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.     

制备工艺对NiFe2O4分解CO2活性的影响

随着大气中CO2浓度的增加,温室效应日趋严重,促使人们对大气中CO2的转化与消除这一课题更加重视。1990年Yutaka Tamaura[1]发现氧缺位磁铁矿几乎可以100%分解CO2后,为解决温室效应提供了一条新的探索途径。通过对不同铁酸盐MFe2O4(M=Fe,Mn[2],Co[3],Zn[4],Ni[5]等)分解CO2活性的考察,发现铁酸镍在300℃分解CO2的活性比其它铁酸盐都好。NiFe2O4的制备最常采用的是共沉淀法、柠檬酸溶胶凝胶法和水热法,3种方法由于制备     

不同制备方法对铬掺杂NiFe2O4分解CO2的活性影响

采用共沉淀法和柠檬酸络合法分别制备掺杂4%Cr3 的N iFe2O4,运用XRD、DTA-TG、BET等手段对其结构进行表征,并探讨其直接催化分解CO2成C反应活性影响。研究结果表明,采用共沉淀法和柠檬酸络合法均能制备具有单一尖晶石结构的纳米晶的铬掺杂N iFe2O4。共沉淀法制备的铬掺杂N iFe2O4晶粒很小,平均晶粒只有8.3nm,比表面积为160.2 m2g-1,H2还原后其分解CO2成C的转化率为96%;而柠檬酸络合法制备的铬掺杂N iFe2O4晶粒比前者大,平均晶粒37.5nm左右,比表面积为51.6 m2g-1,其CO2分解成C的转化率只有82%。     

白光LED用SrAl_2Si_2O_8∶Eu~(2+)荧光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相法制备了SrAl2Si2O8∶Eu2+系列荧光粉,研究了灼烧温度以及助熔剂硼酸浓度和激活剂Eu2+离子浓度对发光性能的影响,研究了SrAl2Si2O8的微结构。结果表明,以3.0wt%H3BO3为助熔剂,在1250℃灼烧3h可制备发光性能优良的SrAl2Si2O8∶Eu2+荧光粉,Eu2+离子的最佳掺杂浓度为2.5mol%,Eu2+离子浓度过大时的浓度猝灭是由电偶极-电四极之间的相互作用引起的。SrAl2Si2O8∶Eu2+的激发和发射光谱均为宽带谱,在280～380nm光的激发下,可发射峰值波长位于429nm的蓝色光。     

氧离子导体La_2Mo_(1.9)Sc_(0.1)O_9的合成及电性能研究

采用固相法首次合成了氧离子导体La2Mo1.9Sc0.1O9陶瓷样品,进行了XRD、SEM表征,用交流阻抗谱、氧浓差电池等电化学方法研究了样品在450～850℃下的离子导电性。结果表明,该陶瓷样品具有立方相La2Mo2O9结构,掺杂5%的Sc3+能有效地抑制La2Mo2O9在大约580℃时的相变;在氧化性气氛中是纯的氧离子导体,而在还原性气氛中为氧离子与电子的混合导体,850℃时的氧离子电导率为0.04S·cm-1。     

Ga2O3催化剂上CO2气氛中丙烷脱氢反应的研究

考察了Ga2O3对于丙烷脱氢和CO2气氛脱氢反应的催化性能.结果表明,Ga2O3具有较高的催化活性,其性能优于传统的Cr2O3脱氢催化剂.催化反应可能经过了一个丙烷异裂的过程,其中CO2是通过逆水煤气反应和Boudouard反应来促进催化剂性能的,在高于823K时该促进作用更为明显.催化剂的催化活性和其表面酸密度密切相关,在Ga2O3结构中,四配位Ga3+是其酸位的来源,并通过质子与氧化物的共同作用促进反应进行.催化剂的失活是由于表面的积碳和活性氧的消耗共同造成的.同时还对Ga2O3作为丙烷脱氢反应的催化剂的催化反应机理进行了初步探讨.     

还原条件对NiFe2O4－δ结构稳定性及其催化分解CO2活性的影响

采用柠檬酸络合法制备NiFe2O4，运用XRD、DTA-TG等手段对其结构进行表征，并探讨还原条件对NiFe2O4－δ的结构稳定性及其催化分解CO2成C反应活性的影响。研究结果表明，由柠檬酸络合法制备的NiFe2O4样品量为0.5g时，利用H2还原制备氧缺位NiFe2O4－δ的最佳还原条件为还原温度320℃、氢气流量40mL/min、还原时间3h。还原温度过高、还原时间过长以及氢气流量过大，均会使NiFe2O4－δ还原过度，尖晶石结构瓦解而转变成Fe(Ni)合金和α-Fe等。     

