纳米晶状磷酸钙盐/Al2O3-Ti生物复合材料的制备与结构表征

0引言众所周知,钛及其合金具有优良的机械力学性能,但其生物活性不足。因此,在金属基体上涂敷一层生物活性涂层,结合金属与生物活性材料的各自优势,已成为世界各国学者研究最为活跃的生物复合材料体系之一。该体系可用于临床医学,作为人体硬组织等的修复替换材料。目前,已开发出多种在金属基体上制备生物活性涂层的工艺和方法。如:等离子沉积法[1]、离子束溅射法[2]、激光熔覆法[3]、溶胶鄄凝胶法[4]、电化学沉积与水热处理合成法[5]、电泳沉积[6]、电结晶[7]等多种方法。但现有涂层材料尚存在一些问题:(1)由于替换材料的高硬度而导致其周围硬组织坏死[8];(2)由于疲劳磨损或热膨胀不匹配引起涂层脱落[9];(3)由于异质相导致生物活性降解[10]。因此,研究新的制备工艺,开发新的生物复合材料体系就显得十分重要。考虑到Al2O3具有优异的抗磨损、耐腐蚀等性能,以及较好的生物相容性,常作为临床选用的人造硬组织承载材料[11],故在本研究工作中,我们首次采用阳极氧化与水热处理复合工艺研制酸式磷酸钙/Al2O3鄄Ti生物复合材料体系。该体系不同于由日本Ishizawa等研制的HAp/TiO2鄄Ti复合体系[12]。主要体现在两...     

Na3V2(PO4)2O2F钠离子电池正极材料的水热法制备及性能

采用水热法制备了Na_3V_2(PO_4)_2O_2F (NVPOF)钠离子电池正极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒流充放电(GCD)等方法研究了其形貌、结构与电化学性能。结果显示,纯相NVPOF形貌规则,呈长1～3μm、宽300 nm～1μm、长宽比为2～3的四棱柱形貌。NVPOF具有2对平稳的充放电平台,在0.2C和2C电流密度下,放电比容量达到124.2和70.5 m Ah·g~(-1),经100次循环后,放电比容量仍有105.8和59.6 m Ah·g~(-1),容量保持率达到85.2%和84.5%,库仑效率基本在97%以上,且低温(0℃)电化学性能也有不错的表现。经还原氧化石墨烯(r GO)包覆提高电子电导率,NVPOF@r GO在0.5C和2C的室温放电比容量高达124.4和88.4 m Ah·g~(-1),且2C倍率下循环200圈后的比容量仍有78.7 m Ah·g~(-1),容量保持率高达89%,库仑效率始终保持在99%左右,显示出优异的倍率和循环性能。     

荧光XAFS表征Pt/BaAl2O4-Al2O3催化剂中的微量铂物种

随着稀薄燃烧(lean-burn)发动机的推广使用和环保法规的日趋严格,消除稀燃尾气中的氮氧化物(N O x)已刻不容缓。N O x储存还原技术被认为是最具应用前景的方法之一[1,2]。目前,对Pt/BaA l2O4-A l2O3体系中N O x储存与还原机制的研究较多[1￣4],但对该体系中微量铂物种微观结构及其与性能的关系研究较少,这主要是由于Pt含量(0.1w t%￣0.5wt%)太低,分散度较高,使表征方法受到很大限制。本文采用共沉淀-浸渍法制得具有较高比表面积和热稳定性的N O x储存还原催化剂Pt/BaA l2O4-A l2O3,应用荧光X-射线吸收精细结构方法(Fluores-cence-…     

不同金属负载对Cr/Al2O3-TiO2催化剂结构及氧化NO性能的影响

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备Cr/Al_2O_3-TiO_2催化剂,在考察不同Cr负载量的基础上,研究不同金属负载与焙烧温度对Cr/Al_2O_3-TiO_2催化剂结构与性能影响。程序升温氧化(TPO)结果表明,当Cr负载量为10%(w/w)时具有较好的催化活性;不同金属负载Cr/Al_2O_3-TiO_2时,负载Co及在焙烧温度为550℃时催化剂具有较好的活性。通过程序升温还原(H_2-TPR)表征发现,Co的负载使催化剂的低温氧化还原能力逐渐提高,表明Co-Cr具有较好的协同催化作用。X射线光电子能谱(XPS)表征表明,Co增加了Cr~(6+)和表面吸附氧(O_β)含量,随着焙烧温度的升高(450～550℃),晶格氧不断向催化剂表面流动,表面化学吸附氧O_β比例逐渐增加,导致催化活性不断升高,说明Cr~(6+)和O_β是催化氧化NO的重要活性物种。     

