介质阻挡放电等离子体脱除氮氧化物的发射光谱研究

在大气压下, NO/N2体系中, 利用发射光谱技术对50 Hz和5 kHz交流介质阻挡放电等离子体在200～900 nm范围内进行了诊断. 在632、674.5、715.5和742 nm等处测得了N原子的谱线. 利用化学发光法NOx分析仪, 模块式红外吸收气体分析检测仪, 大气压下直连质谱多种检测手段对放电前后的稳定物种进行了分析, 观察到O2的生成. 初步讨论了无氧条件下介质阻挡放电等离子体中NO脱除的反应机制.     

大气压微波等离子体发射光谱法检测磷、氯类毒剂模拟剂

基于大气压微波等离子体发射光谱法,分析了磷、氯类毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯(Dimethyl methylphosphonate, DMMP)、马拉硫磷和三氯甲烷的特征谱线/谱带,建立了磷、氯类毒剂模拟剂的检测方法。其中,DMMP特征光谱为P原子谱线(213.62、 214.91 nm)、 PO基团谱带(254.04、 255.50 nm)和C原子谱线(247.86 nm);马拉硫磷特征光谱与DMMP相同,但PO基团谱带与C原子谱线相对强度有明显差异,可用于二者判别;三氯甲烷特征光谱为Cl原子谱线(725.66、 754.71、 837.59、 858.60、 894.81 nm等)。针对微波功率对检测效果的影响,以DMMP为例,其特征光谱强度与微波功率在40～110 W范围内呈线性关系;对于光谱收集区域的影响,实验表明,微波等离子体头部待测物特征光谱强度最高,中间和尾部依次降低。在微波功率为70 W的条件下,收集等离子体头部特征光谱,分别获得了不同毒剂模拟剂的检出限,其中,DMMP的检出限低至0.05 mg/m³,马拉硫磷的检出限为3.3 mg/m³     

介质阻挡放电引发氮氧化物等离子体化学反应

在523 K介质阻挡放电条件下,研究了不同气体组分体系中NO的转化.实验表明,在无氧体系(NO/N2)中,转化的NO主要分解为N2和O2.在富氧(NO/O2/N2)条件下,由于NO和NO2的生成, NO的转化率最低.体系中加入C2H4(NO/C2H4/N2)时, NO转化率与NO/N2体系几乎一样,与NO相比,生成的O更易与C2H4作用,几乎没有NO2的生成.当C2H4和O2共存时(NO/O2/C2H4/N2),NO主要被氧化为NO2.当能量密度为125 J•L－1时, 与其它体系相比,NO/O2/C2H4/N2体系中NO转化率和NO2生成量最大,转化每个 NO分子能耗最小(61 eV).体系中C2H4主要被氧化为CO.四个体系中N2O的生成量都较少.讨论了介质阻挡放电条件下上述四个体系可能的反应机制.     

液下阴极放电等离子体的发射光谱诊断

基于尖端放电的原理,在2 g/L Na2SO4溶液中,以铂棒为阳极、针状铂电极为阴极,建立了 一种液下阴极放电等离子体诊断装置.利用直流电源的电流和电压示数绘制了电流-电压特性曲线,光纤光谱仪测量了 200～1 070 nm的发射光谱,普通相机拍摄了不同放电电压下的放电图斑.根据发射光谱数据,估算了电子温度、转动温度和...     

