聚对苯撑/LiNi0.5Fe2O4纳米复合热电材料的制备及其性能研究

本文以流变相反应法原位合成了聚对苯撑/LiNi_0.5Fe₂O₄纳米复合热电材料,并对其热电性能进行表征,研究了放电等离子烧结时保温时间对其热电性能的影响.结果发现,复合材料铁氧体颗粒粒径为100---300nm,其外部被一层聚对苯撑膜包覆.电子在Fe²⁺和Fe³⁺之间的跳跃机理在铁氧体电导中占主导作用,因此聚对苯撑/LiNi_0.5Fe₂O₄复合材料具有n型导电特性.随着保温时间增加,复合材料电导率基本不变,但热导率逐渐增大且Seebeck系数逐渐减小,导致热电优值系数降低.由于结合了有机物高电导率和低热导率以及无机材料高赛贝克系数的优点,所制备的复合材料热电性能较单一材料有较大提高.     

过渡金属(Fe,Co,Ni,Zn)掺杂金红石TiO2的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对未掺杂以及不同浓度过渡金属Fe,Co,Ni,Zn掺杂金红石TiO₂的超晶胞体系进行了几何优化,并讨论了其晶格常数,电子能带结构和光学性质.研究结果表明:掺杂前后的晶格参数与实验值偏差在3.6%以下;适量的过渡金属掺杂不但影响体系能带结构,拓宽光吸收范围,而且扮演着俘获电子的重要角色,有利于光生电子-空穴对的有效分离以及增强光吸收能力;Fe,Co,Ni,Zn最佳理论掺杂体系分别为Ti_0.75Fe_0.25O₂,Ti_0.75Co_0.25O₂,Ti_0.75Ni_0.25O₂,Ti_0.83Zn_0.17O₂;Fe,Co,Ni3d态分裂为t_2g和e_g态,分别贡献于价带高能级和导带低能级部分,促进了电子-空穴对的生成,从而可提高TiO₂的光催化性能;Zn3d态电子成对填满轨道,不易被激发,故光催化活性无明显提高.     

甲醇分子在金红石TiO2(110)和锐钛矿TiO2(001)表面吸附和反应的活性位点

通过高分辨的扫描隧道显微术研究并比较了金红石型TiO₂(110)-(1×1)和锐钛矿型TiO₂(001)-(1×4)两种表面的活性位点． 在金红石型TiO₂(110)-(1×1)表面, 观察到氧空位缺陷是O₂和CO₂分子的活性吸附位点,而五配位的Ti原子是水分子和甲醇分子的光催化反应活性位点．在锐钛矿型TiO₂(001)-(1×4)表面,观察到完全氧化的表面,Ti原子更可能是六配位的,H₂O和O₂分子均不易在这些Ti原子上吸附．经还原后表面出现富Ti的缺陷位点, 这些缺陷位点对H₂O和O₂分子表现出明显的活性． 锐钛矿型TiO₂(001)-(1×4)表面的吸附和反应活性并不具有很高的活性,某种程度上其表现出的活性似乎低于金红石型TiO₂(110)-(1×1)表面．     

海藻酸改性的空心Fe3O4纳米颗粒的制备与应用

不使用任何模板一步制得空心Fe₃O₄纳米颗粒,然后将海藻酸钠嫁接在氨基化的空心Fe₃O₄表面,再利用海藻酸盐与钙离子的作用,在空心Fe₃O₄表面形成一个凝胶化层,制得海藻酸盐凝胶化的空心Fe₃O₄纳米颗粒,粒径约为400～500 nm．采用TEM、XRD、XPS、VSM等手段对纳米微球进行表征．VSM表征结果表明在室温下样品磁性材料为超顺磁性．改性Fe₃O₄纳米颗粒成功地用于柔红霉素的载负和缓释,最大载负率和载药量分别为28.4%和14.2%．缓释结果表明,海藻酸盐凝胶化层的存在,能更有效控制柔红霉素缓慢地释放．     

