新型电解质材料CaZr0.1Ti0.9O3的制备与电性能研究

采用溶胶-燃烧法合成了可用于固体氧化物燃料电池(SOFC)的新型固体电解质材料CaZr_0.1Ti_0.9O₃。通过XRD、交流复阻抗等电化学方法对样品的结构、电导性能进行了表征,并考察了材料的烧结性能。结果表明,溶胶-燃烧法可以成功制备出具有良好烧结性能的CaZr_0.1Ti_0.9O₃电解质粉末,1400℃下得到的烧结体的相对密度可达到95%。电性能测试表明CaZr_0.1Ti_0.9O₃烧结体在中温范围内具有较高的氧离子电导率（σ^_800℃＝2.24×10^-3 S/cm）、低的电导活化能（0.89 eV）;样品的导电性能受烧结温度的影响,合理的控制烧结温度对于获得导电性能优良的CaZr_0.1Ti_0.9O₃电解质材料具有重要作用。     

Fabrication of nanoreactors based on polyoxoperoxometalates and enhancement of their catalytic activity

The nanoreactors were fabricated by reacting amphiphilic quaternary ammoniums and polyoxoperoxometalates K_n[PW_12-xTi_x- O_40-x（O₂）_x]（x=1,2 and 3;n = 5,7 and 9）(K₅[PW₁₁TiO₃₉（O₂）],K₇[PW₁₀Ti₂O₃₈（O₂）₂]and K₉[PW₉Ti₃O₃₇（O₂）₃]).Fourier transform infrared spectroscopy（FT-IR）,transmission electron microscopy（TEM） were used to characterize the resulting samples. This kind of nanocatalysts could promote NH₄SCN’ degradation into simple inorganic compounds such as SO₄^2-,HCO₃^- and NO₃^- only using oxygen as an oxidant under room conditions.     

山西典型无烟煤灰流动性的调控

为满足气化炉液态排渣的要求,考察和比较了CaO、MgO和Fe₂O₃三种助熔剂对山西典型无烟煤煤灰流动性(熔融性和黏温特性)的影响.研究发现,MgO对硅铝比在1.2~2.0的高硅铝煤灰的流动温度降低最有效,其次为CaO和Fe₂O₃,这是由于使用各种助熔剂时生成不同的高温稳定矿物组分造成的.针对三种助熔剂建立了流动温度和完全液相温度的关系式,并得到了CaO和Fe₂O₃含量与流动温度的关系:FT = 1 593-9.573 × w_CaO (R²=0.9429) 和FT =1 576-8.330 6 × w_Fe2O3 (R²=0.955 9),可以用于指导助熔剂的添加.CaO无论从降低黏度数值或降低临界黏度温度都具有最好的效果.Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺的电负性差异和高温下的产物不同是三种助剂对黏度数值影响不同的根本原因; Mg²⁺、Fe²⁺具有较小的离子半径以及单质铁在高温下析出是导致临界黏度温度较高的原因.     

不同取代位掺杂对Li4Ti5O12结构及性能的影响

锂离子负极材料Li₄Ti₅O₁₂具有资源与性能等方面的优势,正在成为新一代储能和动力领域的研究重点.本文综述了掺杂离子在晶格中所处的不同取代位置及本身性质对Li₄Ti₅O₁₂结构和性能的影响.取代Li的位于四面体(8a)位置的掺杂元素阻碍锂离子的扩散;取代Li的位于八面体(16d)位置的掺杂元素会影响Li离子在晶格中的分布;取代Ti的位于八面体(16d)位置的掺杂元素会影响Li₄Ti₅O₁₂的结构稳定性;取代O的位于八面体(32e)位置的掺杂元素会影响Li₄Ti₅O₁₂的导电性.一定条件下在Li₄Ti₅O₁₂中掺入高价态的元素取代Li⁺、Ti⁴⁺、O^2-,均能提高Li₄Ti₅O₁₂电子导电能力.掺杂元素各异的能带结构和氧化还原行为会影响Li₄Ti₅O₁₂的电化学反应过程.掺杂元素的离子半径和最终能够进入晶格的数量会改变Li₄Ti₅O₁₂的晶格常数和微观组织形貌.     

