稀土元素掺杂对Y2SiO5:Tb发光性能的影响

系统讨论了La^3 ，Sc^3 ，Gd^3 和Lu^3 掺杂对(Y0.97Tb0.03)2SiO5的光致和阴极射线发光性能的影响，发现不同稀土元素对(Y0．97Tb0．03)2SiO5的发光性能有不同的作用，发光强度与掺杂稀土元素的种类和含量有关。在光致条件下，当La^3 ，Sc^3 ，Gd^3 和Lu^3 掺杂量分别为0．05，0．30，0．30和0．20时，与(Y0.97Tb0.03)2SiO5相比，(Y0．97-xRExTb0.03)2SiO5的发光强度分别变化了 10％，-30％，-15％和 20％。稀土元素掺杂对激活剂有显著的稀释作用，随掺杂稀土元素含量增大，激活剂的猝灭浓度表现出增大的趋势。稀土元素掺杂对(Y0．97Tb0.03)2SiO5的色纯度也有影响，不同稀土元素掺杂后荧光粉发光的色纯度表现出持续升高或降低的趋势。在阴极射线作用下，稀土掺杂(Y0.97Tb0.03)2SiO5的发光强度均得到提高，提高的程度依La^3 ，Gd^3 ，Lu^3 和Sc^3 次序分别为10％，25％，25％和5％-10％。根据稀土元素对发光性能的影响分析了稀土元素掺杂后(Y0.97Tb0.03)2SiO5发光性能产生差别的原因。     

DMFCs用磺化聚醚醚酮/功能化二氧化硅复合质子交换膜

在磺化度(DS)为55.1%的磺化聚醚醚酮(SPEEK)中掺杂功能化二氧化硅(吸湿性SiO2溶胶及带有磺酸基团的二氧化硅(SiOx-S)粒子)制备SPEEK/SiO2和SPEEK/SiOx-S复合质子交换膜.SiO2和SiOx-S的掺杂能有效提高复合膜的抗溶胀、阻醇性能及高温低湿情况下的电导率.纯SPEEK膜在80℃溶胀为52.6%,而SiO2和SiOx-S掺杂量为15%的复合膜在此温度下分别仅有26.2%和27.3%的溶胀.在室温至80℃范围内,SPEEK/SiO2(20 wt%)和SPEEK/SiOx-S(20 wt%)复合膜的甲醇透过系数比Nafion115膜小近2个数量级.在120℃、相对湿度(RH)为40%情况下,SPEEK纯膜的电导率仅为2.6×10-4S.cm-1,SPEEK/SiO2(20 wt%)复合膜约为2.0×10-3S.cm-1,而SPEEK/SiOx-S(20 wt%)复合膜高达1.0×10-2S.cm-1,与Nafion115相当.SPEEK/SiO2(20 wt%)和SPEEK/SiOx-S(20 wt%)2种复合膜的尺寸稳定性较高,膜电极无催化剂与膜分离现象,其DMFCs单电池性能好于SPEEK膜.     

溶胶-凝胶法制备Eu3+掺杂SiO2玻璃粉体及其性质

采用溶胶-凝胶方法制备了从1%-10%不同浓度Eu离子掺入的SiO2玻璃,并对于不同浓度掺杂和退火处理对其结构和发光性能的影响进行了研究。X射线衍射测试显示,制备出了Eu离子掺入的无定形SiO2玻璃。SEM显示,退火处理后的样品呈多孔“蜂窝”状结构。稀土离子掺入的浓度和退火温度等对Eu离子掺入的SiO2玻璃的结构和荧光发光性质有十分显著的影响。发现稀土离子掺杂浓度从1%-10%的过程中出现了两次浓度淬灭等现象。     

纳米二氧化硅改性石蜡微胶囊相变储能材料的研究

以石蜡为芯材,甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物为壁材,纳米SiO2为改性剂,采用原位聚合法制备了石蜡微胶囊相变储能材料,系统研究了添加纳米SiO2对石蜡微胶囊相变材料性能的影响;采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、示差扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)等对石蜡微胶囊相变材料的化学结构、表面形貌和热性能进行了表征.研究表明,纳米SiO2能够有效提高微胶囊壁材的热稳定性,当丙烯酸酯壁材中添加3％改性纳米SiO2时,微胶囊呈球形且表面光滑,尺寸250 ～ 300 nm,具有良好的储热能力,相变潜热高达134.79 J/g,分解温度比未添加改性纳米SiO2的石蜡微胶囊提高了40 K,经过1000次热循环测试,石蜡渗漏率仅2.96％.     

