三种具有Keggin结构的硅钨氧簇化合物的光谱研究

合成了三种具有Keggin结构的硅钨氧簇化合物：K₃H[SiWⅥ₁₂O₄₀]·3H₂O(Ⅰ),(H₃O)₄[H₃SiWⅥ₉WⅤ₃O₄₀]·2H₂O(Ⅱ)和[(CH₃)₄N]₄[SiWⅥ₁₂O₄₀]·4.5 H₂O(Ⅲ),用FTIR,NIR FT-Raman,UV-Vis和荧光光谱等研究手段进行了光谱研究,探讨其结构与性能的关系。在这些化合物中, 阴离子相同或类似,具有孤立的[SiW₁₂O₄₀]簇骼基元,通过静电作用和弱的氢键与阳离子及水相连。它们的FTIR和NIR FT-Raman光谱研究表明：硅钨酸盐的特征振动频率与其结构相关,由于化合物Ⅱ中的部分W6+已被还原成W5+,使ν_as(WO_d)振动频率降低,且簇阴离子电荷大小也明显地对ν_as(W—O_c—W),ν_as(Si—O_a),δ(O_a—Si—O_a)等产生影响;化合物Ⅰ和Ⅱ的UV-Vis光谱显示,在200和250 nm左右有紫外吸收谱带;化合物Ⅰ的稳态荧光光谱观察到分别以220,350和440 nm激发时,相应在350,440和520及675 nm左右产生一个或两个发射峰。     

两种含铋的杂多化合物的光谱研究

在水热条件下合成了两个含铋的杂多化合物：Co₅[Bi₂Co₂W₂₀O₇₀(H2O)₆]·44H₂O(Ⅰ)和Na₃H₂[Ce₃(H₂O)₁₈Bi₂W₂₂O₇₆]·23H₂O(Ⅱ),通过用FTIR, NIR FT-Raman和UV-Vis DRS光谱研究了它们的结构和性能的关系。ν_as(MO_d)和ν_s(M—Ob—M)的特征振动频率和材料的结构相关。ν_as(M—O_b—M)振动频率可说明当W原子被Co原子取代时氧化活性增强。在化合物Ⅰ和Ⅱ的UV-Vis DRS谱中,分别存在254,319和220,310 nm的(O_d→W),(O_b, c→W)的荷移跃迁特征峰,化合物Ⅰ还在529 nm处出现宽而弱的Co2+的d-d跃迁吸收谱带。最后,文章还对化合物Ⅰ进行了量子化学计算,用于说明其结构特征。     

若干多钒硼酸盐簇合物的光谱研究

合成了具有[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂]簇骼的4种新颖的多钒硼酸盐簇合物：(enH₂)₆H₃[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂]·13H₂O(1),[Ni(en)₂]₆H₃[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂]·8H₂O(2),[Cu(en)₂]₅H₃[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂][B(OH)₃]₂·16H₂O(3)和(enH₂)₄Na₄H₃[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂]·8H₂O(4)。通过FTIR, UV-Vis DRS和荧光光谱等手段对其进行了研究,探讨了结构和性能的关系。其中,化合物(1)含有[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂]的分立结构,环状B₁₈O₄₂通过8个B—(μ₃—O)—V键被两个V₆O₁₈簇夹在中间;而化合物(2)是在(1)的基础上,由6个[Ni(en)₂]各自通过两个Ni—(μ₃—O)—B与B₁₈O₄₂的桥氧配位形成另一类新的分立型结构;化合物(3)和(4)的[(VO)₁₂O₆B₁₈O₄₂]构筑单元间分别通过[Cu(en)₂]2+和无机Na+离子桥联形成二维层状结构。多钒硼酸盐簇合物的特征振动频率和这些化合物的结构相关;UV-Vis DRS表明,在205和260 nm附近出现金属氧簇化合物的荷移跃迁;用310 nm光激发, 在约415 nm处能引起由O_μ→Mo的荧光发射, 同时还研究了其荧光寿命。     

