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。     

金属离子掺杂TiO_2光催化降解甲基橙的研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸正丁酯为前驱物,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为螯合剂,控制反应温度为40℃,pH=2~3,控制不同原料配比和煅烧温度,制备二氧化钛(TiO_2),及制备Cu~(2+)、Fe~(3+)、Zn~(2+)、Sr~(2+)、Na~+、Co~(2+)掺杂的TiO_2光催化剂,每种金属离子掺杂质量分数为0.2%。结果表明,最佳条件为钛酸正丁酯∶无水乙醇∶蒸馏水∶冰醋酸(体积比)=1∶10∶3∶1,煅烧温度为600℃;金属离子掺杂量相同的情况下,光催化降解甲基橙的顺序为:Fe-TiO_2Cu-TiO_2Na-TiO_2CoTiO_2Sr-TiO_2TiO_2Zn-TiO_2。     

高分子网络凝胶法制备Fe掺杂TiO2粉体的研究

以钛酸四丁酯和硝酸铁为原料,N-羟甲基丙烯酰胺为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子网络凝胶法制备掺Fe的TiO2粉体,研究了Fe掺杂量和煅烧温度对TiO2粉体性能的影响。采用TG-DTA、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱分析(UV-Vis)对粉体的热效应、晶体结构、吸收光谱进行了表征。结果表明,随着煅烧温度升高,TiO2晶粒尺寸增加;Fe的掺杂抑制晶粒的长大,促进了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。Fe的掺杂量和煅烧温度对其光吸收带边影响较大,在实验条件下,Fe的掺杂量为1.5%,煅烧温度为650℃,光吸收带边红移最明显。     

铜掺杂纳米二氧化钛颗粒的相变研究

采用溶胶-凝胶法制备铜掺杂的纳米二氧化钛颗粒。应用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)技术对纳米二氧化钛颗粒的物相组成、平均晶粒尺寸、微观结构、化学态及光吸收性能进行表征。结果表明:Cu掺杂抑制TiO_2的相变,在650℃时Cu的氧化物CuO在TiO_2颗粒表面出现,掺杂的Cu离子以Cu^+的形式存在。掺杂Cu的TiO_2光吸收带边显著红移,随着Cu掺杂量的提高,样品光吸收度提高,随着温度的升高,样品紫外-可见光光谱吸收带边红移。     

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%。     

稀土Dy掺杂对纳米TiO2相变及光催化性能的影响

采用溶胶-微波法制备了稀土元素Dy掺杂的纳米TiO_2复合粉体,采用XRD、拉曼、XPS等手段对样品进行了表征和分析,并以甲基橙的光催化降解为探针反应,探讨稀土Dy掺杂对纳米TiO_2的相变及光催化活性的影响。研究结果表明:稀土掺量为1.3%、经550℃煅烧后制备的样品光催化活性显著提高,对甲基橙的降解率为92%。与未掺杂纳米TiO_2相比,稀土Dy掺杂可以阻碍纳米TiO_2晶粒的生长,增大了比表面积;提高其热稳定性,抑制TiO_2锐钛矿相向金红石相转变;并使TiO_2产生晶格缺陷从而增加纳米TiO_2粉体表面羟基含量和表面氧空位,抑制了光生电子和空穴的复合,增强纳米TiO_2的光催化活性。     

铁铕共掺杂的TiO_2空心微球的制备及光催化活性

通过溶胶-凝胶法制备铁铕共掺杂的TiO_2(Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2)空心微球,采用XRD、TEM、BET和XPS等对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。结果表明:SiO_2微球表面均匀地包覆了1层TiO_2,超声有利于提高SiO_2@TiO_2复合微球间的分散性,同时也发现煅烧前对SiO_2@TiO_2复合微球进行研磨处理后所得的Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球部分塌陷,而未研磨和煅烧后研磨所得Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球完整性较好。XRD和BET分析表明,Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球为锐钛矿且具有良好的介孔结构,铁铕共掺杂在TiO_2空心微球中产生协同作用,使Fe3+-Eu3+/TiO2空心微球的粒径进一步减小,比表面积增大。当Fe~(3+)的掺杂量为1.0%、Eu~(3+)的掺杂量为0.5%时,Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球的光催化活性最高。     

