原位制备钛酸锶钡/铌酸锶钡复相陶瓷的研究

0引言驰豫型铁电陶瓷是近年来广泛研究和迅速发展的一种新型功能陶瓷[1]。通过把具有不同相变温度的驰豫型铁电体层层叠加,可以获得具有稳定的介电常数鄄温度关系的复合材料[2]。钛酸锶钡Ba1-xSrxTiO3和铌酸锶钡SrxBa1-xNb2O6都是重要的驰豫型铁电体,并且其居里温度均随Ba/Sr比     

磺化明胶水凝胶的制备及其电场响应性能

采用明胶为原料,以甲基丙烯酸缩水甘油酯和亚硫酸氢钠为改性剂,在明胶分子链上引入极性基团磺酸基,制得新型磺化明胶水凝胶。采用红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)对其组成和结构进行了表征。通过动态黏弹谱仪(DMA)测定水凝胶的储能模量,探讨不同外加电场作用下该水凝胶的电场响应性能。随着明胶水凝胶中S元素的原子百分比的增大,在外加电场下,胶体的电场响应能力增强。当外加电场为1.6kV/mm、明胶水凝胶中S的原子百分比为1.59%时,水凝胶对电场作用的响应最明显,储能模量的增加率为31.86%。     

SOL-GEL法制备钛酸锶钡(BST)粉体

Ba1-x SrxTiO3 (BST) powders were fabricated by sol-gel process by using strontium carbonate for the substitution of strontium acetate. Barium acetate, strontium carbonate and titanium-tetrabutoxide were used as raw materials. The BST gel was studied by thermal analysis techniques, the physical structure of the BST powders was measured by XRD and the grain size was measured. The results showed that the powders possess a single perovskite phase after 700℃ and the ideal powder size even after 800℃ calcining. This indicated that the powder can be used for BST ceramics and the fabrication of the sol-gel derived BST can be carried out well by using carbonate as the starting materials.     

基于秸秆模板法制备多孔纳米钛酸锶钡及其对重金属的吸附性能

以高粱秸秆为模板,采用溶胶-凝胶法制备了纳米钛酸锶钡多孔吸附剂(SPBST),以X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)进行表征.考察了该多孔吸附剂对水中重金属铅、镉和锌的吸附富集性能,探讨了煅烧温度对吸附剂形貌和吸附性能的影响.并以镉离子为例,系统地研究了吸附热力学和动力学.结果表明,各煅烧温度下合成的多孔材料均由钙钛矿结构的纳米钛酸锶钡组成,晶体粒径均不大于20nm,多孔吸附剂对水中铅、镉和锌均有较强的吸附能力,吸附性能与材料的煅烧合成温度和介质的pH值以及吸附时间有关.煅烧温度过高,纳米钛酸锶钡晶体团聚严重,吸附能力降低;温度过低,材料松散易碎,不利于重复使用,750℃煅烧6h合成的材料性能最好.当介质的pH值为5～8时,吸附70min,对铅、镉和锌的静态吸附容量分别为191.51,19.00和19.97mg?g―1.其吸附行为符合Freundlich吸附等温模型和HO准二级动力学方程式,吸附过程焓变(?H)为35.905kJ?mol-1,各温度下的自由能变(?G)均小于零,熵变(?S)均为正值,吸附过程的活化能(Ea)为62.430kJ?mol-1.该吸附过程是自发的吸热物理过程.被吸附的金属离子均可用1mol?L-1的硝酸完全洗脱回收.对铅、镉和锌的富集因子均超过200.将其应用于水中痕量铅、镉和锌的吸附富集和原子吸收测定,回收率分别为90.3%～103.4%,91.5%～103.2%和94.35%～101.1%.     

钛酸锶钡基陶瓷铁电可调微波介质材料的研究进展

综述了钛酸锶钡基陶瓷铁电可调微波介质材料的研究进展,着重从离子掺杂和介质材料复合两个方面概括分析了当前Ba1-xSrxTiO3(BST)基铁电陶瓷微波介质可调材料的发展状况,同时对比分析了两种方法的优缺点.     

CdS形貌可控制备及其可见光分解水产氢性能

以还原型谷胱甘肽(GSH)作为硫源和结构导向剂水热法“一壶”制备系列硫化镉(CdS)光催化材料,采用透射电镜(HRTEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、比表面分析仪(BET)和光解水产氢反应等对催化材料的微观表面结构、光吸收性能以及光催化性能进行了研究。结果表明：通过调节反应物的nCd/nS比和水热温度等参数可控的制备出分散性好的CdS实心纳米球(s-CdS)、空心纳米球(h-CdS)以及纳米棒(r-CdS)等不同微观形貌的光催化材料。对比研究了不同形貌光催化剂的光解水产氢的宏观性能,发现s-CdS产氢活性最高,h-Cd次之,r-CdS最差。这一结果可归结于构成实心球表面亚微晶的粒径相比其它形貌的小,导致电子-空穴对快速迁移至表面并与溶液反应,抑制体相复合,导致生成的氢气量大大的提高。     

