纳米掺铁二氧化钛的sol-gel法制备与表征(Ⅰ)热重红外联用分析掺铁二氧化钛凝胶的热分解和晶化特性

本文通过热分析、红外联用和X射线衍射分析了不同煅烧温度下的纳米掺铁二氧化钛样品,研究了sol-gel方法制备的纯二氧化钛和掺铁二氧化钛干凝胶的热分解和晶化过程.结果表明,干凝胶有较为明显的两个阶段的热分解.在实验条件下得到的二氧化钛干凝胶粉为无定形,无定形二氧化钛加热晶化过程是一个持续的过程,没有明显的晶化温度.     

纳米掺铁二氧化钛的sol-gel法制备与表征(Ⅰ)热重红外联用分析掺铁二氧化钛凝胶的热分解和晶化特性

本文通过热分析、红外联用和Ｘ射线衍射分析了不同煅烧温度下的纳米掺铁二氧化钛样品,研究了ｓｏｌ－ｇｅｌ方法制备的纯二氧化钛和掺铁二氧化钛干凝胶的热分解和晶化过程,结果表明,干凝胶有较为明显的两个阶段的热分解。在实验上得到的二氧化钛干凝胶粉为无定形,无定形二氧化钛加热晶化过程是一个持续的过程,没有明显的晶化温度。     

高光活性纳晶二氧化钛粉末的溶剂蒸发诱导结晶方法制备与表征

高光活性双相纳晶二氧化钛光催化剂通过溶剂蒸发诱导结晶方法制备, 然后在不同温度下对其进行热处理. 用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和BET比表面分析对二氧化钛光催化剂的结构进行了表征. 通过空气中丙酮的光催化降解对二氧化钛的光催化活性进行了表征. 结果显示: 溶剂蒸发能够促进二氧化钛在100℃晶化和相变. 当煅烧温度小于600℃, 二氧化钛粉末的孔径大小分布为双峰分布, 在700℃, 由于团聚体颗粒内的孔的坍塌, 其孔径大小分布为单峰分布, 它对应于团聚体颗粒间的孔. 所获得的二氧化钛光催化剂在100℃显示出高的光催化活性, 在400℃, 其光催化活性超过Degussa P25的光催化活性. 这可能是由于该方法所制备的二氧化钛光催化剂具有高的比表面积、小的晶粒尺寸和双峰孔径大小分布引起的.     

煅烧温度对Mn/TiO_2催化剂催化NO氧化活性的影响

以浸渍在二氧化钛上的锰基催化剂为对象,研究了制备过程中煅烧温度对锰基催化剂催化NO氧化活性的影响。结果表明,较低的煅烧温度有利于提高Mn/TiO2催化剂对于NO氧化的催化效率。利用X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H2-TPR)和O2程序升温脱附(O2-TPD)等表征手段研究了煅烧温度影响Mn/TiO2催化剂催化活性的作用机理。结果表明,在NO氧化过程中发挥主要作用的是Mn2O3,较低的煅烧温度有利于提高Mn2O3在锰氧化物中所占的比例,同时增加锰氧化物在载体表面的分散度,从而改善催化剂活性;当煅烧温度超过500℃时,催化剂会发生烧结,载体TiO2的晶形开始由锐钛型向金红石型转变,Mn2O3也从非晶相向晶相转变。H2-TPR和O2-TPD测试结果表明,低温煅烧有利于提高催化剂的还原性能和表面化学吸附态O2-的脱附性能,良好的还原性能和脱附性能的相互作用使催化剂表面的氧有较好的移动能力,从而促进催化剂的活性。     

绿色荧光体CaSe2O4:Ce3+的共沉淀合成与表征

以草酸为沉淀剂,用共沉淀法合成前驱体粉末,然后将前驱体粉末在5%H2+95%N2的还原气氛下煅烧,得到发光性能良好的CaSe2O4:Ce3+荧光粉.应用X射线粉末衍射(XRD)、荧光光谱(FS)、综合热分析(TC-DSC)和扫描电镜(SEM)等测试手段对前驱物及煅烧后的粉体进行表征.结果表明:烧结温度于800℃以上时,都町以得到正交结构的纯相CaSc2O4:Ce3+荧光体;其最大激发和发射波长分别在450和510 nm,与高温固相法所得产品的发射波长相同.荧光粉优化的合成条件为:Ce3+的最件掺杂浓度为1%(摩尔分数),最佳煅烧条件为1100℃煅烧6 h.最佳煅烧温度较传统的高温固相法(1600℃)低了约500℃,所得产品的发光强度接近高温固相法的产品.     

