掺杂Cs元素的微孔晶体材料C12A7的表征及负离子发射特性

利用浸渍CsI的方法在微孔晶体材料12CaO·7Al₂O₃ (C12A7)表面掺杂Cs元素并对其进行场发射扫描电镜、透射电子显微镜、X射线衍射以及电子顺磁共振的表征. 场发射扫描电镜以及透射电子显微镜的结果均证实CsI沉积在C12A7的表面; X射线衍射证明C12A7的结构并没有被破坏; 电子顺磁共振谱说明了浸渍后C12A7中的O^-和O₂^-浓度也无明显变化. 将浸渍后的同原始的C12A7进行比较发现, 掺杂样品在结构和存储特性上均无明显变化. 此外, 对该材料的发射性能与温度和引出场的关系也进行了研究与分析. 结果表明: 浸渍CsI至C12A7表面不仅降低了氧负离子的发射温度, 还大幅增强了发射强度; 氧负离子发射增强的主要原因归结于浸渍CsI后其表观活化能的降低.     

微孔晶体材料C12A7-Cl-的表面氯负离子发射性能和机理

利用飞行时间质谱(TOF-MS)观测到氯负离子从合成的微孔晶体材料C12A7-Cl-(11CaO·7Al2O3·CaCl2)表面发射出来, 详细研究了C12A7-Cl-的发射特性, 包括发射强度分支比、温度效应、电场效应和表观活化能. 在我们的检测范围内从C12A7-Cl-表面发射的离子中绝大部分是氯负离子(最大强度分支比为98%), 此外还有弱的氧负离子和电子发射. 各种离子的绝对发射电流强度都随着表面温度升高或引出电场强度的增加而显著增强, 随着引出电场强度从200增加到1200 V·cm-1, 氯负离子发射的表观活化能从180.9 kJ·mol-1减小到110.0 kJ·mol-1. 氯负离子和C12A7-Cl-表面之间的结合能大约是228 kJ·mol-1. 研究了氯负离子的发射稳定性, 并且应用一种电化学注入法, 以获得持续的氯负离子发射. 基于上述实验还讨论了氯负离子的形成和发射机理. 目前的方法可望被用于发展氯负离子储存/发生器.     

溶胶-凝胶法制备多孔晶体材料C12A7-C1~-

利用溶胶-凝胶法制备了多孔晶体材料C12A7-Cl~-(Ca_(12)Al_(14)O_(32)Cl_2),制备凝胶的原料是四水合硝酸钙、九水合硝酸铝、氯化钙、尿素和乙二醇.混合溶液经过搅拌2-3 h形成溶胶,再经350℃热处理后形成凝胶体,最终在流动氩气气氛中1000℃烧结后得到材料.用X射线衍射,场发射扫描电子显微镜,热重分析,电子顺磁共振和离子色谱等方法表征合成的C12A7-Cl~-多孔晶体材料.结果表明,利用溶胶.凝胶法成功地生成了C12A7结构,氯负离子是材料中存储的主要负离子.此外,从C12A7-Cl~-晶体材料表面发射的氯负离子也被飞行时间质谱观测到.上述结果说明溶胶-凝胶法可被用于制备C12A7-Cl~-晶体材料.     

溶胶-凝胶法制备多孔晶体材料C12A7-Cl-

利用溶胶-凝胶法制备了多孔晶体材料C12A7-Cl- (Ca12Al14O32Cl2), 制备凝胶的原料是四水合硝酸钙、九水合硝酸铝、氯化钙、尿素和乙二醇. 混合溶液经过搅拌2-3 h形成溶胶, 再经350 ℃热处理后形成凝胶体, 最终在流动氩气气氛中1000 ℃烧结后得到材料. 用X射线衍射, 场发射扫描电子显微镜, 热重分析, 电子顺磁共振和离子色谱等方法表征合成的C12A7-Cl-多孔晶体材料. 结果表明, 利用溶胶-凝胶法成功地生成了C12A7 结构, 氯负离子是材料中存储的主要负离子. 此外, 从C12A7-Cl-晶体材料表面发射的氯负离子也被飞行时间质谱观测到. 上述结果说明溶胶-凝胶法可被用于制备C12A7-Cl-晶体材料.     

C12A7-O-纳米材料的制备及抗菌活性

利用溶胶-凝胶法制备了C12A7-O-{[Ca24Al28O64]4+·4(O-)}纳米材料. 采用X射线衍射、电子顺磁共振及透射电子显微镜等手段对制备的材料进行了表征. 结果表明, 在最佳焙烧条件(1150 ℃, 6 h)下制备的材料平均粒径为74 nm, 并具有晶胞参数为(1.199±0.004) nm的C12A7(Ca12Al14O33)笼状结构, 材料内包含浓度高达1.2×1020 cm-3的氧负离子(O-). 初步研究结果表明, 合成的C12A7-O-纳米材料具有良好的广谱抗菌作用.     

