某些稀土氧化物的高温高压合成及其结构稳定性研究

 首次用高压高温方法，在3.2~4.0 GPa，1 000~1 300 ℃下，对CeO₂-R₂O₃（R=Eu，Gd），CeO₂-Tb₄O₁₁，Pr₆O₁₁-Tb₄O₇稀土氧化物进行合成实验，得到具有F型结构的CeEuO_3.5，CeGdO_3.5，CeTbO_3.5；B型结构的CeEuO₃，CeGdO₃，CeTbO₃，PrTbO₃和P型结构的PrTbO₃。PrTbO₃是迄今自然界尚未发现，文献未见报导过的新物质。对上面的产物和NdYbO₃、PrTmO₃，利用高、低温X射线衍射实验，检测了其结构的稳定性，结果指出：从300 ℃直到1 000 ℃，发生由B型CeRO_x向F型CeRO_x（R=Eu，Gd，Tb）、B型PrTbO₃向C型PrTbO₃的结构转变。F型CeRO_x属于氧缺位萤石型结构。     

CdTe/CdS量子点的Ⅰ-Ⅱ型结构转变与荧光性质

制备了壳层厚度可以精确控制的CdTe/CdS核壳量子点, 利用紫外-可见吸收光谱、光致发光光谱、透射电镜和时间分辨光谱等技术, 分析了CdS壳层厚度对CdTe量子点的荧光量子产率和光谱结构的影响规律. 发现了不同于CdSe/CdS, CdSe/ZnS, CdTe/ZnS等核壳量子点的荧光峰展宽、大幅度红移以及荧光寿命大幅度增加现象. 根据能带的位置关系, 随着CdS厚度的增加, CdTe从Ⅰ型结构逐渐过渡到Ⅱ型核壳结构. 对于Ⅱ型CdTe/CdS核壳量子点, 不仅存在CdTe核区导带电子与价带空穴间的直接复合, 还存在CdS壳层导带电子与CdTe核价带空穴界面处的间接复合, 发光机制的变化导致荧光峰的展宽、明显红移和荧光寿命的增加. 当壳层过厚时, 壳层表面新引入的缺陷会阻碍荧光寿命和量子产率的进一步提高.     

花状Cu2O/Cu的水热合成及其光催化性能

以硝酸铜为前驱体, 不采用任何模板, 通过逐步水热法合成了花状Cu2O/Cu复合纳米材料. 用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)对样品进行表征. 结果表明, 花状纳米Cu2O/Cu材料是由长为300-500 nm, 宽为30-70 nm的带状花瓣构成, 在可见光区域有很强的吸收. 复合材料中Cu的含量可以通过反应时间进行调控. 对染料Procion Red MX-5B(PR)的可见光催化降解, Cu能明显提高Cu2O的光催化性能. 当Cu质量分数为27%-71%时, 复合材料Cu2O/Cu的催化活性明显高于单相Cu2O. 与立方体形貌的Cu2O/Cu复合材料相比, 花状纳米Cu2O/Cu复合材料对染料PR有更高的催化降解性能. 且该复合材料有较高的循环回收利用率.     

（CeO_2）_（0．7－x）（MO）_x（La_2O_3）_（0．3）（M＝

合成了（ＣｅＯ＿２）＿（０．７－ｘ）（ＭＯ）＿ｘ（Ｌａ＿２Ｏ＿３）＿（０．３）（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ）固体电解质。对其晶体结构、电导率、ＸＰＳ谱、离子迁移数及制成的燃料电池的Ｖ－Ｉ曲线进行了测定。（ＣｅＯ＿２）＿（０．７）（Ｌａ＿２Ｏ＿３）＿（０．３）中掺入Ｃａ￣（２＋）、Ｍｇ￣（２＋）或Ｓｒ￣（２＋），可使电解质的氧离子导电性能改善，从而使制成的燃料电他的开路电压输出功率也得到提高。     

真空注浆法制备YSZ电解质膜管及其在固体氧化物燃料电池中的应用

以吡啶为分散剂,采用真空注浆法制备出膜厚为0.2mm、长度为140mm的致密YSZ电解质膜管。研究了烧结温度对样品致密度和离子导电率的影响.用1650℃烧结2h制备的致密YSZ电解质膜管组装成固体氧化物燃料电池,以氢气和煤气为燃料,研究了电池在500～900℃的电化学性能.实验结果表明,用真空注浆法可制备出高质量和高密度的YSZ电解质膜管,在1600℃烧结后,其相对密度已达到理论密度的98.1%,接近理论密度.单电池的开路电压最大值为1.213V,最大输出功率为0.48W.以氢气为燃料的燃料电池性能明显高于以煤气为燃料的电池性能.     

