纳米半导体材料SO~_4(2-)/La-α-Fe_2O_3的表面结构与酒敏特性

对纳米半导体材料 SO2 -4/La-α-Fe2 O3 进行了 IR、XPS分析和比表面积测定实验 ,并制成厚膜型酒敏元件 ,探索了焙烧温度与灵敏度的关系以及气敏元件的稳定性。结果表明 ,样品中 SO2 -4与 La-α-Fe2 O3 表面的金属离子 (Fe3 + 或 La3 + )结合构型是无机桥式配位型 ,SO2 -4的加入使 Fe2 p3 /2 电子结合能从 71 0 .85 e V提高到 71 2 .1 0 e V,表面 Fe3 + 在 SO2 -4的作用下显示出更正的电位 ,从而改变了半导体性质 ,由 p型转变成为 n型 ;在焙烧温度为 45 0℃烧结的 SO2 -4/La-α-Fe2 O3 元件 ,对酒精的灵敏度最高 (S=3 5 .7)、稳定性好。     

稀土氧化物表面修饰NiFe2O4的制备及其气敏性能

采用低温固相反应法合成了NiFe2O4纳米粉体,并通过浸渍法在其表面修饰La2O3及Y2O3,通过X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了修饰前后粉体的结构及形貌,并对修饰不同含量La2O3及Y2O3的旁热式气敏元件的气敏性进行了测试.结果表明:La2O3及Y2O3以无定形结构附着于NiFe2O4颗粒表面,当表面修饰为4%(质量分数)的La2O3时,NiFe2O4气敏元件的最佳工作温度为150℃,对1000ppm的乙醇及丙酮气体具有较高的灵敏度.有望开发出一种低温下工作的新型气敏元件.当表面修饰2%Y2O3(质量分数)时,对1000ppm的乙醇气体的灵敏度要高于对丙酮气体的灵敏度,达到33.5,最佳工作温度为250℃.     

纳米半导体材料SO2-4/La-α-Fe2O3的表面结构与酒敏特性

对纳米半导体材料SO4^2-/La-α-Fe2O3进行了IR、XPS分析和比表面积测定实验，并制成厚膜型酒敏元件，探索了焙烧温度与灵敏度的关系以及气敏元件的稳定性。结果表明。样品中SO4^2-与La-α-Fe2O3表面的金属离子（Fe^3 或La^3 ）结合构型是无机桥式配位型，SO4^2-的加入使Fe2p3/2电子结合能从710.85eV提高到712.10eV，表面Fe^3 在SO4^2-的作用下显示出更正的电位，从而改变了半导体性质，由p型转变成为n型；在焙烧温度为450℃烧结的SO4^2-／La-α-Fe2O3元件，对酒精的灵敏度最高（S＝35.7）、稳定性好。     

退火温度对钙钛矿型氧化物La0.68Pb0.32FeO3的结构及其乙醇气敏性能的影响

采用sol—gel法，分别在不同温度下退火2h，制得一系列纳米氧化物La0.68Pb0．32FeO3粉体，并测定了该材料对乙醇的气敏性能。随退火温度的升高，所得样品逐渐向单一钙钛矿结构转化。应用Scherrer公式对退火温度分别为200，400，600，800，1000℃的样品粒径进行了计算，样品粒径依次为11．5，13．6，16．4，20．0，25．3nm。这说明，随着退火温度的升高，样品粒径逐渐增大。对乙醇气敏性能的测定结果表明，随退火温度的升高，材料对乙醇的最佳灵敏度先升高、又降低，退火温度为800℃的样品最佳灵敏度达到51．7。     

掺杂纳米ZnO粉体的制备及其气敏特性的研究

以ZnCl2和NaOH为原料由凝胶.网络法制备了纳米ZnO粉体和掺杂La2O3的ZnO粉体,利用X射线衍射仪和扫描电镜对两种粉体的形貌和结构进行了表征.研究表明.用凝胶网络法制备的两种粉体的结晶情况良好,分布均匀,平均粒径分别为29nm和25nm.以掺杂不同金属氧化物的ZnO纳米粉体为原料,制备了旁热式厚膜型气敏元件,对比实验表明,掺杂的元件对甲醛气体的灵敏度比纯ZnO的灵敏度高,且掺杂La2O3后的ZnO气敏元件具有较高的灵敏度和较好的选择性.     

在透氧膜反应器中进行甲烷氧化偶联反应的研究

 混合导体透氧膜是一类同时具有电子和氧离子两类导电性的陶瓷膜．在高温下，氧会以氧离子的形式透过透氧膜，因此在膜表面存在丰富的氧物种（O－，O－2，O2－2和O2－），这些氧物种能够提高甲烷氧化偶联（OCM）反应的C2选择性．采用挤压的方法制备出致密的Ba0．5Sr0．5Co0．8Fe0．2O3－δ（BSCFO）透氧膜管，并考察了此透氧膜管对OCM反应的催化性能．发现BSCFO的C2生成速率比La0．6Sr0．4Co0．8Fe0．2O3－δ（LSCFO）和La－Ba－Co－Fe－O（LBCFO）要高得多，其原因主要是由于BSCFO中的氧空缺浓度比较高．高的氧空缺浓度不仅能够加速氧离子的传输，而且能够提高甲烷分子的活化速度，所以BSCFO具有比LSCFO和LBCFO更好的催化性能．C2生成速率随着反应温度及原料气中甲烷浓度的升高而升高，C2选择性取决于氧离子结合与OCM反应竞争的结果，高的氧离子结合速率会降低C2选择性．甲烷转化率随着富氧侧氧分压的升高而升高，但C2选择性则随着氧分压的升高而降低．这说\r\n明在OCM过程中气相反应起着重要的作用．     