NiTi过渡金属团簇的结构和芳香性的理论研究

在B3PW91/6-311+G(d)计算水平上, 计算并讨论了Ni₄Ti₂, [Ni₄Ti₂]²⁺, [Ni₄Ti₂]^2-与Ni₄Ti₄, [Ni₄Ti₄]²⁺, [Ni₄Ti₄]^2-团簇的几何结构和芳香性. 在构型优化过程中得到了Ni₄Ti₂(D_4h), [Ni₄Ti₂]²⁺(D_4h), [Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)和Ni₄Ti₄(D_2h)4个稳定构型, 发现当引入上下2个Ti原子后, Ni₄环成为了平面正方形构型. 核无关化学位移(NICS)计算结果表明, Ni₄Ti₂(D_4h)与Ni₄Ti₄(D_2h)的NICS值为正, 而[Ni₄Ti₂]²⁺(D_4h)和[Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)的NICS值为负, 且[Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)的NICS值更负. 同时还发现, 由s与d轨道参与形成的反磁性环流是引起[Ni₄Ti₂]²⁺(D_4h)和[Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)具有较大芳香性的主要原因; 其中Ti原子主要提供d_z²与s轨道, 而Ni原子主要利用其d_z²与d_x²-y²轨道形成正方形环, 它们之间构成了球状的d轨道环流, 且[Ni₄Ti₂]²⁺(D_4h)和[Ni₄Ti₂]^2-(D_4h)中还有非常明显的π轨道环流.     

Na2Ti3O7纳米片原位制备与钠离子电池负极材料应用

报道了Na₂Ti₃O₇纳米片的原位生长和钠离子电池负极材料的应用。通过简单的腐蚀市售的钛片制备出相互连接的微纳结构的Na₂Ti₃O₇纳米片。此外,腐蚀后的钛片在不用添加导电剂或粘结剂的情况下,可以直接作为电极材料使用。这种电极材料表现出优越的电化学性能,在50 mA·g^–1的电流密度下具有175 mAh·g^–1的可逆容量,在2000 mA·g^–1的电流密度下循环3000周后,其容量仍保持120 mAh·g^–1,容量保持率为96.5%。Na₂Ti₃O₇纳米片电极的优越电化学性能归因于二维结构具有较短的离子/电子扩散路径以及无粘结剂结构能有效的增加电极的电子传导能力。结果表明,这种微纳结构能够有效地克服Na₂Ti₃O₇作为电极材料离子/电子导电性差的缺点。因此,这种无粘结剂结构的Na₂Ti₃O₇纳米片负极材料是一种很有潜力的钠离子负极材料。     

SrFe0.6Cu0.3Ti0.1O3-δ混合导体透氧材料的稳定性

利用柠檬酸络合法制备了SrFe(Cu,Ti)O_3-δ混合导体透氧材料。 采用XRD、O₂-TPD、H₂-TPR、SEM等测试技术考察了材料的稳定性。 结果表明,SrFe_0.7Cu_0.3O_3-δ在低氧压下会发生相分解,产生SrCuO₂杂相,而掺杂Ti后的SrFe_0.6Cu_0.3Ti_0.1O_3-δ在低氧压下保持单一的钙钛矿结构。 H₂-TPR和O₂-TPD的测试表明,Ti⁴⁺的掺杂提高了材料的氧脱附起始温度和其它金属离子的还原温度。 SrFe_0.6Cu_0.3Ti_0.1O_3-δ膜在透氧过程中,会有Cu²⁺和Sr²⁺从钙钛矿结构中析出,在原晶粒边界形成新的小晶粒,但这种轻微的组分偏析没有影响到材料的透氧量,此透氧膜在66 h的操作过程中显示了良好的稳定性。     

Li2O-CaO-Gd2O3-SiO2:Eu,Bi体系的结构和发光性能之间的关系

用X射线粉末衍射法研究了Li₂O-CaO-Gd₂O₃-SiO₂:Eu,Bi发光体系的物相组成随Gd₂O₃含量的变化,探讨了不同硅酸盐物种和结构对Eu³⁺和Bi³⁺发光特性的影响。结果表明,无Gd₂O₃组分时发光体是β-CaSiO₄多晶体,当Gd₂O₃/SiO₂比超过2.5%时,Ca₂Gd₈(SiO₄)₆O₂和LiGd₉(SiO₄)₆O₂物相逐渐增加,当其成为主要物相时,EU³⁺发光呈数倍增强,这2种含钆物相的结构既利于EU³⁺的红光发射又利于敏化剂向激活剂传输能量,所形成的固熔体是优良的发光基质材料。     

