Y2O3和Nd2O3介孔薄膜的制备与表征

以聚乙烯合丁烯-嵌-聚氧乙烯嵌段共聚物(PHB-PEO)作模板, 采用蒸发诱导自组装方法, 分别制备了Y2O3和Nd2O3介孔薄膜. 用小角、广角X射线衍射和透射电子显微镜对薄膜样品在不同的热处理阶段进行了表征. 结果表明, 所制备的Y2O3和Nd2O3薄膜样品呈现一种大孔径(平均孔径分别约为11.5和12.5 nm)、有序的立方扭曲球形孔排列、稳定于450 ℃并具有部分晶态孔壁结构的介孔薄膜材料.     

FTIR-ATR原位观测Mg(NO3)2气溶胶

利用FTIR-ATR(傅里叶变换红外-衰减全反射)原位光谱技术在分子水平上研究了ZnSe基底上Mg(NO₃)₂气溶胶颗粒的潮解和风化过程. 根据FTIR-ATR光谱的演变可知, Mg(NO₃)₂气溶胶在潮解过程中经历了复杂的相变: 相对湿度(relative humidity, RH)接近3%时, Mg(NO₃)₂气溶胶颗粒为无定型水合物; 稍微升高相对湿度, 无定型颗粒转化为Mg(NO₃)₂·nH₂O(n≤5)晶体, 并且在其表面逐渐形成热力学稳定的Mg(NO₃)₂·6H₂O晶体; 相对湿度达到Mg(NO₃)₂·6H₂O的饱和点(53% RH)时, Mg(NO₃)₂·6H₂O开始溶解, 同时, 内核Mg(NO₃)₂·nH₂O(n≤5)晶体在其表面持续转化为Mg(NO₃)₂·6H₂O晶体, 导致固态气溶胶颗粒全部潮解时的相对湿度延迟到76%. 风化过程中, Mg(NO₃)₂液滴随相对湿度的降低逐渐失水进入过饱和区域; 相对湿度降至5%以下时, 形成无定形颗粒. 在过饱和Mg(NO₃)₂液滴的FTIR-ATR光谱中, NO₃^-对称伸缩振动(v₁- NO₃^-)的吸收强度明显增加, 是溶剂共享离子对, 甚至接触离子对持续形成的结果.     

以Fe2O3为原料制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以Fe2O3为铁源原料, 利用热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料. 用XRD以及SEM对材料的晶体结构以及表面形貌进行了表征. 通过循环伏安和充放电测试研究了材料的电化学性能. 研究结果表明， 于700 ℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1C的倍率下可以得到放电容量144.8 mA·h/g, 在循环160次后, 容量仍保持在141.4 mA·h/g. 这种以廉价的Fe2O3代替目前常用的二价铁盐原料方法, 具有减少LiFePO4合成成本的优点.     

(CH3)3CO + CO反应机理的理论研究

用量子化学密度泛函方法, 在B3LYP/6-31G^*水平下研究了叔丁基氧自由基(CH₃)₃CO和一氧化碳CO气体的反应机理. 为了得到更可靠的能量值, 在CCSD(T)/6-31++G^**水平下做了单点能计算. 研究表明, 该反应是一个多通道反应. (CH₃)₃CO自由基与CO作用主要生成(CH₃)₃C + CO₂. 这对于消除大气污染起到一定的作用.     

掺杂Mn对CeO2-ZrO2-Al2O3材料性质的影响

采用共沉淀法制备了一系列Mn掺杂摩尔分数为0～5%的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)复合氧化物, 并采用BET, OSC, XRD, XPS, H2-TPR等方法对所制备的材料进行了表征. 结果表明, 所制备的材料均形成了稳定的CZA固溶体, 尤其是Mn掺杂0.5%的材料在600和1000 ℃焙烧后均表现出最好的织构性能. OSC和H2-TPR的结果表明, Mn掺杂量≤1%时, 氧在材料中的体相移动是材料储氧和被还原的速控步骤, 并且Mn的掺杂量为0.2%时, 储氧量最大, 材料的还原温度也最低; Mn掺杂量>1%时, Mn物种对材料储氧和被还原的作用显著. XPS结果表明, Mn在焙烧过程中会迁移向表面, 结合H2-TPR结果可知, 新鲜样品表面的MnOx物种主要为Mn2O3, 而老化样品主要为Mn3O4.     