Na2O掺杂C12A7材料的结构及其抗菌性能

本文利用溶胶-凝胶方法制备了Na2O掺杂的C12A7(12CaO.7Al2O3-Na2O)材料,通过X-射线衍射(XRD)、电子顺磁共振(EPR)、电感等离子体耦合-原子发射光谱(ICP-AES)和飞行时间质谱(TOF-MS)研究了材料结构与性能。选用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为受试菌种,研究了C12A7-Na2O的抗菌性能。结果表明,Na2O掺杂对C12A7的晶体结构以及材料中的氧负离子的浓度没有显著的影响,且C12A7-Na2O材料具有较高的抗菌性能。利用扫描电镜(SEM)对杀菌前后的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的菌体形态进行了观测,初步探讨了C12A7-Na2O的抗菌机理。     

非整比Li4-xTi5SnyO12化合物的合成及电化学性能的研究

采用流变相法合成了锡掺杂的非整比锂钛氧尖晶石化合物,并研究了不同比例的Sn髧离子掺杂对锂钛氧尖晶石结构及性能的影响。采用XRD、SEM技术对合成材料的晶体结构和微观形貌进行表征,采用恒流充、放电系统及交流阻抗测试法对合成材料的电化学性能进行了测试,结果表明:Sn髧离子掺杂在一定程度上改善了锂钛氧尖晶石作为负极材料时,不同的掺杂量,对材料的电化学性能影响不同,其中Li4-xTi5Sn0·3O12材料的性能为最佳,当电池在较低电流密度下(50 mA·g-1)充、放电时,Li4-xTi5Sn0·3O12材料的首次放电比容量为236 mAh·g-1,在随后提高充、放电倍率过程中(由1C增到4C进行充、放电),当循环105次后,Li4-xTi5Sn0·3O12材料的放电比容量仍保持在109.8 mAh·g-1,与纯样品或其它非整比掺杂样品锂钛氧尖晶石比较,Li4-xTi5Sn0·3O12表现优良的电化学循环性能。本文还对锡掺杂导致锂钛尖晶石材料性能改善的原因也进行了初步探索。     

掺杂Mn对CeO2-ZrO2-Al2O3材料性质的影响

采用共沉淀法制备了一系列Mn掺杂摩尔分数为0～5%的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)复合氧化物, 并采用BET, OSC, XRD, XPS, H2-TPR等方法对所制备的材料进行了表征. 结果表明, 所制备的材料均形成了稳定的CZA固溶体, 尤其是Mn掺杂0.5%的材料在600和1000 ℃焙烧后均表现出最好的织构性能. OSC和H2-TPR的结果表明, Mn掺杂量≤1%时, 氧在材料中的体相移动是材料储氧和被还原的速控步骤, 并且Mn的掺杂量为0.2%时, 储氧量最大, 材料的还原温度也最低; Mn掺杂量>1%时, Mn物种对材料储氧和被还原的作用显著. XPS结果表明, Mn在焙烧过程中会迁移向表面, 结合H2-TPR结果可知, 新鲜样品表面的MnOx物种主要为Mn2O3, 而老化样品主要为Mn3O4.     

Eu3+掺杂铝硅酸钾发光材料的合成及性能研究

采用固相法在较温和的反应温度下合成了Eu3+掺杂铝硅酸钾发光材料,利用粉末X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热分析仪(TG-DTA)、紫外-可见光谱、荧光光谱仪(PL)等手段对合成的样品进行表征。结果表明:在450,550,650,750℃下合成的KAlSiO4:Eu3+为无定形态,但其形貌受温度的影响较大,450℃下合成的样品分散性较好,其他温度下得到样品的形貌为块状团聚体;在394 nm的紫外光激发下,样品主要表现出掺杂Eu3+的特征发射(5D0→7F1和5D0→7F2跃迁),在650℃合成的样品的发射光谱强度最强,其荧光衰减曲线符合双指数衰减行为,经拟合平均荧光寿命为0.40 ms。     

La2-xSrxFeNiO6催化剂的制备及其催化甲烷燃烧性能研究

以柠檬酸为络合剂,通过溶胶-凝胶法制备La_(2-x)Sr_xFeNiO_6(x=0、0.5、1、1.5、2)系列催化剂,考察A位离子Sr掺杂对La_2FeNiO_6催化甲烷燃烧性能的影响。通过X射线衍射、程序升温还原、比表面积测定和热重分析等技术进行物理性能表征。结果表明,Sr的掺杂可以改变双钙钛矿晶体结构,提高了晶格氧的数量,改善催化活性。当x=1时,LaSrFeNiO_6催化甲烷燃烧活性最好,其比表面积为7.9m~2·g~(-1),T10%(起燃温度)为370℃,T90%(完全转化温度)为535℃;同时,反应活化能最小,为78.8k J·mol~(-1)。     

