Al掺杂α-Fe2O3材料的制备、表征和气敏特性

采用均相沉淀法制备了纯α-Fe2O3(300 ℃煅烧)和Al掺杂α-Fe2O3(300和400 ℃煅烧), 使用SEM, XRD, ICP和红外光谱等手段进行表征, 并利用气敏仪测试无水乙醇和90＃汽油在不同条件下对材料的响应性能. 结果表明, 微量Al掺杂不改变α-Fe2O3材料的物相, 但会阻碍晶粒生长, 使颗粒变小及Fe2O3晶格间隙中的铁原子数目增多, 材料的导电率增大, 从而显著提高材料的气敏性能. Al掺杂α-Fe2O3对乙醇的响应性能优于对汽油的响应性能, 在乙醇气氛中, 材料对湿度仍然不敏感. 经400 ℃煅烧的Al掺杂α-Fe2O3稳定性较好, 可作为检测乙醇气体的半导体气敏材料.     

Nd2O3掺杂(BaSr)TiO3对陶瓷结构和性能的影响

采用常规固相反应法,以Ba0.6Sr0.4TiO3 10%MgO(BSTO)体系为基体成分,研究了Nd2O3掺杂对其显微组织结构和介电性能的影响规律,结果表明掺杂Nd2O3后,抑制了BSTO晶粒的生长;随着Nd2O3掺杂量的增加,陶瓷的晶粒尺寸变小,密度增大,材料的居里温度向负温度方向移动,并且展宽了介电峰,使材料的温度稳定性提高,此外,随着Nd2O3掺杂量的增加,材料的可调性减小,介电常数减小。     

焙烧温度对铁基催化剂催化浆态床F-T合成反应性能的影响

 采用连续共沉淀与喷雾干燥成型技术相结合的方法制备了微球形Fe-Cu-K-SiO2催化剂,并考察了焙烧温度对催化剂的结构和织构性质的影响. 结果表明,催化剂具有较好的织构和结构热稳定性,粘结剂SiO2起到了分散和稳定α-Fe2O3晶相的作用. 随着焙烧温度的升高,催化剂的比表面积逐渐减小,α-Fe2O3晶粒逐渐增大,催化剂体相中的Cu和K原子向表面富集,且Cu向表面的迁移更明显; 同时,催化剂中的α-Fe2O3和CuO相发生了一定程度的离析,Cu的助剂作用减弱,使催化剂在合成气气氛下难于还原碳化. 催化剂在n(H2)/n(CO)=0.67,GHSV=2.0 L/(g·h),p=1.5 MPa和θ=250 ℃下的浆态床F-T合成反应评价结果表明,升高焙烧温度,催化剂的初活性和最高活性下降,但运行稳定性提高,而且有效地抑制了CH4的生成,明显促进了烃产物向高碳数方向移动. 反应600 h后卸载下的催化剂的形貌观测表明,催化剂的磨损主要是由化学磨损引起的,提高焙烧温度可明显改善其抗磨损性能,焙烧温度高于400 ℃时,催化剂具有较好的抗磨损性能.     

超声喷雾法制备掺Zn和未掺Zn α-Fe_2O_3薄膜的研究

使用自制的超声雾化热裂解设备(UPS)成功地制备了掺Zn和未掺Zn的α-Fe2O3薄膜,并对其光电特性进行了较为系统的研究.XRD结果证实了所获得的薄膜为α- Fe2O3,AFM测试结果表明:薄膜致密,晶粒成沟壑状地生长,粒径在0.1 μm到0.2 μm之间.紫外-可见光谱实验发现Zn掺杂的α-Fe2O3薄膜吸收发生了"红移",带隙发生变化.XRD分析也证实Zn掺杂对Fe2O3的晶体结构有影响.Mott-Schottky测试的结果获得了UPS制备的n型α-Fe2O3薄膜的导带、价带电位,而Zn掺杂α-Fe2O3薄膜的导电类型由n-型转变为p-型,且它的价带、价带电位能够更适合氢和氧的析出.这说明了自制的UPS设备可以用于太阳光水解制氢半导体薄膜材料的制备.     

