Fe2O3—SnO2复合气敏材料的气敏性能研究

本文采用共沉淀方法制备超微粒子原料粉,测试了不同配比材料的气敏灵敏度,并探讨了不同粒度的Fe_2O_3原料与气敏特性之间的关系,提出Fe_2O_3-SnO_2复合气敏材料的气敏机制属体控制与表面控制兼有的混合机制·Fe_2O_3-SnO_2,复合气敏材料,选用CuO掺杂,可制出对乙炔具有高选择性和灵敏度的气敏元件。     

镧改性铁催化剂的研究——Ⅰ.镧改性铁催化剂的载体与活性组分的相互作用

用穆斯堡尔谱、程序升温还原和Cahn微量天平技术研究了Fe_2O_3/γ-Al_2O_3,Fe_2O_3-La_2O_3/γ-Al_2O_3和Fe_2O_3/La_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂的载体与活性组分的相互作用。结果表明:用La_2O_3改性后的Fe_2O_3/La_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂,载体与活性组分的相互作用加强,使FeO(Ⅱ)相得到稳定并难以还原为零价铁。同时改性的效果与La_2O_3的添加方式有关,对共浸催化剂Fe_2O_3-La_20_3/γ-Al_2O_3·La_2O_3可能仅起到助剂的作用。La_2O_3的添加还提高了催化剂的还原速度。     

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。     

Fe掺杂TiO_2和Fe_2O_3量子点共负载催化剂:吸附与光催化协同作用高效降解有机染料（英文）

摘要:光催化作为节能、清洁的环境处理技术,被广泛应用于污染物处理领域,如室内气体净化、尾气VOCs处理和水体有机污染降解等.在众多光催化剂中,Ti O_2以其良好的化学稳定性、无二次污染、无刺激性和安全无毒等优势得到广泛研究.然而Ti O_2是宽禁带材料,仅能吸收太阳光谱的紫外光部分,通常需要用紫外光源来激发,光生电子-空穴易复合,这限制了其应用.过渡金属离子掺杂能在Ti O_2价带之上形成新的掺杂能级,从而提高其光谱响应范围,提高全光谱反应活性;与体相Ti O_2相比,纳米尺寸的Ti O_2具有更高的光催化活性,尤其小于10 nm的量子点尺寸Ti O_2有着高活性面积、较短的光生电子-空穴迁移路径和独特的量子尺寸效应;Fe_2O_3作为吸附材料与Ti O_2构建复合材料能够发挥吸附与光催化协同作用,从而提高污染物处理效率.我们以构建Fe掺杂Ti O_2和Fe_2O_3量子点共负载催化剂为目标,以钛酸四丁酯(TBT)和硫酸亚铁为前驱体,采用常温水解方法将Fe掺杂的Ti O_2量子点生长在MCM-41分子筛表面,并通过调节硫酸亚铁加入量合成了MCM-41负载的Fe掺杂Ti O_2和Fe_2O_3量子点催化剂.采用透射电子显微镜和X射线衍射研究了复合晶体结构,采用X射线光电子能谱、紫外-可见光谱和傅里叶变换红外光谱等表征手段研究了复合量子点材料生长机理和能带结构.结合吸附过程和光降解过程建立了吸附与光催化协同作用与污染物处理效率之间的关联关系.表征结果表明,硫酸亚铁水溶液加速TBT水解成功地在MCM-41表面生长了Fe掺杂Ti O_2量子点,并且量子点粒径随Fe前驱体量的增加而变大;前驱体比例Ti/Fe≤3.0时,过量的硫酸亚铁会析出并在焙烧过程中在MCM-41上分解为Fe_2O_3量子点,Fe_2O_3量随着硫酸亚铁加入量提高而增多.通过调节Fe前驱体的量,一方面Fe掺杂在二氧化钛价带之上形成了掺杂能级,减小了带隙,拓宽了光响应范围,另一方面引入适量Fe_2O_3量子点,实现了Fe掺杂Ti O_2和Fe_2O_3量子点共负载催化剂的构建.复合材料实现了吸附过程与光催化降解过程的协同作用,Fe_2O_3将污染物富集于催化剂表面,Fe掺杂Ti O_2将其有效降解,大大提高了污染物处理能力,其中FT/M-3.0处理效率最高,并在10次循环处理后依然维持较高的吸附能力和光催化降解能力.该工作为高效光催化水处理催化剂的设计和构建提供了新思路和策略.     