空气中合成M2B4O7:Eu3+(M=Na,K)荧光体及其性质表征

以M2B4O7(M=Na,K)为基质,在空气中掺杂稀土元素Eu3+得到了Na2B4O7:Eu3+和K2B4O7:Eu3+荧光体.探讨了体系的烧结条件和荧光性质,分析了晶体的结构.结果表明,虽然两种体系的最佳合成条件不同,但是体系中都同时存在[BO4]和[BO3]结构;稀土离子Eu3+的发光以电偶极跃迁5D0-7F2为主,处于非中心对称的格位上,并且可以很好地存在于基质中,Na2B4O7:Eu3+具有较强的发光强度.     

溶胶-凝胶法合成Li_(1-x)Na_xMn_2O_4及其作为水系锂离子电池正极材料的电化学性能

用溶胶凝胶法合成了Na+离子掺杂的Li_(1-x)Na_xMn_2O_4(x=0,0.01,0.03,0.05)。X射线衍射图表明Na+取代Li+进入Li_(1-x)Na_xMn_2O_4晶格中,扫描电镜图看出产物是粒径为100~300 nm的颗粒。恒流充放电测试结果表明,Li_(0.97)Na_(0.03)Mn_2O_4在2C倍率下循环100圈后放电容量保持率比未掺杂的LiMn_2O_4从51.2%提升到84.1%。循环伏安测试表明Na+离子掺杂降低了材料极化且增大了锂离子扩散系数。10C倍率下Li0.97Na0.03Mn2O4仍有79.0 m Ah·g-1的放电容量,高于未掺杂样品的52.1 m Ah·g~(-1)。Na+离子掺杂可以稳定材料结构并提高锂离子扩散系数,从而提高LiMn_2O_4的电化学性能,是一种可行的改性方法。     

铁酸镍用于热化学循环反应CO_2分解制CO的研究

采用共沉淀法制备了NiFe2O4和NiFe2O4/ZrO2催化剂,用TGA考察了其热化学法,CO2高温分解反应性能。通过对反应前后催化剂的表征发现,反应高温使两种催化剂都发生了明显的烧结,导致在热还原反应中形成的还原态氧化物不能完全被CO2氧化从而降低了催化剂的反应性能;ZrO2的加入对于提高催化剂的热稳定性以及循环反应稳定性具有重要的作用。在高温反应炉中考察了NiFe2O4/ZrO2的CO2分解实验,结果表明,提高热还原温度可以提高CO产量,然而,随着循环次数的增加CO的产量降低得更明显。     

Evaluation of multi-cycle performance of chemical looping dry reforming using CO_2 as an oxidant with Fe–Ni bimetallic oxides

Chemical looping dry reforming(CLDR) is an innovative technology for CO_2 utilization using the chemical looping principle.The CLDR process consists of three stages,i.e.CH4 reduction,CO_2 reforming,and air oxidation.Spinel nickel ferrite(NiFe_2O_4) was prepared and its multi-cycle performance as an oxygen carrier for CLDR was experimentally investigated.X-ray diffraction(XRD) and Laser Raman spectroscopy showed that a pure spinel crystalline phase(NiFe_2O_4) was obtained by a parallel flow co-precipitating method.NiFe_2O_4was reduced into Fe-Ni alloy and wustite(Fe_xO) during the CH_4 reduction process.Subsequent oxidation of the reduced oxygen carrier was performed with CO_2 as an oxidant to form an intermediate state:a mixture of spinel Ni_(1-x)Fe_(2+x)O_4,Fe_(2+y)O_4 and metallic Ni.And CO was generated in parallel during this stage.Approximate 185 mL of CO was generated for 1 g spinel NiFe_2O_4 in a single cycle.The intermediate oxygen carrier was fully oxidized in the air oxidation stage to form a mixture of Ni_(1+x)Fe_(2-x)O_4 and Fe_2O_3.Although the original state of oxygen carrier(NiFe_2O_4) was not fully regenerated and agglomeration was observed,a good recyclability was shown in 10 successive redox cycles.     

