酸根离子掺杂对多孔阳极氧化铝光致发光特性的影响

采用电化学二次阳极氧化法分别在纯硫酸、纯草酸及硫酸-草酸混合电解液中制备了3个系列的多孔阳极氧化铝(AAO)样品, 考察了它们在250 nm光激发下的光致发光(PL)特性. 研究结果表明, 各系列AAO样品在350～450 nm波段范围内的PL谱形均完全相似, 具有相同的发光中心, 即氧空位缺陷态; 掺杂进入AAO样品的SO₄^2-和C₂O₄^2-分解形成的发光中心对应的光发射分别在288和328 nm附近; 对于硫酸-草酸混合电解液中生长的AAO样品, 其在328 nm附近的发光峰随着硫酸-草酸体积比的增大呈先增大后减少的变化, 而288 nm附近的发光峰却由基本消失到逐渐显现. 初步分析了该现象的成因.     

微量钛掺杂的纳米二氧化锆相变过程中的光学性质

微量钛掺杂的纳米氧化锆由于纳米“小尺寸效应”的影响,在材料中产生了过量的氧空位缺陷,这些氧空位缺陷使得氧化锆在室温下呈现出高温的四方相。这种晶相的变化对氧化锆的光学性质产生了很大的影响。在氧化锆从四方相向单斜相的转变过程中,位于470 nm位置的Ti发光中心的宽带发光以及相同位置的余辉发光得到了增强。     

ZnO纳米粒子的表面氧空位与其光致发光和光催化性能的关系

采用沉淀法制备了ZnO纳米粒子, 并利用XPS, SPS, ESR和PL等测试技术对样品进行了表征, 同时评估了样品在光催化氧化气相n-C₇H₁₆中的活性. 重点考察了ZnO纳米粒子的表面组成和结构与其光致发光和光催化性能的关系. 结果表明: ZnO纳米粒子的粒子尺寸越小, 表面氧空位的量越大, 光致发光信号越强, 光催化活性越高. 说明它们之间必然存在一定的关系, 这是因为光致发光信号主要归属于表面氧空位引发的自由和束缚激子发光, 而表面氧空位由于易于捕获光生电子, 且与吸附氧间存在强烈的相互作用, 以至于有利于氧化反应的进行. 此外, 也说明了ZnO纳米粒子的表面态是非常丰富的, 主要是由氧空位和氧物种等引起的.     

环境中二氧化硫监测的多孔硅光学传感方法研究

提出一种用于SO_2监测的多孔硅光学传感方案,其原理是以光催化氢化硅烷化处理的多孔硅作为敏感材料,根据多孔硅光致发光峰猝灭程度与SO_2浓度间定量关系,实现SO_2传感。实验采用电化学方法将n型单晶硅腐蚀形成多孔硅并进行氢化硅烷化处理,获得敏感膜层;研究多孔硅发光特性、传感特性、选择性和稳定性。结果表明该多孔硅具有良好光致发光性能,在大气环境和碱性介质中稳定性较高;当SO_2体积分数为5×10-5~2.5×10-4时,多孔硅传感SO2的过程服从SternVolmer方程,其SternVolmer常数k为5×104;同时,体积分数为0.05的CO_2或NO以及体积分数为0.01的CO或NO_2对多孔硅光致发光峰强度无影响。用本法测定样品中SO_2含量,结果满意。     

ZrO2氧空位显微结构的高分辨电镜研究

基于透射电镜X射线能谱仪得到的微区成分信息及高分辨电子显微结构信息,构建具有氧空位缺陷的ZrO2晶体结构模型,用200 kV透射电子显微镜的参数进行高分辨实验像的多片层法模拟计算,观察分析了ZrO2多晶材料样品的晶格缺陷.沿[001]方向的二维晶格像及相应的傅立叶变换像显示出ZrO2样品的晶格缺陷.将计算机模拟结果与高分辨实验像进行比较,结果表明计算机模拟像的衬度及周期性与实验像之间符合良好.根据晶体结构的缺陷模型和模拟计算,阐明了氧空位缺陷引起的实验像衬度的变化.通过高分辨电子显微观察结果及计算机模拟结果,揭示了陶瓷ZrO2多晶材料样品晶格中氧空位的存在.     