CeO2改性Ag-V2O5/TiO2催化剂的甲基吡啶氧化脱甲基性能

以锐钛矿TiO_2为载体,考察了CeO_2改性对Ag-CeO_2-V_2O_5/TiO_2催化3-甲基吡啶氧化脱甲基性能的影响,并优化了催化剂组成与制备条件.结果表明:Ce掺杂改性不仅能够与V物种作用形成Ce VO_4,而且促进V_2O_5分散,改善活性组分的氧化还原性能,从而提高3-甲基吡啶脱甲基转化率与选择性,改善Ag-V_2O_5/TiO_2催化性能.适宜的催化剂组成为V_2O_5负载量15%,Ce/V的摩尔比0.33,Ag质量分数1.0%.过高的焙烧温度将导致TiO_2载体向金红石型转变,Ag-CeO_2-V_2O_5/TiO_2适宜制备条件为450℃焙烧4 h.     

Li2O-TiO2-SiO2-P2O5和Li2O-TiO2-Al2O3-P2O5体系锂离子固体电解质的制备及性能研究

一些具有NASICON型网格结构的固体电解质具有高的电导率和好的稳定性,NASICON的意思是Na Super Ionic Conductor[1]。当NaZr2(PO4)3中P5 被Si4 部分取代时便可以得到具有NASICON结构的Na1 xZr2SixP3-xO12体系,其具有高的钠离子电导率。然而有相同结构的Li1 xZr2SixP3-xO12体系的离子电导率却很低,这是因为Li 半径太小,而NASICON三维网格结构的离子通道太大,两者不匹配而使电导率下降[2]。但当LiZr2(PO4)3中Zr4 被离子半径小些的Ti4 取代,所得LiTi2(PO4)3的通道就与Li 半径相匹配,适合于锂离子的迁移,从而使其电导率…     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n(Ce)/n(Zr)比为0.67/0.33,用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体.采用这些固溶体作载体,以Fe2O3为活性组分,用浸渍法制备了一系列催化剂.BET结果显示,将适量Ce0.67Zr0.33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积.TPR结果显示,载体中引入适量的Ce0.67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能.XRD结果表明,Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况,老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化.特别是当载体中m(Ce0.67Zr0.33O2)∶m(Al2O3)的值为1∶2时,Fe2O3/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能.     

CO_2/H_2O混合绿色介质中的有机催化反应

绿色化学是化学发展的必然趋势。有效利用绿色溶剂是绿色化学的重要内容。CO2和H2O混合体系是具有很多特点的绿色反应介质,可以用于不同化学反应,特别是弱酸催化的反应,从而替代传统的有机酸和无机酸。本文讨论了CO2/H2O体系的酸性随温度和压力的变化,综述了在CO2/H2O混合绿色介质中有机化学反应研究进展,这些反应包括脱水反应、烷基化反应、香茅醛环化反应、重氮化反应、多元醇转化成环醚的反应、溴氧化反应、芳硝基化合物选择性还原、多糖水解反应、生物质转化反应、环氧丙烷水解反应、脱羧反应、醇氧化反应、对映选择氧化反应以及酮不对称还原;最后对CO2/H2O体系在化学反应中应用的发展趋势进行了探讨。     

氧化钛包覆对LiCo0.2Ni0.4Mn0.4O2结构和性能的影响

采用SEM、 XRD、 XPS、恒电流充放电等方法研究了不同量的氧化钛包覆对LiCo_0.2Ni_0.4Mn_0.4O₂结构和电化学性能的影响。结果表明，0.3mol%氧化钛包覆能显著改善LiCo_0.2Ni_0.4Mn_0.4O₂的循环性能、倍率放电能力及高截止电压(3.0～4.5 V)下的循环性。XPS数据表明氧化钛包覆能明显的抑制样品表面的氧化活性，从而减少了电极材料表面与电解液的反应，改善了LiCo_0.2Ni_0.4Mn_0.4O₂的电化学性能。     

