氟掺杂提高纳米二氧化钛光催化活性的研究进展

纳米二氧化钛(TiO2)具有光催化活性高、无毒、化学性质稳定、成本低等优点,是目前最具发展前景的光催化剂。但TiO2的宽禁带和低量子效率限制了它的实际应用。因此,对TiO2进行改性研究,实现TiO2的可见光响应和提高其量子效率成为研究的热点。氟掺杂不仅能够使TiO2具有可见光催化活性,而且可提高其紫外光催化活性。本文综述了氟掺杂TiO2的制备,氟掺杂提高TiO2光催化活性的机理、氟与其他元素共掺杂TiO2的研究进展。     

巨介电CCTO及CCTO/聚合物研究

具有类钙钛矿结构的钛酸铜钙CaCu3Ti4O12(CCTO)介电陶瓷材料以其巨介电特性、介电常数的温度和频率稳定性及非线性等特性在材料研究领域和实际应用中受到广泛关注。本文比较了CCTO各种巨介电理论和模型,详述了目前能够较合理地解释CCTO巨介电特性的内部阻挡层电容模型(IBLC)。综述了制备方法、制备条件及改性方法对CCTO介电性能的影响。离子掺杂是降低CCTO介电损耗常用的方法之一,掺杂效果受掺杂离子半径、离子价态等多种因素的影响。将陶瓷粉体与聚合物进行复合形成0-3型复合材料是目前制备综合性能良好的介电材料的有效方法,对CCTO/聚合物复合材料的研究进展进行了评述。最后,展望了CCTO陶瓷材料的发展前景。     

钯氮共掺杂TiO2的制备与表征及其可见光催化活性

在空气气氛和N₂中热处理表面均匀分散有尿素和氯化钯的纳米管钛酸,制备了两个系列Pd/N共掺杂的TiO₂光催化剂,并对所得样品进行了X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱和电子自旋共振等表征.结果表明,焙烧气氛对样品的形貌、晶体结构、光谱吸收、生成的氧空位浓度和可见光光催化性能的影响很大,其中在空气气氛中制备的样品光催化性能优于在N₂中制备的样品.在可见光(λ≥420nm)照射下,以丙烯为模型污染物考察了样品的光催化活性,发现在空气中400℃下焙烧的样品具有最佳的可见光催化活性.另外,讨论了Pd/N共掺杂TiO₂光催化剂具有可见光响应的机理,认为掺杂的Pd/N元素和制备过程中生成的氧空位是影响可见光催化性能的重要因素.     

制备方法对Al2O3掺杂Pt/WO3-ZrO2催化剂上正庚烷异构化反应的影响

采用恒pH法和非恒pH法制备了Al₂O₃掺杂的Pt/WO₃/ZrO₂催化剂,并用N₂吸附-脱附、X射线衍射、紫外-可见漫反射、CO化学吸附、X射线光电子能谱、²⁷Al魔角旋转核磁共振和吡啶吸附红外等技术对催化剂进行了表征.结果表明,相比于非恒pH法制备的催化剂,恒pH法制备的催化剂具有较高的比表面积和Pt分散度,在H₂气氛中产生更多的B酸位,从而表现出更高的催化正庚烷临氢异构化反应活性; 在200℃和质量空速0.9h^-1的反应条件下,正庚烷转化率达70.0%,明显高于非恒pH法制备的催化剂(43.5%).     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4金属掺杂的第一性原理研究

近来尖晶石相LiNi0.5Mn1.5O4被认为是一种有前景的二次锂离子电池正极材料.但是其相对较差的循环性能和倍率性能限制了LiNi0.5Mn1.5O4的大规模应用.金属掺杂被认为是一种提高其电化学性能的有效方法.然而,还急需深层次地理解掺杂对材料结构和电化学性质的影响.采用第一性原理方法,系统地研究了金属掺杂的LiM0.125Ni0.375Mn1.5O4(M为Cr,Fe和Co)电极体系的结构与电子性质.计算结果显示,少量的过渡金属M取代LiNi0.5Mn1.5O4晶格中的Ni,能够有效抑制材料在电化学脱嵌锂过程中的体积变化(从锂化相到脱锂相,体积变化率约为4%,而未掺杂的情况为4.7%),提高材料循环性能.体系态密度表明金属掺杂能够减小体系的带隙,进而提高材料的电子传导.另外,通过Li离子的扩散计算,我们发现与未掺杂的LiNi0.5Mn1.5O4相比,Co掺杂使得Li在材料中两条不同扩散路径的扩散能垒分别降低了约90 meV和140 meV,表明Co掺杂有利于Li在材料中的快速扩散.     

