钙钛矿型La0.75Sr0.25MnO3纳米纤维的制备、表征及其性质的研究

结合溶胶-凝胶技术,本文利用水热合成方法成功制备了Sr掺杂的La_(0.75)Sr_(0.25)MnO_3纳米纤维。煅烧后的纤维,利用SEM、XRD、TG、IR等测量技术对样品进行结构、组成和性能的表征。在SEM下观察,纤维的直径大体上相等,大约为300nm,长度比20μm大。经XRD表征,La_(0.75)Sr_(0.25)MnO_3纳米纤维的晶型为菱方晶系的钙钛矿结构。对复合纳米纤维样品进行TG分析,在600℃左右,具有稳定结构的LSMO纯相基本形成,说明样品在高温领域具有潜在的应用价值。     

油烟气催化氧化净化过程研究

采用浸渍法制备了不同负载量的蜂窝陶瓷Pt基、泡沫金属Pt基和La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂,通过XRD、SEM等对催化剂进行了表征,考察了3类催化剂在不同反应条件下对油烟催化净化性能的影响。结果表明,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂的活性随反应温度的升高和负载量的增加而提高,随油烟气流量的增加而降低;蜂窝陶瓷Pt基催化剂和泡沫金属Pt基催化剂的变化相似,但Pt负载量对这两类催化剂活性的影响并不明显;在低空速下,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂具有与蜂窝陶瓷Pt基催化剂以及泡沫金属Pt基催化剂相同的活性;但当空速大于10000h~(-1)以后,蜂窝陶瓷Pt基和泡沫金属Pt基催化剂的活性明显优于La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂。3类催化剂中,负载量为0.88%的泡沫金属Pt基催化剂对油烟的净化效率最佳,在350℃、流量为3 L·min~(-1)、空速为36 000 h~(-1)时,对油烟气的脱除率接近100%。另外,对泡沫金属Pt基催化剂催化氧化净化油烟气的表观动力学进行了研究。     

不同水热条件下MnO_2的制备及其催化炭烟颗粒燃烧性能

采用简单的水热法,通过控制不同锰源、酸碱性及水热温度等条件制备一系列MnO_2催化剂,利用SEM、XRD、N_2吸附-脱附和H_2-TPR等对MnO_2催化剂的物化性能进行表征,考察MnO_2催化剂催化炭烟颗粒燃烧的性能。结果表明,制备的纳米棒状MnO_2催化剂均具有良好的催化燃烧炭烟活性,在水热温度120℃、锰源为硝酸锰和酸性条件下,制备的MnO_2催化剂具有最佳催化燃烧炭烟颗粒的性能。     

碳烟催化燃烧催化剂Mn/K2Ti8O17的制备、表征与催化性能

针对柴油机尾气中碳烟颗粒的污染问题,设计开发了系列不同MnO_x负载量的碳烟催化剂Mn/K_2Ti_8O_(17)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)及碳烟程序升温还原(soot-TPR)等技术对催化剂的结构和氧化还原性能进行了表征,并利用程序升温氧化系统考察其碳烟催化活性。结果表明,载体K_2Ti_8O_(17)自身具有高活性,负载MnO_x后活性进一步提高,MnO_x最适宜的负载量为10%(质量分数,下同)。产生高活性的原因是催化剂表面MnO_x颗粒分布较均匀,与载体发生了强相互作用,产生了较多Mn~(4+)。Mn~(4+)在氧化还原循环中起重要的作用,所以较多的Mn~(4+)提高了催化剂的氧化还原能力。10%Mn/K_2Ti_8O_(17)活性高的另一原因是表面活性氧(表面吸附氧)较多,氧物种流动性较好,可以很快地补充燃烧过程中消耗的吸附氧物种,从而提高反应速率。     

La_(1-x)Cu_x MnO_3/HZSM-5催化乙醇制正丁醛

采用改进的柠檬酸络合法制备La_(1-x)Cu_xMnO_3系列复合氧化物,研磨法制备La_(0.8)Cu_(0.2)MnO_3/HZSM-5催化剂,用X射线粉末衍射进行物相分析,考察无氧条件下对乙醇制正丁醛的催化活性。结果表明,在反应温度500℃和空速3 184 h~(-1)的条件下,La_(1-x)Cu_xMnO_3系列复合氧化物中La_(0.8)Cu_(0.2)MnO_3催化活性较高,乙醇转化率为47.53%,正丁醛选择性为37.72%;对于La_(0.8)Cu_(0.2)MnO_3/HZSM-5催化剂,当HZSM-5的质量分数为14%时,催化效果最好,乙醇转化率为60.42%,正丁醛选择性为46.81%。     