稀土掺杂荧光材料BaMoO4:Eu3+的制备和发光性能

以钼酸铵、硝酸钡和三氧化二铕为原料,通过化学沉淀法制备稀土掺杂的发红光材料BaMoO_4:Eu~(3+),并用X射线衍射和激发发射光谱对粉体的结构和发光性能进行了表征。结果表明,获得最强发光BaMoO_4:Eu~(3+)粉体的最佳合成条件是:反应溶液的pH值为6、烧结温度为1000℃以及Eu~(3+)掺杂量(mol分数)为8%。BaMoO_4:Eu~(3+)粉可被394 nm的紫外光和465 nm的可见光有效激发,其发射光谱在616 nm处发光强度最大,是以电偶极跃迁~5D_0→~7F_2为主导地位的红光发射。     

反应条件对水热法制备纳米ATO粉体形貌和电性能的影响

以SnCl4·5H2O和SbCl3为原料,采用水热法制备出了纳米级锑掺杂二氧化锡(ATO)导电微粉,运用XRD和TEM等测试手段对粉体进行了表征,比较系统地研究了掺杂量,共沉淀温度,溶液pH值,水热时间、温度和表面活性剂对粉体粒度、形貌和电性能的影响规律.研究表明,合成的ATO粉体分散性较好、导电性能优异,粒径在10nm左右,具有金红石型结构.在ATO纳米导电粉的制备过程中,前驱体制备温度对其性能有很大影响,当共沉淀温度在40-50℃时制得的粉体导电性能最佳.水热条件对粉体的形貌、粒度和导电性也有较大的影响,在200℃,4h,pH=2～4条件下可以制得导电性能良好的ATO粉体,所添加的表面活性剂可以改善粉体的粒径和分散性能,但对粉体的导电性影响极小.掺入Sb3 的量对载流子的迁移率有很大的影响,在掺杂浓度为4～5%左右可制得导电性极佳的纳米ATO粉体.     

稀土元素掺杂TiO_2/海泡石复合材料的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱体,海泡石为载体,制备稀土元素掺杂TiO_2/海泡石复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等手段对样品进行表征,分析了复合材料的形貌、结构、组成及其光催化降解甲醛的性能。结果表明:稀土元素掺杂可以提高TiO_2/海泡石复合材料的光吸收能力,提高其对甲醛的光催化降解能力,共掺杂0.05%Eu~(3+)和0.05%Gd~(3+)复合材料的光催化效果最好,可以达到93.9%。     

前驱体反应温度对CeO2粉体抛光性能的影响

以CeCl3为铈源,Na2CO3为沉淀剂,采用沉淀法在不同反应温度下制备CeO2前驱体,焙烧前驱体制备CeO2粉体,研究前驱体反应温度对产物组成、结构、形貌及抛光性能的影响。结果表明,当反应温度低于或高于50℃时,前驱体分别以Ce2(CO3)3·8H2O或CeCO3OH为主;反应温度对由2种前驱体制备的CeO2粉体的抛光性能影响较大,当前驱体反应温度为45~50℃时,制备的CeO2粉体粒度均匀,抛光性能最优。     

Bi~(3+)和Ce~(3+)掺杂对Ca_(0.99)(WO_4)_(0.5)(MoO_4)_(0.5)∶0.01Eu~(3+)荧光粉体结构与发光性能的影响

采用高温固相法,分别以Bi ~(3+)和Ce~(3+)为掺杂离子,制备了红色荧光材料Ca_(0.99)(WO_4)_(0.5)(MoO_4)_(0.5)∶0.01Eu~(3+)。研究了Bi ~(3+)和Ce~(3+)的不同掺杂量分别对该红色荧光材料的相结构、显微结构和荧光性能的影响。结果表明:Bi ~(3+)、Ce~(3+)的掺入并不影响Ca_(0.99)(WO_4)_(0.5)(MoO_4)_(0.5)∶0.01Eu~(3+)晶相的形成,合成的荧光粉体结构均为四方纯相。当Bi ~(3+)摩尔掺杂量在1%(摩尔百分数,下同)~4%范围内逐渐增加时,粉体的荧光强度先增强而后降低,一定量的Bi ~(3+)掺杂能够改善粉体的形貌,而Ce~(3+)摩尔掺杂量在1%~4%范围内变化时,粉体的荧光性能呈降低趋势,粉体的颗粒不均匀,粉体表面有缺陷。     

