片状和球状纳米CeO2的可控制备及其光催化性能

以乙二醇、水和丙酸为溶剂,使用无模板溶剂热法通过改变溶剂中乙二醇的体积比在180 ℃的条件下制备了前驱体,将前驱体在500 ℃的空气中焙烧2 h得到分散性较好的片状和球状纳米CeO2.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(FE-SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应评价其光催化活性.结果表明:焙烧后试样仍保持前驱体的片状或球状形貌,由纳米颗粒组装而成,片状纳米CeO2直径为0.3~1 μm,厚度为20~60 nm,球状纳米CeO2径为120~200 nm;超细纳米结构使得CeO2光学带隙能减小、光吸收阀值红移、比表面积增大,因而光催化活性大幅提高,片状和球状纳米CeO2在可见光下光催化降解亚甲基蓝的3 h降解率由棒状结构CeO2的12.3;分别提高至80.1;和91.2;.     

复合碳源对C@ZrSiO4色料合成及色度的影响

采用稻壳和酚醛树脂作为复合碳源,无水四氯化锆和正硅酸乙酯为原料,氟化锂为矿化剂,通过非水解溶胶-凝胶法制备了C@ZrSiO4黑色包裹色料。分别利用X射线衍射( XRD)和透射电子显微镜( TEM)分析了色料的晶体结构和显微形貌,同时采用CIE-L? a? b?色度仪表征了样品的色度值。实验结果表明,酚醛树脂可以同时作为碳源和稻壳的分散剂,并且酚醛树脂和稻壳作为复合碳源制备的包裹黑色色料的发色效果优于使用单一碳源(稻壳或者酚醛树脂)制备的色料。当复合碳源添加量为硅酸锆2.50wt;时(其中酚醛树脂添加量为稻壳的15wt;),经1000℃氮气气氛热处理1 h后,可以制备出呈色良好的C@ZrSiO4黑色色料,色度值L?=39.02,a?=1.14,b?=2.68。     

水热反应温度对CaTi2O4(OH)2粉体微观形貌与紫外光催化性能的影响

以钛酸正丁酯和无水氯化钙为原料,采用水热法制备了不同紫外光催化特性的CaTi2O4(OH)2粉体.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的相结构和微观形貌进行了分析,并结合粉体的紫外-可见吸收分光光谱表征了材料的吸收特性及带隙宽度.研究了不同水热反应温度对CaTi2O4(OH)2物相结构、微观形貌、晶体生长特性及紫外光催化性能的影响.结果表明:水热反应温度控制在160~200 ℃时,保温36 h都能得到纯的CaTi2O4(OH)2相,粉体的形貌随着水热反应温度的提高经历了由片状和颗粒垛堆到发育成完整的片状形貌过程,当水热反应温度在200 ℃时,片与片之间出现积聚现象;在水热反应温度为180 ℃时,制备的粉体具有最高的结晶度,在紫外光5 h下对罗丹明B的催化效率最佳.     

Ce0.8Sm0.2O2-δ-Ca3Co2O6-δ双相材料的制备及其透氧性能研究

采用共沉淀法和柠檬酸络合法分别制备了Ce0.8Sm0.2O2-δ和Ca3Co2O6-δ粉体,随后通过固相烧结法获得了致密Ce0.8Sm0.2O2-δ-Ca3Co2O6-δ双相透氧膜材料.分别通过X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对样品的晶体结构和形貌进行了表征.系统研究了双相比例对样品的热膨胀系数、电子电导率和透氧率的影响.实验结果表明该双相材料具有优异的化学稳定性,1150 ℃烧结6 h可以获得致密双相膜.双相膜具有较低的热膨胀系数,为13.47×10-6 ~14.23×10-6 K-1,接近电解质的热膨胀系数值.当离子导电相添加量由40wt;增加到80wt;,双相膜的电导率随之降低,而透氧率随之增大,950 ℃时,质量比为8∶2的Ce0.8Sm0.2O2-δ-Ca3Co2O6-δ双相膜的透氧率达到了2.80×10-7 mol·cm-2·s-1,表明该材料可以作为一种新型双相透氧膜材料用于氧分离.     

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。     

铝粉添加量对自结合碳化硅材料结构与性能的影响

以3种粒度的α-SiC颗粒为骨料,以硅粉、石墨粉为β-SiC基质的原料,以铝粉为添加剂,通过埋粉烧结法制备自结合碳化硅材料.研究了铝粉添加量对自结合碳化硅的相组成、形貌以及性能的影响.采用XRD、SEM等测试手段对材料的组成、结构与性能进行了表征,探究铝粉促进SiC晶须原位合成的机理.研究结果表明:铝粉的加入对改善SiO气体分压起着重要作用.随着铝粉加入量的增加,SiC晶须生成量逐渐增加,晶须长径比增大,样品吸水率、气孔率呈下降的趋势,体积密度、抗折强度呈上升趋势.当铝的加入量为2.5wt;时,SiC晶须生成量最多,晶须形貌光滑,长径比最大,材料性能最优.样品吸水率、气孔率达到最小值,分别为7.96;、18.4;,样品体积密度、抗折强度达到了最大值,分别为2.32 g/cm3、70.1 MPa,热膨胀系数为4.62×10-6/C-(室温～1000℃).     

