MnO2 /聚苯胺复合材料的制备和性能

以δ-MnO₂为前驱体,通过酸处理后引入苯胺并聚合,得到了MnO₂ /聚苯胺复合材料。经XRD分析表明,在本研究条件下,经酸处理后的δ-MnO₂晶型由δ型转变为α型,而在随后的苯胺引入及其聚合步骤中MnO₂晶型均不再改变。以200 mA·g^-1的电流进行恒电流充放电性能测试,结果显示,MnO₂ /聚苯胺复合材料的充放电容量达到160.2 mA·g^-1,与     

核壳结构的Co3O4@δ-MnO2/Pt作为锂氧电池高效催化正极

通过简易、可控的水热方法在泡沫镍基体上直接生长了核壳结构的阵列型Co₃O₄@δ-MnO₂/Pt正极。阵列电极有利于电极的润湿、氧气的传输和Li₂O₂的负载。Co₃O₄@δ-MnO₂/Pt正极对氧还原和氧析出反应具有高的催化性能,可促使Li₂O₂依附Co₃O₄@δ-MnO₂/Pt阵列生长,从而保持阵列结构。该生长行为有利于Li₂O₂在充电时分解。以Co₃O₄@δ-MnO₂/Pt为催化正极的锂氧电池显示出高的容量（在电流密度100 mA·g^-1时容量为2 480 mAh·g^-1）,以及长的循环寿命（容量限定在500 mAh·g^-1时,在200 mA·g^-1电流密度下,可循环65次）,该性能超过了使用Co₃O₄或Co₃O₄@δ-MnO₂催化剂的电池。     

低温凝胶燃烧法合成Y2O3∶Er3+，Yb3+纳米晶上转换发光材料

分别以柠檬酸和甘氨酸为燃烧剂,采用低温凝胶燃烧法合成了Er³⁺、Yb³⁺共掺Y₂O₃纳米晶粉体。通过TG-DSC、XRD、SEM等分析手段对两种燃烧剂所对应的反应过程及纳米晶粉体的物理性能进行了分析,结果表明甘氨酸法具有更高的反应效率、更好的粉体分散性及粒径均匀性。在980 nm激光二极管(LD)激发下,对甘氨酸法所得样品的上转换发光性能分析表明,绿光和红光发射谱带分别来自于Er³⁺的⁴S_3/2/ ²H_11/2→ ⁴I_15/2和⁴F_9/2→ ⁴I_15/2跃迁。此外,对Er³⁺和Yb³⁺掺杂浓度、粉体煅烧温度对纳米晶样品上转换发光性能的影响进行了讨论。     

水热处理对二氧化锰电容性能的影响

采用化学共沉淀法制备了二氧化锰。XRD测试表明，产物为α-MnO₂和γ-MnO₂无定形粉末，经水热处理后的二氧化锰晶化程度增加，为α-MnO₂和γ-MnO₂混晶相结构。电化学测试表明，二氧化锰单电极比容量达252.72 F·g^-1。经水热处理后单电极比容量达到299.15 F·g^-1，比处理前的提高18.37%。经400次循环后，水热处理后的样品比容量衰减极小。     

Ni2+在γ-Al2O3上的分散状态及负载型Ni/γ-Al2O3催化剂的α-蒎烯加氢活性

用X-射线衍射(XRD)、紫外-可见漫散射光谱(UV-Vis DRS)、程序升温还原(TPR)、CO化学吸附和微反测试等方法研究了Ni²⁺在γ-Al₂O₃上的分散状态和负载型Ni/γ-Al₂O₃催化剂的α-蒎烯加氢催化活性。结果表明，当Ni²⁺负载量远低于其在γ-Al₂O₃载体表面分散容量时，Ni²⁺优先嵌入载体表面四面体空位，随着Ni²⁺负载量的增加，嵌入载体表面八面体空位Ni²⁺的比例增大。由于八面体Ni²⁺易被还原为金属态Ni⁰，NiO/γ-Al₂O₃样品的还原度随Ni²⁺负载量的增加而大幅度地增加，经氢还原所得Ni/γ-Al₂O₃催化剂的CO吸附量和α-蒎烯加氢催化活性大幅度增加。对La₂O₃助剂的作用进行了研究，结果表明分散在γ-Al₂O₃上的La³⁺物种可阻止Ni²⁺嵌入γ-Al₂O₃表面四面体空位，增大了八面体Ni²⁺物种所占比例，提高了催化剂的还原度，故Ni-La₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂催化活性高于Ni/γ-Al₂O₃催化剂。     