三种不同的钒氧簇合物的合成和光谱研究

利用水热法合成了三种钒氧簇合物：[{Ni(phen)₂}₂V₄O₁₂]H₂O (Ⅰ),[N(CH₂CH₂)₃NH]Na(H₂O)₆{K₄(H₂O)₄ [V₁₀O₂₈]}(H₂O)₄ (Ⅱ)和[(CH₃)₄N]₆[V₁₅O₃₆Cl] (Ⅲ)。通过用FTIR, UV-Vis DRS和荧光光谱研究了它们的结构和性能的关系。FTIR研究表明,化合物的相关基团的特征振动吸收峰和其结构相关。化合物Ⅰ的固体紫外漫反射光谱在200, 230, 260和350 nm出现四个宽峰,分别对应O_t→V, O_μ→Ni,O_μ→V荷移和phen的π-π*跃迁。文章还对这三个钒氧簇合物的荧光光谱进行了研究。最后,应用Gaussian98的量子化学计算,说明化合物Ⅰ的结构特点。     

3-甲基-1-乙酰基-5-(2-羟基苯基)-4,5-二氢吡唑及其铕和铽配合物的合成与光谱学研究

以六水合硝酸铽和六水合硝酸铕,3-甲基-1-乙酰基-5-(2-羟基苯基)-4,5-二氢吡唑(HL),1,10-邻菲罗啉和三苯基氧磷(TPPO)合成了TbL₃·2H₂O,TbL₂(phen)·H₂O,TbL₂(TPPO),EuL₃·2H₂O,EuL₂(phen)·2H₂O,EuL₂(TPPO)·2H2O 6个固体配合物。用元素分析,红外光谱,荧光光谱对配合物进行了组分确定和结构表征。IR表明,自由配体HL与稀土离子配位后,位于1644 cm-1处的ν_CC发生移动,相应的ν_CN振动吸收峰降到了1 600 cm-1,结合元素分析等其他表征说明HL和稀土离子发生配位。室温下测定了配合物的荧光激发光谱和发射光谱,激发光谱表明配合物EuL₂(Phen)·2H₂O和TbL₂(Phen)·H₂O的最佳激发波长分别为310和320 nm, 在此激发波长下扫描发射光谱,EuL₂(Phen)·2H₂O和TbL₂(Phen)·H₂O相对荧光强度最强,第二配体phen对Eu3+和Tb3+离子的荧光发射强度有明显的增强作用。     

氯柱硼镁石在硼酸溶液中溶解转化的Raman光谱

利用Raman光谱对氯柱硼镁石在30 ℃时,4.5%的硼酸水溶液中溶解相转化过程进行了研究。研究结果表明相转化产物为库水硼镁石(2MgO·3B₂O₃·15H₂O)。根据Raman光谱位移对溶液中各种聚硼酸根B(OH)-₄,B₂O(OH)2-₆,B₃O₃(OH)-₄等阴离子的Raman峰进行了归属以及它们间的相互作用分别进行了讨论分析。提出了溶液中硼氧配阴离子的存在形式及其相互作用机理和我国青藏高原盐湖区库水硼镁石形成的地球化学成盐条件和机理。     

过氧化氢和连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠处理对红土中黏土矿物的影响

过氧化氢(H₂O₂)和连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)作为土壤沉积物前处理的经典方法,对土壤沉积物中黏土矿物的富集有着举足轻重的作用,但关于二者对黏土矿物的影响研究较少。运用X射线衍射作为检测技术,对比研究H₂O₂和DCB两种前处理方法对红土中黏土矿物的影响。结果表明,H₂O₂或DCB处理均可促进土壤矿物颗粒的充分分散,有效地将石英等杂质分离,进而提取到很纯的黏土矿物。同时发现,DCB处理由于其Na+与黏土矿物层间阳离子交换导致数据失真,而H₂O₂处理可以保证数据的真实性。结果表明：采用H₂O₂进行前处理能获取较为准确的黏土矿物学信息。     