有机改性二氧化硅及其负载钴催化剂的费托合成反应性能

利用硅烷化作用分别制得了甲基、二甲基和三甲基改性的SiO2载体,采用等体积浸渍法制备了质量分数为5%的一系列负载型钴催化剂.考察了有机改性对催化剂费托合成催化性能的影响.结果表明,SiO2经有机基团改性后,表面硅羟基浓度减小,削弱了钴硅之间的相互作用,促进了催化剂的还原,提高了催化剂的活性,降低了甲烷选择性.由于空间位阻不同,不同有机基团改性的SiO2的表面硅羟基浓度不同,催化剂活性随着表面硅羟基浓度的减小而提高.     

La3+-SiO2掺杂纳米TiO2的合成及其光催化降解甲基橙的研究

以三嵌段非离子表面活性剂P123为模板,采用水热法合成了La3+-SiO2掺杂纳米TiO2,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)等手段,考察了La3+-SiO2掺杂纳米TiO2的结构与光学特性.实验结果表明,La3+和SiO2掺杂使TiO2的晶粒在生长过程中受到阻碍.Ti-O-Si键和Ti-O-La键的形成抑制了金红石相的形成和晶粒长大,提高了TiO2的热稳定性,有利于获得高纯度锐钛矿相纳米TiO2.La3+-SiO2掺杂将TiO2的光响应范围拓宽至可见光区,提高了纳米TiO2的光催化性能.与纯纳米TiO2相比,La3+-SiO2掺杂纳米TiO2光催化降解甲基橙的性能显著提高.     

SiO2掺杂TiO2催化超声降解甲基橙溶液

采用实验室合成的SiO2掺杂TiO2作为催化剂,以甲基橙超声降解反应为模型,研究了各种因素对SiO2掺杂TiO2催化超声降解甲基橙的影响.结果表明在SiO2掺杂TiO2催化剂作用下超声降解甲基橙的效果明显优于非掺杂的锐钛矿型TiO2的催化效果.SiO2掺杂TiO2催化剂用量在0.5～1.0g/L之间,超声波频率25kHz,输出功率1.0W/cm2,pH为1.0～3.0时,在甲基橙水溶液初始浓度20mg/L的条件下,80min,降解率达到了98%以上,COD的去除率也达到了99.0%.因此,SiO2掺杂TiO2催化超声降解有机污染物的方法具有很好的应用前景.     

中温固体氧化物燃料电池Sc掺杂锰酸锶镧阴极材料

采用改进的柠檬酸法合成了Sc掺杂的锰酸锶镧(LSM)材料(LSMS), 即La0.8Sr0.2Mn1-xScxO3±δ (简写为LSMSx, x=0, 0.02, 0.05和0.1)复合氧化物. 采用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR)及电化学方法分别对合成材料的结构、还原行为及以LSMSx-YSZ(即LSMSx与8%Y2O3掺杂的ZrO2复合物)为阴极的中温固体氧化物燃料电池的性能进行了表征. XRD结果表明,在焙烧温度900 ℃、 Sc掺杂量较低(x<0.1)时LSMS材料能形成纯钙钛矿结构,随着掺杂量和焙烧温度提高, LSMS发生了不同程度的Sc2O3偏析现象. H2-TPR结果表明,焙烧温度对材料还原峰的形状和温度影响较大. 由于Sc的掺杂以及Sc2O3的析出在样品结构中引入了结构缺陷,提高了LSMS中Mn4+和氧空位的浓度,加快了体相氧的迁移,改善了材料的还原性. 但是随着Sc含量和焙烧温度提高, Sc掺杂对样品的还原活性改善不明显,这是由于Sc2O3偏析量增加引起的. 电化学方法表征结果表明, LSMSx-YSZ复合阴极电池性能受Sc掺杂量、操作温度及阴极焙烧温度的影响. 在本研究的掺杂范围内, Sc的掺杂显著提高了LSM基阴极低温操作的性能. 这主要是由于Sc掺杂LSMS-YSZ复合阴极中氧空位的数目增加,导致阴极对氧还原反应的电化学活性提高,改善了LSM基阴极由于氧空位不足引起低温下极化损失严重的问题.     