基于La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85新型极限电流型氧传感器的研究

对中温固体氧离子导体———La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85材料分别在1300,1350,1400和1450℃4个温度下烧结4 h,之后对其进行XRD,SEM和阻抗谱等测试。实验结果显示:当烧结温度为1400℃时,样品为单一的La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85晶体相,晶粒排列较为紧密,致密度达到96.6%,且不同温度下的电导率均最高。然后,选取在该温度下烧结的大小不同的两片陶瓷片制作了一种新型结构的电流型氧传感器。改变测试环境中的氧浓度的大小,在600,650和700℃3个温度下对传感器的气敏特性进行了测试。从测试的结果中发现:传感器极限电流与氧浓度并不呈现传统的线性关系。根据Fick第一定律、法拉第定律和Langmuir吸附方程对这种氧传感器的极限电流与氧浓度的关系进行了理论推导,得到了新的关系表达式,实验结果也验证了理论推导出的结果的合理性。此外,在温度为600℃时,对该传感器的响应时间进行了测试,上升和下降响应时间均为10～15 s。     

Fe2O3—SnO2复合气敏材料的气敏性能研究

本文采用共沉淀方法制备超微粒子原料粉,测试了不同配比材料的气敏灵敏度,并探讨了不同粒度的Fe_2O_3原料与气敏特性之间的关系,提出Fe_2O_3-SnO_2复合气敏材料的气敏机制属体控制与表面控制兼有的混合机制·Fe_2O_3-SnO_2,复合气敏材料,选用CuO掺杂,可制出对乙炔具有高选择性和灵敏度的气敏元件。     

助剂M(M=Cr、 Zn、Y、La)对甲醇水蒸气重整制氢CuO/CeO_2催化剂的影响

采用顺序浸渍法制备了掺杂助剂M(M=Cr、Zn、Y、La)的CuO/CeO_2催化剂,并利用XRF、XRD、BET、H_2-TPR和XPS等手段对催化剂进行了表征,考察了不同助剂对CuO/CeO_2催化剂结构、性质和性能的影响。结果表明,助剂的掺杂主要影响CuO/CeO_2催化剂的CuO分散、催化剂的还原性质、CuO与CeO_2间的相互作用和催化剂表面氧空穴含量。掺杂助剂Cr和Zn后,提高了CuO在催化剂表面的分散度,使CuO和CeO_2间的相互作用加强,表面氧空穴增加,进而使得催化活性提高。而掺杂助剂Y和La后,降低了CuO在催化剂表面的分散度,使CuO和CeO_2间的相互作用减弱,表面氧空穴减少,进而使得催化活性降低。其中,掺杂Cr助剂的催化剂催化性能较优,当反应条件为260℃,n(CH_3OH)∶n(H_2O)=1∶1.2,甲醇水蒸气气体空速为1760 h~(-1)时,最终转化率可达100%,重整尾气中CO含量为0.15%,与CuO/CeO_2催化剂相比,转化率提高了10%,重整尾气中CO含量降低了0.34%。     

CuO/ZrO_2催化水煤气变换反应制氢:ZrO_2载体焙烧温度的影响

以经不同温度(120、250、350、450℃)焙烧处理的ZrO_2为载体,采用沉积-沉淀法制备了系列CuO/ZrO_2催化剂;考察了富氢气氛下催化剂的水煤气变换反应(WGS)催化性能。结果表明,CuO/ZrO_2催化剂的催化活性随ZrO_2载体焙烧温度的升高呈现先升高后降低的"火山型"变化趋势,在焙烧温度为250℃时取得最高值。采用X射线粉末衍射、N_2物理吸附-脱附、N_2O滴定、H_2程序升温还原和CO程序升温还原及质谱跟踪等技术研究了系列ZrO_2载体及CuO/ZrO_2催化剂的结构和还原性能。结果表明,随着ZrO_2焙烧温度的升高,一方面,CuO/ZrO_2催化剂的Cu分散度逐渐降低,与ZrO_2具有强相互作用的高分散活性Cu-[O]-Zr物种("[]"表示ZrO_2表面氧空位)逐渐减少;另一方面,Cu-[O]-Zr物种的还原能力逐渐增强,并诱导催化剂活性表面羟基的还原能力也相应增强(CO为还原剂),即降低了催化剂对WGS反应的起活温度。两方面的综合作用使得ZrO_2载体焙烧温度为250℃(中等温度)时,CuO/ZrO_2催化剂的WGS催化活性最高。