纳米TiO2/蛋白土复合材料的制备与表征

为了解决纳米TiO2在使用过程中分散性差、难以回收等缺点,将纳米TiO2负载在酸浸蛋白土表面,提高光催化效率.以酸浸蛋白土为载体,TiCl4为前驱体,采用水解沉淀法制备了纳米TiO2/蛋白土复合材料.采用XRD、TEM等方法对复合材料性能进行了表征,并进行了复合材料的光催化降解甲醛实验研究.结果表明负载在蛋白土表面的Ti02晶型为锐钛型,晶粒粒度为5～20 nm.对甲醛降解实验研究结果表明,所制备的蛋白土负载纳米TiO2复合材料具有良好的光催化降解性能,其24h对甲醛的降解去除率可以达到90;以上.     

锆铁比对其复合氧化物性能的影响

本文采用共沉淀法制备不同锆铁摩尔比的纳米复合锆铁氧化物粉体,研究了锆铁比对复合氧化物的结构、磁学性能及吸附性能的影响.结果表明,与单一的氧化锆与氧化铁相比,锆铁复合氧化物的晶化温度提高,晶粒粒径变小.随铁含量增加,复合氧化物磁性增强,当锆铁原子比为1∶2和1∶3时,复合氧化物的矫顽力与氧化铁相近,剩磁和饱和磁化强度明显大于氧化铁.复合氧化物对Cr6的吸附性能随锆铁比而改变,均优于氧化锆和氧化铁.     

ZnO多晶原料的提纯研究

采用石墨辅助化学气相运输法,对ZnO多晶原料进行提纯研究.通过反应机理分析和热失重(TG)实验,发现ZnO-C体系初始反应温度约为1000℃,在1200℃反应速率急剧增加,由此设计出提纯温场.在真空封结的石英安瓿中,通过反应、输运和重结晶过程,得到致密ZnO晶锭,呈淡黄色;X射线衍射谱与标准谱符合较好,无杂峰;等离子体质谱仪(ICP-MS)测试显示,晶锭中的杂质离子(尤其Ag、Cu、Pb等对器件影响较大的深能级、多能级重金属离子)明显减少.采用化学气相法提纯后的多晶体,可成为制备各种ZnO光电器件的高纯原料.     

双金属NiCoP的制备、表征及其性能研究

采用溶剂热法成功地制备出特定组成和形貌的NiCoP微晶.产物的物相和纯度利用X射线粉末衍射仪进行表征,结果表明,所得到的产物为纯六方相的NiCoP结构,并且结晶度很高;产物的形貌和尺寸利用扫描电子显微镜进行表征,结果显示,该产物是由平均直径为1 ～2 μm的实心球组成.为了得到最佳的制备条件,我们还进行了一系列的溶剂、温度和时间条件实验.此外,我们对产物进行了吸附性能的研究.实验结果表明,所制备的产物NiCoP实心球对一些有机染料表现出了较好的吸附性能,如甲基橙,孔雀石绿.     

光波辅助核桃壳活性炭吸附孔雀石绿性能的研究

以新疆薄皮核桃壳为原料,加入0.7 mol/L的氯化锌(ZnCl2)在600℃马弗炉中活化加热50 min制备活性炭.采用微波、光波、光波组合C1、光波组合C2辅助活性炭吸附孔雀石绿染料溶液,探讨辐射时间、染料浓度、活性炭用量对吸附效果的影响.结果表明:辐射时间2 min、染料浓度500 mg/L、活性炭用量10 mg时,吸附效果最佳;该吸附过程更符合准二级吸附动力学方程(R2=0.9928),属于化学吸附;拟合等温Langmuir方程能更好的描述该吸附过程(R2=0.9919),吸附以单分子层吸附为主;正交实验分析表明,影响吸附效果的主次顺序为活性炭用量>染料浓度>吸附时间;活性炭用量对吸附效果的影响最为显著.     