(CH3)3CO+NO反应机理的理论研究

用量子化学密度泛函方法, 在B3LYP/6-31G*水平下研究了叔丁基氧自由基(CH₃)₃CO和一氧化氮NO气体的反应机理. 研究表明, 该反应是在单、三态势能面上的多通道反应. 反应物经由中间体重新解离出(CH₃)₃CO与NO的反应通道的势能面最低, 单重态的势能面低于三重态的势能面, 反应以(CH₃)₃CONOÛ(CH₃)₃CO+NO为主. 正是这种反应平衡的存在使检测到(CH₃)₃CO自由基的几率增加; NO对 (CH₃)₃CO自由基有稳定化作用.     

基于聚乙烯醇/Fe2O3纳米颗粒的纤维素酶固定化

以聚乙烯醇/Fe2O3磁性纳米颗粒为纤维素酶固定化载体, 通过反复冻融的方法成功地实现了纤维素酶固定化. 采用透射电镜、红外光谱仪、振动样品磁强度计对固定化酶复合体进行了表征, 结果显示, 固定化酶复合体为大小约1 μm的微凝胶团, 内含10 nm左右的Fe2O3纳米颗粒. 研究影响固定化因素后发现, 当pH为6, 固定化时间为11 h, 纤维素酶/PVA质量比为4, PVA/Fe质量比为50时, 固定化纤维素酶效果最好. 通过该方法固定后酶活回收率达42%, 酶水解效率显著提高, 经过5次反应后的固定化酶相对酶活力保留50%以上. 因此, 基于聚乙烯醇/Fe2O3纳米颗粒的纤维素酶固定有利于酶的循环使用并显著提高酶的使用效率, 是一种有效固定化纤维素酶的新方法.     

等离子体协同CuO/TiO2-γ-Al2O3催化CH4脱除NO

对合成的12%CuO/15%TiO2/γ-Al2O3催化剂进行了BET和XRD表征, 并结合等离子体与催化协同脱除NO的反应装置, 考察了单一等离子体、单一催化剂以及等离子体与催化协同脱除NO+CH4+O2的反应结果, 研究了上述三种条件下NO和CH4的转化率. BET表征结果表明, 15%TiO2/γ-Al2O3的孔径分布在微孔和介孔之间; XRD结果表明, 催化剂表面有CuO晶相; 反应活性数据表明, 单一等离子体存在时, NO和CH4的转化率随着等离子体的输入功率增大而逐渐增加, 反应体系引入体积分数为2.5%的O2气促进了NO和CH4的转化; 使用单一催化剂时, NO和CH4的转化率随温度升高而分别增大至30%和20%. 同时NO转化率随O2气浓度的增加先增加后降低, CH4随O2气浓度的增加转化率逐渐增大; 等离子体与催化剂协同作用NO+CH4+O2反应中, NO和CH4的转化率随O2气浓度的增加与只有催化剂存在条件下的变化趋势一致, 但是增大了NO的低温转化率, 同时CH4的转化率提高到了90%.     

甲醛在α-Al2O3颗粒物表面的非均相反应研究

使用漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)原位反应器研究了273~333 K下甲醛与α-Al2O3颗粒物表面的非均相反应. 结果表明, 甲醛在α-Al2O3颗粒物表面生成产物主要为甲酸盐、二氧亚甲基以及少量多聚甲醛和吸附态甲醛, 甲酸盐是由中间产物二氧亚甲基进一步氧化生成的. 在293 K下, 甲醛在α-Al2O3颗粒物表面的反应级数为0.81±0.05, 以样品池几何面积计算的初始摄取系数γ0GEO为(2.3±0.5)×10-5, 以颗粒物BET面积计算的初始摄取系数γ0BET为(9.4±1.7)×10-9, 表观活化能为33.5 kJ/mol.     

掺钕三硼酸铋晶体(Nd:BiB3O6)的光谱性质

采用顶部籽晶法, 生长了掺钕的新型非线性光学晶体Nd:BiB₃O₆ , 测量了该晶体的折射率, 并拟合了晶体的折射率色散参数. 同时还测量了晶体的室温吸收谱, 并与0.2 mol/L的 NdCl₃溶液的室温吸收谱进行了分析比较. 根据Judd-Ofelt理论, 拟合出晶体场唯象强度参数: Ω ₂ = 0.1776 ´ 10^-20 , Ω ₄ = 0.1282 ´ 10^-20, Ω ₆ = 0.1357 ´ 10^-20cm². 计算了各能级的辐射跃迁几率A_J,J', 荧光辐射寿命τ , 荧光分支比β_J', 振子强度f_J,J'等. 根据这些光学参量, 讨论了该晶体的部分性能和应用前景.     