反应温度对微波水热法合成Bi2WO6粉体及光催化性能影响的研究

以Na₂WO₄·2H₂O和Bi(NO₃)₃·5H₂O为原料,用微波水热法在140~200 ℃保温1 h合成出不同形貌的正交晶相粉体。利用 XRD、FE-SEM、BET、DRS等分析手段表征了Bi₂WO₆粉体,以RhB溶液为目标降解物,对不同反应温度下合成粉体的光催化性能进行了研究,结果表明：反应温度对合成Bi₂WO₆粉体的物相、形貌及光催化性能均有较大影响,180 ℃时合成的绒线团状Bi₂WO₆粉体比表面积为25.63 m²·g^-1,禁带宽度为2.92 eV,因光在粉体催化剂内产生了漫反射,光催化效果最佳,在可见光照射下3h时RhB溶液降解率达到了96%,紫外光照射下2 h时RhB溶液降解率达到了98%以上。     

低温合成四方相BaTiO3及其压电催化性能

基于淀粉糊化机制低温合成了四方相BaTiO₃粉体。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外可见吸收光谱、X射线光电子能谱对合成粉体的形貌、物相进行表征;在超声条件下,以系列典型染料为降解对象测试BaTiO₃压电催化性能。结果显示,煅烧温度为600℃时即可获得四方相BaTiO₃粉体,且随着温度的提升,结晶度逐渐增加;当煅烧温度为700℃时,合成的BaTiO₃粉体尺寸分布均匀,分散度良好,呈现类立方体状;在超声驱动下,BaTiO₃降解罗丹明B、刚果红、甲基橙染料时均展现出良好的效果,反应速率常数分别为1.090×10^-2、1.113×10^-2、1.084×10^-2 min^-1,并以降解刚果红为对象揭示其压电催化的机理,即空穴和超氧自由基是降解过程中的主要反应物质。     

纳米TiO2低温水解法的晶型控制合成及其表面织构的研究

分别以TiCl₄，Ti(NO₃)₄和Ti(SO₄)₂为前驱体，在低温和强酸性条件下，通过水解反应可控地合成了具有不同晶相组成，且比表面积较高的纳米TiO₂，并用XRD，TEM和N₂^-吸附脱附技术对其晶相、粒径大小、形貌及比表面积进行了表征。结果表明，钛离子在有Cl^-、NO₃^-存在的酸性溶液中水解，水解温度≤80 ℃，可以生成结晶良好的具有细小晶粒尺寸和较高比表面积的金红石型纳米TiO₂粉体，水解温度>80 ℃，反而有锐钛矿型TiO₂生成，而在有SO₄^2-存在的酸性溶液中，TiO₂样品的晶相组成不随水解温度的变化而改变，均为锐钛矿型，其比表面积可达300 m²·g^-1。     

锂离子电池正极材料线团状α-MnO2的合成及电化学性能

以MnSO₄, (NH₄)₂S₂O₈为反应物,Ag⁺作为催化剂的溶液相方法合成了线团状的α-MnO₂。采用XRD、SEM和TEM等手段对合成产物进行了表征。发现反应温度和反应时间对产物的结晶度和形貌有很大的影响。通过恒电流充电/放电测试和循环伏安法(CV)对最终产物的电化学性能进行了表征。结果表明,由于其独特的形态,25 ℃下反应2 d的产物作为锂离子电池正极材料,表现出良好的循环稳定性(100次循环后放电比容量为124 mAh·g^-1)。线团状α-MnO₂在锂离子电池应用中可能是一个潜在的正极材料。     