单分散GdxY2-xO3:Eu3+纳米颗粒的制备及其荧光性能

本文采用均相沉淀法制备了单分散Gd_xY_2-xO₃:Eu³⁺纳米颗粒,并利用SEM,TEM,XRD和荧光光谱对产品的形貌,晶体结构和荧光性能进行了表征.结果发现适量Gd³⁺的加入对Y₂O₃:Eu³⁺的发光具有显著的增强作用.同时达到最大荧光强度所需的价格较贵的Gd³⁺用量,也从燃烧法的80%大幅减少到20%.另外,本文还进一步研究了Eu³⁺浓度对纳米颗粒荧光性能的增强效果.     

几种尖晶石型复合氧化物纳米粉体的制备及气敏性

采用化学共沉淀法合成了4种尖晶石型复合氧化物MFe₂O₄(M=Cu²⁺,Zn²⁺,Cd²⁺,Mg²⁺).X射线粉末衍射分析、透射电镜及比表面测定等表征结果表明它们均为具有较大比表面积的纳米粉体,平均粒径<50nm.将样品做成厚膜型气敏元件,测定了其对乙炔、液化石油气、一氧化碳、氢气和乙醇等还原(可燃)性气体的气敏特性。     

拉曼光谱法研究Na+, Mg2+//SO42-, Cl-, H2O四元体系中SO42-离子缔合结构特征及其变化规律

复杂水盐体系存在稳态和介稳固液相平衡以及复杂的成盐规律。为了解固液平衡状态下液相的结构特征,本文采用拉曼光谱技术并结合高斯-洛伦兹去卷积分峰拟合程序对Na⁺, Mg²⁺//SO₄^2-, Cl^-, H₂O四元体系及其二元和三元子体系中ν₁-SO₄^2-的离子缔合结构特征进行了分析。研究结果表明:SO₄^2-在Na₂SO₄-H₂O体系存在自由态SO₄^2-和SO₄^2-离子簇两种结构,在MgSO₄-H₂O, MgSO₄-MgCl₂-H₂O及Na⁺, Mg²⁺//SO₄^2-, Cl^-, H₂O等含镁体系中,还有Mg²⁺-H₂O-SO₄^2-和Mg²⁺-OSO₃^2-两种缔合结构。在二元和三元体系中ν₁-SO₄^2-的离子缔合结构以自由态SO₄^2-为主,随着SO₄^2-离子总浓度的变化,上述四种结构所占比例会发生规律性变化。Na⁺, Mg²⁺//SO₄^2-, Cl^-, H₂O四元体系在NaCl减少及等温蒸发过程中,自由态SO₄^2-结构比例逐步降低, Mg²⁺和SO₄^2-相结合形成Mg²⁺-H₂O-SO₄^2-或Mg²⁺-OSO₃^2-结构的机会增多,在复盐区还会形成SO₄^2-离子簇结构。由此判断溶液结构的适应性变化是导致介稳现象的重要原因。进一步的相关分析表明:SO₄^2-的浓度和耶涅克指数J与ν₁-SO₄^2-峰的峰强度和峰面积存在正相关关系, Mg²⁺浓度是影响ν₁-SO₄^2-峰中四种缔合结构的比例发生变化的主要因素。     

钴铜铝水滑石类化合物的合成及其催化氧化对甲酚Ⅰ.水滑石的合成及其表征

用共沉淀法合成了以钴为主的水滑石型化合物(HTLc),用XRD、IR等对其及热分解产物进行了表征。结果表明,水滑石经过焙烧,逐渐失去层间的H₂O、OH^-和CO₃^2-,转化成尖晶石结构。比表面积测定和CO₂-TPD结果表明,焙烧温度和产物的Co:Cu比对表面积和碱性均有明显的影响。     