USP制备高光电活性Ti掺杂Fe2O3薄膜

本文报道了采用超声喷雾裂解法(USP)法制备α-Fe2O3以及不同厚度的Ti掺杂α-Fe2O3薄膜,并通过XRD、XPS、SEM、IPCE表征了合成的薄膜。XRD测试结果表明,Ti掺杂和纯相Fe2O3均为α相并在(110)晶面优先生长;从AFM图中看出Fe2O3晶粒呈尖峰状垂直于平面排列;由XPS分析得知Ti离子在Fe2O3薄膜中以Ti4+和Ti3+两个价态存在;由光电效率表征可知,吸收光电转换效率(APCE)值是随着样品薄膜厚度增加而减小,在厚度为20nm时APCE为58%,对于粉末Fe2O3光催化材料是粒径尺寸越小光利用率越高;然而Fe2O3薄膜的IPCE值在厚度为60nm时最高达到23.5%,此时光利用效率最大。     

掺硅对γ-Fe2O3微粒的结构和磁性能的影响

本文采用掺硅制得了小尺寸的含硅γ-Fe2O3微粒。基于Furuhashi方法对不同硅含量的掺硅γ-Fe2O3微粒进行了X射线衍射结构研究。结果表明, 随着硅含量增加, 晶胞参数逐渐减小, 表明形成掺硅γ-Fe2O3固溶体。掺入的Si^4^+阳离子有很强的占据类尖晶石结构中四面体位的趋势, 对氧参数及四面体位和八面体位的平均间隙大小也有一定影响。本文还利用Stokes和Wilson公式计算了掺硅晶粒大小和晶格畸变的影响。发现随着掺硅量增大, 晶粒尺寸明显减小, 晶格畸变变化不大。最后对掺硅γ-Fe2O3磁粉的矫顽力和比饱和磁化强度作了详细的分析和讨论。     

CoTiO3微晶水热生长机理及结晶动力学研究

采用水热法以TiCl3和Co(CH3COO)2.4H2O为主要原料制备出CoTiO3微晶。利用X射线衍射、透射电子显微镜对产物进行表征,重点研究了晶体的生长规律及结晶动力学。结果表明水热条件下CoTiO3晶体的生长过程是:水热温度为220℃时,晶核首先析出并沿平面铺展;随着反应时间的延长或水热温度的升高,晶核逐渐长大形成类似六边形的片状晶粒;280℃时晶粒开始沿垂直于片层的方向逐层堆积生长,最终形成菱面体晶粒。结晶动力学研究显示:水热条件下,CoTiO3晶体成核速率及生长速率均随温度升高而增长,其成核活化能和表观生长活化能分别为89.18 kJ.mol-1和50.56 kJ.mol-1。     

不同方法掺杂Au对纳米α-Fe2O3气敏性能的影响

分别采用共沉淀法、浸渍法、紫外辐照法制备了掺杂不同Au含量的α-Fe2O3纳米粉体,并制作了旁热式厚膜型气敏元件.用XRD、TG-DTA和TEM技术对纳米晶的晶型、晶粒大小及形貌进行了表征.考察了掺杂方法、Au含量及焙烧温度对α-Fe2O3气敏性能的影响.结果表明,采用三种方法掺杂适量Au后,都使α-Fe2O3的气敏性有了显著提高,其中采用共沉淀法,在400℃焙烧的Au质量分数为1.5%的α-Fe2O3的气敏性最佳.     

过渡金属离子掺杂Zn3(OH)2V2O7·2H2O的合成及其光催化性质

利用水热法合成了3d过渡金属离子掺杂Zn3(OH)2V2O7·2H2O的微米花结构,其分子式可表达为Zn3-3xM3x(OH)2V2O7·2H2O(其中M=Cu,Co,Ni,Mn;0.001≤x≤0.20)。应用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS、EDX和BET等分析测试技术对产物进行了表征。结构和形貌分析结果显示过渡金属离子掺杂后产物仍保持Zn3(OH)2V2O7·2H2O的六方晶体结构,微米花由主晶面为(0001)的纳米片组装而成。紫外-可见漫反射光谱显示过渡金属离子掺杂后带边吸收红移,其中以Cu的掺杂产物Zn3-3xCu3x(OH)2V2O7·2H2O最为明显,带边吸收扩展到可见光区。首次对Zn3(OH)2V2O7·2H2O及其不同金属离子掺杂产物Zn3-3xM3x(OH)2V2O7·2H2O进行了可见光催化降解有机污染物的研究,结果显示与其它产物相比掺0.1at%Cu的Zn2.997Cu0.003(OH)2V2O7·2H2O对亚甲基蓝(MB)的可见光催化降解效果最好。对掺杂离子种类、掺杂离子浓度对产物可见光催化性质的影响也进行了考察。     

水热共还原法制备La_2O_3掺杂W-Cu复合粉末工艺研究

以水热合成法为基础,制备了La2O3掺杂量为2.0%(质量分数)的W-20Cu复合粉体,并通过SEM,HRTEM,DTA/TG及XRD等手段对复合粉体的物相、形貌和微观结构进行了表征。结果表明:水热共沉淀法制备稀土La2O3掺杂W-Cu复合粉时,对应前驱溶液的最佳p H为5.5。与不加稀土相比,水热产物分解温度降低,470℃煅烧2 h后,La与W形成复合氧化物La2W3O12,且分解形成的WO3相依附La(OH)3生长,其结晶性提高。在推杆式还原炉850℃于H2介质中还原2 h后,煅烧粉完全被转化为W,Cu和La2O3,HRTEM表征发现La2O3吸附在W和Cu颗粒的表面,阻止晶粒的长大,有望提高还原粉体的烧结性能。     

