CeO2/SnO2纳米材料的制备与气敏性能研究

本文应用溶胶-凝胶法制备了7种不同成分和煅烧温度的CeO2/SnO2材料,应用X射线衍射方法对其中的3种进行了结构表征和粒度分析,运用自组装的气敏性能设备检测了该7种不同成分的CeO2/SnO2材料的气敏性能,简要分析了其气敏机理。结果表明:掺杂CeO2有利于SnO2晶粒的细化;掺杂CeO2和La2O3可改变或提高SnO2气敏材料对某些气体的气敏性能;煅烧温度在600℃~800℃之间,掺杂2?O2的CeO2/SnO2气敏材料,随煅烧温度上升,气敏性能下降;煅烧温度600℃、掺杂5?O2的CeO2/SnO2气敏材料,对乙醇具有较高的灵敏度和选择性,具有开发应用价值;CeO2/SnO2气敏材料的气敏机理为表面电导控制型。     

掺杂纳米ZnO粉体的制备及其气敏特性的研究

以ZnCl2和NaOH为原料由凝胶.网络法制备了纳米ZnO粉体和掺杂La2O3的ZnO粉体,利用X射线衍射仪和扫描电镜对两种粉体的形貌和结构进行了表征.研究表明.用凝胶网络法制备的两种粉体的结晶情况良好,分布均匀,平均粒径分别为29nm和25nm.以掺杂不同金属氧化物的ZnO纳米粉体为原料,制备了旁热式厚膜型气敏元件,对比实验表明,掺杂的元件对甲醛气体的灵敏度比纯ZnO的灵敏度高,且掺杂La2O3后的ZnO气敏元件具有较高的灵敏度和较好的选择性.     

超声喷雾共沉淀法制备纳米氧化锡粉体及其气敏性研究

采用超声波喷雾技术,以SnCl4·5H2O和CO(NH2)2为前驱体原料制备了氧化锡以及Ce稀土离子掺杂纳米粉体.详细地研究了超声喷雾条件、反应时间以及化学组分对纳米SnO2粉体的形貌和尺寸的影响规律,以及前驱体沉淀物脱水化学处理的条件.用XRD,TEM研究了所获纳米粒子的晶相和形貌.结果表明,制备的SnO2纳米粒子呈球状,尺寸在10～20 nm,纳米颗粒均匀,分散性好.以该粉体为基础制备了相应的气敏元件,测定了气体灵敏度与温度和稀土元素掺杂的关系.研究测试表明,纳米SnO2半导体气敏元件对NO2气体有着良好的响应-恢复特性,并且具有较高的灵敏度和较低的工作温度.稀土元素铈的掺杂能明显提高纳米SnO2粉体的气敏性能.     

ZnO掺杂的SnO_2纳米纤维的制备、表征及气敏机理(英文)

以二水氯化亚锡(SnCl2·2H2O)为盐原料,采用静电纺丝的方法制备了SnO2纳米纤维.为了研究ZnO掺杂对SnO2形貌、结构及化学成分的影响,分别制备了不同含量ZnO掺杂的SnO2/ZnO复合材料.利用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、扫描电镜(SEM)及能量色散X射线(EDX)光谱对材料的结晶学特性及微结构进行了表征.制备的SnO2/ZnO复合材料是由纳米量级的小颗粒构成的分级结构材料.ZnO含量不同,对应的SnO2/ZnO复合材料结构不同.表征结果表明ZnO的掺杂量对SnO2材料的形貌及结构均起着重要作用.将制备的不同ZnO含量的SnO2/ZnO复合材料进行气敏测试,测试结果表明,Sn:Zn摩尔比为1:1制作的气敏元件对甲醇的灵敏度优于其它摩尔比的气敏元件.讨论了SnO2/ZnO复合材料气敏元件的敏感机理.同时针对Sn:Zn摩尔比为1:1时表现出最好的气敏响应,分析了其原因,包括Zn的替位式掺杂行为、ZnO的催化作用、过量ZnO对SnO2生长的抑制作用以及SnO2与ZnO晶粒界面处的异质结.     