单斜层状结构锂离子电池正极材料LiY_xMn_(1-x)O_2的合成及其电化学性能

以Na2CO3、(CH3CO2)2Mn.4H2O、Y2O3和CH3COOLi.2H2O为原料,采用高温固相法经过2次灼烧和水热离子交换法得到一系列钇掺杂的LiMn1-xYxO2(x:0.01,0.02,0.03,0.05)化合物。通过XRD、XPS、循环伏安及恒电流充放电测试技术,研究了钇掺杂离子对合成正极材料结构及电化学性能的影响。结果表明,所得产物均具有单斜层状结构。合适的钇掺杂可以起到扩展锂离子脱嵌通道和稳定骨架结构的作用,钇离子的引入部分取代原有的三价锰离子,由于钇离子的离子半径较三价锰离子大,因此稀土掺杂锰酸锂材料的晶胞参数比未掺杂材料大,在一定程度上扩充了锂离子迁移的三维通道,更有利于锂离子的嵌入与脱嵌,提高单斜层状LiMnO2材料的电化学循环可逆性及循环稳定性。通过对所得化合物进行了钇掺杂量及电化学性能的研究,得到性能比较优良的LiY0.021Mn0.979O2化合物,其首次放电比容量为125.7mA.h/g,100次循环以后,放电比容量达212.1mA.h/g,远高于未掺杂材料的放电容量138mA.h/g。交流阻抗测试结果表明,Y3+的掺入能降低材料的电化学反应阻抗和提高材料中Li+的扩散能力。     

铬和钼掺杂对HCa_2Nb_3O_(10)/Pt光催化性能的影响

通过高温固相反应合成了铌酸盐KCa2Nb3O10及Cr3+和Mo6+掺杂(摩尔分数5%)的KCa2Nb3O10,并通过离子交换反应制备出HCa2Nb3O10及Cr3+和Mo6+掺杂的HCa2Nb3O10,采用X射线衍射、原子吸收光谱、扫描电镜等对所制得的样品进行了表征.在甲醇为电子给体、Pt为助催化剂的情况下,研究了催化剂HCa2Nb3O10及Cr3+和Mo6+掺杂的HCa2Nb3O10在紫外光辐射下分解水产氢的光催化活性,并讨论了引起催化剂活性差异的原因.     

层状纳米光催化复合材料H0.8Fe0.8Ti1.2O4/TiO2的合成及性质

用固相合成法制备出K0.8Fe0.8Ti1.2O4,并用离子交换反应制备出H0.8Fe0.8Ti1.2O4;通过C3H7NH2层间膨胀,TiO2粒子的插入和紫外光分解等反应,合成出一种新的层状光催化纳米复合材料-H0.8Fe0.8Ti1.2O4/TiO2.X射线衍射和漫反射等表征结果表明 该样品的层间高度为0.47nm,禁带能隙为2.18和2.88eV.用(>400 nm的光照射30 min,0.4 g样品可使甲基橙溶液(20 mg/L)的降解率达到22.1%.而同样条件下标准TiO2(P-25)仅为6.2%,表明所研制的层状纳米复合材料具有较高的光催化活性.     

Controlling disorder in host lattice by hetero-valence ion doping to manipulate luminescence in spinel solid solution phosphors

Phosphor materials have been rapidly developed in the past decades. Developing phosphors with desired properties including strong luminescence intensity and long lifetime has attracted widespread attention. Herein, we show that hetero-valence ion doping can serve as a potent strategy to manipulate luminescence in persistent phosphors by controlling disorder in the host lattice. Specifically, spinel phosphor Zn(Ga_(1-x)Zn_x)(Ga_(1-x)Ge_x)O_4:Cr is developed by doping ZnGa_2O_4:Cr with tetravalent Ge~(~(4+)).Compared to the original ZnGa_2O_4:Cr, the doped Zn(Ga_(1-x)Zn_x)(Ga_(1-x)Ge_x)O_4:Cr possesses significantly enhanced persistent luminescence intensity and prolonged decay time. Rietveld refinements show that Ge~(4+)enters into octahedral sites to substitute Ga~(3+), which leads to the co-substitution of Ga~(3+) by Zn~(2+) for charge compensation. The hetero-valence substitution of Ga~(3+) by Ge~(4+)and Zn~(2+) enriches the charged defects in Zn(Ga_(1-x)Zn_x)(Ga_(1-x)Ge_x)O_4:Cr, making it possible to trap large amounts of charge carriers within the defects during excitation. Electron paramagnetic resonance measurement further confirms that the amount of Cr~(3+) neighboring charged defects increases with Ge~(4+)doping. Thus charge carriers released from defects can readily combine with the neighboring Cr~(3+) to produce bright persistent luminescence after excitation ceases. The hetero-valence ion doping strategy can further be employed to develop many other phosphors and contributes to lighting, photocatalysis and bioimaging.     

