人工模拟锆英石对锕系元素固化性能研究

为研究锆英石对锕系元素的固化性能,分别以Eu3+和Ce4+作为三、四价锕系元素替代物质,以ZrO2,S iO2和Eu2O3粉体为原料设计了包容量为5%~20%(摩尔分数)的三价核素固化体配方,利用ZrO2,S iO2和CeO2粉体为原料,设计了包容量为5%~20%(摩尔分数)的四价核素固化体配方,在1500℃条件下通过保温22 h进行固化体的制备。利用X射线衍射仪、激光拉曼探针、红外光谱仪和扫描电子显微镜对所制备固化体的物相、结构及微观形貌进行了分析。结果表明:虽然在固化体中加入了2.5%~10%的Eu2O3或5%~20%的CeO2,但所制备固化体的主物相均以锆英石物相为主,与标准样品相比晶胞参数仅发生了1×10-5~1×10-4nm量级的微弱变化,并且都具有较好的结晶状况,随着Eu2O3或CeO2添加剂量的增加,固化体的变生程度均略显增加。     

铀污染过滤器芯钙钛锆石玻璃陶瓷固化研究

以B2O3、CaO、TiO2和ZrO2为固化原料,以Ce作为铀的模拟核素,开展了铀污染过滤器芯钙钛锆石玻璃陶瓷固化体的影响因素研究,利用XRD、SEM、ICP-MS等分析方法对固化体进行了结构性能表征。研究结果表明,通过向铀污染过滤器芯中添加成核剂可以形成钙钛锆石玻璃陶瓷固化体,其最佳晶化温度约为1 050℃;钙钛锆石玻璃陶瓷中晶体的形成与B2O3、TiO2及ZrO2添加量密切相关,其最佳含量分别为8.09%、9.17%和7.05%;钙钛锆石玻璃陶瓷固化体中Ce元素的归一化浸出率低于10-10g·cm-2·d-1数量级,固化体对模拟核素Ce具有良好的包容性能。     

氧化钇对高速CBN砂轮用陶瓷结合剂玻璃料性能的影响

在CaO-Al2O3-SiO2(CAS)系统微晶玻璃中引入稀土氧化物Y2O3,制备出用于高速CBN砂轮的微晶玻璃结合剂。结合DTA,XRD,SEM等检测手段,研究了Y2O3的加入对微晶玻璃结合剂微观结构及其性能的影响。结果表明:随Y2O3含量的增加,微晶玻璃结合剂的耐火度降低,流动性增大。当Y2O3含量为0.8%(质量分数)时,钙铝硅系微晶玻璃结合剂具有最佳的力学性能(显微硬度753.26 MPa,抗折强度167.50 MPa,磨耗比1∶8.23)。加入Y2O3会影响玻璃的析晶性能,当加入Y2O3为0.8%时,促进析出新晶相Li2Al2SiO10和β-石英,尺寸大小约为0.2～1μm,其具有致密的微观结构,利于用于作CBN砂轮的结合剂。     

CeO2对磷酸钙玻璃固化体结构的影响

采用高温熔融冷淬法制备了xCeO₂·(100-x)CaO·100P₂O₅(x：0~12)玻璃固化体。利用XRD、Raman、FTIR和DSC等方法表征了包容CeO₂磷酸钙玻璃固化体的结构特点和析晶性能。结果表明,玻璃固化体微观结构属于偏磷酸盐玻璃。CeO₂未改变玻璃的基本结构,位于磷酸钙玻璃网络空隙中,起网络修饰作用。添加量小于6mol%时,易形成均质玻璃,在此范围内,随着CeO₂含量增加玻璃固化体的热稳定性和抗析晶能力提高,玻璃的熔化温度降低。CeO₂添加量为6mol%时,玻璃的热稳定性最好。添加量9mol%~12mol%时,CeO₂与磷酸钙玻璃基体反应生成独居石结构晶相。     

Dy3+/Tb3+双掺含SrWO4晶相玻璃陶瓷的合成与能量传递

采用熔融晶化法成功制备了Dy~(3+)/Tb~(3+)双掺含SrWO4晶相玻璃陶瓷,并对其光学性能进行研究。利用差示扫描量热分析仪(DSC)确定了热处理温度,利用X射线衍射(XRD)确定了玻璃基质中有SrWO_4晶粒析出,并结合透过率曲线确定最佳析晶温度和时间为710℃保温1.5 h。探讨了当Dy_2O_3的浓度为0.8%(n/n)时,Tb_4O_7浓度对玻璃陶瓷样品发光性能的影响,在Dy~(3+)/Tb~(3+)双掺玻璃陶瓷的发射光谱中表明:在350 nm激发下,544 nm处存在明显的发射峰。随着Tb_4O_7浓度增加,能量传递效率逐渐增加。当Tb_4O_7浓度达到1.9%(n/n)时,绿光发射强度达到最大值。结合Dexter能量传递理论和荧光衰减曲线,确定了Dy~(3+)到Tb~(3+)存在能量传递。     