掺银的Sm0.5Sr0.5CoO3中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料的制备与性能研究

采用硝酸盐分解方法在Sm0.5Sr0.5CoO3 (SSC)中掺入少量的银 (Ag), 形成可用于SOFC的多孔阴极材料 (SSC-Agx). 通过X射线衍射测试确定了材料的物相组成; 用SEM观测了中温电解质Ce0.8Sm0.2O1.9表面涂层电极的微结构; 利用电化学极化曲线和阻抗谱研究了这些材料中低温 (500～800 ℃)电化学性能, 确定掺Ag量和烧结温度对阴极电化学性能的影响. 结果表明, SSC在中温区掺20% Ag时具有最佳的电化学性能, 在600 ℃阴极总阻抗是SSC的1/11, 在750 ℃为SSC的1/4, SSC中掺Ag是提高阴极在中温区电化学性能的有效途径.     

花状Cu_2O/Cu复合材料的光催化性能

不采用任何模板,利用原位逐步水热方法一次性合成了花状Cu2O/Cu复合材料.采用X射线衍射、扫描电镜、高分辨透射电镜和自动吸附仪对样品的相结构、形貌和比表面积进行了表征.以偶氮染料Procion Red MX-5B为探针分子,对复合催化剂进行了可见光催化表征.结果表明该复合催化剂中的Cu和Cu2O之间存在相互作用,其催化活性远高于单相Cu2O和商用P25粉末,有望成为污水治理的新型材料.     

高压变质二氧化硅矿物的合成及表征

根据高能机械球磨与地球板块碰撞之间具有的碰撞局域性和剪切应力相似的特点, 采用高能机械球磨和静高温高压技术, 以α-石英与石墨混合粉末为原料, 提出了人工合成地表柯石英的一种新方法. 利用高能机械球磨制备了α-石英和石墨纳米非晶混合粉末, 其高温高压合成柯石英的最低条件是970 K和3.7 GPa. 合成的柯石英有10个Raman峰, 分别位于120, 152, 179, 206, 270, 329, 357, 428, 467和521 cm-1, 是目前最全的柯石英Raman谱.     

固溶体Ce0.8Pr0.2O2-δ的合成及性质研究

利用溶胶-凝胶方法合成了Ce0.8Pr0.2O2-δ固溶体, XRD结果表明,经200 ℃焙烧就已经形成立方萤石结构固溶体,晶粒尺寸为8.1 nm, 随焙烧温度的升高,晶粒尺寸增大. X射线光电子能谱(XPS)结果表明,样品中存在氧离子缺位,铈离子主要为Ce4 离子,镨离子以混合价态Pr3 和Pr4 存在. 固溶体Ce0.8Pr0.2O2-δ的拉曼谱(Raman)观察到4个峰,458和1140 cm-1峰为特征F2g振动谱带,较宽的570和187 cm-1峰对应氧离子缺位及引起的不对称振动. 交流阻抗谱表明固溶体Ce0.8Pr0.2O2-δ在600 ℃时的电导率为1.44×10-3 S·cm-1, 活化能为Ea=0.67 eV (650～800 ℃), Ea=0.91 eV (400～600 ℃).     

高压下β-FeOOH纳米固体结构转变的研究

 以化学水解法合成的β-FeOOH纳米微粉（平均粒径在12 nm左右）为原料，分别在0.0~4.5 GPa和200~350 ℃的压力和温度范围进行冷压和热压处理。实验结果表明，冷压对β-FeOOH纳米固体的结构没有明显影响，但却使它的热致相变（从β-FeOOH相到α-Fe₂O₃相）温度从常压下的203.8 ℃提高到4.5 GPa压力下的274 ℃，接近常规体相材料的相变温度。而在一定的热压条件处理下，首次发现了从β-FeOOH相到α-FeOOH相的结构转变，并在4.5 GPa、200 ℃的热压条件下得到了转变过程中的一个新的亚稳相。从压力和温度对纳米微粒的作用角度，对上述实验结果进行了讨论。