溶液燃烧合成ZnO粉体及其太阳能电池性能研究

以六水合硝酸锌作为锌源,蔗糖作为燃料,采用溶液燃烧法合成ZnO超细粉体,并利用合成ZnO超细粉体制备染料敏化太阳能电池光阳极.利用X射线衍射(XRD)、比表面分析仪(BET)和扫描电子显微镜(SEM)分别对合成粉体的物相组成、比表面积、微观形貌,以及ZnO光阳极断面形貌进行表征,采用IPCE光电测试系统研究了不同温度处理ZnO光阳极所组装染料敏化太阳能电池的光电性能.实验表明:合成的ZnO 粉体径向平均粒径为50 nm,比表面积为24.83 g/cm2.采用合成的ZnO粉体所制备电池光阳极,当热处理温度为450 ℃时,所组装成染料敏化太阳能电池(DSSCs)的光电转化性能较佳,开路电压为0.63 V,短路电流12.73 mA/cm2,填充因子为64.70;,电池效率达5.20;.     

共沉淀法合成ZnMoO4粉体及其抗菌性能

以Zn(NO₃)₂·6H₂O、(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O为主要原料,采用共沉淀法合成ZnMoO₄粉体。利用XRD、SEM等测试方法对合成样品的物相组成、微观结构进行表征。以培养的大肠杆菌为消杀对象,研究了不同热处理温度下的样品对大肠杆菌的抗菌性能。结果表明,前驱体主要为非晶态,含少量ZnMoO₄、Zn₂Mo₃O₈、Zn(OH)₂和MoO₃;前驱体经400~600 ℃、保温30 min热处理,其产物转化为ZnMoO₄,且随着热处理温度的升高,合成的ZnMoO₄晶型逐渐完善,抗菌性能增加,当热处理温度为600 ℃时,可以获得结晶良好的ZnMoO₄,其晶粒呈颗粒状和片状,平均粒径约为1.5 μm。不同热处理温度合成的ZnMoO₄均具有一定的抗菌性能,其中经600 ℃热处理得到的ZnMoO₄具有最佳抗菌性能,经过24 h抗菌检测,其抗菌率达到99.2%,在商用涂料料浆中外加5%的ZnMoO₄粉体,所制备涂层对大肠杆菌的抗菌率达到95.7%,表明ZnMoO₄及其涂料具有良好的应用前景。     

铁离子掺杂对铜铬黑颜料呈色性能的影响

为改善CuCr₂O₄黑色颜料呈色性能,将Fe³⁺掺杂进入CuCr₂O₄晶体中,采用共沉淀法制备CuCr_2-xFe_xO₄(x=0,0.04,0.05,0.06,0.07),并对所制备样品进行TG-DTA、XRD、SEM、Raman、XPS、UV-Vis吸收光谱和色度值的测试与表征。结果表明,Fe以三价态固溶进入Cr³⁺位置,未出现杂质相,得到的CuCr_2-xFe_xO₄晶粒细小、分散均匀。Fe³⁺掺杂可减小CuCr₂O₄的禁带宽度,从1.25 eV减小到1.08 eV,禁带宽度的减小是由于2p(O^2-)→3d(Fe³⁺)和Fe³⁺的d-d(⁶A_1g→⁴T_1g和 ⁶A_1g→⁴T_2g)电荷跃迁引起的。禁带宽度的减小使得黑色颜料对可见光(380~780 nm)的吸收率提高,L^*值减小,呈现出良好的黑度。得到的最佳黑色颜料为CuCr_1.95Fe_0.05O₄,L^*=17.63,a^*=-0.77,b^*=-1.61。     

核壳结构的LSCF-GDC复合阴极的合成研究

采用静电纺丝技术制备结构均一的LSCF纤维,再利用溶胶法在纤维表面包裹一层GDC纳米粉体,构建核壳结构的LSCF-GDC复合阴极.运用DTA-TG、XRD、SEM、EDS和电化学工作站等测试手段分别对静电纺丝纤维的热性能、物相组成、粉体及单电池的形貌、阴极成分和单电池的电性能等进行了表征.研究结果表明,通过静电纺丝法可以制备纳米级LSCF纤维.该纤维经过800℃烧结后,形成直径在150～200 nm长度超过100μm的LSCF纤维.以Ce(NO3)3·6H2O、Gd(NO3)3·6H2O溶胶作为原料,与LSCF混合可以制备具有核壳结构的LSCF-GDC复合材料.该材料与通过涂刷烧结的方式可以在GDC//GDC+NiO半电池表面制备具有纤维结构的多孔阴极.制备后的电池为LSCF-GDC//GDC//GDC+NiO结构,该单电池在700℃下,以H2为燃料,空气为氧化气的最大功率密度为0.64 W/cm2,极化阻抗为0.04Ω·cm2.