低温陶瓷胶凝材料固化脱硫砷渣研究

本文研究了以粉煤灰、矿渣等工业废渣为主要原料配制的低温陶瓷胶凝材料固化脱硫砷渣的影响因素,研究结果表明:脱硫砷渣中的特征砷化合物是以亚砷酸钙的形式存在,经过固化后,转化成了砷、硅、铝共同组成的复杂化合物,固化体中砷渣掺量可达50％以上,抗压强度达到20MPa以上,毒性浸出砷浓度小于0.5mg/L；随着养护时间的延长,强度逐渐提高,砷浸出浓度进一步降低.研究结果说明了低温陶瓷胶凝材料在固化危险废弃物方面具有卓越效能.     

氟碳铈矿氧化焙烧-盐酸催化浸出新工艺研究

针对氟碳铈矿盐酸处理过程中稀土浸出率低,高价值非铈稀土进入富铈渣造成高价元素低值利用,以及伴生资源氟综合利用等问题,研究开发了低温焙烧-催化浸出技术,考察了焙烧温度、浸出温度、盐酸用量、液固比及添加浸出助剂等对稀土浸出率的影响。在优化工艺条件:焙烧温度500℃,浸出温度50℃,酸矿质量比1.75∶1,液固质量比2∶1时,总稀土浸出率达到65.1%,非铈稀土浸出率为93.3%,浸出渣中CeO2/TREO为94.1%。本工艺简化了工艺流程,节省了大量化工原料消耗,降低了成本,整个过程实现了无氟排放,具有低消耗、高效能等特点,取得了良好的环保、经济和社会效益。     

溶胶—凝胶法制备掺Eu^3＋的SiO2玻璃的结构及发光性能

利用溶胶－凝胶技术制备了掺不同量Eu^3 和不同退火温度下的SiO2凝胶和玻璃,通过在不同退火温度下样品的激光发谱,发射光谱,红外光谱和差热－热重曲线,研究了掺Eu3 的SiO2玻璃材料的结构和发光性能,结果显示,当Eu3 的掺杂量大于1．86％（质量分数）,Eu^3 的发光强度趋于稳定,当样品的退火温度大于300度时,SiO2凝胶玻璃中吸附的水已基本除净,此时显示出Eu^3 的特征发射光谱,谱带位置分别是614,596,577nm,分别归属于^5Do-7F2,5D0-7F1,^5D0-^7F0跃迁,对应的激光发光谱显示6个峰,位置分别是318,362,380,393,412,462nm,说明300－500度是凝胶向玻璃转变的关键温度,而水对Eu^3 的发光有强烈的淬灭作用。     

化学环制氢中Fe2O3/CeO2/Al2O3载氧体的性能研究

采用浸渍法制备了不同CeO2含量的Fe2O3/CeO2/Al2O3载氧体,利用BET,XRD和TPR对其性能进行表征,并以甲烷为燃料在固定床微型反应器中对载氧体进行化学环制氢性能考察。结果表明:CeO2的加入可以降低铁与铝之间的相互作用,提高铁的分散度,从而提高催化活性。在燃料反应器温度为900℃,蒸汽反应器温度为900℃,常压、剂烷比为2/1,进水量为0.1 m L时经过10次氧化-还原循环,Fe2O3/CeO2/Al2O3载氧体颗粒反应性能稳定,甲烷转化率最高可达到75%,单次循环氢气产量最高可达到35 m L·2.5 gcat-1。     

有机硅氧烷预聚体的合成及其在化学固沙中的应用

以甲基三乙氧基硅烷为反应物,在盐酸催化下水解缩合,合成无色透明粘稠的液体有机硅氧烷预聚体,IR和1H NMR表征证实其为目的产物;当有机硅氧烷预聚体与工业乙醇的体积比为1∶1,以质量分数0.60%的NaOH-CH3OH溶液为固化剂,加入该溶液0.05 mL,在30 ℃,预聚体交联固化时间为9 min;在50 ℃,预聚体交联固化时间为4 min;首次将有机硅氧烷预聚体,或它与聚乙烯醇（PVA20-88）的混合物用作化学固沙剂,形成的固结层具有较好的耐水性和较高的抗剪强度;当PVA20-88与有机硅氧烷预聚体的质量比为1∶4时,粘聚力达到483.7 kPa,内摩擦角为68.39°,在160 h的紫外光照射下,具有很好的耐老化性。     

Epitaxial CeO2 thin films for a mechanism study of resistive random access memory (ReRAM)