低温加压热解脱氧对胜利褐煤亲水性的影响

在固定床反应器中考察了低温（200~350 ℃）、加压（0.25~8.00 MPa）热解条件下胜利褐煤主要含氧官能团的变化规律,并进一步分析了褐煤中含氧官能团的脱除对其吸水能力的影响。结果表明,温度升高对胜利褐煤中羧基和酚羟基的脱除非常有效,压力变化对羧基脱除影响极小,而在3.00~4.00 MPa时对酚羟基脱除效果最佳;同时羧基对煤样的表面极性和亲水性具有决定性作用,当羧基含量不变时,固体比表面积对煤样的吸水性影响相对较明显。     

MOFs自牺牲模板法制备ZnO及其对NO2的气敏性能

以硝酸锌和2,5-二羟基对苯二甲酸为原料,采用溶剂热法制备了Zn-MOF-74,并利用MOFs自牺牲模板法制备了ZnO纳米材料。利用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、红外光谱测试(FT-IR)、X射线光电子能谱测试(XPS)、氮气吸附-脱附、扫描电镜(SEM)和高倍透射电镜(HRTEM)等方法对合成的样品进行了结构表征。研究了煅烧温度对产物结构、形貌和组成的影响,以及材料的气敏传感性能。结果表明,450℃煅烧Zn-MOF-74制备的六方柱状介孔氧化锌(ZnO450)是由直径约为20 nm的粒子组成的纳米片堆叠形成的,表面残留部分有机官能团,且吸附氧含量明显高于350和550℃处理的样品。基于ZnO450的气敏传感器选择性响应NO_2气体,对100 mL·m~(-3)的NO_2气体响应值达到了77.40,是所测试的其他气体响应值的6～105倍,检出限为0.1 mL·m~(-3);并且在有SO_2等气体共存时,对NO_2的响应值基本不变,抗干扰能力强。该传感器对NO_2优异的响应能力是由于材料表面吸附氧含量高、比表面积及孔径较大,这些有利于NO_2的吸附、表面反应和扩散。     

多壁碳纳米管的纯化及其表面含氧基团的表征

用兼具酸性和氧化性的HNO3水溶液可方便地除去残留在原生态多壁碳纳米管(CNT)上的Ni-MgO催化剂组分,同时在其表面产生某些含氧官能团,使原生态多壁碳纳米管的疏水性表面变为亲水性表面.采用Boehm中和滴定法以及X射线衍射(XRD)、热脱附谱(TPD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和X射线光电子能谱(XPS)等技术对HNO3处理过的多壁碳纳米管的相组成和表面含氧官能团进行测量和表征.结果表明:所生成表面含氧官能团的总量以经7.0mol·L-1硝酸378K处理24h的CNT为最高;3种主要表面含氧官能团的含量高低顺序为,羧基内酯型羧基酚型羟基.     

氧化共沉淀法制备Ce0.65Zr0.25Y0.1O1.95的结构转化过程

以氨水和碳酸铵为沉淀剂, 采用氧化-共沉淀法制备了Ce0.65Zr0.25Y0.1O1.95复合氧化物, 并对不同处理温度下制备的样品用热重-差示扫描分析(TG-DSC)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)和表面分析仪(BET)等进行了表征. 结果表明, 共沉淀法得到的沉淀物同时含有羟基和羧基, 随着焙烧温度的升高, 分别在100-170 ℃、250-300 ℃和420-500 ℃温度范围内先后发生脱水、脱羟基和脱羧基反应, 在此过程中固溶体逐渐形成. 提出了由沉淀物转变为Ce0.65Zr0.25Y0.1O1.95复合氧化物的结构转变模型.     

氧化共沉淀法制备Ce0.65Zr0.25Y0.1O1．95的结构转化过程

以氨水和碳酸铵为沉淀剂,采用氧化.共沉淀法制备了Ce0.65Zr0.25Y0.1O1.95复合氧化物,并对不同处理温度下制备的样品用热重.差示扫描分析(TG-DSC)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)和表面分析仪(BET)等进行了表征.结果表明,共沉淀法得到的沉淀物同时含有羟基和羧基,随着焙烧温度的升高,分别在100-170 ℃、250-300℃和420-500℃温度范围内先后发生脱水、脱羟基和脱羧基反应,在此过程中固溶体逐渐形成.提出了由沉淀物转变为Ce0.65Zr0.25Y0.1O1.95复合氧化物的结构转变模型.     