有双重固硫作用的PEDOT包覆MnO2纳米管阴极用于高性能的锂硫电池

制备了α-MnO₂纳米管作为硫的宿主材料,将硫填充到α-MnO₂管的中空部分,并通过原位聚合法在α-MnO₂外层包覆一层薄层聚（3,4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT）进一步束缚硫。这样一种双重固硫的阴极材料S@α-MnO₂-PEDOT在锂硫电池中体现出了高的性能。在电流密度1 675 mA·g^-1（1C）下循环200圈,容量为774.4 mAh·g^-1,且在电流密度为3 350 mA·g^-1（2C）下容量达854.1 mAh·g^-1,体现出良好的循环稳定性和倍率性能。这些显著的性能得益于阴极材料新颖的结构。在这种结构中,α-MnO₂纳米管不仅能对硫起到物理限制作用,而且增强了硫宿主材料和多硫化物间的化学相互作用。同时,PEDOT的引入增强了含硫纳米复合材料的导电性,并进一步减少了由于体积变化和多硫化锂的过度溶解引起的硫的损失。     

单相Ba2Ti9O20柠檬酸凝胶法制备、表征及介电性能

采用柠檬酸凝胶法两步热处理工艺制备了单相Ba₂Ti₉O₂₀。干凝胶在750 ℃热处理得到了物相为BaTi₅O₁₁和Ba₄Ti₁₃O₃₀、尺寸为30～50 nm的前驱体粉体。纳米前驱体具有高表面活性，促使单相Ba₂Ti₉O₂₀在1 200 ℃热处理温度下形成。两步热处理所得的粉体比一步热处理所得的粉体具有更好的烧结和介电特性，两步热处理所得的粉体，在1 250 ℃烧结4 h，可获得理论密度为97%的Ba₂Ti₉O₂₀微波介质陶瓷，其介电性能：ε_r=38.5，Qf=19 320 GHz，τ_f=8.7×10^-6 ℃^-1。     

具有不同形貌和择优取向的MxWO3·xH2O粉晶的制备与表征

采用沉淀结合渗析的方法，以钨酸钠、钨酸铵为原料，制备了不同形貌、具有择优取向的M_xWO₃·xH₂O(M=Na⁺，NH₄⁺，x<1)粉晶，利用SEM、XRD、TG、IR、XPS等手段对粉体进行表征，考察了不同渗析时间和焙烧温度对粉晶形貌、晶化程度及结构转变的影响。结果表明，长时间渗析后粉体的晶化程度明显提高，并沿(010)晶面方向择优生长，形貌由不规则形变为梭形和蝴蝶形。经空气气氛400 ℃焙烧后，Na_xWO₃·xH₂O和(NH₄)_xWO₃·xH₂O粉晶均转变为沿(200)晶面方向择优生长的立方青铜相，且形貌也发生改变。     

Cu/SO42-/La2O3-ZrO2-Al2O3催化剂的制备及其对C3H6选择还原NO的催化性能

以Al₂O₃为基质，添加ZrO₂和La₂O₃，制成La₂O₃-ZrO₂-Al₂O₃复合载体，然后采用SO₄^2-进行改性，再负载上Cu²⁺，制备了铜基SO₄^2-改性的复合载体催化剂(Cu/SO₄^2-/La₂O₃-ZrO₂-Al₂O₃)。考察了它在富氧条件下对丙烯选择还原NO的催化性能，并借助XRD、SEM、TG、Py-IR、NH₃-TPD、FTIR和TPR等方法研究了Cu/SO₄^2-/La₂O₃-ZrO₂-Al₂O₃的结构和性能的关系。结果表明，ZrO₂的加入主要有利于提高催化剂的低温活性；La₂O₃的加入则主要有利于提高催化剂的热稳定性和还原性能；SO₄^2-能够与Zr形成螯合双配位结构，大幅度促使催化剂表面酸量增加并且酸性增强；因此，有效地提高了Cu/SO₄^2-/La₂O₃-ZrO₂-Al₂O₃在富氧条件下对丙烯选择还原NO的催化活性和水热稳定性。在无水条件下，Cu/SO₄^2-/La₂O₃-ZrO₂-Al₂O₃能使NO的最大转化率高达84.3%，即使在275 ℃ 10%水蒸气存在的情况下，仍能使NO的转化率高达81.2%。     