一维Ga2O3/SnO2纳米纤维的制备及其气敏性能

通过静电纺丝法制备了一维Ga2O3/SnO2纳米纤维,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等方法对材料进行了表征,测试了不同Ga2O3质量分数(0、40%、50%、60%、70%、100%)的Ga2O3/SnO2纳米纤维(650℃,5 h)对应元件对三甲胺、丙酮、乙醛、乙酸、氨气、乙醇、甲醛7种气体的气敏性能。结果表明:在室温(25℃)时,60%(w/w)Ga2O3-40%(w/w)SnO2纳米纤维对三甲胺气体具有较高的灵敏度和较短的响应/恢复时间。对1000μL·L^-1三甲胺的灵敏度达到51;检出限达到0.8μL·L^-1,其灵敏度为1.3。     

稀土氧化物表面修饰NiFe2O4的制备及其气敏性能

采用低温固相反应法合成了NiFe2O4纳米粉体,并通过浸渍法在其表面修饰La2O3及Y2O3,通过X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了修饰前后粉体的结构及形貌,并对修饰不同含量La2O3及Y2O3的旁热式气敏元件的气敏性进行了测试.结果表明:La2O3及Y2O3以无定形结构附着于NiFe2O4颗粒表面,当表面修饰为4%(质量分数)的La2O3时,NiFe2O4气敏元件的最佳工作温度为150℃,对1000ppm的乙醇及丙酮气体具有较高的灵敏度.有望开发出一种低温下工作的新型气敏元件.当表面修饰2%Y2O3(质量分数)时,对1000ppm的乙醇气体的灵敏度要高于对丙酮气体的灵敏度,达到33.5,最佳工作温度为250℃.     

In2O3/CdO复合材料的制备及气敏特性

采用水热合成方法制备了花状In2O3纳米材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)及透射电镜(TEM)对材料的结晶学特性及微结构进行了表征.制备的In2O3材料呈现花状,是由粒径约20nm的椭球状小颗粒构成的分级结构材料.将制备的In2O3与纳米CdO以摩尔比1:1混合后,发现制成的In2O3/CdO复合材料经热处理后呈现葡萄状多孔结构.测试In2O3/CdO复合材料制作的气敏元件处于最佳工作温度(410°C)时,对0.05×10-6(体积分数,φ)的甲醛气体表现出较高的灵敏度.对比测试发现,In2O3/CdO复合材料制作的气敏元件对不同浓度甲醛的灵敏度明显优于纯花状In2O3纳米材料.同时In2O3/CdO复合材料制作的气敏元件在乙醇、甲苯、丙酮、甲醇以及氨气等干扰气体中具有对甲醛良好的选择性.讨论了In2O3/CdO复合材料气敏元件的敏感机理.     

稀土掺杂氧化铟低功耗汽油敏感材料的研究

采用微乳液法合成了纳米In2O3粉体，分别采用浸渍法和共沉淀法制备了掺杂Y2O3和Nd2O3的氧化铟。利用X射线衍射、透射电镜对氧化铟的结构和形貌进行了表征；采用静态配气法对氧化铟的气敏特性进行了测试。结果表明：微乳液法合成的氧化铟经600℃，1 h煅烧后，颗粒尺寸约20nm，且分布均匀。未掺杂的氧化铟气敏元件对汽油有较高的灵敏度，但选择性不好；氧化钕和氧化钇掺杂后，在3.0V工作电压下大大提高了氧化铟对汽油的灵敏度和选择性，氧化钇掺杂量为5.0％时对汽油的最大灵敏度达到了285．1，功耗只有200mW.     

Ce掺杂In_2O_3纳米纤维的制备及其三乙胺气敏性能(英文)

用简单有效的静电纺丝法制备了Ce掺杂的In2O3纳米纤维材料.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和扫描电子显微镜(SEM)对合成样品的晶体结构和形貌进行了表征.结果显示,此纤维材料的平均直径约为90nm,长度达到几十个微米.气敏性能测试结果表明,4%(w)Ce掺杂的In2O3纳米纤维对三乙胺的灵敏度最高,该气敏元件对3μL·L-1三乙胺的灵敏度达到2.6,响应时间为5s,恢复时间约为6s,且具有较好的选择性.     