La_(0.75)K_(0.25)Mn_(0.95)Cu_(0.05)O_3/CeO_2催化净化FCC再生烟气的研究

采用浸渍法制备La_(0.75)K_(0.25)Mn_(0.95)Cu_(0.05)O_3/CeO_2钙钛矿型复合氧化物催化剂(负载质量分数分别为10%、20%、30%、50%和100%),利用XRD、FT-IR及UV-Vis DRS表征手段对制备的催化剂进行表征,以C_2H_2为还原剂,考察该氧化催化剂净化FCC再生烟气的性能。结果表明,制备的系列氧化催化剂存在明显的钙钛矿结构,并且La_(0.75)K_(0.25)Mn_(0.95)Cu_(0.05)O_3/CeO_2(50%)催化剂的氧化活性最高。     

掺杂Ni制备Ca2FeCo1-xNixO6催化剂及其催化甲烷燃烧性能

采用共沉淀法制备双钙钛矿Ca_2FeCo_(1-x)Ni_xO_6系列催化剂。采用XRD、BET和H_2-TPR等对样品进行表征,通过催化甲烷燃烧对其进行催化性能测试。结果表明,不同Ni~(2+)掺杂量均可以形成完整的钙钛矿晶型,随着Ni~(2+)掺杂比例升高,催化剂的比表面积逐渐增大;不同Ni~(2+)掺杂量制备的催化剂结构和活性不一样,样品Ca_2FeNiO_6催化甲烷燃烧活性最好,起燃温度T_(10%)为430℃,T_(90%)为640℃。     

LSMO底电极对Pr_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3阻变性能的改善

采用脉冲激光沉积技术制备了Ti/Pr_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3/Pt(Ti/PCMO/Pt)和底电极为La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3(LSMO)的Ti/Pr_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3/La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3(Ti/PCMO/LSMO)异质结。与Ti/PCMO/Pt相比,Ti/PCMO/LSMO的阻变性能尤其是电阻转变比率得到了显著的改善。对LSMO底电极改善器件电致电阻转变特性的机理进行了定性的分析。     

助剂引入方式对镍/二氧化硅催化剂结构和加氢性能的影响

采用等体积浸渍法制备了K_2O和La_2O_3改性的Ni/SiO_2催化剂.考察了K_2O和La_2O_3助刑引入方式对Ni/SiO_2催化剂催化间二硝基苯加氢制间苯二胺的影响.并用比表面积法(BET)、程序升温还原实验(TPR)和X射线衍射法(XRD)等对催化剂的结构进行了表征.结果表明,K_2O和La_2O_3的引入方式对Ni/SiO_2催化剂的物化性质和加氢性能影响明显.当K_2O、La_2O_3和Ni以共浸渍方式引入时,大大削弱载体与镍物种之间的相互作用,镍晶粒度变小,分散度增加,催化剂活性显著提高.加入催化剂1.2g、间二硝基苯40g和溶剂乙醇100mL,在3.0MPa、373K条件下反应4.5h后,间二硝基苯的转化率和间苯二胺的选择性分别达到99.8%和99.5%.     

微量Ag掺杂对La_(0.6)Sr_(0.15)Na_(0.1)□_(0.15)MnO_3材料性质的影响

本文选用了La_(0.6)Sr_(0.15)Na_(0.1)□_(0.15)MnO_3(□为空位)为母体,用溶胶-凝胶方法制备了多晶样品Ag_(x-δ~-)La_(0.6)Sr_(0.15)Na_(0.1)Ag_δ□_(0.15-δ)MnO_3(x=0.00,0.016,0.04,0.1)。当x≥0.04时,其X光衍射谱上观察到了面心立方结构金属Ag相;掺杂样品的居里温度比未掺杂样品的要高,而且,随掺杂比例的增大而降低;掺杂样品在未加外磁场时的电阻率比未掺杂的要高,并随掺杂比例的增大而增大;当x=0.04时,MR在一个相当宽的温区内(207～286K)基本保持不变,即MR=(5.08±0.20)%,在一定程度上改善了母体样品MR的温度稳定性。     

Fe掺杂对La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(1-x)FexO_3催化剂同时净化NO和碳烟活性规律研究

采用柠檬酸-EDTA络合法制备了纳米钙钛矿催化剂La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(1-x)FexO_3,催化剂具有较好的同时去除NO和碳烟(soot)催化活性,其中La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(0.7)Fe_(0.3)O_3展现出最佳的催化活性,其在380.0℃时NO转化率为32.5%,soot最大燃烧速率温度(T_m)为368.5℃。H_2-程序升温还原(H_2-TPR)和NO-程序升温脱附(NO-TPD)结果表明,Fe掺杂能显著提高催化剂低温还原性能、表面氧物种活性及NO吸附性能,这有利于其改善催化活性。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Fe掺杂能增加催化剂表面吸附氧浓度和高价离子(Co~(4+)),这对提高催化氧化能力至关重要。采用颗粒物捕集器(DPF)作为载体涂覆CeO_2涂层用于负载La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(0.7)Fe_(0.3)O_3催化剂进行柴油机台架实验,结果表明该催化剂具有较好的同时去除NO_x和soot催化活性,最大NO转化率为23.0%,T_m为341.0℃,表明Fe掺杂对提高催化活性至关重要。     

