cr(Ⅵ)脱除的光催化剂,显示较好的Cr(Ⅵ)废水脱除效果,180 min内去除率可达100%。经过5次循环后,Cr(Ⅵ)的去除效率仍可达到89.2%,说明纳米α-Fe₂O₃具有良好的可重复使用性。对光催化去除Cr(Ⅵ)的反应机理进行研究,表明光生电子(e^-)、羟基自由基(·OH)和超氧阴离子(·O₂^-)是参与Cr(Ⅵ)去除的主要活性物质。本研究可将工业副产品连铸铁泥转化为高附加...     

溶胶凝胶-离子交换法制备具有可见光活性介孔AgInO2光催化剂

具有可见光响应高效光催化剂的设计和制备是环境与能源光催化研究领域的前沿和热点之一。本文采用溶胶凝胶-离子交换法制备AgInO₂介孔纳米材料,利用热分析(TGA-DSC)、X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、N₂吸附脱附以及紫外-可见吸收光谱等测试手段,研究了制备条件对AgInO₂微观结构的影响因素,并以甲醛为目标降解物研究了AgInO₂在可见光条件下光催化性能。研究结果表明：制备的介孔AgInO₂具有铜铁矿结构的晶型,颗粒尺寸约200-500纳米,N₂吸附脱附非等温曲线呈IV型,吸收边位于500-600 nm可见光范围内,在可见光照射180 min 的条件下,介孔AgInO₂对甲醛的光催化降解率达93.97%。本研究为介孔AgInO₂光催化剂在净化室内空气的广泛应用奠定了实验基础。     

溶剂热合成法制备B掺杂TiO2光催化剂

采用溶剂热合成法制备B-TiO2,研究了B掺杂量对TiO2光催化剂物化性质和光催化降解甲基橙活性的影响.实验结果表明,B-TiO2样品均为四方晶系锐钛矿型结构,掺杂B后引起TiO2晶粒尺寸减小和颗粒细化,比表面积随B含量增加而逐渐增大.B离子主要进入TiO2晶格占据O的位置形成O-Ti-B结构,B-TiO2的晶胞体积比纯TiO2有所减小,孔径大小和孔容积略有增大.B-TiO2的光催化活性普遍优于TiO2,吸附性能随B掺杂量的增加而逐渐下降,3％B掺杂的TiO2具有最佳的光催化活性.     

模板剂对介孔二氧化钛孔结构和光催化性能的影响(英文)

钛酸丁酯作为前驱体,Span80、Span85和TritonX-114作为模板剂合成介孔二氧化钛,以氮吸脱附方法表征材料织构特性,以光催化丙酮研究材料孔结构对光催化性能的影响。结果表明,模板剂用量和种类对孔结构和光催化性能有较大的影响。直通孔道结构的二氧化钛比狭缝或墨水瓶孔道的二氧化钛具有更好的光催化活性,大的比表面积和孔径也有利于光活性的提高。     

纳米Fe_2O_3/KIT-6介孔结构材料的制备及非均相Fenton催化降解亚甲基蓝性能研究

采用等体积浸渍法设计制备纳米Fe_2O_3/KIT-6介孔结构非均相Fenton催化材料,并测试其对亚甲基蓝的降解性能。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、小角X射线衍射(SAXRD)和氮气吸附脱附等方法表征其粒子尺寸、介孔有序性、比表面积及孔径分布等。结果表明,介孔KIT-6孔道内均匀分布着纳米尺寸的Fe_2O_3粒子,10%铁含量(质量分数)的纳米Fe_2O_3/KIT-6介孔结构材料具有最优的Fenton催化降解性能。这是因为适量的纳米Fe_2O_3负载使催化材料具有较大的比表面积和较多活性位点的同时具有一定的催化介质传质通道,同时减少纯纳米粒子在催化过程中的团聚,从而最终提高催化剂的Fenton催化降解性能。     

g-C_3N_4/BiPO_4光催化剂合成及光催化性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和Na_3PO_4·12H_2O为原料通过水热法合成了Bi PO_4,用g-C_3N_4分子对其表面修饰,利用超声杂化提高磷酸铋的光催化效率和稳定性。采用X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电镜、透射电镜和比表面积及孔隙度分析仪等对其进行了表征,并在光催化反应装置中模拟可见光条件,对合成的g-C_3N_4/Bi PO_4光催化剂以亚甲基蓝为目标降解物时的催化活性进行了系统的研究。结果表明:在掺杂g-C_3N_4之后,可见光条件下Bi PO_4的光催化活性得到较大程度提升。当g-C_3N_4掺杂量为Bi PO_4的7%时,该复合光催化剂在可见光下的光催化活性最高。     

室温下介孔MnO2降解低浓度甲醛的研究

本文以KMnO₄和P123为原料采用溶胶-凝胶法在不同条件下制备了介孔MnO₂。研究了反应物比和pH对催化剂结构和催化降解性能的影响。溶胶-凝胶法制备介孔MnO₂的最佳条件为：原料配比为10：1,pH值为7。合成材料的结构和性能采用XRD、N₂吸脱附、FT-IR的测试方法表征,结果表明P123和KMnO₄合成的介孔MnO₂具有较大的比表面积和孔径,且有良好的HCHO催化降解性能。最后讨论了介孔MnO₂催化氧化HCHO的影响因素,发现在pH7 的情况下最有利于介孔MnO₂的活性稳定;在原料比为10：1情况下生成的介孔MnO₂比表面积较大,催化降解性能较强,在10h内保持在对甲醛的降解率为95%以上。     

金属铈掺杂Bi2O3可见光催化剂的制备

本文以硝酸铋、硝酸铈铵为原料,氨水为沉淀剂,通过共沉淀工艺制备Ce4+掺杂Bi2O3光催化剂。采用XRD、SEM和TEM等手段分析了不同Ce4+/Bi3+比光催化剂的相组成和微观形貌。结果表明所制备的Bi2O3和Ce4+掺杂Bi2O3的相组成均为α-Bi2O3相,颗粒尺寸控制在50nm左右。利用甲基橙作为降解底物,考察了纳米Bi2O3和Ce4+掺杂Bi2O3光催化剂的可见光催化性能以及体系pH值对其光降解性的影响。结果表明,随着Ce4+掺入量的增加,Bi2O3的光催化性能随之增强,当Ce4+/Bi3+比为20:80时,降解率为98%,且在弱酸性环境中,其光降解性能最好。     

溶胶-凝胶法制备Al2O3·ZrO2复合陶瓷涂层研究

用溶胶-凝胶(Sol-gel)法以Al(NO3)3·9H2O,ZrOCl2·8H2O为原料,乙醇为溶剂,在不锈钢表面制备了xAl2O3·yZrO2复合陶瓷涂层.研究了基材氧化预处理、溶液纽成、添加剂等对陶瓷涂层组成、性能的影响.结果表明:基材氧化预处理能大大改善涂层与基材的结合强度:涂有xAl2O3·yZrO2陶瓷涂层的材料具有较不锈钢更优良的抗高温氧化性能.