Li+掺杂对Y2SiO5:Pr3+上转换发光性能影响

采用溶胶-凝胶法制备Li+掺杂改性的Y2SiO5:Pr3+上转换发光材料,考察了Li+掺杂对样品晶型及发光性能的影响。采用XRD,DSC-TGA,FS对所制备的材料进行表征,结果表明Li+掺入浓度在7%～8%(摩尔分数)之间会引起Y2SiO5晶体类型由X1型转变为X2型,且Li+掺入后样品转晶型温度由950℃降至800℃;样品经800℃煅烧处理后以X1型Y2SiO5为主相,850℃煅烧处理后以X2型Y2SiO5为主相;Li+掺入同时会提高Y2SiO5:Pr3+材料的上转换发光强度,Li+最佳掺杂浓度为10%,对于双掺杂Pr3+,Li+:Y2SiO5体系中Pr3+最佳掺杂浓度为1.2%。     

S掺杂S-TiO_2/SiO_2可见光响应光催化剂的制备及性能

以四氯化钛为钛源,硫脲为硫源,采用液相水解-沉淀法制备了S掺杂的TiO2/SiO2(S-TiO2/SiO2)催化剂,并以苯酚为模型物,考察了催化剂在可见光区、紫外光区和太阳光下的光催化活性,以及催化剂的使用寿命和分离性能.采用X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、X射线衍射、透射电镜及N2吸附-脱附等技术对催化剂进行了表征.结果表明,S以+6价形式进入TiO2体相并置换晶格中的Ti4+,适量S掺杂的S-TiO2/SiO2在紫外光区、可见光区和太阳光下均表现出较高的光催化活性.SiO2与TiO2界面间有Ti-O-Si键形成,结合牢固.S掺杂在TiO2表面生成Ti-O-S键,形成新的能级结构,使光催化剂在450～550nm产生吸收,诱发TiO2可见光催化活性;同时提高了TiO2表面羟基数量.SiO2的加入可减小TiO2颗粒的平均尺寸,增大催化剂的比表面积,改善催化剂的分离性能,提高催化剂的使用寿命.     

掺杂F-,Sr2+的氧化铈紫外屏蔽和氧化催化性研究

采用沉淀法合成F-,Sr2+单掺杂和共掺杂的氧化铈,探讨了不同掺杂离子对氧化铈紫外屏蔽性能和氧化催化性能的影响.XRD结果表明,F-,Sr2+单掺杂或共掺杂的CeO2均为立方萤石结构,但衍射峰因掺杂离子的不同而稍有偏移.UV-Vis光谱表明,F-,Sr2+单掺杂和共掺杂的氧化铈的紫外屏蔽性能均优于纯氧化铈.共掺杂氟锶后的氧化铈的氧化催化性明显比纯氧化铈的弱,但是,单掺杂氟离子或锶离子的氧化铈的氧化催化性比纯氧化铈的强.     

稀土元素掺杂对TiO2薄膜光催化性能的影响

采用Sol-Gel法、浸渍-提拉法制备了RE(Sm, Dy, Lu) 掺杂TiO2的锐钛矿晶型薄膜. 用X射线衍射分析、 UV-Vis透射光谱及电化学实验对其进行了表征, 通过对紫外光照射下甲基橙溶液的光催化降解评价了其光催化性能. 结果表明, RE掺杂的TiO2薄膜的吸收光向长波方向移动; 掺杂浓度是影响光催化活性的重要因素; 适量RE掺杂可以明显提高TiO2薄膜的光催化性能; 最佳掺杂浓度是0.5%. 其中掺杂Sm样品的光催化活性最好. 分别讨论了RE不同浓度及不同元素掺杂对TiO2光催化性能的影响机制.     

蓝色磷光材料FIrpic的发光特性

研究了掺杂浓度及热退火对磷光材料双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2?)吡啶甲酰合铱(FIrpic)发光性能的影响.不同掺杂浓度的薄膜及有机电致发光器件(OELDs)的发光颜色都随FIrpic浓度的增大由蓝色逐渐变化到黄绿色.纯FIrpic薄膜的吸收光谱和光致发光(PL)光谱在440-480nm范围内有明显的光谱重叠,476nm处的发光强度随FIrpic掺杂浓度增大而降低主要是由自吸收效应引起的.测量了不同激发密度下的光致发光光谱和不同掺杂浓度下的电致发光(EL)光谱,发现530nm处的发光强度随激发强度或掺杂浓度的增大而增强,证实了530nm处的发光是来源于FIrpic分子间的激基缔合物发光.通过比较热退火前后薄膜微观形貌及电致发光器件光谱的变化,进一步证实了热退火促进FIrpic分子聚集,增强了FIrpic分子间的辐射跃迁发光.通过调控FIrpic掺杂浓度和优化器件结构,并对器件进行热退火处理得到一系列发光颜色从蓝色逐渐变化到黄绿色的有机电致发光器件.     

