V~(5+)-Sr~(2+)共掺杂对TiO_2基压敏陶瓷性能的影响

研究了V~(5+)-Sr~(2+)共掺杂对TiO_2基压敏陶瓷电学性能的影响。采用固相烧结方法制备V~(5+)-Sr~(2+)共掺杂TiO_2样品。利用XRD衍射仪检测物相和SEM测定显微结构。用压敏电阻直流参数仪测定V~(5+)-Sr~(2+)共掺杂TiO_2样品在不同烧结温度和掺杂量下的电学性能。结果表明:掺杂0.35mol%的V_2O_5,XRD衍射仪没有检测到第二相的产生。随着SrCO_3掺杂量以及烧结温度的增加,样品压敏电压和非线性系数都有不同的变化趋势。当烧结温度为1 300℃、Sr~(2+)掺杂量为0.5mol%时,样品的各项电学性能最优:V~(5+)-Sr~(2+)共掺杂TiO_2样品压敏电压达到16.3V/mm,非线性系数α达到5.6。     

Cu~(2+)掺杂TiO_2的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为原料,以硝酸铜为铜源,利用溶胶-凝胶法原位制备铜离子掺杂TiO_2。考察催化剂降解亚甲基蓝的光催化性能,利用X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱对其晶相结构与光响应性能进行表征。结果表明:焙烧温度为450℃,铜掺杂量为0.6%(摩尔分数)时,Cu~(2+)/TiO_2催化性能最佳。紫外光照射80min后,亚甲基蓝的降解率达到96.4%,为纯TiO_2的1.41倍。TiO_2的活性相为锐钛矿,金红石相出现时光催化活性降低。少量Cu~(2+)的修饰降低了TiO_2的平均晶粒半径,显著增强了TiO_2的光响应性能。     

Fe~(3+)掺杂纳米TiO_2的制备与表征

以TiCl4为前驱体,以FeCl3为Fe3+源在纳米TiO2的制备过程中掺入不同比例的Fe3+,获得了掺铁量不同的一系列纳米TiO2样品。采用XRD、XRF、HR-TEM、STEM EDS-Mapping等方法对样品的物相、形貌和微结构等进行系统分析与表征。结果表明,在水解沉淀法制备锐钛矿型纳米TiO2的过程中可将Fe3+掺入到其晶格中;随着掺铁量的增加,TiO2晶体的晶格畸变显著增大,TiO2晶体的缺陷逐渐由点缺陷、线缺陷向面缺陷发展;随着掺铁量的增加,样品对紫外-可见光的吸收边带值先增大后减小,且在铁含量约为0.01%时吸收边带值达到最大。     

Mo~(6+)掺杂对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料脱锂动力学的影响

采用溶胶-凝胶法制备了尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4及其掺杂材料LiMn1.4Ni0.55Mo0.05O4,并采用电化学阻抗(EIS)研究了材料充电态的锂离子嵌脱动力学。结果表明,Mo的掺杂降低了LiNi0.5Mn1.5O4材料的电荷转移电阻,提高了其电导率,进而提高了其动力学性能。Mo掺杂减小LiNi0.5Mn1.5O4材料的SEI膜厚度,有利于锂离子的可逆脱嵌,进而提高了其电化学性能。LiNi0.5Mn1.5O4及其掺杂材料LiMn1.4Ni0.55Mo0.05O4的界面电容(Cdl)值差别不大,说明Mo掺杂后,并没有影响电极材料的表面积或形貌。     

Cr~(3+)掺杂TiO_2粉体的化学沉淀法制备条件优化

采用化学沉淀法制备Cr~(3+)掺杂TiO_2粉体,通过正交实验优化制备工艺,采用XRD、XPS和UV-Vis对TiO_2粉体的结构、表面状态和光吸收性能等进行了表征。结果表明,Cr~(3+)掺杂量对TiO_2粉体光吸收性能影响最为显著,随着Cr~(3+)掺杂量的增加,TiO_2的光吸收能力增强,禁带宽度减小;Cr~(3+)掺杂能部分取代Ti~(4+),促进锐钛矿相向金红石相的转变,同时导致TiO_2表面吸附一定数量的羟基。最优的制备条件为Cr~(3+)掺杂量1.0%(摩尔分数),煅烧温度500℃,反应温度为70℃,反应液pH值为10.0,此条件下获得的TiO_2粉体可见光性能最优。     