拟薄水铝石中水的存在形式及对其溶胶性能的影响

通过IR分析、干燥与煅烧实验以及胶溶实验对拟薄水铝石中“水”的存在形式及其对拟薄水铝石溶胶性能的影响进行了研究.结果表明,拟薄水铝石含有三种水:以范德华力结合的吸附水、以氢键结合的层间水和以Al-OH键结合的结晶水,总含水量31.92;,其中吸附水16.34;、层间水3.75;、结晶水11.83;,拟薄水铝石的结构可表示为γ-AlOOH·0.31H2O·1.38H2O;吸附水对拟薄水铝石的胶溶性能没有影响,层间水决定了拟薄水铝石的胶溶性能.     

棒状超顺磁性铁锰复合氧化物制备及对Pb2+吸附性能的研究

采用水热-共沉淀法,以N,N-二甲基十二烷基氧化胺(DDAO)与硬脂酸铁(Ⅲ)(STFE)组成的囊泡为软模板,FeSO4·7H2O为二价铁源,MnSO4·H2O为锰源,NaOH为碱源,制备铁锰复合氧化物.利用SEM、XPS和BET对样品进行了表征,并对复合氧化物磁性及复合氧化物对Pb2+的吸附性能进行了研究.结果表明,样品的形貌可通过不同煅烧温度进行调控,在500℃制备出样品是直径约为40 nm,长度约为150 nm棒状结构;对Pb2+吸附测试结果表明,在500 ℃制备的样品对Pb2+表现出优异的吸附性能,饱和吸附量为618.118 mg/g,重复5次使用后饱和吸附量仍在390 mg/g.特别是这种材料很好的超顺磁性(饱和磁化率为63.9814 A·m2/kg),可以实现对吸附剂有效的回收.     

ZrO2纳米粉体的形貌可控合成及其吸附性能研究

利用水热法,以Zr(SO4)2·4H2O为原料,添加Na2SO4后合成出花状和棒状形貌可控的纳米ZrO2纳米粉体.随着SO42-浓度升高,t-ZrO2含量逐渐减少,颗粒微观形貌由三维花状变为二维棒状.利用XRD和SEM研究了Na2SO4对ZrO2粉体相结构、微观形貌和粒径的影响规律.确定了SO42-对结构和形貌调控的关键性作用,并提出了可能的成型机理.花状ZrO2对罗丹明B有良好的吸附性能,吸附容量达到20 mg/g,而棒状ZrO2的吸附性能一般,仅为4 mg/g.     

各向异性压力对ZnS晶体结构和电子性能的影响研究

基于电子平面波密度泛函理论的方法研究分析了闪锌矿结构ZnS在未受压力和沿a,b和c轴方向上受0.5 GPa小压力条件下的晶体结构和电子性质.结果表明闪锌矿ZnS在0.5 GPa的不同方向小压力作用下,晶胞参数均发生增大,表现出较为明显的压力膨胀效应.压力对ZnS晶体结构的影响是各向异性的,其对ZnS晶体c轴方向的影响最大,压力作用下Zn-S键长也均增大.ZnS体系在0.5 GPa压力下稳定性增强,其在a轴受压力作用下能量最低.在a轴,b轴和c轴方向施加相同压力之后,ZnS的带隙宽度由2.059 eV分别减小到1.683 eV,1.681 eV和1.681 eV,但是其带隙类型未发生变化.ZnS材料体系中的p态电子对费米能级附近的贡献程度最高,而s态和d态电子对费米能级处的贡献程度均较低.     

纳米金刚石表面功能化对其性能影响的研究进展

纳米金刚石具有优异的机械性能、导热性、生物相容性和结构可调性,在复合材料、电化学、催化、医学等领域的研究被不断开拓,工业上通过爆轰法实现纳米金刚石的大批量生产为其应用提供了基础。由于纳米金刚石表面结构复杂,需要精准调控以实现目标性能,对其表面功能化的研究具有重要的实际意义。本文首先介绍了对纳米金刚石进行各种表面修饰的方法,然后着重阐述其表面功能化研究对纳米金刚石在机械性能、催化性能和生物医学领域应用的影响,最后对纳米金刚石未来的研究方向进行了展望。     