FTIR和XPS光谱分析Co—V—O催化剂的丙烷氧化脱氢活性氧物种

制备了正钒酸钴Co₃V₂O₈,焦钒酸钴Co₂V₂O₇和偏钒酸钴CoV₂O₆三种催化剂,进行了XRD,TEM,BET,FTIR,XPS,H₂-TPR和电导等表征, 并测试了他们的丙烷氧化脱氢(ODH)制丙烯催化性能。对各催化剂的FTIR主要吸收峰做了经验归属, 并对其O(1s) XPS谱进行了分峰拟合,计算了催化剂表面不同氧物种的含量。制得的催化剂晶粒均匀,平均粒径为20～30 nm,Co₃V₂O₈和Co₂V₂O₇具有p-型半导体性质,CoV₂O₆表现n-型半导体性质。p-型半导体Co₃V₂O₈和Co₂V₂O₇的丙烷ODH催化性能优于n-型半导体CoV₂O₆,当丙烷的转化率在10%时,在Co₃V₂O₈,Co₂V₂O₇,CoV₂O₆催化剂上丙烯选择性分别为48.12%,47.82%,35.24%。FTIR,XPS,H₂-TPR和电导的研究结果表明,正、 焦钒酸钴催化剂内各种价态钒之间易于进行氧化还原反应和形成氧缺位,钴含量的增加有利于丙烷转化的未充分还原的氧物种O-₂,O2-₂,O-等增加,可以判断未充分还原的氧物种Oδ-(0＜δ＜2)是丙烷ODH活性氧物种。     

掺钽钨青铜的制备及光学性能

以TaCl₅和Na₂WO₄为原料,采用水热法在170 ℃制备性能良好的掺钽钨青铜(Ta_<i>xWO₃)纳米线。利用Ｘ射线衍射技术(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)及拉曼光谱(Raman)等分析手段,对该材料的结构、形貌及光谱性能进行表征。XRD结果表明：Ta_xWO₃纳米材料为六方相结构氧化钨,当Ta_xWO₃中Ta/W摩尔比小于0.04时,晶胞参数随着掺杂量的增大而逐渐增大,当掺杂量达到大于0.04后保持基本不变。UV-Vis光谱表明,随着钽掺杂量的增大,紫外吸收峰发生红移,即能隙逐渐减小。Raman光谱显示：随钽掺杂量的增大,Raman峰位逐渐向低波数方向移动,同时振动峰逐渐宽化,进一步证明了钽掺杂对氧化钨结构的影响。光催化降解罗丹明B的实验显示,制备的Ta_xWO₃具有较高的光催化活性。     

SrB4 O7 : Eu磷光粉的制备及其发光性能

采用高温固相法合成了SrB₄O₇ : Eu荧光粉,并研究了不同原料、掺杂浓度、煅烧温度等因素对其发光性能的影响。发射光谱测试结果表明:SrB₄O₇ : Eu荧光粉的最佳Eu掺杂浓度为2%左右,进一步增大掺杂浓度会导致浓度猝灭。煅烧温度对基质组成影响较大,随着温度的升高,基质中BO₄四面体所占比例增大,有利于Eu³⁺离子的还原。以水合硼酸锶为原料制得样品的发光强度高于以SrCO₃和H₃BO₃为原料制得样品的发光强度。     

水热法制备MgWO4 及其发光性质

以硝酸镁、钨酸钠为原料,氢氧化钠和硝酸作为pH调节剂,在180~230 ℃水热条件制备纯相的MgWO₄。探讨了水热反应温度对MgWO₄纯相形成以及煅烧温度对其晶型、发光性质的影响。分别用粉末X射线衍射、荧光光谱、扫描电子显微镜和综合热分析等手段对样品进行表征。结果表明,水热法可以直接制得不含结晶水MgWO₄晶体,属于四方晶系,形貌呈片状,厚度约为几个纳米。样品热重分析和高温煅烧的结果表明,水热法所得MgWO₄晶体在850 ℃附近出现晶型转化,由四方晶系转变为单斜晶系,并导致发光性质的明显变化。SEM显示煅烧前的样品形貌为片状,不同温度煅烧后由片状逐渐向棒状转变。     

Solid-gas reactions of complex oxides inside an environmental high-resolution transmission electron microscope