大尺寸大气压空气等离子体射流设备研究

本文提出了一种特殊的大尺寸大气压空气等离子体射流设备。该设备采用一种高分子耐高温涂料作为介质进行放电,通过气体渐扩通道,产生大尺寸空气等离子体射流,射流直径最宽处可以达到28mm,长度可以达到数十mm。本文对射流中的活性物质进行光谱测量,同时对射流宏观温度进行测量,指出该射流温度非常接近室温,可以用于温度敏感材料的表面处理等方面。     

等离子体化学气相沉积法制备氮化碳薄膜的研究

试图制备某一方面性能超过现有材料的新一代材料,一直是材料科学的一个发展方向。人们知道金刚石是硬度材料之王,然而美国Soienoe等报道:从经验模型和量子力学从头计算出发,预估碳氮之间的假想的共价化合物β-C_3N_4若能制备出来,它将是一种硬度接近或超过金刚石的超硬材料。同时从组成、结构和价键特点可以预测碳氮化合物的薄膜材料将会具有良好的绝缘掩蔽性能和异常高的热传导性能,因而将成为新一代的半导体或光、电器件的介质膜材料。     

低压化学气相沉积法制备TiO2膜的研究

以四异丙醇钛为原料,采用低压化学气相沉积法研究ＴｉＯ２薄膜的沉积条件。采用紫外光谱、Ｘ射线衍射、扫描电镜等测试手段对ＴｉＯ２膜的光学性质及结构形貌进行了表征。实验表明：ＴｉＯ２膜在可见光和近红外范围内的折光率为３．１５,比用常压法制备的ＴｉＯ２膜的折光率高出３６．５％。因而,低压化学气相沉积法是制备高折射率的ＴｉＯ２膜更有效的一种方法。     

微波等离子体辅助化学气相沉积法低温合成定向碳纳米管阵列

自碳纳米管被发现以来[1] ,这种准一维纳米新材料由于其优异的力学、电学、储氢等理化性质而显示出非常重要的理论研究与实际应用价值[2 ,3] .碳纳米管阵列更可作为场致发射器件 ,有望应用于冷阴极平板显示器或纳米电子学等前沿领域[4 ] ,成为碳纳米管研究中的热点 .在已有报道的多种制备碳纳米管阵列的方法中 ,以孔性硅或孔性 Al2 O3作为模板剂 ,通过化学气相沉积制备的方法较为普遍[5～ 7] ,但此类方法往往需要在较高温度 (高于 70 0℃[6 ,7] )下进行 ,对于碳纳米管阵列最诱人的应用前景之一平板显示器而言 ,要求在显示玻璃表面直接生长…     

微波等离子体化学气相沉积法低温制备直纳米碳管膜

Among the three main methods for the synthesis of carbon nanotubes (CNTs)， chemical vapor deposition (CVD) has received a great deal of attention since CNTs can be synthesized at significantly low temperature. Plasma chemical vapor deposition methods can synthesize CNTs at lower temperature than thermal CVD. But in the usual catalytic growth of CNTs by CVD， CNTs are often tangled together and have some defects. These will limit the property research and potential applications. How to synthesize the straight CNTs at low temperature becomes a challenging issue. In this letter， straight carbon nanotube (CNT) films were achieved by microwave plasma chemical vapor deposition (MWPCVD) catalyzed by round Fe-Co-Ni alloy particles on Ni substrate at 610℃. It was found that， in our experimental condition， the uniform growth rate along the circumference of round alloy particles plays a very important role in the growth of straight CNT films. And because the substrate is conducting， the straight CNT films grown at low temperature may have the benefit for property research and offer the possibility to use them in the future applications.     

TiO2柱撑海泡石负载Ni2P的噻吩加氢脱硫性能

以氢氧化镍为镍源, 亚磷酸为磷源, TiO₂柱撑海泡石(Ti-Sep)为载体, 采用浸渍法制备了含磷化镍前驱体的样品, 然后采用程序升温还原法制备了Ni质量分数(w)为5%-25%的Ni₂P/Ti-Sep催化剂, 并考察了其噻吩加氢脱硫性能. 采用X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附、热重分析(TGA)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱对催化剂样品进行了表征. 结果表明, 海泡石经TiO₂柱撑之后层间距增大, 比表面积和孔容都明显变大, 热稳定性增强, 活性组分Ni₂P能很好地分散在海泡石层间及表面, 并且没有破坏海泡石的层状结构. 上述原因导致Ni₂P/Ti-Sep催化剂的噻吩加氢脱硫活性明显优于Ni₂P/Na-Sep(NaCl改性海泡石)和Ni₂P/HCl-Sep(HCl改性海泡石)催化剂. 当Ni负载量为15% (w)时, Ni₂P/Ti-Sep催化剂具有最好的噻吩加氢脱硫性能; 在反应温度为400℃时, 噻吩转化率达100%.     