ZrO2、Y2O3对CH4燃烧催化剂Fe2O3/γ-Al2O3的改性作用

γ-Ａｌ2Ｏ3作为催化剂载体具有较大的比表面积,机械强度高,孔结构适宜,但不耐高温。近年来,氧化锆载体以其耐高温等[1]独特性质引起多方面的关注[2-4],它能与所负载的金属产生强烈的电子相互作用,影响催化剂的吸附、氧化和还原性能。但是ＺｒＯ2比表面积较小,且随焙烧温度的升高急剧下降,如单独作为催化剂载体,其应用受到很大限制。若将ＺｒＯ2分散到γ-Ａｌ2Ｏ3表面上,可制得兼备两者优点的复合载体。当ＺｒＯ2中加入Ｙ2Ｏ3,能产生特殊的氧空穴[5],具有氧离子传导功能和导电性;与活性组分相结合能在很大程度上提高反应速度。我们用Ｙ…     

B2F2分子异构体结构的量子化学计算研究

采用abinitio方法对B₂F₂分子异构体的结构进行了计算研究,并与Al₂F₂分子进行了比较.结果表明,B₂F₂具有D_∞h对称性,³Σ_g电子态的直线型结构FBBF是B₂F₂分子的最稳定异构体,对文献的结果进行了修正.在UCCSD(T,full)/6－311+G(2df)水平下,F-B和B-B键长分别为0.12942和0.14820nm,振动频率出现在1860.00和1320.62cm^-1处.在UQCISD(T,full)/6－311+G(2df)//UMP2(full)/6－311+G(d)+ZPVE水平下,³Σ_g态的线性FBBF分子的垂直电离势为848.58kJ/mol,而由³Σ_g电子态的BF二聚为³Σ_g态的线性FBBF分子的焓变为59.86kJ/mol,此二聚化反应是放热反应,说明二聚化过程在能量上是有利的.     

B2N2分子结构与性质的理论研究

錋氮(BN)及其团簇分子在材料科学中的重要性而引起广泛关注,BN纳米管、纳米线及其团簇已被合成并在对其结构与性质进行了理论研究[1-7]。BN二聚物包括线性、正方形和棱形BN-BN结构,在MP2水平上的理论预测单重态稳定性为菱形(D2h)大于正方形(D2h)大于线性(C∞v)[8],但作者未对优     

CO分子在不同类型Al2O3表面的吸附构型和电子结构

采用基于赝势平面波基组的密度泛函理论方法对CO分子在α-Al₂O₃（0001）以及γ-Al₂O₃的（100）、（110C）、（110D）表面上的吸附构型和电子结构进行系统研究.计算结果表明,CO倾向于选取C端吸附在表层Al原子上,并主要通过其5σ轨道与表面发生作用,吸附后部分电子从CO转移到底物,导致各Al₂O₃表面功函均发生不同程度的下降,与气相相比,吸附后CO分子的C-O伸缩振动频率均发生蓝移.通过对比CO在各表面上的吸附情况,可以看出CO可作为检测Al₂O₂不同类型表面活性中心的有效探针分子.     

Theoretical Studies on N2H+O Reaction

The N2H＋O potential energy profile was studied at the CCSD（T）/6-311G＋＋（df,p）//MP2/6-311G（d,p） level. Reactions associated with four intermediates（cis-HNNO, trans-HNNO, NNHO, and NNOH） were investigated. The results indicate that N2H＋O reaction toward H＋N2O is more favored than that toward N2＋OH, consistent with previous experimental studies. The pathways for the two reactions are found to go through cis-HNNO, transition state, and finally to the products. The N2H＋O→NH＋NO reaction was studied in detail. Product NO in such a reaction is likely to occur via cis-HNNO, followed by trans-HNNO, and finally dissociates into NH＋NO. These results suggest that N2H＋O→NH＋NO is an important channel in NO production.     