Isothermal Evaporation of Quaternary System Li^＋, K^＋, Mg^2＋//Cl^--H2O at 348K

The solubilities of the quaternary system Li^＋,K^＋,Mg2^＋//Cl^--H2O were investigated at 348 K via isothermal evaporation.The densities and refractive indices of its equilibrated solution were also determined experimentally.On the basis of the obtained data,the metastable phase diagram,the water content diagram,the diagrams of the density and refractive index against the composition of this quaternary system were constructed.The quaternary system Li^＋,K^＋,Mg^2＋//Cl^--H2O at 348 K belongs to a complex type with the formation of two carnallite double salts,which are potassium carnallite（K-carnallite） and lithium carnallite（Li-carnallite）.There are five salts like potassium chloride （KCl）,lithium chloride monohydrate（LiCl.H2O）,bischofite（MgCl2·6H2O）,K-carnallite（KCl·MgCl2·6H2O） and Li-carnallite（LiCl·MgCl2·7H2O）,seven unvariant curves named AH3,BH2,CH3,DH1,EH1,H1H2 and H2H3,and three invariant points,namely H1,H2 and H3,included in this metastable phase diagram.Comparisons between the stable phase diagram at 298 K and metastable phase diagram at 348 K of this quaternary system show that all the crystalline forms of the salts are not changed,whereas the crystallization areas of salts are changed significantly with temperature.The scope of KCl crystallization increases from 82% to 95% and that of K-carnallite decreases from 15.80% to 0.32% along with the temperature increasing from 298 K to 348 K,respectively.     

Preparation, Characterization, and Catalytical Application of MgCoAl-Hydrotalcite-Like Compounds

MgCoAl-hydrotalcite-like compounds(MgCoAl-HTLcs)were synthesized using the copre- cipitation method of variable pH values.The effect of each factor on the preparation of HTLcs was discussed systematically,which included pH values,mole ratios of Mg~(2 )to Co~(2 ),the concentrations of the solution,and the temperature and time of the hydrothermal treatment.Besides.the thermal de- composition of MgCoAl-HTLcs was discussed.X-ray diffraction,thermogravimetric analysis,and FT-IR spectroscopy were performed to characterize the MgCoAl-HTLcs samples.The results showed that when the pH=7.6-8.5 or 5.5-6.2,atomic ratios of(Mg~(2 ) Co~(2 ))/Al~(3 )=2 and Mg~(2 )/Co~(2 )ranging from 1.00 to 2.00,temperature and time of hydrothermal treatment being 110℃and 6 h,unique MgCoAl-HTLcs with high crystallinity could be obtained.When the calcination temperature was up to 250℃,the MgO phase was detected coexisting with Al_2O_3 and MgAl_2O_4 was highly spreaded on the derived mixed oxides. The synthesis reaction of benzoin methyl ether with methanol and benzaldehyde was chosen to study the catalytic activity of MgCoAl-HTLcs.The catalyst showed high activity and high stability in the synthesis of benzoin methyl ether in the feasible condition.     

Photoinduced reaction in the ion–molecule complex Mg–nitromethane

The intra-complex reaction in Mg⁺-nitromethane by photons in the spectral region of 240–400 nm has been studied. The product Mg⁺, Mg⁺O, Mg⁺OH, and Mg⁺NO₂ were observed. The products Mg⁺ and Mg⁺OH appeared throughout the whole wavelength range, but the product Mg⁺O emerged only in the shorter wavelength region, whereas the product Mg⁺NO₂ in the longer one. The calculated results show that there are the two isomers. The absorption spectrum of the two isomers were calculated, and the isomer, which is with Mg⁺ attached to single O atom, was in good agreement with the experimental data. On the basis of the branching fraction data, the orientation of the electronic orbital, and reaction energies, the photoreaction mechanisms were explained for the Mg⁺ insertion the chemical bonds and the state-specificity.     