La1-xSrxCoO3（x=0，0.2，0.4，0.6，0.8）钙钛矿型氧化物的催化性能及改性

通过溶胶-凝胶法制备出A位Sr掺杂的钙钛矿型氧化物La_1-xSr_xCoO₃（x=0,0.2,0.4,0.6,0.8）,并将其作为催化剂应用于双功能氧电极中。测试结果表明,A位Sr的掺杂的La_1-xSr_xCoO₃比LaCoO₃具有更高的电催化活性,并且La_0.6Sr_0.4CoO₃在氧还原和氧析出反应中均表现出最优的催化性能,最大电流密度分别达到0.244 A·cm^-2（-0.6 V vs Hg/HgO）和0.303 A·cm^-2（1 V vs Hg/HgO）。为进一步提高催化剂的催化活性,将水热法制备的α-MnO₂纳米管与La_0.6Sr_0.4CoO₃复合作为双功能催化剂。当α-MnO₂的质量分数为40%时,比起单一的α-MnO₂或钙钛矿氧化物,α-MnO₂/La_0.6Sr_0.4CoO₃复合材料表现出协同效应,有更好的双功能电催化活性,使双效氧电极具有更好的电化学性能及稳定性。     

超声化学技术合成MnO2/MoS2纳米交互积层材料

层状氧化锰在氢氧化四甲基胺溶液中超声处理20分钟后，层状氧化锰剥离成纳米层胶体分散液。层状LiMoS₂在超声条件下浸入到10^-4M HNO₃溶液中，随后将得到的处理液加入到层状氧化锰纳米层胶体分散液中，超声处理合成得到了MnO₂/MoS₂纳米交互积层材料，提出了相同电性无机纳米层间超声化学合成新型交互积层材料新技术。     

TiO2/Gd2O3纳米粉体的制备、表征及光催化活性

利用酸催化的溶胶-凝胶法制备了纯TiO₂和Gd³⁺(0.5wt%)掺杂的TiO₂纳米粉体，采用XRD、BET、XPS、紫外-可见漫反射谱(DRS)和表面光电压谱(SPS)等技术进行了表征；以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为探针反应，评价了其光催化活性；探讨了Gd³⁺掺杂对TiO₂纳米粉体的光催化活性的影响机制。结果表明，TiO₂/Gd₂O₃纳米粒子对MB溶液的光催化活性提高到纯TiO₂的1.5倍。掺杂Gd³⁺可以强烈抑制TiO₂由锐钛矿相向金红石相的转变；阻碍TiO₂晶粒的生长；提高高温组织稳定性，改善粉体的表面织构特性；形成光生电子的浅势捕获陷阱，抑制e^-/h⁺复合，这些因素共同作用最终导致TiO₂/Gd₂O₃纳米粉体的光催化活性明显提高。XPS分析结果证实，掺杂Gd³⁺导致粉体的表面羟基含量降低。由于产生了量子尺寸效应，复合粉体的紫外吸收带边蓝移，光的吸收能力略有降低。     