La掺杂对TiO_2薄膜性能的影响

用溶胶-凝胶法制备TiO2以及La掺杂TiO2的前驱体凝胶,将其均匀旋涂不同层数制备出不同厚度的薄膜,研究了La掺杂对TiO2薄膜结晶性能,表面形貌,光学特性和亲水性能的影响.结果表明:在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜;随着La掺杂量的增加,薄膜中TiO2晶粒会变大,同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移.掺La的TiO2薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品,主要原因是到达表面的活性载流子相对减少.一方面,大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长,电子一空穴对的复合几率也随之变大;另一方面,未完全替代Ti的La可能成为光生电子一空穴对的复合中,因此,通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角. 能,表面形貌,光学特性和亲水性能的影响.结果表明:在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜;随着La掺杂量的增加,薄膜中TiO2晶粒会变大,同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移.掺La的TiO2薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品,主要原因是到达表面的活性载流子相对减少.一方面,大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长,电子一空穴对的复合几率也随 变大;另一方面,未完全替代Ti的La可能成为光生电子一空穴对的复合中,因此,通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角     

不同煅烧温度及气氛制备Gd~(3+)-C~(4+)掺杂TiO_2的光催化活性

为了研究Gd3+、C4+离子掺杂Ti O2粉体的光催化活性,选取不同Gd3+、C4+加入量、煅烧温度、气氛等因素,采用溶胶-凝胶法制备Gd3+-C4+掺杂Ti O2复合粉体;通过X射线衍射、显微图像观察、表面及孔隙度分析等手段对复合粉体的物相、形貌及光催化活性进行表征。结果表明:Gd3+-C4+掺杂Ti O2复合粉体在N2气氛中经550℃煅烧2 h后,粉体分散较好,Ti O2仍为锐钛矿结构;当Gd3+与C4+的物质的量比为0.06时,复合粉体在太阳光下照射3 h后,对罗丹明B的降解率可达90%。     

太阳光下Cr~(3+)掺杂TiO_2复合微粒光催化性能研究

利用酸催化的溶胶一凝胶法成功地合成了一系列不同CP3+掺杂量(x=0.01%～10%)的TiO2复合光催化剂(Cd3+/TiO2).在太阳光条件下,以亚甲基蓝溶液的光催化降解对复合材料的光催化性能进行了表征,并考察了催化剂投加量、Cr3+掺杂量和溶液pH值等因素对光催化降解反应的影响.结果表明,亚甲基蓝溶液在复合微粒上的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood动力学模型,在催化剂投加量为lg/L、Cr3+掺入量为0.3%和pH=7时,Cr3+/TiO2复合微粒光催化活性达最佳,测得表观反应速率常数 K为7.27×10-3 rag(L·min)-1,t1/2为95min,反应4h后亚甲基蓝的降解率可达79%,与纯的TiO2相比较,反应速率提高了2倍,降解率提高了20%.中性或碱性条件下有利于亚甲基蓝溶液的光催化降解.     

La~(3+)掺杂对BaSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)荧光粉发光性能的影响

研究了La3+掺杂对BaSi2O2N2∶Eu2+发光性能的影响。通过高温固相反应制备了纯相的Ba0.94-Si2O2N2∶0.06Eu2+荧光粉。在此基础上进行La3+的掺杂,并对少量La3+掺杂的LaxBa0.94-1.5xSi2O2N2∶0.06Eu2+荧光粉的结构和光学性能进行了研究。XRD图谱表明粉体在低掺杂时保持了基质BaSi2O2N2的晶格结构。通过共掺x=0.035的La3+可使荧光粉的发光效率提高到157%,原因是La3+部分取代Ba2+产生了阳离子缺陷,其可以吸收光源能量并将能量传递给Eu2+。最终这些能量通过Eu2+的4f65d→4f7跃迁以光辐射的形式释放出来。     

钒掺杂对TiO_2晶型转变的影响

以钛酸四丁酯为原料,利用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2粉体和钒(V)掺杂的TiO2粉体,并利用TG-DSC,XRD,SEM等方法对样品进行了表征。结果表明:V的掺杂促进了TiO2粒子由锐钛矿型向金红石型的转变,并使晶型转变温度范围变窄;TiO2晶粒的尺寸随焙烧温度的升高逐渐长大,随掺杂量的增加逐渐减小。TiO2粉体粒子在锐钛矿型状态下,颗粒分散均匀,并且无明显团聚现象。因此,V掺杂TiO2具有良好的光催化活性。     