两步法制备多孔硅及其表征I:恒电流法(英文)

本工作通过采用电化学极 -化学氧化两步法在 1:1氢氟酸和乙醇溶液中制备出孔径约为 1～ 2 μm ,厚度大经为 6～ 10 μm的多孔硅样品 .首先将 0 .0 3A/cm2 的恒电流施加到p( 10 0 )硅片一段时间 ,然后将该硅片浸到 2 0 %的硝酸溶液中氧化一段时间 .通过此方法获得的多孔硅结构再进一步用扫描电子显微镜和拉曼光谱仪进行表面形貌和光学性质的考察 .所有制备出的多孔硅结构均有光致发光现象 .老化的多孔硅样品 (在干燥器放置一年 )的光致发光谱峰强度明显增强 ,但分别经过苯乙烯和十六碳烯 ( 1)两种有机溶剂处理 1h后的老化多孔硅样品的光致发光强度却没有显著改变 .     

多孔Ce_(1-x)Nd_xO_(2-y)的微波引诱燃烧合成及其光催化性能研究

采用硝酸铈、硝酸钕、尿素为原料,使用微波引诱燃烧法合成了多孔Ce1-xNdxO2-y固溶体。利用X射线衍射仪、Raman光谱仪、红外光谱仪、扫描电镜、N2吸附-脱附技术、紫外-可见吸收光谱仪等测试手段对产物进行了表征。XRD分析表明,Ce1-xNdxO2-y固溶体的粒径范围在40~60 nm之内,且所有产物为萤石结构。Raman测试表明,在Ce1-xNdxO2-y中,由于Nd3+的掺杂而产生氧空位,且空位浓度随Nd3+掺杂量的提高而增加。红外结果证明,Ce-O键的吸收峰在1400 cm-1左右处,由于Nd3+的掺杂而使得在2346 cm-1的吸收峰消失。从SEM和孔径分布结果可看出,产物为多孔结构。紫外-可见光吸收和可见光催化降解实验表明,随着Nd3+掺杂量的增加,Ce1-xNdxO2-y的紫外吸收增强;由于多孔结构和氧缺位的产生,产物在可见光范围内有较明显的吸收。     

ZnO和TiO2纳米粒子的光致发光性能及其与光催化活性的关系

采用沉淀法和溶胶-凝胶法制备了ZnO和TiO2及掺Zn2+的TiO2纳米粒子,用XRD和荧光光谱(FS)等手段对样品进行了表征,重点探讨了样品光致发光机制及与光催化活性的关系.结果表明,ZnO和TiO2样品在大于带隙能的光激发下均表现出明显的FS信号,热处理温度升高,FS信号强度下降,并且二者的FS信号类似,这可能与二者具有类似的电子能带结构有关,同时也说明FS信号主要源于表面氧空位以及吸附氧物种等引起的激子或表面态能级.掺杂Zn2+使TiO2纳米粒子FS信号增强,这主要与表面氧空位和缺陷等量增加有关;此外,在光催化氧化苯酚实验中,样品光催化活性与其FS信号强度顺序一致,即FS信号越强,活性越高.这是由于在光致发光过程中,FS信号主要源于表面氧空位,而在光催化反应中,表面氧空位有利于氧化反应进行.     

纳米TiO2的光致发光性能与SERS效应的关系

以采用溶胶-水热法制备的纯TiO₂及Zn掺杂的TiO₂纳米粒子作为SERS活性基底, 研究了其光致发光机制及其与表面增强拉曼散射(SERS)性能的关系. 结果表明, TiO₂纳米粒子的表面缺陷和氧空位等表面性质在其光致发光和增强拉曼散射性能中发挥着重要的作用. 在表面缺陷和氧空位含量较低时, TiO₂纳米粒子的光致发光光谱(PL)信号越强, 其SERS性能就越高; 当TiO₂纳米粒子的表面缺陷和氧空位含量达到一定程度时, TiO₂纳米粒子的PL信号越弱, 其SERS性能越高.     