焙烧温度对1,4-丁烯二醇加氢Cu/Raney-Ni催化剂结构和性能影响

在Ni-Al合金粉上浸渍硝酸铜溶液,经不同温度焙烧得到Cu改性Ni-Al合金粉,采用质量分数10%NaOH溶液浸渍上述改性合金粉得Cu/Raney-Ni催化剂。采用EDX、XRD、N_2吸附-脱附、TEM和NH_3-TPD等手段表征了Ni-Al合金粉及相应Raney-Ni催化剂的元素含量、晶体结构、孔结构特征、表面形貌和表面酸碱性,并以1,4-丁烯二醇加氢制1,4-丁二醇为探针反应,考察了焙烧温度对Raney-Ni催化剂加氢性能的影响。表征分析表明,焙烧温度500℃所制备的CRT500催化剂比表面积较大,为64.96m~2/g;弱酸中心比例较高,达81.2%。结果表明,焙烧温度升高,BED可实现完全转化,BDO选择性和收率均先升高后降低。其中,CRT500加氢性能较好,BED转化率为100.00%,BDO选择性为61.88%。进一步升高焙烧温度,催化剂RCT550和RCT600的BDO选择性和收率反而降低,这是由于高温下催化剂易发生团聚或烧结。结合催化剂表征可知,CRT500具有较好的加氢性能,这与该催化剂具有合适的Ni/Al物质的量比(3.84)、弱酸中心所占比例较大和活性组分Ni分散性好等因素有较大关联。     

Low Temperature Synthesis of Nano-Sized Lithium Manganese Oxide Powder by the Sol-Gel Process Using PVA

Lithium manganese oxide (LiMn₂O₄) powder with spinel structure has been synthesized by a sol-gel method using an aqueous solution of metal nitrates containing polyvinyl alcohol (PVA). The role of PVA and the calcination conditions for the formation of LiMn₂O₄ have been studied. Homogeneity and reactivity of the precursor powder are enhanced with an increase in the amount of PVA in the starting solution. When the amount of PVA is low, an impurity phase-Mn₂O₃ is formed at low temperature. On the other hand, when the vinyl alcohol monomer unit of PVA to metal ion ratio is 2 : 1 in the starting solution, only spinel phase is formed at 180°C and organic-free LiMn₂O₄ powder is obtained at as low as 400°C. Nanosized LiMn₂O₄ particles with a narrow size distribution have been successfully prepared by this technique. This method with proper amount of PVA results in much lower calcination temperature and shorter calcination time for producing the single spinel phase in comparison with the conventional solid state reaction and other solution techniques.     

尖晶石型NiCr2O4的燃烧法合成及表征

通过溶胶-凝胶燃烧法制备了具有立方相的尖晶石型NiCr2O4颜料,并采用TG/DSC、XRD、FTIR和SEM等手段对其进行表征和研究。结果表明:将燃烧后的粉末于900℃下煅烧2 h可以得到单一相的NiCr2O4,温度达不到900℃时所得粉末(包括燃烧后粉末和500和700℃煅烧得到的粉末)为NiO和Cr2O3组成的混合物。利用紫外/可见/近红外分光光度计仔细研究了燃烧后粉末和煅烧后粉末的颜色参数。尽管具有相同的成分,500和700℃下煅烧得到的粉末与燃烧后粉末却具有明显不同的颜色,这可从一氧化镍为非整比化合物的角度加以解释。此外,900和1 000℃下煅烧得到的NiCr2O4粉末呈现出随温度变化的绿色。     

CuO超细粉体的形貌与红外特性研究

CuO作为一种多功能精细无机材料，在印染、陶瓷、玻璃及医药等领域的应用已有数十年的历史，作为催化剂的主要活性成分，近年来在氧化、加氢、C１化学合成、NOx还原、CO及碳氢化合物燃烧、精细化工等多种催化反应中也得到了广泛的应用。可以推测，当CuO材料的粒度达到纳米级时，将使它的功能更加独特，应用更为广泛。因此CuO纳米材料的制备方法、聚集状态、与其他组分或载体的作用状况及催化活性等成为当前功能材料发展的研究热点之一犤１～８犦。我们在前文中报道了直接热解Cu２（OH）２CO３所得CuO粒径小、分布均匀、比表面积大，…     

Syntheses of MO2 (M=Si, Ce, Sn) nanoparticles by solid-state reactions at ambient temperature

Nano oxides (SiO₂, CeO₂, SnO₂) were successfully synthesized by solid-state reactions at ambient temperature. The nanoparticles were characterized by X-ray powder diffraction, TEM, BET, and TGA-DTA. The SiO₂ particles were also investigated using IR spectra. Effects of calcination on the nanoparticles were studied in this paper. The solid-state reaction technique is a convenient, inexpensive and an effective preparation method of monodisperse oxide nanoparticles in high yield. The mechanisms of the formation of nano materials by solid-state reactions at ambient temperature were primarily investigated.     