二氧化钛光催化剂的制备及其性能研究

本文采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备了纯相和掺杂不同量Fe3+、Zn2+、Cu2+和S2-的TiO2粉体,并讨论了不同热处理温度、掺杂元素及掺杂量对TiO2粉体光催化性能的影响。以甲基橙溶液为目标降解物,用紫外可见分光光度计对TiO2粉体的光催化性能进行测定。实验结果表明,煅烧温度为450℃、掺入0.25%的Zn2+的TiO2粉体的催化效果最好。     

Er-Ce共掺杂TiO2纳米粉体的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Er-Ce共掺杂的TiO2纳米粉体，并以亚甲基蓝溶液为目标降解物研究了掺杂纳米TiO2粉体在紫外光作用下的光吸收和光催化性能。采用TG-DTA、XRD和TEM等测试技术对样品的晶型、形貌和粒径尺寸进行了表征。结果表明，Er-Ce共掺杂的TiO2粉体最佳热处理温度为550℃，结晶完整、主晶相为锐钛矿型，平均粒径约为20nm；掺杂可使TiO2吸收带发生红移，光催化性能增强；共掺杂体系的最佳量为n（Er）：n（TiO2）=0．1％，n（Ce）：n（TiO2）=0．05％。此掺杂量的TiO2粉体对亚甲基蓝有良好的降解效果，反应2h降解效果达到92．37％，优于同等条件下制备的未掺杂的纯TiO2粉体。掺杂复合光催化剂对亚甲基蓝的降解遵循一级动力学方程。     

硫化锌基力致发光粉体的制备及其发光性能探究

通过对ZnS中Cu的掺杂浓度、反应温度以及退火方式进行调控，得到最佳制备工艺参数(Cu掺杂浓度为0.15%,煅烧温度为1150℃,采用骤冷方式退火)。之后，采用非均匀成核法对高温制备出的ZnS∶Cu力致发光粉表面包覆Al₂O₃,选用Al₂(SO₄)₃溶液作为包覆原料，与ZnS∶Cu力致发光粉在水系条件下进行反应，得到具有最佳力致发光的包覆量(15%)。各种粉体的力致发光表征是通过与PDMS复合制备成弹性体测得。经过以上实验，最终得到力致发光效果最佳的ZnS∶Cu@Al₂O₃粉体。     

焙烧温度对1.0wt%Sm-TiO_2纳米粉体可见光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了经不同温度焙烧的1.0wt%Sm掺杂TiO_2纳米粉体(SmTiO_2)。通过对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同焙烧温度条件下制备的Sm-TiO_2样品对MB的光催化降解效果。结果表明,焙烧温度对Sm的实际掺杂效果影响不大,Sm掺入TiO_2后在表面存在Sm~(3+)和Sm~(2+)两种价态;Sm掺杂抑制了TiO_2从锐钛矿相向金红石相转变,抑制了光生e~-/h~+的复合;焙烧温度升高,样品中金红石相含量增加,晶粒尺寸增大。焙烧温度500℃时样品的吸收光谱阈值红移最大,光生e~-/h~+的复合率低,1.0wt%Sm-TiO_2样品在普通日光灯下对MB在6h内的降解率达96.86%,明显高于同类产品P25的降解率(56.52%)。     

烧结温度对Nb_2O_5掺杂TiO_2靶材性能的影响

采用真空烧结方法制备了Nb_2O_5∶TiO_2(NTO)的陶瓷靶材,研究了在7.5%(质量分数)掺杂量下不同烧结温度对NTO陶瓷靶材的微观结构、表面形貌、电学性能、致密度和抗弯强度的影响。通过对NTO靶材的各项性能进行了表征分析表征,实验结果表明,当烧结温度在1 150℃,掺杂量在7.5%(质量分数)时,所制备的陶瓷靶材各项性能最优,其各项性能指标均表现良好,其电阻率为3.420mΩ·cm,抗弯强度为129.24 MPa,其致密度为94.30%。表明此时所制备的NTO陶瓷靶材更加适合于实际工业应用。     