La2O3对Yb3+掺杂的氧化钇透明激光陶瓷性能的影响

本文研究了La2O3的含量对(Yb0.05 Y0.95)2O3透明激光陶瓷的结构性能和烧结性能的影响.结果表明:随着La2O3含量的增加,拉曼光谱特征峰发生红移,声子能量降低,半高宽增大,相对强度先增大后减小;同时密度、相对密度和透过率都增大,陶瓷的晶粒减小,而当La2O3含量继续增加时,晶粒基本保持不变.但适量的La2O3掺杂量对(Yb0.05Y0.95)2O3透明激光陶瓷的发射性能影响不大.最合适的La2O3添加量为10at%,最合适的烧结温度为1700℃,最后样品的直线透过率可达到75%.     

纳米化Fe2O3粉体的制备与表征

采用分析纯FeCl3·6H2O和NH3·H2O为主要原料,以均匀沉淀法制备了Fe2O3纳米粉体.通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)及差热分析(DTA)等手段研究了热处理温度、分散剂、反应pH值对Fe2O3相变、结构、形貌及纳米属性的影响.结果表明:纳米化增大了Fe2O3的表面能,γ-Fe2O3转变为α-Fe2O3的温度仅为238.2 ℃,比常规粉体降低了约312 ℃;由于量子尺寸效应和表面效应,使用分散剂后α-Fe2O3纳米粉体的分散性、均匀性得到改善,粒径下降,Fe-O键伸缩及弯曲振动IR吸收频率发生蓝移;尤其是硬脂酸钠分散后α-Fe2O3的Fe-O伸缩、弯曲振动吸收频率分别蓝移11.57、10.93 cm-1;获得了液相均匀沉淀法制备Fe(OH)3纳米粉体的最佳工艺条件.     

掺杂铬对NiFe2O4的磁性和结构稳定性影响

利用物理特性测试仪对共沉淀法制备的Cr3+掺杂NiFe2O4的磁性能进行测试,发现掺杂Cr3+并经350、 600℃焙烧的NiFe2O4样品,饱和磁化强度Ms和剩磁Mr随掺杂量的增加而下降,矫顽磁场强度Hc随掺杂量的增加而增加.XRD平均晶粒测试结果显示,样品的平均晶粒大小随掺杂量的增加而减小.在共沉淀过程掺杂的Cr3+经600℃热处理后已进入NiFe2O4晶格.晶格中的Cr3+对NiFe2O4分解CO2的H2/CO2循环反应性能产生很大影响,纯NiFe2O4循环反应15次失活,而掺4%Cr3+的NiFe2O4循环反应50次仍然具有活性.     

Pd掺杂的纳米晶a-Fe2O3基CO敏感元件

采用共沉淀法制备了掺杂Pd和其它元素的纳米晶α-Fe2O3粉体,并制作了厚膜型CO敏感元件.用XRD、TEM和比表面积测定技术对合成的粉体进行了表征,考察了掺杂元素的种类和含量及焙烧温度对敏感元件的灵敏度的影响.结果表明,掺杂5％Sn4+和1％Pd2+,在450℃焙烧的α-Fe2O3对CO的气敏性最佳.     

Pd掺杂的纳米晶α-Fe_2O_3基CO敏感元件

采用共沉淀法制备了掺杂 Pd和其它元素的纳米晶α-Fe2 O3 粉体 ,并制作了厚膜型 CO敏感元件 .用XRD、TEM和比表面积测定技术对合成的粉体进行了表征 ,考察了掺杂元素的种类和含量及焙烧温度对敏感元件的灵敏度的影响 .结果表明 ,掺杂 5% Sn4 和 1 % Pd2 ,在 4 50℃焙烧的α-Fe2 O3 对 CO的气敏性最佳 .     