利用氧化辅助气固法生长高磁性的α-Fe2O3和Fe3O4纳米线

探讨生长α-Fe₂O₃和Fe₃O₄纳米线的一个可控制的合成过程. 在研究中发现,高磁性的α-Fe₂O₃纳米线已经成功地利用氧化辅助气固法结晶生成于Fe_0.5Ni_0.5合金基板上;若基板事先浸泡于草酸溶液中,随草酸浓度的增加,所生长的纳米线晶相会逐转变为Fe₃O₄,当草酸浓度达到0.75 mol/L时,所生长的纳米线几乎全部转变成Fe₃O₄晶相. 此外,实验结果也显示所生长的纳米线长度及直径会随着气固过程中的温度上升而增加,生长密度则会随着气固过程中的流量加大而上升. 此过程所提出的合成程序可在2 h內完成.     

Fe3O4/MgO(100)薄膜的激光分子束外延与磁电学性能

 采用激光分子束外延方法,以烧结α-Fe₂O₃/为靶材,在MgO（100）基底上制备了Fe₃O₄薄膜。通过反射高能电子衍射原位观察了薄膜生长前后的表面结构,结果表明所生长的Fe₃O₄薄膜表面平整。经显微激光拉曼光谱和X光电子能谱分析证实所得薄膜表面成分为纯相Fe₃O₄。磁电学性能采用多功能物性系统测量,结果表明：当温度降至100 K附近时,薄膜电阻率有较大增加,Verwey相转变的范围变宽而且不明显,说明反向晶粒边界的存在;在7 160 kA·m^-1的磁场下,室温磁电阻达到-6.9%,在80和150 K温度下磁电阻分别达到-10.5%和-16.1%;薄膜的室温饱和磁化强度约为260 kA·m^-1,其矫顽磁场约为202 kA·m^-1。     

绿色荧光粉Gd2Ba3B3O12:Tb3+的发光性能研究

采用高温同相法制备了一系列Gd<,2>Ba<,3>B<,3>O<,12>:Tb<'3+>绿色荧光粉,借助X射线粉末衍射仪(XRD)、真空紫外光谱和荧光光谱仪(VUV-UV)对样品的物相、发光性能进行了表征.结果表明,Tb<'3+>作为发光中心全部进入到基质Gd<,2>Ba<,3>B<,3>O<,12>的品格中并占据Gd...     

铁和镧共掺杂纳米二氧化钛光催化剂的制备、表征及其光催化活性

以葡聚糖为模板,钛酸四正丁酯、硝酸铁和硝酸镧为前驱体采用模板法制备了一系列铁、镧单掺杂及共掺杂纳米TiO₂光催化剂. 利用SEM、XRD、BET比表面积测定和UV-Vis等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征. 以甲基橙溶液的光催化降解为模型反应,考察了不同掺杂的样品在紫外和可见光下的光催化性能. TiO₂材料具有较大的比表面积(约150 m²/g),铁和镧共掺杂纳米TiO₂在可见光区域有较强的吸收,在紫外和可见光条件下较纯TiO₂和单掺杂TiO₂对甲基橙溶液具有更好的光催化降解效果,且铁和镧的掺杂量显著影响该材料的催化性能. 当铁掺杂量为0.5mol%、镧掺杂量为0.3mol%,在500 ℃焙烧2 h所得光催化材料的催化性能最佳,焙烧4 h即可使甲基橙的降解率达98.8%,且该复合材料有较高的循环回收利用率,重复使用4次仍可使甲基橙的降解率保持在88%以上.     