Ce~(3+)和Y~(3+)掺杂对Ca_2MgSi_2O_7:Eu~(2+)荧光粉发光性能的影响

在还原气氛下,采用高温固相法合成了Ca_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Rs~(3+) (R~(3+)=Ce~(3+),Y~(3+))系列荧光粉.结果表明,少量稀土离子的掺入没有改变晶体的物相结构.在Ca_2MgSi_2o_7:Euz~(2+)荧光粉中,Ce~(3+)和y~(3+)的掺入对荧光强度的影响较大,且与掺杂元素、掺杂量相关.当掺杂Ce~(3+)和Y~(3+)的量分别为0.007mol和0.05mol时,所得荧光粉在532nm处的发光强度分别是未掺杂时的127%和117%.结果表明,在Ca_2MgSi_2O_7中Ce~(3+)与Eu~(2+)存在能量传递,Ce~(3+)的加入显著敏化了Eu~(2+)的发光,导致荧光强度的进一步提高;Y~(3+)的掺杂可以使荧光粉的粒径减小,并导致基质中的电荷缺陷而敏化Eu~(2+)发光,从而使荧光强度进一步提高.     

Ce掺杂对TiO_2晶型转变的影响

以钛酸四丁酯以及六水合硝酸铈为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纯的和Ce掺杂的TiO2粉体,研究了不同掺杂量对TiO2晶形转变产生的影响。结果表明,Ce离子的掺杂阻碍了TiO2粒子由锐钛矿型向金红石型的转变,拓宽了锐钛矿型TiO2的使用温度范围;TiO2晶粒的尺寸的变化是随着焙烧温度的升高逐渐长大,随掺杂量的增加逐渐减小。TiO2粉体粒子在锐钛矿型状态下,颗粒分散较为均匀,并且无明显团聚现象。     

Al~(3+)掺入对CeO_2(ZrO_2)/TiO_2催化剂脱硝性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Al ~(3+)掺杂CeO_2(ZrO_2)/TiO_2催化剂,研究了Al ~(3+)掺入对CeO_2(ZrO_2)/TiO_2催化剂脱硝性能的影响。采用X射线衍射、氮气吸附脱附、氨气程序升温吸附、氢气程序升温还原以及荧光光谱等表征技术对催化剂进行表征。结果表明:Al ~(3+)的掺入有利于抑制TiO2从无定型相向锐钛矿相转变,增强了催化剂的储释氧性能,提高了催化剂的强酸酸量和缺陷浓度。强酸酸量和缺陷浓度的提高有利于反应气体的吸附;储释氧性能的增强,吸附的NO物种被氧化的速率加快,有利于催化反应的进行。因此,适量Al ~(3+)的掺入会明显提升CeO_2(ZrO_2)/TiO_2催化剂的高温脱硝活性,拓宽活性温度窗口。71400h-1条件下0.8Al-CZT催化剂在330℃达到最高活性(98.9%)且在400℃脱硝活性依然能够维持90.8%。     

La~(3+)、Nd~(3+)与非金属氮共掺杂TiO_2光催化剂的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ti O2、1%La/Ti O2、1%Nd/Ti O2和系列稀土La3+和Nd3+共掺杂Ti O2光催化剂,进而结合水热法制备了双稀土La3+、Nd3+和非金属氮共掺杂多元体系Ti O2光催化剂,并采用XRD、UV-Vis、SEM和XPS等测试手段对制备样品的微观结构、光谱学性能和离子掺杂形式进行了表征。研究表明,实验所制备样品均为锐钛矿型Ti O2光催化剂,稀土离子La3+或Nd3+的掺杂能有效抑制Ti O2颗粒尺寸的生长,而且双稀土离子的共掺杂更有效抑制Ti O2光催化剂颗粒尺寸的生长;非金属离子N的掺杂,能有效拓宽Ti O2光催化剂的光响应范围;多元体系Ti O2光催化剂中,稀土钕以+3形式掺杂,非金属氮以-3形式掺杂。实验以甲基橙为目标污染物研究其光催化性能,研究表明,所制备的光催化剂均有较高的紫外光光催化性能,其中样品1%(La∶Nd,1∶7),N/Ti O2的紫外光光催化性能最高,而且有较强的可见光光催化活性。     

