锰掺杂纳米氧化锌/石墨烯复合光催化剂的制备

为了提高氧化锌的光催化性能、净化水体有机污染,通过共沉淀、退火和光还原处理成功制备了锰掺杂浓度为4 at%的纳米氧化锌与石墨烯复合光催化剂,并采用扫描电镜、X-射线衍射仪、X-射线光电子能谱仪和紫外可见分光光度计进行表征和光催化活性测试.表征结果显示锰掺杂纳米氧化锌成功附着在石墨烯表面;掺杂后的锰离子以正三价形式存在于纳米氧化锌晶格中,同时增大了纳米氧化锌的带隙.光催化活性测试结果表明所合成的样品与纯氧化锌和纳米氧化锌/石墨烯复合材料相比具有较高的光催化性能,其光催化效率达到100%.     

锆基电位型CO传感器的制备及其响应性能研究

为提高CO传感器的灵敏度, 采用丝网印刷技术制备了一系列以钇稳定氧化锆为固体电解质、以ZnO材料中掺杂不同比例的In₂O₃为敏感电极、以Pt为参比电极的片式结构电位型CO传感器, 并于特定的工作条件下测试其对不同气体组分的响应性能. 结果表明, 当掺杂比例为质量分数0.3, 烧结温度为1200℃且工作温度为500℃时, 传感器对CO气体的响应值最大, 达到-59mV, 接近未掺杂前的2倍, 传感器的灵敏度有很大提高. 并为阐述传感器的敏感机理, 开展了相应的材料结构表征(XRD/SEM)和电化学催化活性(阻抗谱)测试研究.     

铜掺杂Mn-Ce-O固溶体催化剂用于甲醛催化燃烧的性能研究

采用共沉淀法制备了CuO掺杂的Mn-Ce-O复合氧化物固溶体催化剂,采用X射线衍射、拉曼光谱、程序升温还原等表征技术考察了上述催化剂的结构和还原性能,并将其应用于甲醛的催化燃烧反应.结果表明,铜的添加量质量分数为5.0%CuO时,催化活性最好,这主要与催化剂中CuO以高分散、非晶相存在形态,以及萤石型结构的复合氧化物Cu-Mn-Ce-O固溶体的形成密切相关.固溶体生成所形成的表面晶格氧缺陷提高了对氧的吸附和活化能力,增加了Cu-Mn-Ce间的协同相互作用,改善了催化剂中铜和锰的分散,促进了复合氧化物表面晶格氧的还原.     

氮掺杂石墨烯/Zn(CN)_2复合材料的一步法合成及其储锂性能

在氮气保护下,以含Zn金属有机骨架化合物与双氰胺为原料,采用高温处理方法,一步法合成了氮掺杂石墨烯/Zn(CN)_2纳米复合材料(N-GO/Zn(CN)_2),通过XRD、XPS、N_2吸附/脱附、SEM、TEM和AFM等测试技术对样品进行表征,并考察了材料的电化学储锂性能。结果表明,合成的复合材料中氮掺杂石墨烯片层呈褶皱薄膜状,厚度约为5 nm,负载了粒径约20 nm的Zn(CN)_2纳米粒子,复合材料的比表面积为603 m~2/g,孔体积为0. 35 cm~3/g;用于锂离子电极材料时,该材料表现出较高的放电倍率和良好的循环稳定性。该制备方法避免使用有机还原剂,为制备石墨烯复合材料提供了一种绿色合成方法。     

碱土金属掺杂SnO_2气体传感器

本文阐述了SnO2-MgO,SnO2-CaO,SnO2-SrO和SnO2-BaO四种类型碱土金属掺杂SnO2气体传感器的制作工艺,烧结强度和测试电路。实验表明,该气体传感器对乙醇蒸汽和液化石油气有很高的灵敏度,而对H2和NH3气体不敏感。     

基于Ni-SnO2纳米颗粒的GS-PUF设计

气敏传感器具有气体识别、探测和监测等功能, 广泛应用于工业生产等领域, 但在泄漏预警时缺乏迅速识别和定位等功能. 本文基于传感器制备工艺偏差分析, 通过对传感器气敏机制的研究, 提出一种基于Ni-SnO2纳米颗粒的气敏传感器物理不可克隆函数(Gas Sensor-Physical Unclonable Function, GS-PUF)设计方案. 该方案利用掺杂Ni元素的方法, 结合静电喷雾沉积技术制备Ni-SnO2气敏传感器, 以获取更加稳定可靠的物理特征值, 然后采集气敏传感器对不同浓度下气体的响应数据, 最后利用随机阻值多位平衡算法比较不同组气敏传感器响应电信号值, 实现PUF数据输出. 制备每组样本可产生128位二进制数据的多组PUF样本, 进行对比实验. 结果表明, 所设计的GS-PUF具有气体泄漏源头识别定位的功能, 且随机性提升至99%, 唯一性达49.80%.     