SnO_2 Sb_2O_3中间层的制备条件对Ti/SnO_2 Sb_2O_3/PbO_2阳极性能的影响

研究了聚合前驱体制备的SnO2 Sb2 O3 中间层的焙烧温度、锑含量对Ti/SnO2 Sb2 O3 /PbO2 阳极性能的影响。用XRD、ESEM和探针法对锡锑中间层进行了表征 ,应用阳极寿命快速检测法测定了Ti/SnO2 Sb2 O3 /PbO2 电极在 1 0mol/LH2 SO4溶液中的寿命 ,并用极化曲线和电荷容量表征了锡锑中间层对钛基PbO2 阳极性能的影响。实验结果表明 ,聚合前驱体制备中间层的焙烧温度和锑含量对Ti/SnO2 Sb2 O3 /PbO2 电极的寿命和性能有显著的影响。在锡锑中间层的制备温度为 5 0 0℃、n(Sn)∶n(Sb) =9∶1时 ,制得的Ti/SnO2 Sb2 O3 /PbO2 电极用阳极寿命快速检测法测得的电极寿命达 30h ,具有良好的稳定性     

锂离子电池正极材料LixNi1/3Mn1/3Co1/3O2的合成及电化学性能研究

应用以氢氧化物共沉淀为前驱体的高温固相烧结法合成L iN i1/3Mn1/3Co1/3O2正极材料,研究了沉淀温度及烧结过程锂盐投入量对该材料的结构和电化学性能的影响.结果表明,以室温(~20℃)下合成的氢氧化物为前驱体制备的L iN i1/3Mn1/3Co1/3O2具有较好的电化学性能.高温固相烧结会导致部分L iOH损失,因而在合成过程中需加入过量的氢氧化锂,实验表明L i1.08N i1/3Mn1/3Co1/3O2材料的电化学性能最优.     

SO2-4/ZrO2-Al2O3及载Pt催化剂上正丁烷异构化反应

研究了ＳＯ４＾２－／ＺrＯ２－Ａl２Ｏ３固体超强酸催化剂与制备条件的关系,探讨了催化剂表面结构及晶化程度,并在Ｎ２活化条件下用脉冲色谱法考察了催化剂催化正丁烷异构化反庆活性。结果表明,添加Ａ１可提高催化剂的催化剂的催化活性,降低反应温度,载铂对提高催化剂的活性和稳定性更为有效。     

Co-M(M=La,Ce, Fe,Mn, Cu,Cr)复合金属氧化物催化分解N2O

通过共沉淀法制备了一系列Co-M(M= La, Ce, Fe, Mn, Cu, Cr)复合金属氧化物及纯Co3O4催化剂, 考察了其催化分解N2O 的活性. 结果表明在研究的系列催化剂中, Co-Ce 复合氧化物催化剂具有最好的催化分解N2O的活性; 其活性与Ce/Co 摩尔比有直接的关系, 当Ce/Co 摩尔比为0.05 时(CoCe0.05 催化剂)催化活性最佳; 当有NO 和O2共存时, 可能在催化剂活性中心上形成表面硝酸盐或亚硝酸盐吸附物种而使其活性受到较大影响. 通过对Co-M 催化剂的XRD、BET、O2-TPD及H2-TPR 等表征结果的分析, 发现作为主要活性位的Co2+的氧化还原能力是影响催化剂活性的主要原因. 这是因为根据反应机理, N2O 的表面分解步骤与Co2+氧化成Co3+的能力相关, 而吸附氧的脱附与Co3+还原成Co2+的能力相关. 在所研究的催化剂中, 添加除CeO2之外的其它过渡金属氧化物时, 催化剂中Co3+/Co2+的氧化还原能力降低, 因此其催化性能降低. 另外, 添加不同过渡金属氧化物也改变了N2O 催化分解反应的速控步骤.     

Y2O3稳定的ZrO2氧离子导体的湿化学合成

采用湿化学法合成了Y₂O₃稳定的立方ZrO₂微细粉料。利用热分析(DTA、TG和DSC)X射线衍射法和电子显微镜(TEM和SEM)等研究了立方ZrO₂的形成过程和粉料的烧结行为。以交流阻抗谱技术测定了烧结试片的电导率,表明在低于750℃温度范围内电导率略高于文献值。还讨论了稳定化ZrO₂的形成机理及电导率与温度的关系。