表面In掺杂TiO2的N719/TiO2-Inx%/FTO薄膜电极的光电转换效率

采用溶胶-凝胶法制备出In 表面修饰的TiO₂ (TiO₂-Inx%)纳米粒子, x%代表在In 掺杂的TiO₂样品中In³⁺与In³⁺和Ti⁴⁺离子摩尔百分含量. 利用二(四丁基铵)顺式-双(异硫氰基)双(2,2''-联吡啶-4,4''-二羧酸)钌(II)(N719)作为敏化剂, 制备出N719/TiO₂/FTO (氟掺杂锡氧化物)和N719/TiO₂-Inx%/FTO染料敏化薄膜电极. 光电转换效率实验表明, 在薄膜电极+0.5 mol·L^-1 LiI+0.05 mol·L^-1 I₂的三甲氧基丙腈(MPN)溶液+Pt 光电池体系中,N719/TiO₂-Inx%/FTO薄膜电极的光电转换效率均高于N719/TiO₂/FTO, 其中N719/TiO₂-In0.1%/FTO的光电转换效率比N719/TiO₂/FTO提高了20%. 利用X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)、漫反射吸收光谱(DRS)、荧光(PL)光谱和表面光电流作用谱确定了TiO₂-Inx%样品中In3+离子的存在方式和能带结构; 利用表面光电流作用谱研究了N719/TiO₂-Inx%/FTO薄膜电极的光致界面电荷转移过程. 结果表明, In3+离子在TiO₂表面形成O-In-Cl_n (n=1, 2)物种, 该物种的表面态能级位于导带下0.3 eV处; 在光电流产生过程中, O-In-Cl_n (n=1, 2)表面态能级有效地抑制了光生载流子在TiO₂-Inx%层的复合, 促进了阳极光电流的增加, 从而导致N719/TiO₂-Inx%/FTO薄膜电极的光电转化效率高于N719/TiO₂/FTO, 并进一步讨论了光致界面电荷转移的机理.     

偏硼酸锶催化剂光催化还原CO2合成CH4

采用溶胶-凝胶法制备出偏硼酸锶(SrB₂O₄)光催化剂. 紫外光催化还原CO₂合成CH₄(在液相水中)的实验证明: SrB₂O₄催化剂的光催化活性略高于TiO₂(P25). 利用X射线电子衍射谱(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、荧光(PL)光谱和紫外-可见(UV-Vis)漫反射吸收光谱等技术, 研究了SrB₂O₄ 催化剂的晶体结构、形貌和能带结构. 结果表明: SrB₂O₄ 的价带为2.07 V (vs normalhydrogen electrode (NHE)), 低于(H₂O/H⁺)的氧化还原电位E_redox^o (0.82 V (vs NHE)); 而导带为-1.47 V (vsNHE), 高于(CO₂/CH₄)的氧化还原电位E_redox^o (-0.24 V (vs NHE)). 因此, SrB₂O₄催化剂可以有效地光催化还原CO₂生成CH₄. 与TiO₂(P25)相比, SrB₂O₄催化剂具有相对较高导带, 光生电子的还原能力强于TiO₂(P25), 更有利于CH₄的生成, 从而决定了SrB₂O₄催化剂光催化还原CO₂合成CH₄具有较高的光催化活性.     