纳米银掺杂聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及性能

通过"绿色"重氮化反应,利用亚硝酸异戊酯和对苯二胺在石墨烯表面共轭接枝苯胺基团,并在过硫酸铵和硝酸银的共同氧化作用下,制得纳米银掺杂的聚苯胺/石墨烯复合材料。通过FTIR、SEM、TEM、XRD、TG和四探针电阻率测试仪对产物进行表征,结果表明,石墨烯表面的聚苯胺接枝率随着重氮化反应过程中反应温度的升高而增加。此外,随着氧化剂中银离子含量的增加,银粒子掺杂聚苯胺以及银粒子掺杂聚苯胺/石墨烯的电阻率均逐渐下降,当重氮化反应温度为80℃,氧化剂中过硫酸铵与硝酸银摩尔比为14时,银粒子掺杂聚苯胺/石墨烯的电阻率为0.0011Ω·cm,导电性能优良。因此,银/聚苯胺/石墨烯纳米复合材料的制备在导电涂料、电磁屏蔽、电容器等领域具有很好的应用前景。     

不同条件对活性炭吸附挥发性有机物的影响

以二氯甲烷和乙醇为模型,研究了活性炭对不同水溶性VOC气体的吸附效果以及改性炭对含水气体的吸附情况.结果表明,活性炭在吸附二氯甲烷时,当气体中水分含量过多时,吸附会受到干扰,并且会产生脱附现象,吸水饱和炭几乎没有吸附作用.而在处理乙醇时,乙醇中的水分对吸附量影响较小.使用改性炭处理二氯甲烷时,其吸附量虽有下降,约为原来的60%,但改性炭能减轻水分对二氯甲烷吸附的干扰和脱附.     

城市煤气传感器的研制

本实验研究了Ａｇ２Ｏ掺杂ＳｎＯ２气体传感器的制作方法，并叙述传感器的烧结的制作技术，测试电路以及气敏特性等。试验结果表明，Ａｇ２Ｏ－ＳｎＯ２气敏元件对城市煤气有很高的灵敏度，而对乙醇蒸气，ＮＨ３和丁烷的灵敏度很小。     

正电晕放电等离子体降解甲醛气体

甲醛作为一种典型的挥发性有机物(VOCs),是室内空气污染的主要来源。近年来,大气压放电等离子体用于环境治理成为研究热点。本文设计制作了一种基于S型气体通道的多针对板的放电反应器,采用高压直流电源放电产生电晕,利用空气电离产生的活性成分来达到降解甲醛气体的目的。研究结果表明：随着施加电压的增高,甲醛降解率也随之提高,施加电压为18.5 kV时甲醛降解能量效率达到最大值;随着气体流速的增加,甲醛降解率随之降低,气体流量为30 L/min时能量效率最大;随着甲醛初始浓度的增加,降解率随之降低;在电晕放电所产生的成分中,臭氧与甲醛降解关系密切,有无甲醛两种条件下,放电生成的臭氧浓度变化与甲醛浓度变化规律相似;S型放电通道设计使等离子体降解甲醛更高效,在大流量处理甲醛气体的应用中具有现实意义。     

Cd/ZnO的制备及湿敏性能研究

本文成功的制备了一种Cd掺杂ZnO (Cd/ZnO)的复合材料,研究了不同掺杂浓度的Cd对ZnO结构的影响,发现Cd的引入会增大ZnO颗粒尺寸,可有效降低ZnO的禁带宽度.同时,将Cd/ZnO用于制备湿敏传感器.实验结果表明,当样品中Cd2+与Zn~(2+)的摩尔比为0.01时,Cd/ZnO传感器表现出较好的湿敏传感性能.在相对湿度为11～95%范围内,Cd/ZnO湿敏传感器的响应为1120,最大滞后误差为3%,响应与恢复时间分别为36 s和5 s,并且具有较好的重复性.因此,Cd/ZnO湿敏传感器具备发展为一种高性能湿度传感器的潜能,也为新型湿度传感器的制备提供了一种新的思路.     

压电晶体传感器用于检测二甲苯气体的研究

以冠醚聚合物为涂层的压电晶体传感器，对二甲苯气体显示出良好的选择性和吸附可逆性；对气体流速、环境温度、涂层物用量、干扰气体等因素对测量的影响进行了研究；使水汽的干扰可以完全消除，其测量的线性范围和灵敏度等综合性能指标能满足工作环境中的二甲苯的监测     

甲烷气体传感器的性能研究

本文研究了材料和工艺对甲烷气体传感器性能的影响。结果表明,当气体探测元件涂Pt-Pd复合催化剂而参比元件用Al2O3制作时,传感器的性能良好。     

暂态电化学多组份气体传感器研究Ⅱ.电势脉冲调制型气体传感器

使用微电极并融合计算机控制的快速电势调制技术,推出了一类全新的暂态电化学多组份气体传感器--"电势脉冲调制型气体传感器”.与常规的稳态电化学气体传感器比较,优化了传感器性能,拓展了传感器新的功能和功能集成化.     