超细Fe3O4的氧化过程

根据穆斯堡尔谱分析,Fe₃O₄转变为γ-Fe₂O₃是γ-Fe₂O₃成核生长过程。根据氧化过程磁矩的变化确定Fe₃O₄浓度随时间的变化,-(dc)/(dt)=mc³仅在氧化初始阶段适合。     

甲醇在二氧化钛上的光化学性质与表面结构的相关性

通过双光子光电子的方法探测了TiO₂(011)-(2×1) 和TiO₂(110)-(1×1)表面的光催化氧化甲醇的性质. 在吸附了甲醇的二氧化钛(011)和(110)界面处探测到了一个费米能级以上2.5 eV的电子激发态,该电子激发态可作为测试二氧化钛界面还原性的探针使用. 利用此探针在甲醇/TiO₂(011)-(2×1)和甲醇/TiO₂(110)-(1×1)界面探测到了一个随光照时间的电子激发态信号变化,这一变化可以归于光催化生成的表面羟基对界面还原性的影响. 由此得出的光催化氧化甲醇的速率TiO₂(110)-(1×1)比TiO₂(011)-(2×1)快了大约11.4倍. 这可能由于表面原子结构排布的原因不同. 本工作不仅介绍了一个利用双光子光电子能谱探测到的甲醇/TiO₂界面电子结构的细节特征,还揭示了表面结构对二氧化钛光反应性质的重要影响.     

新型复合电极对偶氮染料分子的光催化降解

介绍了具有合成H2 O2 和光催化性能的双功能新型复合电极 ,并用X射线衍射、扫描电镜等方法进行了表征 .双功能复合电极是将TiO2 光催化剂负载在活性碳 (AC)和具有合成H2 O2 性能的新型载体空气电极上形成的 .在复合电极作阴极的光反应器中 ,·OH和TiO2 光催化剂的存在实现了光化学氧化与光催化氧化在同一电极 /溶液界面上的联合作用 .实验结果表明 ,复合电极对提高偶氮染料分子活性艳红 (K 2BP)的氧化降解速度起了重要作用 ,仅反应 3min ,脱色率可达 4 9% ;反应 80min ,偶氮染料分子COD去除率可达 4 7% .     

磁性光催化剂TiO2/Fe3O4的制备和表征

以Fe3O4为磁核,制备了易于分离的磁性光催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIP)等手段表征催化剂的表面形貌、晶型组成、化学结构等.结果表明,TiO2包覆在Fe3O4表面,且包覆较为牢固.利用降解斯蒂酚酸考察其光催化性能,制得的催化剂具有较高的光催化活性和较好的可分离性.     

磁性纳米TiO_2/Fe_3O_4的制备及其光催化性能

采用特殊液相沉淀法分两步制备了壳核结构的磁性纳米TiO2/Fe3O4,并讨论了TiO2/Fe3O4比例对其磁性的影响。利用XRD、TEM和VSM对其进行了表征,用它做催化剂,甲基橙溶液为降解目标,在日光作用下对其光催化活性进行了研究,并测出了其回收率。结果表明,在本实验条件下制备的磁性纳米TiO2/Fe3O4表现为超顺磁性,具有较强的光催化活性和较高的回收率。当TiO2∶Fe3O4为4∶1,在450℃焙烧30min条件下得到的催化剂,对20mg/L的甲基橙溶液在60min内降解率高达91.5%,明显高于纯TiO2的催化活性,在外加强磁场的作用下,此催化剂很快从溶液中分离出来,测得其回收率为88.2%。     

铁掺杂TiO2/膨润土光催化剂的制备及表征

以溶胶-凝胶法制备了过渡金属铁掺杂的Fe-TiO2/膨润土复合光催化剂,通过XRD、FTIR技术对该系列催化剂的结构进行了表征,并以亚甲基蓝染料废水为模型,考察了紫外光和日光下铁掺杂量对催化剂性能的影响。结果表明,催化剂中有锐钛矿型TiO2生成,铁掺杂TiO2进入了膨润土的蒙脱石层间,改变了蒙脱石层间的有序性,生成了Ti—O—Si键,实现了TiO2粒子与膨润土的复合;适量Fe3+的掺杂降低了TiO2粒子的粒径,并且部分Fe3+还可能进入了TiO2的晶格,形成了缺陷位,拓宽了TiO2的光谱利用范围,提高了光催化活性。     