红色荧光粉Ba_3La_6(SiO_4)_6:Eu~(3+)的制备与发光性能

采用高温固相法合成了Eu~(3+)激活的Ba_3La_6(SiO_4)_6红色荧光粉并对其发光性质进行了研究。XRD谱显示,合成样品为纯相Ba_3La_6(SiO_4)_6晶体。样品的激发光谱由一系列宽谱组成,峰值分别位于300、364、384、395、416和466nm,其激发主峰位于395nm。在395nm激发下,荧光粉在619nm(~5D_0→~7F_2)处有很强的发射。研究了不同Eu~(3+)掺杂浓度对样品发射光谱的影响。结果显示,随Eu~(3+)掺杂量的增大,发光强度先增大后减小。Eu~(3+)掺杂摩尔分数为13%时,出现浓度淬灭,其浓度淬灭机理为电偶极-电偶极相互作用。研究了不同Bi~(3+)掺杂量对Ba_3La_6(SiO_4)_6:Eu~(3+)发射光谱及色坐标的影响。Bi~(3+)掺杂样品中存在Bi~(3+)→Eu~(3+)的能量传递。     

多孔结构MnO_2电极材料的电容性能研究

本文采用水热法制备了超级电容器用多孔结构MnO_2电极材料,以碳纳米纤维(CNF)为模板,通过400℃热处理去除材料中的CNF,得到多孔道结构MnO_2。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的结构和形貌进行表征,通过循环伏安曲线(CV)测试了样品在0.5 mol·L-1的Na2SO4溶液中的电容性能。结果表明,CNF均匀分布在MnO_2材料中,制备的MnO_2主要呈纳米棒状结构;热处理后,部分纳米棒结构转化为颗粒状结构,且添加的CNF量越高,转化生成的颗粒状物质越多,颗粒状物质主要为Mn2O3。制备的材料在0~0.8 V(vs SCE)电位范围内主要表现为赝电容行为,添加10 wt%的CNF热处理后制备的样品比电容值最高,达到202 F·g-1。     

Y~(3+)掺杂对Ba_(0.99)La_(0.01)TiO_3陶瓷介电性能的影响

以Ba_(0.99)La_(0.01)TiO_3陶瓷为基体,采用传统固相反应法制备Ba_(0.99)La_(0.01)Ti_(1-x)Y_xO_3(0≤x≤0.04)陶瓷样品。通过XRD、SEM、LCR分析仪对陶瓷样品的晶体结构、微观形貌、介电性能进行了分析。结果表明:随着掺杂量增加,晶胞体积逐渐增大,在x=0.04时由四方相转变为立方相,当x≥0.01时,陶瓷样品出现了第二相。结合GULP代码模拟计算和实验数据可知陶瓷中Y~(3+)取代Ti位,主要存在Y~(3+)与La~(3+)相互补偿和氧空位补偿。在x=0.02时,陶瓷发生了半导化,介电常数较大。介电常数峰值温度随着掺杂量的增大向低温方向移动,介电峰被展宽并呈现弛豫铁电体特征。     

溶胶-凝胶燃烧法制备La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(1-x)Mn_xO_3催化剂及其应用于苯的催化氧化

以丙烯酰胺辅助柠檬酸为络合试剂,采用溶胶-凝胶燃烧法制备La0.6Sr0.4Co1-xMnxO3催化剂(x=0.3、0.5、0.7)并与La Co O3进行比较,进行XRD、BET、SEM、XPS和苯的催化氧化性能和稳定性表征。结果表明,催化活性顺序为:La0.6Sr0.4Co0.7Mn0.3O3La0.6Sr0.4Co0.5Mn0.5O3La0.6Sr0.4Co0.3Mn0.7O3La Co O3。La0.6Sr0.4Co1-xMnxO3催化剂生成钙钛矿相的同时还伴生少量Sr CO3杂相。与La Co O3对比,La0.6Sr0.4Co1-xMnxO3催化剂拥有更大的比表面积、孔容和抗团聚性,具有更好的催化氧化活性。在La0.6Sr0.4Co1-xMnxO3(x=0.3、0.5、0.7)催化剂中,La0.6Sr0.4Co0.7Mn0.3O3催化剂比其他两种催化剂具有更高的钙钛矿相结晶度和更多的表面吸附氧与晶格氧,活性最高。78 h稳定性测试结果表明,La0.6Sr0.4Co0.7Mn0.3O3催化剂表现出良好的稳定性。     