纳米晶γ-Fe2O3的微乳液法制备及其气敏性

采用NaOH/十二烷基苯磺酸钠(DBS)/甲苯/水和NaOH/十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/三氯甲烷/正丙醇/水2种微乳液体系制备了γ-Fe_2O_3纳米粉体,并对其气敏性能进行了研究和讨论。用FT-IR、XRD和TEM测试技术对纳米粉体进行了结构表征。结果表明,选用DBS和CTAB作为表面活性剂,在W/O分别为10．77和10．56的条件下均可获得粒径为4～5 nm的球形γ-Fe_2O_3纳米颗粒。由于获得的γ-Fe_2O_3纳米颗粒表面均有残余的表面活性剂存在,导致产物颗粒之间不易团聚,粒径较小。由2种微乳液体系制备的γ-Fe_2O_3纳米粉体制作的气敏元件,对体积分数为0．1％的乙醇的灵敏度分别为12．5和23．8,并测得元件DBS的响应-恢复时间分别为20和30s;元件CTAB的响应．恢复时间分别为15和47 s。元件的灵敏度与所测气体的浓度呈线性关系。     

固体超强酸S2O2-8/ZrO2-CeO2催化剂的结构与性能表征

用共沉淀法制备了固体超强酸S2O2-8/ZrO2-CeO2催化剂,通过XRD,FTIR,BET,TEM,DSC/TG等分析手段对其结构进行了表征,并考察了其对乳酸丁酯合成反应的催化活性.结果表明,Ce的引入可以有效地抑制ZrO2晶粒由四方相向单斜晶相转变和催化剂表面含硫物种的流失;当焙烧温度高于500℃时,体系内部有四方相Ce0.16Zr0.84O2固溶体形成,最佳焙烧温度为600℃.在,n(乳酸):n(正丁醇)=1.0:3.0,w(S2O2-8/ZrO2-CeO2)=12.0%,反应温度145℃,反应时问2.0 h的条件下,S2O2-8/ZrO2-CeO2催化剂对乳酸的酯化率达96.6%.     

H_2O_2氧化N_2生成N_2O和H_2O机理的研究

采用量子化学计算方法研究了Ｈ２Ｏ２ 氧化Ｎ２ 生成Ｎ２Ｏ 和Ｈ２Ｏ 的机理．结果发现, Ｈ２Ｏ２ 氧化Ｎ２ 先通过１ 个四元环过渡态形成中间体Ｈ２Ｎ２Ｏ２ 分子,Ｈ２Ｎ２Ｏ２ 再通过一个五元环过渡态形成Ｎ２Ｏ和Ｈ２Ｏ．根据计算得到的每步反应的活化能,得知Ｈ２Ｏ２ 氧化Ｎ２ 生成中间体Ｈ２Ｎ２Ｏ２ 分子是整个反应的控制步骤．     

固体酸催化剂S2O2-8/TiO2-ZrO2合成马来酸二辛酯

固体酸催化剂S2O2-8/TiO2-ZrO2合成马来酸二辛酯     

引入SiO2对SO2-4/ZrO2超强酸体系的影响

用共沉淀法和负载法制备了一系列SO2-4/ZrO2-SiO2催化剂, 详细研究了添加SiO2对SO2-4/ZrO2超强酸样品的晶化、比表面、硫含量、超强酸性和异丙苯裂解及异丙醇脱水反应的影响. 引入SiO2会延迟ZrO2的晶化和晶相转变, 减弱SO2-4/ZrO2体系的超强酸性, 但对提高样品的异丙苯裂解和异丙醇脱水反应活性有利.     

引入SiO2对SO4^2—／ZrO2超强酸体系的影响

用共沉淀法和负载法制备了一系列SO4^2-/ZrO2催化剂,详细研究了添加SiO2对SO4^2-/ZrO2超强酸样品的晶化、比表面、硫含量、超强酸性和异丙苯裂解及异丙醇脱水反应的影响。引入SiO2会延迟ZrO2的晶化和晶相转变,减弱SO4^2-/ZrO2体系的超强酸性,但对提高样品的异丙苯裂解和异丙醇脱水反应活性有利。     

Fe_2O_3/SiO_2对异辛醇氧化生成异辛酸反应的催化性能研究

采用浸渍法制备了系列的Fe_2O_3/SiO_2催化剂, 并用XRD, BET, TG-DTG和SEM等手段对催化剂进行了表征;考察了不同Fe负载量和焙烧温度的Fe_2O_3/SiO_2催化剂对异辛醇氧化生成异辛酸反应的催化活性的影响, 确定了最佳催化剂制备条件. 结果表明, Fe负载量为4%, 焙烧温度为500℃时, 催化剂活性组分Fe_2O_3的在载体上分散均匀, 晶粒大小基本一致, 催化剂比表面积较大, 催化剂活性达到最佳, 异辛酸选择性最高可达55.14%, 收率可达22.41%.     