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。     

SnO2-TiO2复合颗粒的形态结构及其光催化活性

在气溶胶反应器中,利用ＴｉＣｌ４高温氧化反应制备超细ＴｉＯ２,采用均匀沉淀法在ＴｉＯ２表面沉积ＳｎＯ２制备ＳｎＯ２－ＴｉＯ２复合颗粒,应用ＴＥＭ、ＥＥＤＳ、ＳＲＤ、ＢＥＴ比表面积测试等手段对粒子进行表征。以活性艳红Ｘ－３Ｂ复合颗粒,应用ＴＥＭ、ＥＤＳ、ＸＲＤ、ＢＥＴ比表面积测试等手段对粒子进行表征。以活性艳红Ｘ－３Ｂ溶液为处理对象考察复合颗粒的光催化活性。结果表明ＳｎＯ２－ＴｉＯ２复合颗粒的光催化     

Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2复合纳米结构的尺寸与磁性调控

采用共沉淀法和溶剂热法制备了不同尺寸的Fe_3O_4纳米粒子,通过Stber法和溶胶-凝胶法在Fe_3O_4磁核上包覆SiO_2和Ti O2壳层获得不同尺寸的Fe_3O_4@SiO_2@Ti O2复合纳米结构.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等对其结构、形貌和磁性进行了研究.结果表明,大尺寸复合纳米粒子包覆均匀,分散性好,饱和磁化强度较大,有利于TiO_2光催化剂的磁回收与再利用.     

Fe3O4@SiO2@TiO2复合纳米结构的尺寸与磁性调控

采用共沉淀法和溶剂热法制备了不同尺寸的Fe3O4纳米粒子,通过Stöber法和溶胶-凝胶法在Fe3O4磁核上包覆SiO2和TiO2壳层获得不同尺寸的Fe3O4@SiO2@TiO2复合纳米结构．采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等对其结构、形貌和磁性进行了研究．结果表明,大尺寸复合纳米粒子包覆均匀,分散性好,饱和磁化强度较大,有利于TiO2光催化剂的磁回收与再利用．     

TiO2柱撑蒙脱土的制备及其对品红降解的催化反应

基于TiO2光催化剂的优良光催化活性,采用酸性溶胶法合成了TiO2柱撑蒙脱土复合光催化剂,利用IR,UV-Vis,TG/DTA,XRD及SEM等手段对复合催化剂进行了表征,通过太阳光对酸性品红光催化降解实验,考察了催化剂的光催化活性。该催化剂比纳米TiO2对酸性品红的光催化降解反应表现出更高的催化活性,而且更易于沉降、回收。当TiO2柱撑蒙脱土光催化剂的用量为0.2 g.(100 mL)-1,酸性品红溶液的pH值为3时,在太阳光下40 min内酸性品红基本降解完全,而且该降解过程符合Langmuir-Hin-shelwood方程。X射线衍射(XRD)分析表明钛柱撑蒙脱土的层间距较钠基蒙脱土有明显的增大,紫外-可见吸收光谱表明TiO2柱撑蒙脱土比纳米TiO2具有更高的光吸收效率。     

TiO2 nanosized powders controlling by ultrasound sol-gel reaction

We studied that anatase-TiO2 powders prepared from sol-gel process of titanium tetra-isopropoxide (TTIP) were developed under ultrasonic irradiation with different frequency of 28, 45 and 100 kHz. The irradiated ultrasound (US) was controlled by using semi-cylindrical reflection plate that was placed onto the vicinity of reaction vessel. The focused US influenced the reduction of particles size and increased the surface area of resultant nanosized TiO2 powders. We also examined photodegradation of rhodamine 640 dye (Rh-640) solution by the resultant TiO2 under UV light exposure. It was observed that low frequency for TiO2 photocatalyst preparation and low calcination temperature were more affected onto the photodegradation of the dye.