MgF2对Mn4+掺杂锗酸盐红色荧光粉发光的影响

3.5MgO·0.5MgF₂·GeO₂∶Mn⁴⁺作为优异热稳定性和良好发光性能的红色荧光粉而被市场应用,然而,该粉体中MgF₂的作用影响机理尚不明晰,阻碍其性能进一步优化和发展。采用高温固相法制备了系列Mn⁴⁺激活的锗酸盐荧光粉,通过对比加入MgF₂、H₃BO₃(助熔剂),研究了该粉体的结构、形貌、发光性能等变化规律,阐明了MgF₂的发光影响作用。研究表明,加入MgF₂、H₃BO₃和不加任何助熔剂时的样品,其最佳烧结温度分别为1 150、1 250和1 350 ℃,上述温度下发光强度均为最佳值,其中加入MgF₂、H₃BO₃的样品在最佳温度处生成了纯相。MgF₂的添加,一方面同H₃BO₃一样作为助熔剂对生成纯相、提高样品结晶度起了积极的作用;另一方面,通过研究分析,确认F^-离子成功掺杂进入晶格,促使样品生成的晶体结构为Mg₁₄Ge₅(O,F)₂₄。加入MgF₂、H₃BO₃在最佳烧结温度的样品的荧光寿命分别为0.93和0.75 ms。     

MO(M=Cu和Ni)/TiO2/γ-Al2O3催化剂在CO+O2反应中的活性

采用X射线衍射(XRD)，程序升温还原(TPR)等表征手段考察了TiO₂改性对CuO(或NiO)在γ-Al₂O₃表面上分散以及还原性能的影响，同时检测了这些改性的催化剂在CO+O₂反应中的活性。结果表明:TiO₂的改性使得CuO和NiO在γ-Al₂O₃载体上的分散复杂化，产生了多种状态的氧化铜(氧化镍)物种。当负载量低于其在γ-Al₂O₃上的分散容量(0.56 mmol Ti⁴⁺/100 m² γ-Al₂O₃)时，TiO₂的加入主要是抑制了CuO和NiO在γ-Al₂O₃载体上的分散;而当负载量远大于其分散容量时，出现了CuO和NiO在晶相TiO₂(锐钛矿)上的分散。无论其负载量如何，TiO₂的加入促进了CuO的还原。因此，在250 ℃的CO+O₂反应中，改性的催化剂中具有更多的活性位，因而显示出更高的活性;相反，TiO₂的改性则抑制了NiO的还原。因此，在350 ℃的CO+O₂反应中，可还原的氧化镍的量明显少于未经改性的催化剂，导致改性催化剂的活性降低。     

离子色谱法测定水体中化学需氧量的研究

本文提出了一种将离子色谱和纳米TiO₂－K₂S₂O₈共存体系相结合测定水体中化学需氧量（COD）值的新方法。其测定原理是基于纳米TiO₂ –K₂S₂O₈共存体系对有机物的光催化氧化，体系降解有机物产生的SO₄^2-，利用离子色谱电导检测法测定SO₄^2-的浓度，其电导率响应值的变化量与水体中化学需氧量呈一定的比例关系。本文研究了测定机理，优化了测定条件，结果表明，本方法操作条件温和，能实现快速、准确的测定。COD值在10.0～300.0mg·L^-1浓度范围内，与电导信号值成线性关系，以三倍信噪比计算检测限为3.3mg·L^-1。将本方法用于实际水样的检测，测定结果与COD标准分析法有好的一致性。     

ITO/g-C3N4异质结催化剂的制备及其光解水产氢性能

采用低温热解法合成出g-C₃N₄和In₂O₃:Sn(ITO)催化剂粉体,通过静电引力作用将少量ITO纳米粉体分散在g-C₃N₄粉体颗粒表面制成ITO/g-C₃N₄异质结光催化剂。在可见光模拟系统中以乙醇为牺牲剂,检测氢气生成速率表征催化剂的光催化性能, 并借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis)等对催化剂粉体进行了表征。实验结果表明, ITO附着在g-C₃N₄颗粒表面有利于光生电子的转移和光解水析氢反应。ITO/g-C₃N₄催化剂较之纯g-C₃N₄催化剂活性显著提高。当ITO附着量为4%时,析氢速率可稳定在350 μmol·g^-1·h^-1。