多铁材料SmFe1-xCrxO3陶瓷的介电特性及磁相变的研究

采用溶胶-凝胶法制备SmFe_(1-x)Cr_xO_3(x=0～0.3)样品,研究Cr~(3+)掺杂对SmFeO_3的晶体结构、介电特性及磁相变温度的影响。研究表明,所有样品的主衍射峰与SmFeO_3标准图谱相吻合且具有良好的晶体结构,Cr~(3+)掺杂使其晶胞体积收缩,导致主衍射峰向衍射角(θ)较大的方向移动。SmFeO_3的介电常数(ε_r)随着掺杂量(x)的增加逐渐减小,介电损耗(tanδ)随着Cr~(3+)的增加而增大,介电常数(ε_r)随频率(f)和掺杂量(x)的增加而逐渐减小的原因是由IBLC微观机制和偶极子取向极化机制两者共同作用的结果,其介电损耗主要是电导电流产生的损耗起主导作用,并发现SmFe_(1-x)Cr_xO_3的介电损耗峰随掺杂量的增加向高频方向迁移。SmFeO_3的蜂腰状M-H随着Cr~(3+)的掺杂而消失且磁性也有所减弱,其自旋重组相变温度(T_(SR))和反铁磁相变温度(T_N)随着Cr~(3+)的增加由原来的462,687 K降低到428和536 K。这主要是Cr~(3+)掺杂使SmFeO_3晶格发生畸变,形成Fe~(3+)-O~(2-)-Cr~(3+)磁交换作用,破坏了原有Fe~(3+)-O~(2-)-Fe~(3+)反铁磁有序排列,降低了其G型反铁磁结构的稳定性,在宏观上表现为其铁磁性的减弱和磁相变温度T_(SR)和T_N的降低,进一步探讨了Cr~(3+)掺杂对SFO的介电性及铁磁性影响的微观机理,使其在自旋电子器件、磁制冷领域及磁性开关器件等方面的应用成为可能。     

Sn2+掺杂硫化铜的制备及其性能

以硫脲(NH2CS)、氯化铜(CuCl2)、氯化亚锡(SnCl2)为原材料采用直接沉淀法制备掺杂Sn^2+的纳米CuS近红外光吸收材料,并对样品的光学性能和物相结构进行了表征,分析部分合成条件对其光吸收性能的影响。结果表明,所制备产物为纯相Sn^2+掺杂的CuS晶体,制备工艺条件将对产物的光吸收性能及光热转换性能产生直接影响,在反应体系铜与硫的物质量之比为1∶17,NaOH加入量0.008mol,Sn^2+掺杂量5%时,反应4h可得到光吸收性能较优的样品,样品光热转换效率为23.02%,与纯相未掺杂CuS样品相比,光热转换效率提高了80.97%。     

CaWO_4∶Eu~(3+),Tb~(3+)白色荧光粉的制备及其发光性能

在不添加助剂的条件下,用微波共沉淀法法制备了铕、铽(Eu~(3+)、Tb~(3+))共掺杂的钨酸钙(CaWO_4)荧光粉。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱(PL)等表征手段,对荧光粉的物相组成、形貌和发光性能进行了分析。研究了Eu~(3+)、Tb~(3+)的掺杂比例及总掺杂量、反应温度及反应物浓度对荧光性能的影响。结果表明,Eu~(3+)、Tb~(3+)的掺杂摩尔比例、总掺杂量、温度以及反应物浓度对荧光粉的发光性能均能产生影响,其中在温度为80℃、反应物浓度为0.12mol/L且Eu~(3+)和Tb~(3+)总物质的量比金属离子总物质的量为13.1%时,得到的Eu~(3+)、Tb~(3+)共掺荧光粉在256nm激发下发射光谱色坐标为(0.270,0.236),位冷白光区。