Sr~(2+)/Ni~(2+)掺杂钼酸镧电解质制备及性能表征

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Sr~(2+)、Ni~(2+)的La_2Mo_2O_9基固体电解质材料,通过扫描电镜、热重-差示扫描量热分析、X射线衍射、电化学阻抗谱等方法对样品进行测试表征。结果表明,所制备的电解质均已抑制了相变;在800℃烧结后能得到致密度高于95%的陶瓷烧结体;随着Sr~(2+)、Ni~(2+)掺杂量增加,氧离子导体电导率均呈现逐渐变小的趋势,σ(x=0.6)σ(x=0.4)σ(x=0.2);在温度T=800℃、掺杂Sr~(2+)离子摩尔比为0.2时,电导率σ[La_(1.8)Sr_(0.2)Mo_2O_(8.9)]=0.028 S/cm、活化能E_a=1.32 e V、电导率σ[La_2Mo_(1.8)Ni_(0.2)O_(8.6)]=0.034 S/cm、活化能E_a=1.08 e V,其均有望应用于中低温固体氧化物燃料电池。     

薄膜铝空气电池阴极的制备

将MnO_2、纳米TiO_2分别与La_2O_3、SrO、CeO_2按一定的质量比例混合组成复合催化剂。由复合催化剂所制空气阴极与铝阳极、KOH-聚丙烯酸凝胶电解质组装成薄膜铝空气电池。通过恒流放电测试电池性能,确定催化剂的性能和最佳组成。结果表明,MnO_2复合催化剂性能优于纳米TiO_2复合催化剂。最佳MnO_2复合催化剂为MnO_2-La_2O_3-SrO(5∶4∶2)。由其所制电池在放电电流60 mA时的容量密度与能量密度均最大,分别为1008.73 Ah/kg,1572.05 Wh/kg。     

整体构件型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂的制备和催化燃烧特性

为了解不同整体构件钙钛矿催化剂的VOCs催化燃烧特性,以不锈钢316L丝网和堇青石蜂窝陶瓷为基材,通过电泳沉积和浸涂技术在基材表面均匀涂覆γ-Al_2O_3粘合层,再在涂层表面负载钙钛矿型2.0%(wt)的La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3活性组分.SEM表征发现100 nm左右的La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3颗粒可以均匀、牢固地分散在不锈钢丝网和蜂窝陶瓷表面,经过550℃焙烧后无龟裂现象.超声振荡30 min后,活性组分损失率均小于5.0%(wt).甲苯催化燃烧测试表明,金属丝网型、蜂窝陶瓷型和颗粒型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂表现出相似的催化性能,但金属丝网具有更好的传质效果和热响应速率,更适合处理高空速、温度和浓度波动较大的有机废气.     

纳米钙钛矿La1-xSrxMnO3的制备及石墨烯改性

以硝酸镧、硝酸锶、硝酸锰为原料,采用超声波辅助溶胶-凝胶法制备了纳米钙钛矿La_(1-x)Sr_xMnO_3(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5),并与石墨烯进行了掺杂改性。利用XRD、SEM-EDS和DLS对La_(1-x)Sr_xMnO_3及石墨烯/La_(1-x)Sr_xMnO_3复合材料进行结构表征,考察了煅烧温度、p H值对La_(1-x)Sr_xMnO_3晶型和尺寸的影响,并测试了石墨烯改性对复合材料性能的影响。结果表明:超声波辅助条件下,650℃、p H=10时制备的La_(1-x)Sr_xMnO_3分散性良好、粒径均匀,平均粒径为210 nm。XRD结果表明:石墨烯掺杂未改变La_(1-x)Sr_xMnO_3晶相。首次充放电实验结果表明:与改性前相比,石墨烯掺杂改性后复合材料作为催化剂的锂空气电池,首次放电容量从4 300 m Ah/g升高至7 900 m Ah/g。     

金属丝网型La0.8Sr0.2MnO3催化剂对有机废气催化燃烧的特性

以316L不锈钢丝网为载体,采用电泳沉积法和热处理技术在丝网表面包覆一层具有高粘结强度和较高比表面积的表面Al_2O_3/Al粘合层,再利用湿浸涂技术在丝网表面负载纳米钙钛矿型稀土复合氧化物La_(0.8) Sr_(0.2)MnO_3催化剂。以甲苯、二甲苯和丙酮的催化燃烧反应为模型反应,考察了催化剂的催化性能和反应特性.结果表明,La_(0.8) Sr_(0.2) MnO_3催化剂在丝网表面具有较强的粘结强度,在强放热反应中具有传热速率快,催化剂床层整体均温性好的特性,具有较好的催化燃烧活性和稳定性.