简易模板剂法制备多级介孔TiO2微球及其在染料敏化太阳能电池中的性能

采用模板剂法一步合成分级结构的介孔TiO₂微球, 考察了烷基胺类模板剂中烷基链长度对介孔TiO₂微球合成及性能影响. 将其应用于染料敏化太阳能电池的光阳极半导体薄膜中, 得到了9.5%-10.1%的高能量转换效率. X射线衍射(XRD)、物理吸附仪(BET)、扫描电镜(SEM)等的分析结果表明: 分级结构介孔TiO₂微球的晶相为纯锐钛矿型; 介孔TiO₂微球表面粗糙, 的纳米粒子堆积形成, 使微球具有介孔性质和较适宜的比表面积. 介孔TiO₂微球堆积形成了利于物质扩散的通道并具有良好的光散射效果; 同时微球介孔粗糙表面保证了染料的大量吸附, 从而提高了电池的光电流. 通过电化学阻抗分析结果验证了分等级结构介孔TiO₂微球光阳极有利于电解液的传输和物质扩散的优异性能.     

金红石相TiO2-石墨烯复合材料的制备及其光催化性能

以鳞片石墨为原料, 用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO), 以异丙醇钛为钛源经一步水热法制备得到金红石相TiO₂-石墨烯复合材料(rGO-TiO₂), 考察了氧化石墨烯用量对复合材料光催化性能的影响. 采用X射线衍射(XRD), 比表面积(BET), 透射电镜(TEM), 扫描电镜(SEM), 拉曼光谱, 紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和荧光光谱(PL)等测试手段对复合材料进行表征. 结果表明: 复合材料中TiO₂为针簇状结构的金红石相, 与石墨烯能够均匀复合; 与纯金红石相TiO₂相比, 复合材料具有较大的比表面积. 研究了该复合材料在紫外光下对罗丹明B 以及可见光下对甲基橙光降解效果. 当氧化石墨烯浓度为0.5 mg·mL^-1时, 制备得到的复合材料rGO-TiO₂具有较好的光催化效果.     

原位碳、氮共掺杂二氧化钛空心球的制备与可见光光催化性能

在H₂O₂-HF 的乙醇-水混合溶液中, 通过水热处理碳氮化钛(TiCN)制备了碳、氮共掺杂TiO₂ 空心球(CNTH). 用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X 射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱表征了所制备的样品. 在可见光(λ≥400 nm)照射下, 通过降解甲基蓝检测了碳、氮共掺杂TiO₂空心球的光催化活性. 结果表明, 源于TiCN中的部分碳和氮原子原位掺入了TiO₂的晶格中, 部分碳掺入TiO₂点阵的间隙中. 该材料在整个可见光区展示了增强的可见光吸收, 其带边明显红移. 光催化研究表明在强可见光吸收和独特的空心球结构的协同作用下, 碳、氮共掺杂TiO₂空心球展示了比P25更高的可见光光催化活性.     

CO2在Na2Cr2O7溶液中的平衡溶解度模型

为研究重铬酸钠(Na₂Cr₂O₇)对CO₂溶解的影响, 本文在带有搅拌的气液相高压平衡釜内, 采用静态法测定了温度在313.2-333.2 K, 压力在0.1-1.9 MPa 范围内, 重铬酸钠浓度分别为0、0.361、0.650、0.901 mol·kg^-1 时, CO₂ 在Na₂Cr₂O₇溶液中的溶解度. 结果表明: (1) Na₂Cr₂O₇对CO₂ 的溶解有盐析效应; (2) CO₂ 在Na₂Cr₂O₇溶液中的溶解符合亨利定律, 并且CO₂溶解度是温度和Na₂Cr₂O₇浓度的函数, 且用改进的Setschenow方程和Peng-Robinson-Pitzer (PR-Pitzer)方程拟合了在此温度、压力及重铬酸钠浓度范围内的实验数据, 拟合效果较好, 并且其平均相对误差分别为4.24%和3.32%.     