CdS形貌可控制备及其可见光分解水产氢性能

以还原型谷胱甘肽(GSH)作为硫源和结构导向剂水热法“一壶”制备系列硫化镉(CdS)光催化材料,采用透射电镜(HRTEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、比表面分析仪(BET)和光解水产氢反应等对催化材料的微观表面结构、光吸收性能以及光催化性能进行了研究。结果表明:通过调节反应物的nCd/nS比和水热温度等参数可控的制备出分散性好的CdS实心纳米球(s-CdS)、空心纳米球(h-CdS)以及纳米棒(r-CdS)等不同微观形貌的光催化材料。对比研究了不同形貌光催化剂的光解水产氢的宏观性能,发现s-CdS产氢活性最高,h-Cd次之,r-CdS最差。这一结果可归结于构成实心球表面亚微晶的粒径相比其它形貌的小,导致电子-空穴对快速迁移至表面并与溶液反应,抑制体相复合,导致生成的氢气量大大的提高。     

双硫腙包覆钛酸锶钡粉体对水中铅的吸附行为

用草酸化学共沉淀法合成了钛酸锶钡(BST)粉体, 以双硫腙为表面修饰剂, 采用静态浸渍法对钛酸锶钡粉体进行表面包覆修饰, 制备出新型固态粉体吸附剂. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)进行了表征. 研究了该吸附剂对水中铅的吸附行为. 结果表明: 双硫腙通过与钛酸锶钡表面羟基形成氢键作用包覆于该粉体上; 当吸附介质pH值大于4时, 该吸附剂对水中的铅有较强的吸附能力; 室温下, 5 min内吸附达到平衡. 其吸附行为符合Langmuir吸附等温模型和HO准二级动力学方程式, 吸附焓变(ΔH)为19.42 kJ•mol^－1, 活化能(E_a)为22.187 kJ•mol^－1, 该吸附过程是吸热的物理过程. 吸附在双硫腙包覆钛酸锶钡粉体上的铅, 可用1 mol•L^－1的硝酸溶液进行洗脱. 建立了吸附富集、火焰原子吸收法测定水中铅的新方法, 应用于地表水和自来水中铅的测定, 取得了令人满意的结果.     

枝晶簇四方相钛酸钡的制备及其电场响应性能的研究

为了提高BaTiO3粒子在含水复合弹性体中的电场响应能力,本文采用简单的水热合成法,在不引入任何表面活性剂的情况下,仅通过对反应温度和溶液pH值的调控获得了新颖形貌的钛酸钡粒子。通过借助X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)及接触角(Contact Angle)测量等手段对粒子的微观结构和表面特性进行表征发现:该粒子为高纯四方相枝晶簇结构,具有良好的亲水性,而且在含水复合弹性体中对电场具有优良的响应能力。     

Multiparameter Sensor Chip with Barium Strontium Titanate as Multipurpose Material

It is well known that biochemical and biotechnological processes are strongly dependent and affected by a variety of physico‐chemical parameters such as pH value, temperature, pressure and electrolyte conductivity. Therefore, these quantities have to be monitored or controlled in order to guarantee a stable process operation, optimization and high yield. In this work, a sensor chip for the multiparameter detection of three physico‐chemical parameters such as electrolyte conductivity, pH and temperature is realized using barium strontium titanate (BST) as multipurpose material. The chip integrates a capacitively coupled four‐electrode electrolyte‐conductivity sensor, a capacitive field‐effect pH sensor and a thin‐film Pt‐temperature sensor. Due to the multifunctional properties of BST, it is utilized as final outermost coating layer of the processed sensor chip and serves as passivation and protection layer as well as pH‐sensitive transducer material at the same time. The results of testing of the individual sensors of the developed multiparameter sensor chip are presented. In addition, a quasi‐simultaneous multiparameter characterization of the sensor chip in buffer solutions with different pH value and electrolyte conductivity is performed. To study the sensor behavior and the suitability of BST as multifunctional material under harsh environmental conditions, the sensor chip was exemplarily tested in a biogas digestate.     

单分散钛酸钡纳米晶的制备

采用溶剂热法制备出表面包裹油酸的单分散立方相钛酸钡纳米晶, 晶粒平均尺寸为6.0 nm, 采用TEM和XRD对其微结构进行了表征; 研究了醇的链长度、油酸用量和热处理温度等对钛酸钡的相组成和形貌的影响规律. 研究结果表明, 产物粒径较小, 粒度分布较窄, 单分散性较好, 其表面为非极性, 可溶于非极性试剂; 由于纳米晶表面由亲油性的长链烷基所覆盖, 与周围的水性环境不相容, 产生一定的斥力; 在重力和该斥力的共同作用下, 纳米晶可以有效地从液相环境中分离出来.     

聚苯胺/钛酸钡纳米复合粒子的制备与表征

采用原位复合法制备出聚苯胺/钛酸钡复合粒子,借助TEM、XRD、FT-IR、 XPS、TG等分析手段研究了复合粒子的形貌、结构及其热性能.结果表明,复合粒子的粒径为1 μm左右,BaTiO3以40 nm左右的晶粒分散于聚苯胺基体之中,聚苯胺与钛酸钡之间存在化学键合作用,同时在一定程度上减少了纳米粒子的团聚.     