化学气相沉积法制备CNOs及其磁选纯化研究

以金属镍铁为催化剂,通过化学气相沉积法高选择性地制备了纳米洋葱碳( CNOs)。所制备的CNOs为内嵌金属核心与中空CNOs的混合物,常规的酸洗-煅烧纯化工艺往往会造成外层碳壳的破坏,形成无定型碳。通过对CNOs的铁磁性分析,提出了磁选分离工艺,可以有效地将内嵌金属的CNOs与空心CNOs分离,分离后空心CNOs纯度在95;以上。     

化学还原法向二氧化硅人工欧泊中填充Se

本文提出了一种新的调节人工欧泊晶体的光学带隙的方法.采用改进的溶剂蒸发法将单分散SiO2微球组装成在红外光区具有光子带隙的人工欧泊,采用化学还原法向欧泊中填充高折射率材料Se,改变其光学带隙特性.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射和可见-近红外光谱仪(VIS-NIR)等对Se-SiO2三维光子晶体的形貌、结构和光学性能进行了观察测试.研究结果表明Se以纳米晶粒的形式均匀地包覆在SiO2微球表面,与相同晶格周期的SiO2光子晶体相比,Se-SiO2光子晶体的带隙发生明显的红移.     

水流分级对非晶微硅粉除杂效果研究

利用水流分级原理对冶金硅废弃物微硅粉进行除杂试验研究,确定微硅粉水流分级的最佳固液比为1∶2g/mL,最佳分级次数为4次;使微硅粉纯度提高了4.65;.同时分析了水流分级对微硅粉元素组成、回收率、粒径分布、粒型的影响.结果表明,水流分级使微硅粉中C元素的含量从4.5;降低为0.4;,去除率超过90;,其他杂质元素以硅酸盐或氧化物的形式存在而没被除去;最佳水流分级工艺下微硅粉的回收率为84.5;;水流分级后微硅粉平均粒径由0.334 μm变为0.557 μm,小颗粒被去除;颗粒尺寸更均一,并保持原有的光滑球状形貌.这种方法相比于焙烧除碳,能耗小、对形貌无破坏性,是一种绿色、环保废物再回收的方法.     

ZnSe多晶化学机械抛光研究

本文针对ZnSe多晶的性能,在试验的基础上,研究出一套实用的、行之有效的ZnSe多晶加工工艺,并重点讨论了化学机械抛光工艺.同时对加工后零件的工艺参数、表面质量及透过率的测试,结果表明所采用的化学机械加工法可取得非常好的抛光效果.     

基于带隙分析的三维反蛋白石光子晶体的非理想态结构参数的求解

应用平面波展开法分析了三维反蛋白石结构光子晶体的带隙性质;计算了沿[111]方向入射时其赝带隙(第一、第三赝带)中心频率分别与填隙材料在模板中填充率ff、模板煅烧因子sf的关系曲线:随ff的减小,v增大;随sf的增大,v随之增大,非理想状态下,ff＜100;、sf＞1,因此较理想态发生蓝移;由此提出了求解平均填充率ffev与平均煅烧因子sfev的计算框图.     

电子和空穴注入对氮掺杂SnO2材料光电性能的影响

采用基于密度泛函理论的线性缀加平面波(FLAPW)方法研究了电子、空穴对N掺杂SnO2光电性能的影响,结果表明注入空穴比注入电子的Sn16O31N体系禁带宽度减小了0.02 eV,比未注入电子、空穴的Sn16O31N体系变窄了0.04 eV,导带也相对展宽,体系呈现出半金属特性,SnO2材料导电性能有所提高.注入空穴的体系光学特性也发生了较大的变化,其吸收系数、能量损失函数及折射率在低能区域低于本征和电子注入体系,整个体系的态密度向低能方向移动发生了红移,吸收边变宽,体系的光学响应增大.     