In a gas reaction cell (GRC), installed in a high-resolution transmission electron microscope (HRTEM) (JEOL 4000EX), samples can be manipulated in an ambient atmosphere (p<50mbar). This experimental setup permits not only the observation of solid-gas reactions in situ at close to the atomic level but also the induction of structural modifications under the influence of a plasma, generated by the ionization of gas particles by an intense electron beam. Solid state reactions of non-stoichiometric niobium oxides and niobium tungsten oxides with different gases (O2, H2 and He) have been carried out inside this controlled environment transmission electron microscope (CETEM), and this has led to reaction products with novel structures which are not accessible by conventional solid state synthesis methods.Monoclinic and orthorhombic Nb(12)O(29) crystallize in block structures comprising [3x4] blocks. The oxidation of the monoclinic phase occurs via a three step mechanism: firstly, a lamellar defect of composition Nb(11)O(27) is formed. Empty rectangular channels in this defect provide the diffusion paths in the subsequent oxidation. In the second step, microdomains of the Nb(22)O(54) phase are generated as an intermediate state of the oxidation process. The structure of the final product Nb(10)O(25), which consists of [3x3] blocks and tetrahedral coordinated sites, is isostructural to PNb(9)O(25). Microdomains of this apparently metastable phase appear as a product of the Nb(22)O(54) oxidation. The oxidation reaction of Nb(12)O(29) was found to be a reversible process: the reduction of the oxidation product with H(2) results in the formation of the starting Nb(12)O(29) structure. On the other hand, the block structure of Nb(12)O(29) has been destroyed by a direct treatment of the sample with H(2) while NbO in a cubic rock salt structure is produced.This in situ technique has also been applied to niobium tungsten oxides which constitute the solid solution series Nb(8-n)W9(+n)O47 with 0< or =n< or =4. All of these phases crystallize in the threefold tetragonal tungsten bronze (TTB) superstructure of Nb(8)W(9)O(47) (n=0). In the main reaction, these phases decompose in a gas plasma (O2, H2 or He, p=20mbar) into WO(3-x), which evaporates and solidifies again near the irradiated crystallite, and (Nb,W)(24)O(64), which crystallizes in a 2a superstructure of the TTB type observed here for the first time in the system Nb-W-O. Nb(8)W(9)O(47), Nb(7)W(10)O(47) and Nb(6)W(11)O(47) always react in this way, independent of the applied gas. On the other hand, the treatment of Nb(5)W(12)O(47) (n=3) and Nb(4)W(13)O(47) (n=4) in an oxygen atmosphere often caused a different reaction: these phases have been oxidized and a heavily disordered bronze-type structure has been formed. The oxygen excess in these products is largely accommodated in segregated domains of WO(3).     

LED用La2(WO4)3∶Eu3+红色荧光粉合成及光谱性能

 采用水热法并进行热处理成功合成了Eu3+掺杂La2(WO4)3红色荧光粉.通过粉末X射线衍射、扫描电子显微镜,以及能谱来表征荧光粉的晶体结构、颗粒大小、形貌及成分|用激发光谱和发射光谱以及荧光衰减曲线来表征荧光粉的荧光性能.X射线衍射分析确认了水热的前驱体和后期热处理的样品主要相分别为三斜晶系的La2W2O9和单斜晶系的La2(WO4)3.激发光谱表明La2(WO4)3∶Eu3+荧光粉样品在395 nm处有一个最强的吸收峰,与紫外InGaN LED芯片发射波长相匹配|而且La2－xEux(WO4)3荧光粉在395 nm激发下有强红光发射.因此,La2－xEux(WO4)3荧光粉有望成为新一代白光LED用的红色荧光粉.     

Synthesis and room-temperature NO_2 gas sensing properties of a WO_3 nanowires/porous silicon hybrid structure

We report on the fabrication and performance of a room-temperature NO2 gas sensor based on a WO3 nanowires/porous silicon hybrid structure. The W18O49 nanowires are synthesized directly from a sputtered tungsten film on a porous silicon （PS） layer under heating in an argon atmosphere. After a carefully controlled annealing treatment, WO3 nanowires are obtained on the PS layer without losing the morphology. The morphology, phase structure, and crystallinity of the nanowires are investigated by using field emission scanning electron microscopy （FESEM）, X-ray diffractometer （XRD）, and high-resolution transmission electron microscopy （HRTEM）. Comparative gas sensing results indicate that the sensor based on the WO3 nanowires exhibits a much higher sensitivity than that based on the PS and pure WO3 nanowires in detecting NO2 gas at room temperature. The mechanism of the WO3 nanowires/PS hybrid structure in the NO2 sensing is explained in detail.     