共掺La3+对Sr2SnO4∶Sm3+的余辉增强

研究了以La3+离子为辅助激活剂,对Sm3+掺杂的发光材料Sr2SnO4:Sm3+余辉性能的影响。采用传统的高温固相法合成Sr2SnO4∶Sm3+,La3+红色长余辉发光材料。利用X射线粉末衍射仪、荧光光谱仪、热释光剂量仪等手段对粉末样品进行了表征。分析结果表明,在1400℃得到了单相Sr2SnO4,Sr2SnO4∶Sm3+,La3+发光粉末有563、599和646 nm 3个发射峰,与Sm3+单掺杂的Sr2SnO4∶Sm3+相比,其光谱发射峰位没有明显变化。余辉亮度衰减曲线表明适量的La3+掺杂可以延长Sr2SnO4∶Sm3+的余辉时间。通过对热释光谱的分析,解释了双掺杂发光粉余辉性能增强的原因,La3+掺杂增加了更多适宜深度的陷阱(VSr″),可以有效存储光能,增强余辉的时间和强度。     

微量Mg/F表面梯度渗透改善高电压LiCoO2界面脆弱

采用高温固相法在1 050℃下烧结,制备了LiCoO₂低浓度梯度改性样品,分别为LiF掺杂包覆(LCOLF、LCO@LF)和MgF₂掺杂包覆(LCOMF、LCO@MF)。通过光电子能谱、透射电子显微镜和电化学技术等表征方法,对比分析材料形貌及电化学性能。结果表明,体相掺杂复合电极中,LCOLF热重测试显示出最优热稳定性,LCOMF晶体中(003)和(104)晶面间距收缩;45℃下1C倍率循环70圈后,LCOLF和LCOMF比容量分别为141.45和166.98 mAh·g^-1,循环性能优于LiCoO₂。表面包覆复合电极中,LCO@LF和LCO@MF晶粒表面光洁且晶格氧键价都向更高结合能方向增强;LCO@MF构建了坚实且紧密的包覆层,循环70圈后,放电比容量和容量保持率分别为183 mAh·g-1和91.26%(LCO@LF分别为154.38 mAh·g^-1和77.54%),循环性能显著优于体相掺杂。     

影响稀土氧化物-钼阴极次级发射性能的因素

通过不同的工艺制备了稀土氧化物-钼(RE2O3-Mo)阴极材料的次级发射体，测定了材料的次级发射性能，采用SEM和能谱分析等手段研究了材料的微观结构。实验结果表明，影响材料次级发射性能的因素有：材料的化学成分、掺杂方式、烧结方法、热激活温度等。所有利于提高材料表面稀土氧化物含量的因素均可以提高材料的次级发射性能，这是因为稀土氧化物中的自由电子比较少，由一次电子激发出的二次电子在离开材料时，与材料体内自由电子碰撞的机会就小，而提高材料的次级发射性能。     

Gd3Ga5O12∶Eu3+发光纳米晶的燃烧合成及性质

以尿素为燃烧剂,乙二醇为分散剂采用燃烧法制备了Gd3Ga5O12∶Eu3+纳米晶。利用X射线衍射、电镜和荧光光谱对前驱体和热处理后样品的结构、形貌和发光性能进行了表征。XRD结果表明:700℃热处理2 h即可获得立方结构Gd3Ga5O12∶Eu3+纳米晶。根据Scherrer公式估算经700℃和900℃热处理2 h获得的纳米晶的一次性粒径分别为28 nm和42 nm。发射光谱和激发光谱的结果表明:特征发射峰来自于5D0-7FJ跃迁,而来自于Eu3+的5D0→7F1的磁偶极跃迁发射最强;宽激发带主要来自于Eu-O电荷迁移带和Gd3Ga5O12基质吸收。发射强度和激发强度随热处理温度的提高而增强。     

Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12掺杂BaTiO3基X8R陶瓷微观结构与介电性能

研究了Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12掺杂对钛酸钡基陶瓷微观结构和介电性能影响。结果表明,掺杂Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12后钛酸钡基陶瓷晶粒明显长大,同时烧结温度可由1 280℃降低至1 180℃。系统的介电性能和Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12的掺杂量有密切关系。当Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12的掺杂量从0.5mol%增加到2mol%,体系的居里峰被明显压低和展宽,当掺杂量为2mol%时居里峰变得不明显。当Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12的掺杂量从0.5mol%增加到2mol%,系统的居里温度由131℃升高至139℃。当Bi4(Ti1/3Sn2/3)3O12的掺杂量为1mol%时,钛酸钡基陶瓷介电常数为1 930,介电常数温度变化率为5%(-55℃),13%(134℃),-8%(150℃),满足X8R标准。     