蓝色磷光材料Flrpic的发光特性

研究了掺杂浓度及热退火对磷光材料双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2’)吡啶甲酰合铱(Flrpic)发光性能的影响.不同掺杂浓度的薄膜及有机电致发光器件(OELDs)的发光颜色部随Flrpic浓度的增大由蓝色逐渐变化到黄绿色.纯Flrpic薄膜的吸收光谱和光致发光(PL)光谱在440-480 nm范围内有明显的光谱重叠,476 nm处的发光强度随Flrpic掺杂浓度增大而降低主要是由自吸收效应引起的.测量了不同激发密度下的光致发光光谱和不同掺杂浓度下的电致发光(EL)光谱,发现530 nm处的发光强度随激发强度或掺杂浓度的增大而增强,证实了530 nm处的发光是来源于Flrpic分子间的激基缔合物发光.通过比较热退火前后薄膜微观形貌及电致发光器件光谱的变化,进一步证实了热退火促进Flrpic分子聚集,增强了Flrpic分子间的辐射跃迁发光.通过调控Flrpic掺杂浓度和优化器件结构,并对器件进行热退火处理得到一系列发光颜色从蓝色逐渐变化到黄绿色的有机电致发光器件.     

氮掺杂TiO2/SiO2核壳型复合微球的制备及其可见光催化性能

 以单分散性良好的SiO2微球为模板,以钛酸四丁酯为钛源,利用化学吸附和原位水解方法制备了TiO2/SiO2核壳结构复合微球,并在氨气气氛下进行了氮掺杂. 以罗丹明B水溶液的光催化降解为模型反应,评价了所制试样在可见光照射下的光催化活性,并借助透射电镜、高分辨透射电镜、 X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、红外光谱和X射线光电子能谱等测试手段对其结构、形貌和光谱性质进行了表征. 结果表明,氮掺杂TiO2/SiO2为核壳结构, TiO2包覆层厚约10 nm. 由于SiO2核与TiO2壳间形成了 Ti-O-Si 键, TiO2的热稳定性增强. 掺杂的氮形成了 Ti-O-N 键. 600 ℃下氮化1 h得到的试样的可见光活性最佳. 由于结合了SiO2核优良的吸附性能及氮掺杂TiO2壳的可见光响应性能,该复合微球在整体上表现出比P25更优的光催化活性.     

稀土/二氧化钛催化剂的制备和光催化消除气体污染物

为了提高TiO2的光催化性能,用溶胶-凝胶法制备了掺杂稀土元素的RE(RE=La,Ce,PR,Nd)/TiO2催化剂,并对其进行表征.通过光催化消除甲醇气体为模式反应,研究了催化剂的催化性能.探讨稀土掺杂量、活化温度、甲醇的初始浓度对催化剂活性的影响.实验结果表明:由于稀土元素的掺杂,TiO2由锐钛矿向金红石相的转变温度有所提高,热稳定性增加,光生电子和空穴复合率有所降低,催化性能比纯TiO2明显提高.尤其是Pr元素的掺杂对TiO2催化性能的提高最为明显.当甲醇初始浓度为4.5 g·m-3,流速为10.0ml·min-1,催化剂用量为0.1 g时,Pr/TiO2光催化消除甲醇的消除率达100%.     

Sm, Pr掺杂CeO2和CeMoO15基固体电解质的结构与性能

采用溶胶凝胶法制备了Sm和Pr掺杂的CeO2和CeMoO15基固体电解质, 通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、场发射扫描电镜(FE-SEM)等手段对氧化物结构进行了分析, 用交流阻抗谱测试了其电性能, 并比较了不同基体及其掺杂体系的结构与电性能. 结果表明, Ce6MoO15基掺杂体系的导电性能高于CeO2基掺杂体系; 元素Mo的加入使Ce6MoO15基材料的晶粒尺寸增大, 晶界相成分减少, 材料的晶界电导率增加, 600 ℃以下材料导电性能明显提高; Pr的掺入减小了材料的晶粒尺寸, 提高了材料的晶界电导率.     