稀土铕离子掺杂对拟薄水铝石晶体结构和相变的影响

研究了Eu3+离子对拟薄水铝石高温相变及微结构的影响。XRD及热分析结果表明,拟薄水铝石在560,882及1224℃分别经历-γAlOOH→-γAl2O3,γ-Al2O3→-θAl2O3和-θAl2O3→-αAl2O3相变。Eu3+掺杂后-γAlOOH→-γAl2O3相变温度不变,-γAl2O3→-θAl2O3和-θAl2O3→-αAl2O3相变温度分别提高到1054和1237℃。晶胞体积增大及衍射峰2θ值减小说明Eu3+离子以部分离子取代的形式进入-γAl2O3及-θAl2O3晶格。Eu3+离子进入晶格抑制了γ-Al2O3及-θAl2O3晶粒生长速率。-θAl2O3→-αAl2O3相变过程中Eu3+离子随Al3+一起迁移,并与Al3+离子及O2-离子形成了一个新生化合物相EuAl12O19。分析认为,该化合物在-αAl2O3晶界间存在,阻碍了-θAl2O3→-αAl2O3相转变过程中离子扩散速率,使-θAl2O3→-αAl2O3相变活化能由822.0提高到1063.15 kJ.mol-1。Eu3+离子掺杂使-θAl2O3→-αAl2O3相变过程由形核控制转变为表面扩散控制。     

钕掺杂Ti基Sn-Sb涂层电极的制备及性能评价

以SnCl4·5H2O, Sb2O3和Nd(NO3)3·6H2O为前驱体, 纯钛板为基体, 采用涂层热解法制备了Nd掺杂Ti基Sn-Sb氧化物涂层电极. 通过对所制备电极的析氧电位和含阴离子表面活性剂污水降解效果的考察, 优化出最佳Nd掺杂量为SnSbNd=10062.5(摩尔比), 最佳热处理温度为550 ℃. 通过SEM, XRD和EDX等检测手段对制备的电极的表面形貌、晶体结构及元素组成进行了表征和分析, 结果证明, 适量Nd的掺杂使Ti/Sn-Sb电极的析氧电位明显提高, 达到1.72 V, 对阴离子表面活性剂的去除率达到97.4%, 使电极表面晶粒细化, 对基体覆盖较好. 掺杂过量会使SnO2晶格破坏, 使电极性能降低, 甚至低于未掺杂电极.     

直流反应磁控溅射制备的Mo掺杂TiO2薄膜的光电特性

通过直流反应磁控溅射制备了不同Mo掺杂量的Mo-TiO2薄膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)仪、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计详细研究了Mo掺杂量对薄膜表面形貌、晶体结构、元素价态及吸收带边的影响.用瞬态光电流和循环伏安法考察了不同Mo含量ITO/Mo-TiO2电极的光电特性.结果表明:在TiO2薄膜中掺入的Mo以Mo6+和Mo5+两种价态存在;随着Mo掺杂量的增加,Mo-TiO2薄膜的晶粒尺寸逐渐减小,晶格畸变增大,吸收阈值显著红移;薄膜的禁带宽度先减小后增大,在Mo掺杂量为2.7%(n(Mo)/n(Ti))时禁带宽度最小;Mo掺杂量为0.9%的样品在氙灯下的光生电流最大,且随着所加阳极偏压的提高光生电流并未呈现出饱和的趋势.此后随着掺杂量的提高,薄膜的光生电流开始下降,当Mo掺杂量达到3.6%时,薄膜的光电流小于未掺杂的样品;说明适当浓度的Mo掺杂能够提高Mo-TiO2薄膜光电性能,光生电流最大可达未掺杂的2.4倍.     

掺铝铁饼状α-Fe2O3微粒的制备及性能

采用液相催化相转化法, 以Fe(III)与Al(III)的共沉淀为前驱物合成了铁饼状α-Fe2O3微粒, 探讨了各种因素如铝离子的掺杂浓度、反应温度以及催化剂Fe(II)离子用量等对合成铁饼状α-Fe2O3微粒的影响, 并对产物进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子衍射(ED)、X射线光电子能谱(XPS)等表征, 研究了样品的热稳定性及磁性能. 结果表明: 初始pH值为9, nFe(II)/nFe(III)≤0.04, nAl/nFe(III)＝0.14、反应温度为100～140 ℃时, 可制备出铁饼状α-Fe2O3微粒. 尽管铝和铁均为三价且二者的氧化物均具有刚玉结构, 但因二者离子半径的差异而使α-Fe2O3晶胞参数因铝取代铁而减小, 其矫顽力和剩磁也因铝取代而发生变化. 电子衍射证明该方法合成的微粒为单晶粒子, 且具有较好的热稳定性.     

水热法制备超细α-Fe_2O_3粉体

以FeCl3·6H2O和氨水为原料,通过水热反应及热处理制得超细球形α-Fe2O3粉体,用IR, XRD和TEM对其结构,物相和形貌进行表征.结果表明,当前驱体FeO2H加热到200 ℃时已经完全分解成α-Fe2O3;FeO2H在300 ℃灼烧3 h可得到粒径约为100 nm和15 nm的两种共存的超细球形α-Fe2O3粉体.