双微乳液法制备掺杂Fe~(3+)的纳米TiO_2及其光催化性能

为了研究双微乳液法在制备纳米级光催化剂的应用,以TiCl4和NH3.H2O为原料,采用十六烷基三甲基溴化铵-正丁醇-环己烷-水微乳体系制备Fe3+掺杂纳米TiO2,对粉末的晶体结构进行X射线衍射表征,并以其对p-甲酚的降解考察其光催化活性。结果表明,在较小的掺杂量时,Fe3+掺杂量的提高可以提高TiO2的光催化活性,进一步提高掺杂量将引起光催化活性的降低;掺杂Fe3+可导致纳米TiO2的粒径减小;Fe3+的半径较小以及Fe2O3的熔点较低均有利于TiO2从锐钛矿向金红石的相变;当Fe3+掺杂摩尔分数为0.06%,煅烧温度为550℃时,纳米TiO2的光催化活性最高,此时形成TiO2的锐钛矿和金红石相的混晶;乳液中含水量也会影响晶相的组成和粒径大小,随着含水量增加产物中出现了一定比例的金红石相。     

稀土元素掺杂TiO_2研究进展

TiO_2由于其优异的光电性能在环境保护、太阳能电池、抗菌抑菌等领域都有重要的应用。而纯TiO_2因为太阳能利用率较低以及光生电子空穴对较快的复合使其性能不能得到充分发挥。稀土元素掺杂能减小禁带宽度以及捕获光生电子或空穴,使光催化性能以及光电转换效率提高。综述了近年来稀土元素单掺杂、稀土元素共掺杂TiO_2的制备以及研究最新进展。     

草酸对TiO_2-V_2O_5复合粉体的相变影响

研究了草酸加入对TiO_2-1wt%V_2O_5复合粉体相变的影响,利用TG-DTA和XRD对凝胶的相变过程进行了研究,分析了产物的晶体结构、晶粒尺寸和金红石的相对含量。结果表明,少量的草酸可以促进锐钛矿相向金红石相的转变,草酸加入量对金红石相的生成影响为:促进→抑制,当加入0.1moL/L的草酸1mL时,金红石晶粒尺寸最小为65.41nm。     

溶胶-凝胶法合成Ce掺杂纳米TiO_2及其表征

以钛酸丁酯、无水乙醇、冰乙酸等为原料,采用溶胶-凝胶法制备了铈(Ce)掺杂纳米二氧化钛(TiO_2)与纯纳米TiO_2粉体,利用SEM、EDS、XRD、XPS等测试方法对样品进行了表征分析。结果表明,粉体有较为严重的团聚,超声分散处理可以有效改善团聚,TiO_2颗粒呈类球型;二者晶体结构均为锐钛矿,Ce掺杂有抑制晶型生长和细化晶粒的作用;Ce元素以Ce~(3+)、Ce4+形式共存于TiO_2之中。     

纳米TiO_2光催化还原Hg~(2+)的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了Hg2+在TiO2表面上光催化还原反应中的运动过程,结果表明,在TiO2表面的水分子会形成局部有序的类冰结构,这种类冰结构限制了材料表面附近水分子的移动,也阻碍了Hg2+向TiO2表面的运动,是影响光催化效率的一个重要因素。同时,还模拟了TiO2表面光生电子密度和表面掺杂Fe3+对类冰结构的影响,结果表明,TiO2表面掺杂Fe3+抑制了类冰结构的形成,有利于提高光催化效率。     

Co~(3+)的掺杂对LiMn_2O_4电化学性能的影响

使用Li(AC)、Mn(AC)2和Co2O3为原料,通过高温固相两段烧结合成法合成了LiCoxMn2-xO4(x=0;0.1;0.2;0.3)锂离子二次电池正极材料。合成条件:n(Li)∶n(Mn)∶n(Co)=1.2∶2-x∶x,首次烧结温度450℃,烧结时间6h;二次烧结温度750℃,煅烧时间为72h。对合成材料进行了XRD结构表征、SEM表面形貌表征和充放电测试及循环伏安测试。结果表明:合成a、b、c、d 4组样品为尖晶石结构,合成产物无杂质,结晶度较高;样品粉末的SEM图表明:尖晶石LiCoxMn2-xO4颗粒表面形貌为球形结构,没有尖锐突起,颗粒大小为400nm左右。掺杂Co3+合成的正极材料在充放电倍率为0.2C时,首次充放电容量分别为:82mAh/g、80mAh/g;经过50次循环时,充放电容量分别为80mAh/g、79mAh/g。在充放电倍率为0.5C时,首次充放电容量分别为72mAh/g、70mAh/g,经过50次循环时,充放电容量分别为70mAh/g、69mAh/g。