SiO2负载氮掺杂TiO2可见光响应光催化剂的制备及性能

以四氯化钛为钛源,尿素为氮源,采用液相水解-沉淀法制得SiO2负载N掺杂TiO2可见光响应TiO2-xNy/SiO2光催化剂(TSN)。以苯酚为模型物,考察了TSN在可见光区、紫外光区及太阳光下的光催化活性,以及催化剂的使用寿命、分离性能。采用XPS、FTIR、UV-Vis DRS、XRD、TEM和低温氮物理吸附等对催化剂的结构进行表征。结果表明,N以阴离子形式进入TiO2体相并置换晶格中的O,适量N掺杂的TSN在紫外光区、可见光区及太阳光下均表现出较高的活性。SiO2与TiO2界面间有Ti-O-Si键形成,结合牢固。N掺杂在TiO2表面生成Ti-O-N键,形成新的能级结构,使催化剂的吸收红移至450~500 nm,诱发TiO2可见光催化活性。SiO2负载可减小TiO2颗粒平均尺寸,增加催化剂比表面积;同时SiO2负载还可改善催化剂的分离性能,提高催化剂使用寿命。     

LiF掺杂TiO2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了LiF掺杂的TiO2光催化剂,并采用X射线衍射、X射线光电子能谱和光致发光光谱等技术对样品进行了表征.以亚甲基蓝的光催化降解为反应模型,考察了LiF掺杂量、退火温度和溶液pH值对催化剂光催化性能的影响.结果表明,LiF的掺杂降低了金红石相的形成温度,同时在TiO2表面引入大量羟基氧并提高了TiO2表面氧空穴浓度,因此提高了TiO2的光催化性能.在LiF掺杂量为8%,退火温度为500℃和反应液pH值为6.6的条件下,LiF掺杂的TiO2的光催化活性是未掺杂TiO2的6倍.     

In对Ni/SiO2催化剂苯甲醚加氢脱氧性能的影响:苯环加氢及 C-C键氢解的抑制作用

由可再生木质素基生物质油加氢脱氧制三苯(苯、甲苯及二甲苯)及燃油可减少对化石能源依赖、缓解环境问题,加氢脱氧催化剂的研究开发为众多学者密切关注.我们以低成本金属Ni为加氢脱氧活性组分,采用金属In对金属Ni催化剂进行改性,旨在增加以苯甲醚为模型反应物加氢脱氧中的三苯收率、降低金属Ni的C-C键氢解及甲烷化活性,提高反应过程中碳收率、降低耗氢量.采用等体积浸渍-程序升温还原法制备了Ni/SiO2及Ni-In/SiO2催化剂,研究了Ni/In比及Ni含量对In改性Ni/SiO2催化剂结构和苯甲醚加氢脱氧性能的影响,利用H2-TPR,H2化学吸附,XRD,NH3-TPD,XPS,TEM及N2物理吸附-脱附等手段对催化剂及其前驱体进行了表征,采用石英管固定床反应器在300°C、常压、H2/苯甲醚摩尔比25及苯甲醚重时空速0.4 h-1的反应条件下考察了催化剂苯甲醚加氢脱氧性能,分析了催化剂结构与性能之间的关系.H2-TPR结果显示,金属In的加入抑制了催化剂前驱体中Ni物种的还原.XRD,H2化学吸附,HAADF-STEM-EDS及XPS等结果表明,经450°C还原制备的Ni-In/SiO2双金属催化剂中Ni和In接触紧密.In的加入明显降低了催化剂表面金属Ni的活性位数量;并且,Ni/In比越低Ni-In/SiO2催化剂H2化学吸附量越小.XPS结果还显示,Ni-In/SiO2催化剂中存在金属In向Ni转移电子.上述结果说明,在Ni-In/SiO2催化剂中金属Ni与In存在较强的相互作用.在苯甲醚加氢脱氧反应中,与Ni/SiO2催化剂相比,Ni-In/SiO2催化剂虽因表面Ni密度较低而具有较低苯甲醚转化率,但其苯环加氢、C-C键氢解及CO甲烷化活性较低,因而具有较高的三苯及环己烷选择性;并且,随Ni/In比的降低(即In含量的增加),Ni-In/SiO2催化剂的加氢、氢解及甲烷化能力呈减弱趋势.随Ni质量含量提高,Ni-In/SiO2双金属催化剂上苯甲醚转化率提高,但对三苯选择性及C-C键氢解能力影响不明显.经分析认为,与Ni/SiO2相比,Ni-In/SiO2催化剂较低的苯加氢及C-C键氢解活性与In对表面连续Ni位隔离作用及金属镍位电子云密度提高有关.在优化的反应条件下,Ni质量含量为40%、Ni/In比为40的Ni-In/SiO2催化剂上三苯收率为60.4%,高于相同Ni质量含量Ni/SiO2催化剂上三苯收率(51.6%).