油页岩热解过程中的光谱学研究

光谱学分析方法对分析物质结构及组成具有独特的优势。为了分析和认识油页岩及其干酪根的矿物结构特点,以及在不同热解温度下油页岩热解过程中矿物结构变化,分别采用偏光显微镜(POM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)和扫描电镜(SEM)等光学和光谱学手段,研究了甘肃窑街油页岩和酸洗脱灰干酪根的矿物形态结构和组成以及在不同热解温度下(温度300～1 000 ℃,升温速率10 ℃·min-1)矿物质和干酪根的形态结构演化特性及其机理。结果表明,甘肃窑街油页岩富含石英、粘土矿和黄铁矿等无机矿物,干酪根呈条块状不规则地镶嵌于无机矿物中;干酪根的变质程度高,富含芳香族和脂肪族结构;在实验温度范围内,随热解温度的升高,油页岩中矿物质开始分解,300 ℃时高岭石因脱水转变成偏高岭石,在650 ℃时高岭石、蒙脱石等完全分解生成偏高岭石,当温度升高至1 000 ℃时偏高岭石分解生成Si—Al尖晶石和无定型SiO₂,SiO₂与含铁矿物在半焦表面析出了(FeO—Al₂O₃—SiO₂)低熔点共融物;干酪根随温度升高分解,半焦的芳香族和脂肪族C—H基团的强度降低,芳香碳的强度升高,分解后在半焦中形成“沟壑”状残炭印记。研究结果对油页岩热解过程矿物结构演化研究和油页岩矿物的资源综合利用具有重要的现实意义。     

Ag负载WO3/TiO2光催化剂的合成及其催化性能

以钛酸丁酯、无水乙醇、钨酸铵为原料,采用溶胶-凝胶法合成了WO3/TiO2复合光催化剂;采用光还原技术制备了Ag负载WO3/TiO2光催化剂,借助X射线粉末衍射(XRD)和UV-Vis光谱等技术对样品的组成和光吸收性能进行了表征,并以罗丹明B为模型污染物考察样品的光催化活性。XRD分析表明,所得粉体均为锐钛矿型纳米TiO2,且与WO3复合后,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;UV-Vis光谱分析表明,载银使得催化剂在400—700nm的可见光区域对光响应,且在紫外光区吸收显著增强,对光具有更高的利用率;以罗丹明B为降解物的光催化实验表明,WO3复合对纳米TiO2光催化活性有显著的影响,而载Ag后其光催化活性进一步提高,将该光催化剂用于炼油厂废水的处理,效果较好。     

聚乙二醇辅助下的La-Co-O 复合氧化物合成及其对苯的完全氧化性能研究

以聚乙二醇(PEG)作为分散剂,采用共沉淀法合成La-Co-O复合氧化物,考察添加不同分子量的PEG (0, 2 000, 6 000, 20 000 g·mol-1) 对复合氧化物的物化性质及苯完全氧化性能的影响。采用N₂物理吸附、XRD、SEM、H₂-TPR、O₂-TPD和XPS进行催化剂表征。苯完全氧化反应结果显示催化剂活性顺序为LCO-PEG6000>LCO>LCO-PG20000>LCO-PG2000, LCO-PEG6000催化剂在383 ℃时对苯的转化率达到99%,比LCO低126 ℃。N₂物理吸附实验表明所制备的样品的S_BET均为9～10 m2·g-1。XRD分析显示合成的催化剂均为LaCoO₃钙钛矿主相伴生少量La₂O₃和Co₃O₄杂相,但添加PEG有利于钙钛矿主相的形成。尤其是添加PEG6000有效地抑制了催化剂颗粒的团聚,合成的样品颗粒均匀且尺寸最小。H₂-TPR和O₂-TPD结果表明该催化剂具有更高的还原性能和晶格氧迁移能力,同时XPS分析显示表面活性Co3＋含量最高,这些性质使其具有最高的催化氧化活性。     