焙烧温度对V2O5/CNTs-TiO2催化剂脱氯性能的影响

用浓硝酸纯化改性碳纳米管(CNTs),以钛酸四丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法制备碳纳米管-氧化钛(CNTs-TiO₂)复合载体并浸渍制得V₂O₅/CNTs-TiO₂催化剂,重点考察了制备过程中焙烧温度对催化剂催化氧化活性的影响.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)仪和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计等对催化剂材料的结构、形貌和表面化学性质进行了表征分析.结果表明,硝酸处理后的碳纳米管纯度和石墨化程度增加, 450 ℃焙烧温度制备得到的催化剂活性组分分散度好, V₂O₅/CNTs-TiO₂催化剂中钒钛氧均以有利于催化反应的价态存在;催化剂表面活性氧的含量最高,催化剂表现出很好的电子迁移与氧移动的能力,从而提高催化剂的催化活性.实验表明,在250 ℃、催化剂用量为0.2 g、N₂ (80%) + O₂ (20%)下催化降解六氯苯(HCB)的效率可达到94.78%左右,并在24 h内保持很好的稳定性.     

Synthesis and Characterization of Manganese-copper Spinel Ferrite Powders

Magnetic Mn_1-xCu_xFe₂O₄(x=0.2, 0.5, 0.8 and 1.0) nanoparticles were synthesized by single citrate precursor method. The samples were characterized by powder X-ray diffraction, vibrating sample magnetometry and electron paramagnetic resonance(EPR). For samples with a low copper content(x<0.5), the copper ions have a tendency to occupy and substitute the Fe³⁺ at the tetrahedral(A) sites. For samples with a high copper content(x>0.5), most Cu²⁺ enter into the octahedral(B) sites. Transfer of Fe³⁺ from octahedral sites to tetrahedral sites leads to the decrease of the saturation magnetization. Maximum coercivity is observed for CuFe₂O₄ nanoparticles due to the strengthened magnetic anisotropy arisen from the Jahn-Teller effect of the octahedral copper ions. The dependence of magnetic properties of Mn_0.8Cu_0.2Fe₂O₄ nanoparticles on calcination temperature was investigated. The cation distribution in Mn_0.8Cu_0.2Fe₂O₄ is sensitive to the calcination temperature.     

类水滑石[CdxMg6-xAl2(OH)16]2+[S·2H2O]2-的合成与表征

用中温水热法合成了类水滑石[Cd_xMg_6-xAl₂(OH)₁₆]²⁺[S·2H₂O]^2-,探讨了pH值、投入Cd²⁺离子的量以及硫化时间等条件对合成的影响,并用XRD、FT-IR、DTA-TG等手段进行了表征,找出了合成层间嵌入S^2-离子的含Cd类水滑石的最佳条件。     

La_(1-x)Rb_xMnO_3钙钛矿催化剂同时消除NO和碳烟的催化性能

采用溶剂热法制备了La_(1-x)Rb_xM n O_3(x=0、0.1、0.2、0.3)钙钛矿型复合金属氧化物催化剂,通过XRD、FT-IR、SEM、XPS和H_2-TPR等手段对催化剂进行表征,在微型固定床反应器上评价了其同时消除NO和碳烟的催化性能。结果表明,La_(1-x)Rb_xM n O_3催化剂具有单一的钙钛矿结构,样品中Mn物种以Mn~(3+)和Mn~(4+)的形式存在。与LaMn O_3催化剂相比,Rb~+部分取代La~(3+),催化剂体系中形成较多的高价Mn~(4+)和氧空位,其氧化还原性能提高,催化性能得到改善。随着Rb~+取代量的增加,NO转化率升高,碳烟燃烧温度降低。当x=0.3时,La_(0.7)Rb_(0.3)M n O_3催化剂上CO_2浓度峰值温度t_(max)为430℃,CO_2的选择性为99.0%;反应温度为429℃,NO转化率达到最大,为59.7%。     

K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)对胜利褐煤平衡复吸水的影响

以胜利褐煤为研究对象,利用FT-IR等手段,用灰分、不同湿度下的平衡复吸水含量等,系统研究了不同相对湿度下K+、Na+、Ca2+、Mg2+的水合作用对胜利褐煤平衡复吸水含量的影响。结果表明,相同浓度不同类型的金属离子与煤样的交换能力的趋势为Ca2+Na+K+Mg2+。金属离子对胜利褐煤平衡复吸水含量影响力的顺序为Mg2+Ca2+Na+≈K+。相对湿度高时,平衡复吸水含量的主要控制因素为游离水分子之间的分子作用力;相对湿度中等时,平衡复吸水含量的主要控制因素为金属水簇与毛细管之间的毛细管作用力;相对湿度低时,平衡复吸水含量的主要控制因素为金属离子的水合作用。