用于光电化学水分解的光电极氧空位调节综述

光电化学（PEC）分解水制氢是一项有望取代化石燃料的绿色能源生产策略. 传统光电极由于其光生载流子的快速复合和缓慢的动力学会导致水分解性能不佳. 在电极材料中注入氧空位可调节光电极的电子和光学性质,从而有助于光电极中固有缺陷的形成. 已有研究表明,将氧空位引入光电极是增强其PEC分解水性能的有效方法. 对于不同类型的半导体光电极材料,介绍了通过氢气还原、等离子体处理和过氧化氢处理引入氧空位的方法以及氧空位影响光电极PEC性能的研究进展. 总结了基于新的表征技术对氧空位的深入理解和新的发现,并对光电极氧空位调节策略及应用研究进行了展望.

     

纳米 ZrO2 作分散剂的 Ru-Zn 催化剂上苯选择加氢制环己烯

 采用水热法合成了比表面积分别为 34 和 87 m2/g 的 ZrO2 样品 (分别记为 ZrO2-34 和 ZrO2-87), 并考察了它们作分散剂时 Ru-Zn 催化剂上苯选择加氢制环己烯反应的性能. 结果表明, 两个 ZrO2 样品具有相近的纯度和物相, 晶粒粒径分别为 21.6 和 11.4 nm. 其中 ZrO2-34 具有较小的比表面积、较大的孔径、较小的粒径、集中的粒度分布和较大的堆密度, 因而更适合用作苯选择加氢制环己烯 Ru-Zn 催化剂的分散剂, 且循环使用多次催化剂仍表现出较高的选择性和稳定性.     

氧化铝基表层ZrO2的相结构、孔结构及性能研究

近年来，双组份氧化物的性质和作用越来越受到人们的重视，国内外学者对TIOZ／A1203，Ceo。／AI。oa＊，MgO／AI。osRI等作了大量的研究．Zro。既可以做工业催化剂的载体，又可作添加剂或活性组份，它具有酸、碱、氧化和还原四种化学性质，在一氧化碳加氢合成甲醇中更具有重要作用·本文通过改变在7－AI。O3表面上Zro：负载量，研究了Zro。－AI。Oa体系的相结构及孔结构，并以CO氧化为模型反应，结合TPD－MS等实验技术研究并考察了添加Zroz对Alzoa基催化氧化及表面氧性能的影响，探讨Zroz的助催化作用·1实验部分（1）实验样…     

ZrO_2表面 B_2O_3的分散及其作用状态

用 XPS、 FT IR和 FT Raman等技术研究了 ZrO2表面 B2O3的分散及其作用状态,测定了 B2O3在 ZrO2表面的分散阈值 .结果表明： B2O3在 ZrO2表面可以三配位 BO3和四配位 BO4结构单元存在;载体 ZrO2的预焙烧温度和硼含量对 B2O3的分散及作用状态有较大影响,并改变 BO3与 BO4结构单元之间的比例 .实验测得 B2O3在 ZrO2载体上的单层分散阈值为 0.05 gB2O3/gZrO2(或 B2O3的质量分数 w=4.76％),处在此单层中的硼原子以 BO4为结构单元直接与 ZrO2表面相作用 .只有当 B2O3的负载量超过此(单层)分散阈值时, BO3结构单元才会形成 .     

ZrO2表面B2O3的分散及其作用状态

用XPS、FT IR和FT Raman等技术研究了ZrO2表面B2O3的分散及其作用状态,测定了B2O3在ZrO2表面的分散阈值.结果表明：B2O3在ZrO2表面可以三配位BO3和四配位BO4结构单元存在;载体ZrO2的预焙烧温度和硼含量对B2O3的分散及作用状态有较大影响,并改变BO3与BO4结构单元之间的比例.实验测得B2O3在ZrO2载体上的单层分散阈值为0.05 gB2O3/gZrO2（或B2O3的质量分数w=4.76％）,处在此单层中的硼原子以BO4为结构单元直接与ZrO2表面相作用.只有当B2O3的负载量超过此（单层）分散阈值时, BO3结构单元才会形成.     