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%。     

NO2在Ag/Pt(110)双金属表面上的吸附和分解

利用俄歇电子能谱(AES)和程序升温脱附谱(TDS)研究了NO₂在Ag/Pt(110)双金属表面的吸附和分解.室温下NO₂ 在Ag/Pt(110)双金属表面发生解离吸附, 生成NO(ads)和O(ads)表面吸附物种. 在升温过程中NO(ads)物种发生脱附或者进一步分解. 500 K时NO₂在Ag/Pt(110)双金属表面发生解离吸附生成O(ads)表面吸附物种. Pt 向Ag传递电子, 从而削弱Pt－O键的强度, 降低O(ads)从Pt 表面的并合脱附温度. 发现能够形成具有稳定组成的Ag/Pt(110)合金结构, 其表现出与Pt(110)-(1×2)相似的解离吸附NO₂能力, 但与O(ads)的结合明显弱于Pt(110)-(1×2). 该AgPt(110)合金结构是可能的低温催化直接分解氮氧化物活性结构.     

LiBa0.95-yBO3:0.05Tb3+,yBi3+荧光粉的制备及荧光性质

以硼酸和碳酸盐为原料,用高温固相法制备了可被（近）紫外光（369、254 nm）有效激发的Tb³⁺单掺杂LiBa_1-xBO₃：xTb³⁺（物质的量分数x=0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07）及Bi³⁺和Tb³⁺共掺杂LiBa_0.95-yBO₃：0.05Tb³⁺,yBi³⁺（物质的量分数y=0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07）的2个系列荧光粉,产物的结构和形貌分别用粉末X射线衍射（PXRD）和扫描电子显微镜进行表征。PXRD测定结果表明2个系列的产物均为纯相LiBaBO₃。通过对第一系列产物荧光光谱的测定,筛选出发光强度最好的产物,据此确定铽离子的最佳掺杂量;在此基础上制备出铋离子掺杂量不同的第二系列荧光粉。荧光光谱测定的实验结果表明,Tb³⁺/Bi³⁺共掺杂的荧光粉的发光强度好于Tb³⁺单掺杂的荧光粉,这说明Bi³⁺对Tb³⁺有敏化作用;而且随着Bi³⁺掺杂量的增加,产物的荧光强度表现出先增加后减小的趋势,当Bi³⁺的掺杂量y=0.03时,产物的荧光强度达到最大。Bi³⁺和Tb³⁺之间存在偶极-四极相互作用而进行能量传递。系列荧光粉的CIE坐标显示其发光颜色在一定程度上呈现出由绿色光到白光的渐变趋势。     

Sb,Bi,Zr,Si元素微量掺杂对荧光粉YAG∶Ce发光性能的影响

采用高温固相法分别合成了Sb³⁺,Bi³⁺,Zr⁴⁺,Si⁴⁺共掺杂的YAG:Ce黄色荧光粉。研究了YAG:Ce黄色荧光粉的发光强度随元素种类以及微量掺杂浓度的变化情况及相关机理。结果显示,随着元素Sb³⁺,Bi³⁺,Zr⁴⁺,Si⁴⁺掺杂浓度的增加,发射峰强度均表现出先增大后减小的趋势。Sb³⁺,Bi³⁺与Ce³⁺之间存在多极子相互作用的共振传递及晶格修复作用,当Sb³⁺,Bi³⁺掺杂浓度分别为0.5和0.1 mmol时发射峰强度达到最大值,分别提高了35.5%和44.8%。在YAG:Ce中由于Zr⁴⁺,Si⁴⁺的电荷补偿作用,促进Ce⁴⁺→Ce³⁺的转化,从而提高了YAG:Ce的发光强度。Zr⁴⁺,Si⁴⁺掺杂浓度分别在0.3和7 mmol时达到最大值,分别提高了27.4%和31.2%。由荧光粉颗粒形貌可知,Sb³⁺,Bi³⁺,Zr⁴⁺,Si⁴⁺元素的微量掺杂能促使晶粒长大,并且近似球型,导致发光强度有明显的提高。     

锰催化的亚胺/腈、格氏试剂和四氢呋喃的三组分反应:高效制备1,5-氨基醇和1,5-酮醇化合物

正格氏试剂对亚胺或腈的加成反应是制备有机胺或酮类化合物的经典方法.由于醚类溶剂对格氏试剂良好的溶解性和反应惰性,上述反应通常在乙醚或四氢呋喃溶剂中进行.中国科学院化学所分子识别与功能院重点实验室的王从洋课题组发现,在锰/镁双金属体系和碘代芳烃的作用下,四氢呋喃形式上被转化为1-丁醇-4-卡宾的等量体,它同时与亲电试剂(亚胺/腈)和亲核试剂(格氏试剂)反应,构建了同碳上两个新的C—C键,从而高效制备了1,5-氨基醇或1,5-酮醇化合物.该反应原料便宜易得,反应条件温和,易于放大制备,反应产物可用于合成重要有机杂环哌啶和二氢吡喃等.实验和计算结果表明,自由基和有机锰物种是反应的重要中间体,而四氢呋喃的α-芳基化开环是反应的关键步骤.