CO2选择性氧化乙苯制苯乙烯

本文评述了近年来国内外利用温室气体CO₂选择性氧化乙苯制苯乙烯的研究进展.和乙苯直接脱氢法相比,新工艺不仅能降低反应温度,大幅度降低能耗,还能在一定程度上抑制催化剂的失活.氧化铝负载的Fe系催化剂和活性炭负载的La等过渡金属改性的V系催化剂具有较好的催化活性.CO₂对乙苯脱氢的显著促进作用要归因于金属氧化物催化剂的氧化还原机制以及乙苯脱氢和逆水煤气变换反应耦合的协同作用.尽管新工艺显示了良好的应用前景,但在将来的研究工作中还要强化催化剂失活机理的研究,开发新型高效催化剂并对新工艺的成本进行详细的评估。     

中空Ta2O5/TiO2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料,炭黑作为反应性模板,通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC₂纳米碳化物涂层,并以所得TaTiC₂/C复合物为碳化物前驱体,再经可控氧化制备出中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂。采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见（UV-Vis）漫反射（DRS）及N₂物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源,以亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化降解实验评价中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂的光催化活性。结果表明,熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀（20~30 nm）,碳化物主要以TaTiC₂晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外,TiO₂与Ta₂O₅通过电子能带结构的耦合,有效提高了光生电子和空穴的分离效率,从而显著提高了光催化活性。n_Ti∶n_Ta=2.5∶1.5时,相应的中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂表现出最佳的光催化活性,对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%。     

中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料,炭黑作为反应性模板,通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC_2纳米碳化物涂层,并以所得TaTiC_2/C复合物为碳化物前驱体,再经可控氧化制备出中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射(DRS)及N2物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源,以亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化降解实验评价中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的光催化活性。结果表明,熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀(20~30 nm),碳化物主要以TaTiC_2晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外,TiO_2与Ta2O5通过电子能带结构的耦合,有效提高了光生电子和空穴的分离效率,从而显著提高了光催化活性。nTi∶nTa=2.5∶1.5时,相应的中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂表现出最佳的光催化活性,对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%。     

磁性Fe_3O_4@SiO_2@ZrO_2对水中磷酸盐的吸附研究

合成了以Fe3O4为核,以SiO2为壳的磁性纳米微粒(Fe3O4@Si O2),并采用沉淀沉积法将ZrO2包覆到材料表面。通过XRD、TEM、VSM、ζ电位、XPS和N2吸附/脱附等手段对材料进行表征,结果表明材料Fe3O4@SiO2@ZrO2上沉积了氧化锆纳米颗粒,具有超顺磁性,可在外加磁场作用下实现从水中快速分离。同时系统研究了材料对水中磷酸盐的吸附行为,结果表明沉积Zr O2使得材料对磷酸盐表现出良好的吸附性能,并且随着沉积量的增大吸附量增加。吸附等温线符合Freundlich方程。吸附动力学可用拟二级动力学模型描述,吸附速率随磷酸盐初始浓度增加而减小。磷酸盐吸附量随溶液p H值的增大而减小,但几乎不受离子强度影响。     

Ni2+掺杂Ti/SnO2-Sb2O5电极的制备及性能

采用溶胶凝胶法制备了Ni2+掺杂的Ti/SnO2-Sb2O5电极,并通过XRD、SEM、EDS、苯酚降解、加速寿命实验等技术手段,研究了Ni2+的掺杂对电极的结构、形貌、电催化性能及稳定性的影响。结果表明:Ni2+的掺入细化了SnO2晶粒,增大了电极的比表面积,改善了电极表面的龟裂程度,提高了电极的导电性能;相对于Ti/SnO2-Sb2O5电极Ni2+的掺入将苯酚完全降解的时间缩短为原来的40%,将电极的使用寿命提高为原来的4.8倍。     