三组份烧结型气敏元件的研制

烧结型半导体气敏元件的主要材料是 SnO-2、ZnO和γ-Fe_2O_3,虽然三种金属氧化物都是属于n型半导体,但由于各自的晶体和电性能的差异,所以过去人们多以单一组份为母体,掺入少量的添加物和催化剂来制作气敏元件。这三种金属氧化物制作的单组份元件都有不足之处,如SnO_2受湿度影响较大;ZnO的工作温度高、功耗大;而γ-Fe_2O_3虽有     

Fe3O4/N-rGO复合材料的制备及其电化学电容性能

通过简单的一步水热法成功制备了Fe_3O_4/氮掺杂还原石墨烯(Fe_3O_4/N-r GO)复合物电极材料。采用X-射线衍射、X-射线光电子能谱、扫描电镜和透射电镜等手段对其结构和形貌进行了表征,用循环伏安法、交流阻抗和恒电流充放电等方法研究了所制备材料的电化学性能。结果表明,Fe_3O_4/N-rGO具有更高的比电容和更好的循环稳定性,在0.5A/g的电流密度下,其比电容高达291.7F/g,远高于纯的Fe_3O_4和纯的NrGO的比电容。这是由于小粒径Fe_3O_4的加入大大降低了石墨烯的团聚,两者间的协同作用使复合物的比电容得到了提高。     

Mo/Fe3O4(111)表面对燃煤烟气汞吸附的密度泛函研究

利用CASTEP软件包采用密度泛函理论计算研究了过渡金属Mo掺杂Fe_3O_4(111)Fe_(tet)表面对Hg~0、HgCl和HgCl_2的吸附特征,分析了Mo掺杂前后Fe_3O_4(111)Fe_(tet)表面上不同汞物种的吸附形态。结果表明,Mo掺杂Fe_3O_4(111)Fe_(tet)表面对HgCl和HgCl_2为化学吸附,而对Hg~0的吸附为物理吸附;与纯净表面相比,HgCl在Mo原子掺杂表面上的吸附能提高了40%-66%。HgCl_2在纯净Fe_3O_4(111)Fe_(tet)表面形成"M"形结构;而掺杂Mo原子后,由于Cl原子与Mo原子之间更强的相互作用,使得HgCl_2发生了完全解离,两个Cl原子分别与Mo原子和Fe原子成键吸附在表面,Hg脱附。相关研究结果可为脱除燃煤烟气中的汞提供一定的理论指导。     

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.     

SO~(2-)_4掺杂对Nasicon型Li_3Fe_2(PO_4)_3正极材料电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法用SO~(2-)_4部分代替Li_3Fe_2(PO_4)_3中的PO~(3-)_4阴离子制得Li_(3-x)Fe_2(PO4)_(3-x)(SO_4)_x(x=0~0.90)正极材料,通过X射线衍射、充放电技术、循环伏安特性测试及电化学阻抗谱表征了掺杂材料的相组成及电化学性能.结果表明,SO~(2-)_4主要以固溶形式存在于Li_3Fe_2(PO_4)_3中,产物中还伴有少量Fe_2O_3第二相析出.SO~(2-)_4掺杂使Li_3Fe_2(PO_4)_3的放电容量呈抛物线形规律变化,并在掺杂浓度x=0.60时达到最佳值,该样品在0.5C倍率下的首次放电容量为111.59 mA·h/g,比未掺杂的样品提高了18.4%;60次循环充放电后的容量保持率为96%;将该样品的放电倍率由0.5C逐渐提高至5C,再降至0.5C,并在每个倍率下循环10次,材料的最终放电容量仍能达到首次放电容量的97%.导致这些变化的原因是SO~(2-)_4掺杂使材料的氧化还原性能增强,电池内阻减小,极化程度降低及Li~+扩散系数增大.     

Fe_3O_4/MnO_2掺杂石墨烯基分子印迹杂化材料用于水环境中17β-雌二醇的电化学传感检测

采用可逆加成-断裂链转移(Reversible addition fragmentation chain transfer,RAFT)分子印迹技术,以内分泌干扰物17β-雌二醇(17β-estradiol,17β-E_2)作为模板分子,以甲基丙烯酸(Methacrylic acid,MAA)为功能单体,二乙烯基苯(Divinyl benzene,DVB)为交联剂,Fe_3O_4/MnO_2掺杂的石墨烯(RGO)为载体,成功制备了Fe_3O_4/MnO_2掺杂石墨烯基分子印迹杂化材料(Fe_3O_4/MnO_2-MIP@RGO),构建了基于Fe_3O_4/MnO_2-MIP@RGO修饰电极的分子印迹电化学传感器。研究结果表明,Fe_3O_4/MnO_2-MIP@RGO修饰电极对17β-E_2的线性响应范围为4.0 nmol/L~0.8μmol/L(R=0.9852),检出限为47.2 pmol/L(3σ),相对标准偏差(RSD)为2.1%~2.5%。本研究为水环境中痕量17β-E_2的特异性识别检测提供了一种简单、高效、经济的分析方法。