A thin epitaxial CeO₂ film was grown on a Cu(111) single crystal in order to investigate the mechanism of resistive memory/switching devices with an ultimately thin high-k dielectric film. A small amount of Pt was deposited on the CeO₂ film and the Pt/CeO₂/Cu structure was characterized by conductive atomic force microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. It was found that the grown epitaxial CeO₂ film was fully oxidized, i.e., the valence of Ce atoms in the film was completely Ce⁴⁺. However, after the deposition of a small amount of Pt, it was revealed that Ce atoms were partially reduced to Ce³⁺ in full thickness of the film. The Pt/CeO₂/Cu structure did not show switching behavior in resistance. The observed reduction of CeO₂ film is considered to be responsible to the non-switching behavior. The thermodynamics of the reduction of the CeO₂ film and the kinetics of oxygen diffusion in the reduced CeO₂ film are discussed.     

共沉淀法和模板法制备均匀负载CeO2/ SiO2的研究

CeO2是三效催化剂(简称TWC)中被广泛应用的涂层材料[1],其优良的储放氧能力(OSC)可以扩大TWC的工作窗口,并可以在与γ-Al2O3的相互作用中提高Al2O3的高温稳定性[2]。在高温下,CeO2会因晶粒迅速长大而失去储放氧能力。为了提高CeO2的高温抗烧结能力,以及进一步提高其氧化还原能力,大部分研究者选择了在CeO2晶格中掺入其他离子的方法,如:Zr4 、Pr3 、La3 等[3￣5],这些离子在CeO2晶格中引入了晶格缺陷,不但稳定了结构,而且提高了氧传输能力。SiO2具有很高的化学稳定性、高比表面及高热稳定性,是载体的理想选择。研究表明,CeO2负载…     

扫帚状氧化铈制备及其对Pt基阳极催化剂催化性能的影响

采用水热合成法,合成了比表面积为175 m²·g^-1,孔径在2~4nm范围内的扫帚状CeO₂。通过微波辅助乙二醇还原氯铂酸法制备了Pt-CeO₂/RGO催化剂,探究扫帚状CeO₂的添加对Pt基催化剂电催化性能的影响。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱（XPS）对所制备的CeO₂及催化剂进行表征。利用电化学工作站对催化剂进行电化学性能测试。结果表明,催化剂中CeO₂保持原有扫帚状,Pt纳米粒子均匀分布于石墨烯载体表面;当m_RGO∶m_CeO2=1∶2时,添加了扫帚状CeO₂的Pt-CeO₂/RGO催化剂的电催化性能最优,电化学活性表面积为102.83 m²·g^-1,对乙醇氧化的峰值电流密度为757.17 A·g^-1,1 000 s的稳态电流密度为108.17 A·g^-1,对乙醇催化氧化反应的电荷转移电阻最小,活化能最低。     

扫帚状氧化铈制备及其对Pt基阳极催化剂催化性能的影响

采用水热合成法,合成了比表面积为175 m~2·g~(-1),孔径在2~4nm范围内的扫帚状CeO_2。通过微波辅助乙二醇还原氯铂酸法制备了Pt-CeO_2/RGO催化剂,探究扫帚状CeO_2的添加对Pt基催化剂电催化性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、N_2吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)对所制备的CeO_2及催化剂进行表征。利用电化学工作站对催化剂进行电化学性能测试。结果表明,催化剂中CeO_2保持原有扫帚状,Pt纳米粒子均匀分布于石墨烯载体表面;当m_(RGO)∶m_(CeO2)=1∶2时,添加了扫帚状CeO_2的Pt-CeO_2/RGO催化剂的电催化性能最优,电化学活性表面积为102.83 m~2·g~(-1),对乙醇氧化的峰值电流密度为757.17A·g~(-1),1 000 s的稳态电流密度为108.17 A·g~(-1),对乙醇催化氧化反应的电荷转移电阻最小,活化能最低。     

非晶态ZrO2镶嵌的超细CeO2催化HCl氧化

采用不同方法制备了铈锆复合氧化物催化剂用于催化HCl氧化反应。自发沉积策略制备的CeO₂@ZrO₂催化剂中,超细CeO₂纳米粒子均匀的镶嵌于非晶态ZrO₂中。CeO₂粒子显著的“尺寸效应”使得该催化剂具有更高的Ce³⁺和氧空位浓度,而较高的Ce³⁺和氧空位浓度使得催化剂具有优异的低温氧化还原性能和储释氧能力。催化性能测试表明,CeO₂@ZrO₂催化剂展现出最好的催化活性（1.90 g_Cl2·g_cat^-1·h^-1）,同时CeO₂粒子周围非晶态的ZrO₂阻碍CeO₂的高温烧结,提高了该催化剂的稳定性。     