磁性Fe3O4@SiO2@ZrO2对水中磷酸盐的吸附研究

合成了以Fe₃O₄为核,以SiO₂为壳的磁性纳米微粒（Fe₃O₄@SiO₂）,并采用沉淀沉积法将ZrO₂包覆到材料表面。通过XRD、TEM、XPS和N₂吸附/脱附等手段对材料进行表征,结果表明材料Fe₃O₄@SiO₂@ZrO₂上沉积了氧化锆纳米颗粒,具有超顺磁性,可在外加磁场作用下实现从水中快速分离。同时系统研究了材料对水中磷酸盐的吸附行为,结果表明沉积ZrO₂使得材料对磷酸盐表现出良好的吸附性能,并且随着沉积量的增大吸附量增加。吸附等温线可用Freundlich方程拟合。吸附动力学可用拟二级动力学模型拟合,吸附速率随初始浓度增加而减缓。磷酸盐吸附量随溶液pH值的增大而减小,但几乎不受离子强度影响。     

NO在Mn_2O_3(110)表面吸附的密度泛函理论研究

基于第一性原理密度泛函计算方法研究了NO在Mn_2O_3(110)面的吸附行为,计算了Mn_2O_3(110)面吸附NO和O_2的吸附构型的结构参数、吸附能和电子结构.结果表明,在Mn_2O_3(110)表面上,NO倾向于吸附在Mn top位,吸附前后的结构总能变化在-0.61~-1.29 eV之间,NO吸附后Mn吸附位周围的配位结构发生变化,使得Mn的电子向NO转移.进一步研究了吸附O_2后的Mn_2O_3表面再进一步吸附NO的行为,发现了ONOO*结构的形成.NO和O_2在表面共吸附形成ONOO*结构时的吸附能(-1.23和-1.39 eV)高于单纯吸附NO时的吸附能,此时Mn的电子向ONOO*结构转移,NO和O_2投影态密度的电子峰广泛交叠,说明成键原子之间有强共价键作用.     

Acidic properties of V2O5-WO3/ZrO2 catalysts

The adsorption of pyridine on V₂O₅−WO₃/ZrO₂ has been studied by FTIR. In V₂O₅/ZrO₂ (2 wt.%), the number of both Br?nsted and Lewis acidic sites increased with the addition of WO₃, while in V₂O₅/ZrO₂ (5 wt.%), Br?nsted sites increased and Lewis sites did not change.     

乙二胺改性轻金属铝-金属有机骨架材料用于CO_2/CH_4分离

胺类分子在CO_2的捕获中可以起到选择性提升的作用,本文选择小尺寸的乙二胺分子对具有不饱和金属位点的轻金属铝基金属有机骨架(Al-MOFs)材料MIL-100Al进行改性,利用XRD、N2吸附和FT-IR等对改性材料的结构进行表征,测试了不同浓度的乙二胺改性的MIL-100Al对CO_2和CH4吸附性能。结果表明,与原始的MIL-100Al材料相比,改性后的材料对CO_2吸附量有明显提高,CH4的吸附量却降低,从而进一步提高了材料的CO_2/CH4吸附选择性,提升了吸附分离的效果。     

乙二胺改性轻金属铝-金属有机骨架材料用于CO2/CH4分离

胺类分子在CO₂的捕获中可以起到选择性提升的作用,本文选择小尺寸的乙二胺分子对具有不饱和金属位点的轻金属铝基金属有机骨架（Al-MOFs）材料MIL-100Al进行改性,利用XRD、N₂吸附和FT-IR等对改性材料的结构进行表征,测试了不同浓度的乙二胺改性的MIL-100Al对CO₂和CH₄吸附性能。结果表明,与原始的MIL-100Al材料相比,改性后的材料对CO₂吸附量有明显提高,CH₄的吸附量却降低,从而进一步提高了材料的CO₂/CH₄吸附选择性,提升了吸附分离的效果。     

Deactivation and regeneration of the B2O3/TiO2-ZrO2 catalyst in the vapor phase Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime

The deactivation and regeneration of B₂O₃/TiO₂-ZrO₂ catalyst for the vapor phase Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime to -caprolactam were studied. The fresh, deactivated and regenerated catalysts were characterized by using adsorption of nitrogen, X-ray diffraction (XRD), thermogravimetry (TG) and NH₃-temperature-programmed desorption (NH₃-TPD) techniques. The crystal structure and pore size distribution of the catalyst were retained after reaction, but the number of acid sites decreased significantly. There was a relationship between the amount of coke deposited on the catalyst and the decline in catalytic activity. These results suggest that the coke deposition on the surface of catalyst is mainly responsible for the catalyst deactivation. The catalytic activity can be recovered completely after calcining the deactivated catalyst in air flow at 600 °C for 8 h.