Pd/MnOx+Pd/γ-Al2O3整体式催化剂降解地表臭氧

用高锰酸钾与硝酸锰氧化还原反应制备了高活性的氧化锰(MnO x)催化组分,用胶溶法制备了高比表面积的γ-Al2O3载体,分别用等体积浸渍法制备了Pd/MnO x和Pd/γ-Al2O3催化剂,然后将两者机械混合涂覆于堇青石上制得Pd/MnO x+Pd/γ-Al2O3整体式催化剂。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(H2-TPR)和低温N2吸附-脱附对催化剂进行了表征。考察了在300至700℃焙烧MnO x对催化剂降解地表O3活性的影响。结果表明,Pd和MnO x之间存在协同作用;MnO x焙烧温度对催化剂活性有一定的影响,其中以600℃焙烧时催化剂的活性最高,O3的起始(12℃)转化率达到88%,完全转化温度为18℃。MnOx的物相和催化剂表面的吸附氧物种对催化活性影响较大,适当比例的MnO2和Mn2O3共存有利于O3分解,表面吸附氧为O3分解的活性氧物种。     

共沉淀法制备的MnOx-CeO2在含NO气氛中氧化碳烟的研究

用共沉淀法制备的复合氧化物MnOx-CeO2,其程序升温氧化(TPO)结果显示,1 000 mL.m-3NO和10%O2条件下MnOx-CeO2对应的碳烟起燃温度Ti为250~303℃,远低于无催化剂时的Ti(402℃)及CeO2的Ti(334℃);也低于无NO下MnOx-CeO2的Ti(346~360℃);与MnOx的Ti(290℃)相当,但MnOx-CeO2的Tm(413~441℃)仍比MnOx的Tm(441℃)稍低。明显地,NO促进了碳烟的氧化,MnOx-CeO2比CeO2和MnOx的活性都要高。NO-TPD、FT-IR及原位DRIFTs表明,MnOx-CeO2表面对NO吸附能力强,更易促进NO氧化和NOx储存,从而有利于碳烟的氧化。可能的机理为,富氧条件下气相O2推动催化剂中氧物种(如超氧O2-,化学弱吸附氧O-与晶格氧O2-)的形成(含相互转化)与迁移,推进了NO或NO2-的氧化;储存的NOx在低温下生成硝酸根离子,在高温时则释放出高活性的NO2*和O-,促进碳烟氧化,其中间产物包括C-NO2复合物与C(O)复合物。     

纳米铈-钨发射材料的结构与热发射性能研究

以纳米Ce—W粉末为原料制备了纳米Ce—W发射材料,利用扫描电镜和原位俄歇电子能谱等现代分析技术研究了材料的形貌、铈的分布和高温扩散、以及材料的表面性能,并采用自行研制的微机控制全自动电子发射测量装置测量了材料热发射性能。研究表明,纳米Ce-W材料晶粒细小,稀土元素铈的分布更弥散均匀,铈向表面扩散的能力增强。高温下材料表层形成了含有超额铈的活性层,纳米Ce-W材料的活性层厚度增大,超额铈的含量增多,Ce／O的活性层更厚,因此热发射性能更优异。     

不同金属负载对Cr/Al2O3-TiO2催化剂结构及氧化NO性能的影响

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备Cr/Al_2O_3-TiO_2催化剂,在考察不同Cr负载量的基础上,研究不同金属负载与焙烧温度对Cr/Al_2O_3-TiO_2催化剂结构与性能影响。程序升温氧化(TPO)结果表明,当Cr负载量为10%(w/w)时具有较好的催化活性;不同金属负载Cr/Al_2O_3-TiO_2时,负载Co及在焙烧温度为550℃时催化剂具有较好的活性。通过程序升温还原(H_2-TPR)表征发现,Co的负载使催化剂的低温氧化还原能力逐渐提高,表明Co-Cr具有较好的协同催化作用。X射线光电子能谱(XPS)表征表明,Co增加了Cr~(6+)和表面吸附氧(O_β)含量,随着焙烧温度的升高(450～550℃),晶格氧不断向催化剂表面流动,表面化学吸附氧O_β比例逐渐增加,导致催化活性不断升高,说明Cr~(6+)和O_β是催化氧化NO的重要活性物种。     

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%。