稀碱溶液中水热法制备柔性TiO2纳米须薄膜的生长机制及表征

以柔性不锈钢基底上经磁控溅射沉积的钛膜为钛源, 在1 mol·L^-1的低浓度NaOH溶液中水热法制备了朝基底上方取向生长的大长径比柔性TiO₂纳米须薄膜, 考察了钛膜沉积条件对纳米须薄膜的影响, 系统研究了水热反应条件对薄膜生长过程的影响及TiO₂纳米须薄膜的形成机制. 通过场发射扫描电镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射仪(XRD)等对样品进行了表征. 结果表明, 与室温沉积的钛膜相比, 600 ℃下沉积的钛膜水热后得到的纳米线薄膜与基底的附着力更好. 所得TiO₂纳米须为单晶锐钛矿, 经由Na₂Ti₂O₄(OH)₂、H₂Ti₂O₅·H₂O转变而来. 纳米须形成于水热阶段, 平行于Na₂Ti₂O₄(OH)₂的(100)晶面择优取向生长, 纳米须经历了纳米片→纳米线束→纳米线的裂解生长过程. 朝基底上方取向生长的纳米须薄膜的形成是低浓度NaOH溶液与较高水热温度(220 ℃)协同作用的结果. 进一步在Na₂SO₄溶液中研究了薄膜电极的光电化学性能, 结果表明, TiO₂纳米须薄膜的光电性能明显优于零维纳米颗粒薄膜和二维纳米片薄膜, 显示了良好的应用前景.     

具有分级多孔结构和光催化性质的核-壳纳米球(HP-Fe2O3@TiO2)

通过溶剂热和溶胶-凝胶涂层法, 设计并制备了具有分级多孔结构和光催化性质的核-壳纳米球(HP-Fe₂O₃@TiO₂). 透射电子显微镜(TEM)照片证明所得HP-Fe₂O₃@TiO₂样品具备分级多孔结构, 这是因为HP-Fe₂O₃@TiO₂的内核-Fe₂O₃具有大孔空隙, 同时外壳-TiO₂具有介孔空隙. 此外, 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)以及氮气吸附-脱附曲线深入研究了HP-Fe₂O₃@TiO₂的结构及其性质. 分别在可见及紫外光照下, 研究了样品在H₂O₂体系下的光催化降解亚甲基蓝(MB)的性质. 所观察到的HP-Fe₂O₃@TiO₂纳米球的光催化性能, 可归因于核-壳结构的协同作用, 这进一步表明, TiO₂外壳对α-Fe₂O₃的光催化活性有重要影响作用. 在可见光照射下, HP-Fe₂O₃@TiO₂ (1 mL Ti(OC₄H₉)₄ (TBT))具有较优异的光催化活性. 同时, HP-Fe₂O₃@TiO₂ (4mL TBT)具备优异的单分散形貌, 并在紫外光照射下, 表现出最优的光催化活性.     

MgH2+20%(w)MgTiO3复合材料的吸/放氢性能

为了降低MgH₂的吸放氢温度, 提高其吸放氢动力学性能, 本文通过球磨方法制备了MgH₂+20%(w)MgTiO₃复合储氢材料, 并研究了其储氢性能. X射线衍射(XRD)结果表明, MgTiO₃在与MgH₂球磨过程中生成Mg₂TiO₄和TiO₂, 并且Mg₂TiO₄和TiO₂在体系的吸放氢过程中保持稳定, 能够对MgH₂的吸放氢过程产生催化作用. 程序升温脱附和吸/放氢动力学测试结果表明, 添加MgTiO₃后MgH₂的初始放氢温度从389 ℃降至249 ℃.150 ℃下的吸氢量从0.977%(w)提高到2.902%(w), 350 ℃下的放氢量从2.319%(w)提高到3.653%(w). 同时, MgH₂放氢反应的活化能从116 kJ·mol^-1降至95.7 kJ·mol^-1. 与MgH₂相比, MgH₂+20%(w) MgTiO₃复合材料的热力学与动力学性能均有显著提高, 这主要是由于球磨和放氢过程中原位生成的TiO₂和Mg₂TiO₄具有良好的催化活性.