Adsorption of Co2B2 and Ni2B2 Clusters on the TiO2 (110) Surface: a Density Functional Study

Based on density functional theory and generalized gradient approximation calculations, the adsorption of Co2B2 and Ni2B2 clusters on the rutile TiO2 (110) surface has been investigated utilizing periodic supercell models. Unambiguously, the results demonstrate that the hollow site turns out to be preferable for Co2B2 cluster while Ti2 site is for Ni2B2 cluster to adsorb. Orbital population analysis indicates a strong interaction between Co2B2 and O atom of TiO2 surface, which can be attributed to the overlap of Co 3d and surface O 2p orbital. Similarly, for Ni2B2 , the bonding interaction occurs mostly through the interaction of Ni 3d/4s and O 2p orbitals. Note that, there is also an interaction within the Co2B2 clusters (Ni2B2) through B 2s/2p and Co 3d orbitals (Ni 3d/4s). Moreover, orbital analysis results shows that the strong bonding between Ni2B2 and Ti2 site is due to the overlap of HOMO of Ni2B2 and d-orbital of five-coordinated titanium atoms.     

Pd/γ-Al2O3三效催化剂中CeO2-ZrO2-La2O3的作用

用浸渍法制备了CeO2-ZrO2-La2O3复合氧化物,用XRD,TG-DTA,拉曼光谱、H2-TPR和BET表面积测定等方法对合成的样品进行了表征,研究了在单钯Pd/γ-Al2O3催化剂中添加CeO2-ZrO2-La2O3对催化剂活性和热稳定性的影响.结果表明,在Pd/γ-Al2O3中加入三元复合氧化物有利于提高三效催化剂的热稳定性,有利于阻止γ-Al2O3在高温时的相变以稳定Al2O3结构,防止在高温条件下催化剂表面积的损失.在Pd的负载量为1 g*L-1条件下,测定了Pd/CeO2-ZrO2-La2O3/γ-Al2O3/蜂窝陶瓷催化剂对CO,C3H6和NO净化的三效活性,研究了催化剂的结构和三效催化活性之间的关系.结果表明,CeO2-ZrO2-La2O3的存在能明显提高Pd基催化剂对CO,C3H6和NO的三效净化活性,扩大催化剂的操作窗口,提高在富氧条件下对NOx的还原性能.     

复合催化剂上CO2加氢合成C2+烃类

介绍了由CO2＋H2合成C2^ 烃的几种复合催化剂体系的研究进展，比较和评价了复合催化剂体系的活性和选择性及对C2^ 烃类生成的影响。着重于复合催化剂体系对C4^ 烃的生成及产物分布的影响并简述反应机理。     

TiO2/H2O2/超声波协同降解壬基酚聚氧乙烯醚溶液

采用经过处理的锐钛矿型TiO2作为催化剂,在H2O2存在下,以TiO2/H2O2/超声波协同降解壬基酚聚氧乙烯醚反应为模型,探讨了TiO2催化剂用量、H2O2用量、超声波功率、壬基酚聚氧乙烯醚溶液初始浓度、初始pH值对壬基酚聚氧乙烯醚降解率的影响。结果表明,在一定的超声波功率和一定的TiO2用量范围内,壬基酚聚氧乙烯醚降解率随超声波功率和TiO2用量的增大而增大,达到一定值后保持平稳;当H2O2浓度介于一定范围内,增大H2O2用量可提高壬基酚聚氧乙烯醚的降解率,但H2O2用量过多时,反而会使壬基酚聚氧乙烯醚的降解率下降;pH<5时,壬基酚聚氧乙烯醚降解效果较好,且pH值越小,降解率越高;pH>5时,降解率越来越低。TiO2/H2O2/超声波体系降解壬基酚聚氧乙烯醚产生了较强烈的协同效应,在同一时刻三者协同体系的降解率比其3种单独体系的降解率之和高出约60%;在TiO2催化剂用量0.4g/L、H2O2用量0.2g/L、超声波功率600W、降解时间120min的条件下,对初始质量浓度为80mg/L,pH=1的壬基酚聚氧乙烯醚溶液进行降解,其降解率达98%以上。