KCaA型分子筛制备及其对CO2吸附性能的研究

采用离子交换法,在CaA型分子筛中加入氯化钾水溶液,并搅拌一定时间,将功能K+引入到CaA型分子筛结构中,以调控CaA型分子筛的孔径和增加它的吸附活性位点.考察了离子交换时间和气体吸附压力等条件对制备的KCaA型分子筛的结构、形貌和CO2吸附性能的影响.通过X射线衍射、扫描电子显微镜和CO2吸附等温线等表征手段,结果发现:获得的KCaA型分子筛具有与CaA型分子筛相同的结构与形貌;增大气体吸附压力,分子筛对CO2的吸附量增大;但随着离子交换时间的增长,分子筛对CO2的吸附能力先增大后减小;在室温及1bar气压下对CO2气体的吸附性能比原CaA型分子筛提高了26.7%.     

导电聚吡咯薄膜的大过电位现象

导电聚吡咯薄膜的大过电位是一个有趣而被忽视的现象,针对它在形成机理、膜表面微观结构等方面进行了系统实验研究。结果表明,聚吡咯薄膜大过电位现象在水相条件也存在,同时具有选择性吸附电流特点,产生这一现象与掺杂阴离子性质、种数、浓度及由此而导致的聚合有序性相关。负电位下掺杂大直径对阴离子的聚吡咯薄膜由于在还原下脱掺杂困难,Na^＋、K^＋、Li^＋等水化小阳离子对聚吡咯链的吸附中和是导致吸附电流的产生和薄膜结构形态上变化的主要原因。     

富硫石墨烯碳负载层状双金属氧化物对Cd2+和Cr3+的去除

采用“前驱体-煅烧”策略制备了一种新型富硫石墨烯碳负载层状双金属氧化物(G/S-LDO),应用于Cd²⁺和Cr³⁺吸附。借助不同影响因素(pH、不同浓度、不同反应时间)实验，结合X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM),探究G/S-LDO对Cd²⁺和Cr³⁺去除能力及去除机制。结果表明：在pH=3～6范围内，G/S-LDO对Cd²⁺和Cr³⁺几乎不受pH影响。G/S-LDO对Cd²⁺和Cr³⁺吸附过程均符合Langmuir模型和准二级动力学模型，最大吸附量分别为473.00和99.76 mg·g^-1。XRD、FT-IR和SEM分析表明G/S-LDO对Cd²⁺去除主要依靠与S掺杂石墨烯类碳作用形成亚硫化物，而和Cr³⁺的去除主要与LDO水化释放的OH-作用生成CrO(OH)沉淀。     

锯齿型石墨烯纳米带用于锂硒正极材料性能的第一性原理研究(英文)

硒-石墨烯体系是一种新型的锂离子电池正极材料, 引起了广泛的关注. 通过第一性原理的计算, 发现单个Se原子和Sen (n=2,3,4,6,8)团簇都更偏向于吸附在锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)的边缘位置. 此外, 研究了锂吸附在Sen@ZGNRs (n=1,2)上的理论容量. Se1@ZGNRs系统显现出比Se2@ZGNRs更好的容量. 本文不仅从理论上阐述了Li、Se原子与ZGNRs之间的吸附行为, 而且从Se原子数的角度出发, 为提高锂硒正极材料的性能提供了新的策略.     

掺杂元素离子半径对LiMxMn2-xO4(M=Li,Na,T1)电化学性能的影响

以尿素为络合剂,氢氧化锂、醋酸锰等为原料通过水热反应获得颗粒均匀的尖晶石LiMxMn2-xO4(M=Li,Na,T1)前驱物,然后将前驱物在600℃～700℃间煅烧4h后获得最终产物.实验主要考察了掺杂元素的离子半径和M-O键离解能对产物LiMxMn2-xO4充放电过程中稳定性的影响,以及煅烧温度对材料形貌与结构的影响.结果表明掺杂元素的离子半径与被取代元素的离子半径越接近则掺杂后的材料越稳定,而M-O键离解能的影响则很小.实验发现LiNa0.02 Mn1.98O4的综合性能最佳,该样品在室温0.2C倍率的首次放电容量可以达到107 mAh·g-1,且不可逆容量衰减小,电池循环20次后容量只衰减了约2.8％.     

混合稀土氧化物掺杂SnO2气敏元件的研制

研究了Ｎｄ２Ｏ３与Ｓｍ２Ｏ３混合掺杂的ＳｎＯ２气敏元件的制作 工艺和敏感性能。测量结果表明,这种元件对乙炔气体敏感,且具有选择性好,灵敏度高等优点。