焙烧温度对MnOx-CeO2-WO3-ZrO2催化剂上NH3选择性还原NO的影响

采用共沉淀法制备了MnO_x-CeO₂-WO₃-ZrO₂催化剂,考察了催化剂焙烧温度对O₂和H₂O存在下NH₃选择性催化还原（NH₃-SCR） NO的影响,并利用低温N₂吸附、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）和CO脉冲反应对催化剂进行了表征. 结果表明在NH₃-SCR反应中,催化剂的低温活性随焙烧温度的提高而降低,这是由于催化剂表面化学吸附氧和酸性位减少引起的;催化剂的高温活性随焙烧温度的提高先增加后减小,这与催化剂表面最易释放氧数量的变化趋势相反. 700 ℃焙烧的催化剂具有良好的低温活性和最宽的反应温度窗口,在空速为90000 h^-1的条件下,该催化剂的起燃温度（50% NO转化率）为189 ℃,且反应温度在218-431 ℃范围内,NO转化率可达到80%-100%.     

Physical properties and electrochemical performance of LiMn2O4 cathode materials prepared by a precipitation method

LiMn₂O₄ powder for lithium-ion batteries was prepared by a precipitation method, and the effects of calcination temperature on the physical properties and electrochemical performance of the samples were investigated by various methods. The results of X-ray diffraction (XRD) showed that the lattice parameter (a) and the unit cell volume (v) decrease with the increasing calcination temperature, and the LiMn₂O₄ sample calcined at 750°C has smaller particle size and higher crystallinity than other samples. The results of the electrochemical experiments showed that the sample calcined at 750°C has larger peak currents, higher initial capacity, and better cycling capability, because of its lower charge-transfer resistance and larger diffusion coefficient of Li⁺ ions than those of other samples.     

Effect of Calcination Temperature on Catalytic Activity and Textual Property of Cu/HMOR Catalysts in Dimethyl Ether Carbonylation Reaction

The effect of calcination temperature on the catalytic activity for the dimethyl ether (DME) carbonylation into methyl acetate (MA) was investigated over mordenite supported copper (Cu/HMOR) prepared by ion-exchange process. The results showed that the catalytic activ-ity was obviously affected by the calcination temperature. The maximal DME conversion of 97.2% and the MA selectivity of 97.9% were obtained over the Cu/HMOR calcined at 430 oC under conditions of 210 oC, 1.5 MPa, and GSHV of 4883 h^-1. The obtained Cu/HMOR catalysts were characterized by powder X-ray diffraction, N₂ absorption, NH₃ temperature program desorption, CO temperature program desorption, and Raman techniques. Proper calcination temperature was effective to promote copper ions migration and diffusion, and led the support HMOR to possess more acid activity sites, which exhibited the complete decomposing of copper nitrate, large surface area and optimum micropore structure, more amount of CO adsorption site and proper amount of weak acid centers.     

焙烧条件对浆态床CO甲烷化Ni-Al2O3催化剂性能的影响

结合行星式球磨机,采用机械化学法制备Ni-Al₂O₃催化剂,考察了焙烧温度和焙烧时间对Ni-Al₂O₃催化剂晶相结构、还原特征、孔道结构和浆态床CO甲烷化性能的影响。通过XRD、H₂-TPR、BET、XPS和TPH等方法对反应前后催化剂进行表征。结果表明,焙烧温度从350℃升高到700℃,活性前体NiO仍在载体表面高度分散,催化剂还原峰温向高温方向偏移。其中,450℃条件下焙烧所获得的cat-450试样比表面积最大,为350 m²/g。评价结果显示,焙烧温度从350℃升高到700℃,CO转化率、CH₄选择性和收率均呈先升高后降低的趋势,于450℃达到最大值,分别为97.8%、88.2%和86.2%。另外,焙烧时间对催化剂的还原性能影响较小,对载体Al₂O₃的晶相结构有一定影响。随焙烧时间延长,CO转化率稍有降低,而后增大;焙烧时间为4 h,CH₄选择性和收率均较大。     

ZrO2表面B2O3的分散及其作用状态

用XPS、FT IR和FT Raman等技术研究了ZrO2表面B2O3的分散及其作用状态,测定了B2O3在ZrO2表面的分散阈值.结果表明：B2O3在ZrO2表面可以三配位BO3和四配位BO4结构单元存在;载体ZrO2的预焙烧温度和硼含量对B2O3的分散及作用状态有较大影响,并改变BO3与BO4结构单元之间的比例.实验测得B2O3在ZrO2载体上的单层分散阈值为0.05 gB2O3/gZrO2（或B2O3的质量分数w=4.76％）,处在此单层中的硼原子以BO4为结构单元直接与ZrO2表面相作用.只有当B2O3的负载量超过此（单层）分散阈值时, BO3结构单元才会形成.