氧化锆担载镍甲烷干重整催化剂的载体形貌效应

煤层气是储量十分丰富的煤炭伴生资源,也是煤炭开采中最大的安全隐患之一,同时还是重要的温室气体.研究煤层气的高效、清洁资源化利用具有资源和环境双重意义.因此,世界主要产煤国均十分重视煤层气的开发和利用.煤层气的主要成分是甲烷,目前主要通过两种方式实现其资源化利用:(1)直接转化,主要通过氧化偶联、催化氧化官能团化或脱氢芳构化等途径将其转化为高碳烃、含氧化合物及芳烃等;(2)间接转化,甲烷首先经催化重整反应制取合成气,而后再经Fischer-Tropsch合成、甲醇化和氢甲酰化等过程来合成饱和烃、烯烃、甲醇及其他含氧化物.对于前者,由于热力学限制,反应收率很低,应用前景较差,而经由合成气这一平台产物的间接转化路线被认为是一条甲烷资源化利用颇具工业前景的转化路线.因此,甲烷催化重整制合成气备受关注.研究表明,贵金属具有较好的甲烷重整催化性能,但其储量有限、价格昂贵的内在缺陷不利于甲烷大规模转化和资源化利用.Ni基催化剂具有与贵金属可比的催化活性和选择性,且其储量丰富,价格低廉,因此在甲烷重整反应中备受青睐.但是,相对于贵金属,Ni基催化剂易于积碳和烧结失活,这已成为制约其大规模工业化应用的瓶颈.迄今,大量文献报道关注如何提高Ni基催化剂的催化稳定性.而载体形貌调控是调节负载型催化剂的有效途径.本文开展了用作载Ni催化剂的氧化锆载体的形貌调控研究,以期可以有效调节载Ni催化剂的物化性质,进而调控载Ni催化剂的甲烷重整催化性能.采用水热法成功制备了松球状和鹅卵石状的单斜相氧化锆载体,进一步负载镍,制备了载镍催化剂,用于甲烷重整制合成气反应.具有分级结构的松球状氧化锆载Ni催化剂(Ni/ZrO2-ipch)展示出比鹅卵石状氧化锆和常规氧化锆纳米粒子载Ni催化剂显著好的催化活性和稳定性.采用XRD、N2吸附、TEM、H2-TPR、CO化学吸附、CO2-TPD、XPS和TGA等手段研究了松球状氧化锆载Ni催化剂高催化活性和稳定性的原因和机制.发现,其较高的催化活性主要归因于高的Ni分散度、改善的可还原性、促进的氧流动性以及较多的碱性位和较强的碱性,这些物化性质依赖于氧化锆载体的独特形貌.分级结构的松球状氧化锆载Ni催化剂高的甲烷重整催化稳定性主要源于催化剂的高抗烧结、抗积碳性能.加强的金属载体效应和介孔限域效应可以阻止金属Ni的高温烧结,而优良的抗积碳稳定性主要源于催化剂良好的氧流动性、较多的碱性位、较强的碱性以及小的Ni粒子尺寸.鉴于分级结构松球状氧化锆载Ni催化剂高的催化活性和优良的抗积碳、抗烧结稳定性,该催化剂用于甲烷重整制合成气具有广阔前景.而所制备的分级结构松球状氧化锆由于具有独特的结构和优良的热稳定性,可以作为性能优良的载体用于其他反应,尤其对于高温转化过程可望表现出明显优势.     