非晶态ZrO_2镶嵌的超细CeO_2催化HCl氧化

采用不同方法制备了铈锆复合氧化物催化剂用于催化HCl氧化反应。自发沉积策略制备的CeO_2@ZrO_2催化剂中,超细CeO_2纳米粒子均匀的镶嵌于非晶态ZrO_2中。CeO_2粒子显著的"尺寸效应"使得该催化剂具有更高的Ce~(3+)和氧空位浓度,而较高的Ce~(3+)和氧空位浓度使得催化剂具有优异的低温氧化还原性能和储释氧能力。催化性能测试表明,CeO_2@ZrO_2催化剂展现出最好的催化活性(1.90 gCl2·gcat~(-1)·h~(-1)),同时CeO_2粒子周围非晶态的ZrO_2阻碍CeO_2的高温烧结,提高了该催化剂的稳定性。     

合成方法对Rh/CeO2-ZrO2-La2O3催化剂的结构、表面性能及DeNOx活性的影响

用沉积沉淀法合成两种不同系列的CeO2-ZrO2-La2O3混合氧化物(ZrO2和La2O3沉积CeO2粒子(标记为A-x)以及CeO2和La2O3沉积ZrO2粒子(标记为B-x)),并用作Rh催化剂的载体。XRD、拉曼、TPR、XPS和O2脉冲等表征结果显示出不同的沉积顺序将导致不同的结构和氧化还原性能,且B-x具有更高的氧迁移性、储氧能力和表面Ce浓度。当其负载Rh后,Rh/B-x催化剂具有更高的NO和CO转化率及N2选择性,且Ce的最佳含量为50at%。这可能归因于Rh负载于富铈表面形成更多有利于NO分解的表面Ce3+活性位。     

Adsorption and migration growth of the Ce,O, and F adatoms on the CeO2 (111) surface: A density functional theory study

In order to investigate the microscopic behavior of the crystal surface growth of the fluorinated cerium dioxide polishing powder, the adsorption and migration of the Ce, O, and F atoms on the CeO₂ (111) surface were studied by using density functional theory with Hubbard correction +U. The adsorption energies of three single atoms at five high-symmetry sites and the migration activation energies along the migration pathway on the CeO₂ (111) surface were calculated. Results show that the most stable adsorption sites of the Ce, O, and F atoms were the O_h, Ce_bri, and Ce_t sites, respectively. The Ce atom migrated from the O_h to the O_t site. The O atom migrated from the Ce_bri to the O_bri site. The F atom migrated from the Ce_t to the O_h site. The migration activation energies of the Ce, O, and F atoms along the migration pathways were 1.526, 0.597, and 0.263 eV, respectively. The F adatom does not change the spatial configuration of the Ce and the O atoms. When the O vacancy occurs on the CeO₂ (111) surface, the F adatom can make up for the O vacancy defect.     

Oxidation‐State Analysis of Ceria by X‐ray Photoelectron Spectroscopy

Three different methods to determine the oxide‐phase concentration in mixed cerium oxide by hard X‐ray photoelectron spectroscopy are applied and quantitatively compared. Synchrotron‐based characterization of the O 1s region was used as a benchmark to introduce a method based on the weighted superposition of the Ce 3d spectra of the pure Ce³⁺ and Ce⁴⁺ phases, which was shown to lead to reliable and highly accurate determination of the mean oxidation state in mixed cerium oxides. The results obtained reveal a linear relation between the third distinct final state (u′′′) satellite peak intensity of the Ce⁴⁺ phase and the Ce⁴⁺ concentration by proper inclusion of Ce³⁺‐related plasmon satellite peaks, which contradicts previous claims of nonlinear behavior. In contrast, quantitative conventional peak‐fitting procedures were shown to be well suited for the Ce 2p region due to its relatively simple structure. Additional satellite features observed in the Ce 3d spectrum of CeO₂ were proposed to originate from plasmon contributions.     

离子交换-双氧水氧化法制备纳米CeO2晶体

以99.995% Ce(NO₃)₃和强碱性阴离子交换树脂为原料，采用离子交换-双氧水氧化法合成制备出纳米CeO₂晶体。并就离子交换反应中的Ce³⁺浓度、树脂加入速度和离子交换温度及H₂O₂加入速度等条件对CeO₂粒径的影响进行了探讨，得出了离子交换-双氧水氧化法制备纳米CeO₂晶体的最佳工艺条件。FTIR、TEM分析表明，离子交换法无需对合成的Ce(OH)₃溶胶进行洗涤即可去除NO₃^-、CO₃^2-等阴离子杂质，并用H₂O₂将该溶胶氧化，经真空干燥可制得粒径分布均匀，平均晶粒尺寸约3 nm，高纯度的CeO₂粉体。