二茂钛取代邻苯二甲酸配合物的合成及其电场响应性能

分别采用水相法和两相法简便合成了两种4-氯代邻苯二甲酸二茂钛配合物, 并用IR, ¹H NMR, TG, EA及SEM等手段对产物的结构和形貌进行了表征. 分析了反应条件对产物粒径和形貌的影响, 研究了茂钛配合物在含水复合弹性体介质中对电场作用的响应性能. 结果表明, 两种方法所得配合物的结构有所不同, 水相法所得配合物中羧基氧以单齿形式与钛(Ⅳ)配位, 而两相法中羧基氧则以双齿形式与钛(Ⅳ)配位. 在不同条件下获得的两种配合物均聚集为空心微球, 粒径分别为05~1 μm 和 2~5 μm. 它们都具有较强的电场响应性能, 且该性能与分子结构和微球表面润湿性相关.     

水/油型微乳液中球形及棒状钛酸锶钡纳米粒子的控制合成

Barium strontium titanate nanoparticles with spherical and rod-like morphologies were synthesized in water/Triton X-100/n-hexanol/cyclohexane quaternary reverse microemulsion solution. The influences of the molar ratio of water to surfactant (ω₀) and the concentration of reactants on the morphology and size of barium strontium titanate nanoparticles were studied. The structure, compositions and morphology of the prepared products were characterized by XRD, SAED, ICP, EDS and TEM. The results show that the obtained Ba_0.7Sr_0.3TiO₃ spherical nanoparticles with diameters of 20～100 nm and the Ba_0.7Sr_0.3TiO₃ nanorods with diameters of 70～120 nm and lengths up to 600～800 nm are a single crystal, with a cubic phase. The molar ratio for barium, strontium and titanate in products is about 0.7:0.3:1.     

单分散钛酸锶纳米晶体的形成机理

采用水热法,利用乙醇和水的混合溶剂合成了单分散钛酸锶纳米晶体.X射线衍射(XRD)结果显示该晶体为立方相,延长反应时间其结晶性增强.扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)结果显示样品为70 nm左右的均匀立方块晶体.利用SEM、TEM、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电子衍射(ED)谱研究了该纳米晶体的生长过程,结果表明：前驱体经过扩散反应生成钛酸锶晶核,晶核之间由于定向生长作用而团聚连接形成颗粒球,最后颗粒球在缓慢的奥斯特瓦尔德熟化作用下转化为钛酸锶晶体.这一“扩散反应定向生长奥斯特瓦尔德熟化”的生长过程揭示了钛酸锶纳米晶体的生长机理.利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程模拟证实了其初始阶段的扩散反应机理,并得出反应活化能为15.79 kJ·mol^-1.     

单分散钛酸锶纳米晶体的形成机理

采用水热法,利用乙醇和水的混合溶剂合成了单分散钛酸锶纳米晶体。X射线衍射(XRD)结果显示该晶体为立方相,延长反应时间其结晶性增强。扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)结果显示样品为70nm左右的均匀立方块晶体。利用SEM、TEM、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电子衍射(ED)谱研究了该纳米晶体的生长过程,结果表明:前驱体经过扩散反应生成钛酸锶晶核,晶核之间由于定向生长作用而团聚连接形成颗粒球,最后颗粒球在缓慢的奥斯特瓦尔德熟化作用下转化为钛酸锶晶体。这一“扩散反应、定向生长、奥斯特瓦尔德熟化”的生长过程揭示了钛酸锶纳米晶体的生长机理。利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程模拟证实了其初始阶段的扩散反应机理,并得出反应活化能为15.79kJ·mol^-1。     

纳米钛酸锶钡粉体吸附富集-火焰原子吸收光谱法测定水样中锰离子

提出了纳米钛酸锶钡粉体吸附富集,火焰原子吸收光谱法测定水中痕量锰的含量。在pH 6的氨性缓冲介质中,采用纳米钛酸锶钡(0.02 g)对水样(10 mL)中的锰离子振荡吸附15 min。优化条件下吸附容量达5.4 mg.g-1。方法检出限(3s/k)为2.1μg.L-1。用0.15 mg.L-1锰(Ⅱ)标准溶液连续测定6次,求得其相对标准偏差(n=6)为3.4%。用于河水和地下水中痕量锰的测定,用标准加入法测得方法的回收率在93.5%~99.7%之间。     

钛酸锶光催化剂的改性研究进展

钛酸锶（SrTiO3）光催化剂是一种钙钛矿型三元氧化物,具有较强的氧化还原能力、良好的物理化学稳定性及环境友好等特点,在光催化各领域得到了广泛应用,如制氢/降解/光电催化等。SrTiO3对太阳光的利用率较低,且其本征光催化活性受光生载流子分离效率等因素限制,阻碍了实际应用。针对以上问题,将围绕国内外SrTiO3改性研究的现状进行综述,主要从掺杂、负载、复合改性等方面进行陈述。最后,对高效稳定SrTiO3光催化剂的未来发展趋势进行展望。