Properties of zirconia-toughened-alumina prepared via powder processing and colloidal processing routes

Alumina-zirconia composites were prepared by two routes: powder processing, and colloidal processing. Unstabilised zirconia powder was added to alumina in 5 wt%, 10 wt% and 20 wt% quantities. For the colloidal method, zirconium(IV) propoxide solution was added to alumina powder, also in 5 wt%, 10 wt% and 20 wt% quantities. Additions of glacial acetic acid were needed to form stable suspensions. Suspension stability was verified by pH measurements and sedimentation testing. For the powder processed samples Vickers hardness decreased indefinitely with increasing ZrO(2) additions, but for colloidal samples the hardness at first decreased but then increased again above >10 wt% ZrO(2). Elastic modulus (E) values decreased with ZrO(2) additions. However, samples containing 20 wt% zirconia prepared via a colloidal method exhibited a much higher modulus than the powder processed equivalent. This was due to the homogeneous dispersion of zirconia yielding a sample which was less prone to microcracking.     

Cu/ZrO2催化剂中的氢和水逆溢流效应及其对甲醇分解反应的影响

应用漫反射红外和质谱在线技术对H₂, H₂O及甲醇在ZrO₂及Cu/ZrO₂上的程序升温脱附(TPD)及程序升温反应(TPSR)行为进行了研究. 结果表明, Cu/ZrO₂催化剂中铜锆组分间表现出显著的氢和水组分“逆溢流”效应. 对Cu/ZrO₂催化体系中ZrO₂表面线式及桥式羟基物种浓度随还原预处理温度变化的进一步分析表明, 由于氢和水“逆溢流效应”的存在, 使得Cu/ZrO₂在较低的还原温度下活化的同时, 在铜锆界面处形成较丰富的氧阴离子和氧空穴活性位, 而后者的形成与存在直接影响并决定了甲醇在Cu/ZrO₂催化剂上的低温催化分解行为.     

Mesoporous carbon/zirconia composites: a potential route to chemically functionalized electrically-conductive mesoporous materials

Mesoporous nanocomposite materials in which nanoscale zirconia (ZrO(2)) particles are embedded in the carbon skeleton of a templated mesoporous carbon matrix were prepared, and the embedded zirconia sites were used to accomplish chemical functionalization of the interior surfaces of mesopores. These nanocomposite materials offer a unique combination of high porosity (e.g., ～84% void space), electrical conductivity, and surface tailorability. The ZrO(2)/carbon nanocomposites were characterized by thermogravimetric analysis, nitrogen-adsorption porosimetry, helium pychnometry, powder X-ray diffraction, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. Comparison was made with templated mesoporous carbon samples prepared without addition of ZrO(2). Treatment of the nanocomposites with phenylphosphonic acid was undertaken and shown to result in robust binding of the phosphonic acid to the surface of ZrO(2) particles. Incorporation of nanoscale ZrO(2) surfaces in the mesoporous composite skeleton offers unique promise as a means for anchoring organophosphonates inside of pores through formation of robust covalent Zr-O-P bonds.     

微波法研制催化降解亚硝胺的ZrO2/NaY沸石新材料

通过微波辐射能将ZrO2直接分散在NaY沸石上,调变沸石的表面酸碱性质并制成降解亚硝胺的催化新材料;其分散阈值约为10%。ZrO2/NaY对于吡咯烷亚硝胺降解的催化能力优于ZrO2和NaY沸石,在空气中降解还能显著抑制生成NOx。     

溶胶凝胶法制备片状氧化硅/氧化锆纳米复合材料(英文)

以氧氯化锆和二甲基二乙氧基硅烷为前驱体,在无任何表面活性剂的条件下,利用溶胶-凝胶法制备了片状SiO_2/ZrO_2复合材料.采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、傅立叶变换红外光谱仪、透射电镜等分析了产物的结构和形貌,并探讨了SiO_2/ZrIO_2纳米复合材料的取向生长机理.结果表明,在正丁醇和水的混合溶液中制备的SiO_2/ZrO_2纳米复合材料的粒径为18nm,将干凝胶的500℃空气气氛中焙烧2h可以得到四方相片状氧化锆晶体.化合物中的硅原子通过Si—O—Zr化学键与锆原子相连;硅的引入仅影响氧化锆晶体的形貌,而不导致四方相氧化锆结构和尺寸的改变.本文所述方法可望拓展用于制备其他具有类似分级结构的无机功能纳米材料.