熔盐法生长Nd:KGW多波长激光晶体结构及光谱性能的研究

采用熔盐法,以K2W2O7为助溶剂,优化了晶体生长的工艺参数,生长出了新型稀土激光晶体Nd∶KGW。采用XRD及X射线荧光分析,确认了所得到的晶体为β Nd∶KGW晶体。通过TG DTA分析和测量,得到了其熔点及相变温度分别为1086℃和1021℃。利用红外光谱和Raman光谱确定了其分子基团的振动归属。通过测量其吸收光谱,该晶体在波长为808nm处有强吸收峰,可以与激光二极管有效地耦合。通过计算,获得了其峰值吸收截面积。测试了该晶体的荧光光谱,所得到的晶体发射波长为1.06μm和1.35μm。     

青海兴海上新世砂岩中膨胀性粘土矿物种属的厘定及光谱学特征

利用X射线衍射(XRD)和傅里叶红外吸收光谱(FTIR)深入研究了青海羊曲剖面砂岩中膨胀性粘土矿物的具体种属和光谱学特征。XRD结果表明,砂岩中粘土矿物以膨胀性粘土矿物为主,含量在97 %以上。样品006面网在1.534  和1.498 均存在明显的衍射峰,表明可能同时含有二八面体和三八面体结构膨胀性粘土矿物。进一步的Li+-300 ℃加热后甘油饱和实验结果显示,大部分样品膨胀性粘土矿物001衍射峰塌陷至9.3～9.9,少数样品膨胀至 ～18 ,表明膨胀性粘土矿物以蒙皂石为主,部分样品含少量皂石。蒙皂石由于部分Li+进入八面体层间,平衡了由于Mg替代Al造成的电价不平衡,从而使得蒙皂石不膨胀。FTIR结果表明,膨胀性粘土矿物同时含有吸附水和结构水,与X射线衍射结果一致。样品在913和842 cm-1出现吸收峰,表明膨胀性粘土矿物八面体层间以Al—Al和Al—Mg为主;部分样品含有Al—Fe(吸收谱峰880 cm-1),指示其为二八面体结构。膨胀性粘土矿物中同时含有Si—O以及Al—O—Si振动峰,表明四面体只有部分Al取代Si。XRD和FTIR均指示研究样品与贝得石和绿脱石有不一样的光谱学特征,而与蒙皂石极为吻合。本研究能有效对膨胀性粘土矿物具体种属进行厘定,对粘土矿物学揭示沉积物物源和气候环境信息具有重要的作用。     

燃烧法合成La_2Zr_2O_7粉及其光谱性能

以La_2O_3,Zr(NO_3)_4和甘氨酸为原料,采用燃烧法合成La_2Zr_2O_7粉。分别用发射光谱法(ICPAES)、能谱法(EDAX)、X衍射法(XRD)、红外光谱法(IR)和热重-差热法(TG-DTA)等对La_2Zr_2O_7粉进行表征。分别研究了热处理温度对La_2Zr_2O_7粉的X衍射谱和红外光谱的影响。La_2Zr_2O_7粉的ICP-AES和EDAX分析结果表明,用燃烧法可合成出La_2Zr_2O_7粉。不同温度热处理后La_2Zr_2O_7粉的XRD分析结果表明,当热处理温度为600℃时,出现一个衍射峰,且衍射峰较宽,该结构为半晶型结构;提高热处理温度,衍射峰逐渐尖锐,峰形变窄,衍射峰逐渐增多;热处理温度在750~800℃范围,可得到烧绿石结构的La_2Zr_2O_7粉。在650~750℃热处理后La_2Zr_2O_7粉的红外光谱分析结果与XRD分析结果相同,热处理温度为750℃时,可得到烧绿石结构的La_2Zr_2O_7粉。La_2Zr_2O_7粉的TG-DTG分析结果表明,在120~1 600℃范围,La_2Zr_2O_7粉的结构稳定。