C_2h_3自由基与O_2反应机理的量子化学研究

用量子化学从头计算中UMP2(full)方法优化了C_2H_3自由基与O_2反应通道上 驻点（反应物、中间体、过渡态和产物）的几何构型，在Gaussian-3(G3)水平上计 算了它们的能量。在此基础上计算了该反应通道上各基元反应的反应活化能。通过 我们的研究发现，C_2H_3自由基与氧气反应存在着三元环、四元环和五元环反应机 理，且分别生成不同的产物，从反应活化能的计算结果扯CH_2O和CHO是反应的主要 产物，其次还可能生成CH_3 + CO_2, CH_2CO_2 + H, C_2H_2 + O_2H和COHCOH + H等产物，且它们生成几率逐渐减少，我们对生成产物CH_2O + CHO, CH_3 + CO_2, C_2H_2 + O_2H和COHCOH + H四条反应通道化学反应热的计算结果与实验吻 合较好。     

Sc~(3+)掺杂LiMn_xSc_(1-x)O_2材料的合成及电化学性能研究

采用水热反应的方法,以LiOH·H_2O,MnOOH和Sc_2O_3为原料,合成了一系列Sc~(3+)掺杂的锂离子电池正极材料LiSc_xMn_(1-x)O_2(x=0.01,0.02,0.03,0.05).利用X射线衍射和X光电子能谱测试研究了材料的结构和元素的化学状态.掺杂后的LiSc_xMn_(1-x)O_2材料仍保持正交相结构.电化学测试结果表明,掺杂后材料表现出较好的电化学性能,Sc~(3+)的掺入使材料的循环稳定性能大幅度提高,掺杂量为2%时LiMn_(0.981)Sc_(0.019)O_2材料的初次放电容量为140.5 mAh·g~(-1),60次循环后放电容量高达169.6 mAJl·g-.,远高于未掺杂的LiMnO_2材料的放电容量107.7 mAh·g~(-1).这种提高源于Sc~(3+)的加入,很好地起到了稳定晶体结构、有效抑制Jahn-Teller效应的作用.电化学阻抗测试结果表明,Sc~(3+)的掺人能改善材料的导电性能.     

Cr对In/WO3/ZrO2催化剂上甲烷选择性催化还原NO的促进作用

分别采用浸渍法和机械混合法制备了Cr改性的In/WO3/zrO2(In/WZr)催化剂,考察了改性前后催化剂的CH4选择性催化还原NO的活性.结果表明,将Cr2O3与In/WZr机械混合可显著提高In/WZr催化剂活性,Cr的加入促进了气相中NO向NO2的转化.而浸渍法制备的Cr/InAVZr催化剂活性远低于改性前的In/WZr催化剂,这是由于在制备过程中部分Cr2O3转化为CrO3,使其氧化性大大提高,从而将CH4完全氧化为CO2和H2O,不利于将CH4活化为反应所需的中间活性物种.     

2∶18磷钼杂多酸(盐)在H_2O_2分解反应中的催化作用

研究了2:18磷钼杂多酸(盐)(Dawson结构)对H_2O_2分解反应的催化行为。实验结果表明,H_6(P_2Mo_(18)O_(62))和1:12磷钼杂多酸H_3(PMo_(12)O_(40))相同,对H_2O_2分解无活性,而其盐类(Fe~(3+)、Cu~(2+))则有很好的催化活性,但对H_2O_2分解的动力学行为不同于1:12磷钼杂多酸盐,符合二级动力学反应关系式。这可能和这两种结构中抗衡阳离子所处环境不同有关。杂多酸阴离子中引入V,部份取代钼后所得实验结果与1:12磷钼钒杂多酸完全相同,表明引入的钒离子在两种结构中不仅有相同的环境而且是催化剂的活性种。     

没食子酸丙酯Fe(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)配合物的合成、表征及模拟超氧化物歧化酶

研究了没食子酸丙酯在水溶液中分别与Fe3+、Cr3+、Cu2+生成没食子酸丙酯-铁(PG-Fe)、没食子酸丙酯-铬(PG-Cr)、没食子酸丙酯-铜(PG-Cu)这3种金属配合物(PG-M)的反应。 通过紫外光谱、核磁共振、红外光谱、质谱、元素分析、摩尔电导率和循环伏安法等测试技术对3种金属配合物进行了表征。 确定3种金属配合物的分子式分别为[C10H10O5]2Fe·H2O、[C10H10O5]3Cr·2H2O、[C10H10O5]2Cu·2H2O。 红外光谱分析表明,中心金属原子与酚羟基发生配位,形成Ar-O-M键。 电化学数据显示,PG-M的抗氧化性优于PG配体,且PG-Cu＞PG-Cr＞PG-Fe。 用改进的核黄素光还原NBT法检测了3种金属配合物的模拟超氧化物歧化酶(SOD)活性。 结果表明,3种金属配合物均有一定的催化歧化超氧阴离子自由基(O-2·)活性,均可被称作超氧化物歧化酶活性中心的模拟配合物。