温度及搅拌速度对纳米氢氧化镍性能的影响

采用化学沉淀法制备出片状和棒状混合的纳米β-Ni(OH)2.将纳米粉体以8;比例掺入到球镍中制成复合电极,研究了反应温度和搅拌速度对纳米粉体结构、形貌及其复合电极电化学性能的影响.结果表明:反应温度升高,纳米颗粒粒径增大;搅拌速度提高,粒径减小;复合电极的放电比容量随反应温度和搅拌速度提高先增大后减小,当反应温度为50 ℃、搅拌速度为500 r/min时,相应的复合电极放电比容量最大,达到了263.3 mAh/g,比纯球镍电极放电比容量(239.4 mAh/g)提高了约10;.研究还显示,复合电极的放电比容量与其粉体的压实密度有直接关系,其放电比容量和放电平台均高于纯球镍电极.     

纳米镁铝水滑石的合成、微结构及吸附性能研究

本文以硝酸镁、硝酸铝为原料,以碳酸钠和氢氧化钠为沉淀剂和pH值调节剂,采用液相沉淀法制备了纳米镁铝水滑石层状化合物(Mg-Al-LDHs),利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及X射线能谱分析仪(EDS)系统比较研究了pH值、反应温度、镁铝比等条件对合成LDHs晶体微结构及晶体生长的影响,同时利用生长基元的配位体理论对其生长机理进行了初步探讨,在此基础上,以甲基橙(MO)模拟染料废水为吸附对象,考察了最佳条件下制备的LDHs培烧产物的吸附性能和吸附机理.研究结果表明:pH值、温度的增加有利于生成结构单一、结晶性、规整性较好的镁铝水滑石晶体,产物晶粒尺寸及径厚比呈增大趋向.当反应温度等于或大于80℃时,温度的升高对镁铝水滑石晶体的形态影响较小.镁铝比的改变对产物的物相影响较小,但影响产物的结晶及生长,当镁铝比为3∶1时,所得产物晶粒的规整度、均一性最好,尺寸约为70-100 nm,厚度为20 nm左右,镁铝比为1∶1时,晶粒粒径明显减小,约为30 nm左右.最佳条件下合成的纳米镁铝水滑石焙烧产物具有较好的吸附性能,随着时间的增加,吸附脱色率逐渐增加,当吸附时间达到70 min,LDO对染料的吸附逐渐达到饱和平衡,脱色率达到90;以上,吸附动力学研究表明LDHs对甲基橙的吸附过程更符合准一级动力学方程,其R2值更接近1,吸附等温线符合Iangmuir模型.     

CVD金刚石化学机械抛光工艺研究

本文提出采用化学机械抛光的新工艺实现传统方法无法达到的超光滑、低损伤的表面抛光.本文在对金刚石氧化的化学热动力学研究基础上,配制了以高铁酸钾为主要氧化剂的化学机械抛光液,指出加快化学机械抛光过程金刚石氧化的工艺措施.研制了用于CVD金刚石化学机械抛光的可加热抛光头和摩擦力测量装置,着重研究了CVD金刚石的化学机械抛光工艺.试验得到最佳的抛光工艺参数:抛光压力为266.7 kPa,抛光盘转速为70 r/min,抛光头转速为23 r/min,抛光温度为50℃.化学机械抛光的摩擦系数在0.060 ～0.065范围内变化,为混合润滑状态.     

CLBO晶体表面化学腐蚀和开裂机理的研究

硼酸锂铯(CLBO)是一种性能优良的紫外倍频晶体,但在室温大气环境中使用时晶体容易开裂,影响了它的实际应用.本文用水(或/和)甘油作为腐蚀剂,对不同取向的CLBO晶体表面进行了腐蚀,对比了表面的腐蚀图案;通过纯甘油和纯水的腐蚀剂作用对比,并结合CLBO晶体晶胞内原子的排列情况,揭示了CLBO晶体开裂的微观机理:水分子从(100)或者(010)面上的结构通道进入CLBO晶体,与Cs、Li和B原子反应,生成Cs2B10O16·8H2O、α-Li4B2O5和H3BO3,打开了CLBO晶体的键链,从而引起晶体的开裂;最后展示了CLBO晶体由于水的侵蚀而开裂的全过程.