硫族MAX相硼化物的物相稳定性和性能预测

Zr2SB、Hf2SB、Zr2SeB、Hf2SeB、Hf2TeB都是近期发现的硫族MAX相硼化物,与典型MAX相相比,具有明显不同的性质,因此备受人们关注。本文采用第一性原理并结合“线性优化法”、键刚度模型和准简谐近似研究了MAX相硼化物(M=Zr,Hf;A=S,Se,Te)的物相稳定性、力学性能和热性能。理论分析结果与目前可用的实验结果一致。经热力学和本征稳定性分析后发现,只有M2AB可以稳定存在。较短的M−A键与M−B键长使Hf系化合物的键刚度高于Zr系化合物,这也同样导致Hf系化合物的硬度高于Zr系。随着A元素由S到Se再到Te,M−B与M−A键长逐渐增加,键刚度减小导致弹性模量降低。而且,这些化合物的体积模量取决于其平均化学键刚度。更加重要的是,最弱键和最强键的刚度比(kmin/kmax)较高,显示这些MAX相硼化物不同于传统MAX相,均呈本征脆性。考虑晶格振动(声子)和电子激发的贡献后计算得到M2AB等压热容及热膨胀系数(TEC),均在300 K以下随温度升高先快速上升后上升速率逐渐降低,这与其它MAX相类似。较低的键刚度导致Zr系MAX相硼化物的平均线热膨胀系数整体上高于Hf系,而且在300~1300 K区间与大部分MAX和MAB相一致。

MXenes/多糖复合材料在水处理方面的研究进展

总结了近五年来MXenes/多糖复合材料在水处理方面的研究进展。简要介绍了MXene的制备方法。接着根据形态不同,对水处理中的MXenes/多糖复合材料进行了分类,介绍了其制备工艺。讨论了MXenes/多糖复合材料在水体净化、水油分离和海水淡化三方面的应用研究情况。对MXenes/多糖复合材料的发展前景和挑战进行了展望。研究对进一步设计高效水处理MXenes/多糖复合材料具有重要参考价值。

钛白副产硫酸亚铁中镁离子的含量分析

本文研究以酸性铬蓝K为指示剂,以草酸铵为沉淀剂排除Fe^(2+)干扰,用紫外分光光度法测定钛白副产物FeSO_(4)中的Mg^(2+)的含量。实验结果表明,Mg-铬蓝K的最大吸收峰波长为540nm,最佳pH值为9.5,最佳沉淀剂草酸铵的用量为10mL。经加标回收的方法验证了方法的可行性,测出钛白副产物FeSO_(4)中Mg^(2+)含量为1.07%。

SnO晶体的可控水热合成与剥离

利用简单的水热合成法,成功合成高质量的SnO晶体。并通过控制溶液的pH实现对SnO晶体形貌和结构的调控。通过X射线衍射和扫描电子显微镜对其结构和形貌进行测试表征,测试结果表明,当溶液pH=11时,水热合成得到的SnO晶粒结构完整,形貌和横向尺寸最佳。之后通过透明胶带机械剥离制备2D SnO纳米片,电子力显微镜测试结果表明,2D SnO纳米片仍保持SnO块体P型导电的特性。

dsDNA与TiO_(2)(110)在溶液中相互作用的动力学行为和机制

金红石型TiO_(2)(110)在DNA传感领域具有广阔的应用前景,然而其与DNA在溶液中相互作用的动力学行为和机制尚不清楚.利用分子动力学模拟,深入研究了双链DNA (dsDNA)在初始时沿轴向平行或垂直于金红石型TiO_(2)(110)表面时二者在溶液中的相互作用.通过分析dsDNA在吸附后的稳定构型、吸附动力学过程和结构稳定性发现,与一些典型二维纳米材料不同,dsDNA倾向于水平吸附到TiO_(2)(110)表面.水平吸附不仅使得dsDNA的四种碱基均吸附到TiO_(2)(110)表面,增加了吸附稳定性,而且不破坏dsDNA的结构稳定性.进而,通过分析dsDNA与TiO_(2)(110)表面的相互作用能和水分子密度/数量发现,dsDNA的平行吸附可能源于二者之间的短程范德华和长程静电相互作用.此外,纳米级脱湿也增强了dsDNA的吸附.对dsDNA与TiO_(2)(110)在溶液中的相互作用研究有助于实现TiO_(2)(110)在DNA传感中的应用.

量子尺寸纳米TiO_2的水热制备及光催化性能

在钛酸丁酯和乙醇体系下,利用水热法制备了平均粒径为4～10 nm的量子尺寸锐钛矿型纳米二氧化钛粉末,并研究了此粉末的光催化活性和晶粒粒径、荧光发射光谱的关系.结果表明: 制备的纳米二氧化钛粉末在粒径为8～9 nm时光催化活性最好,当晶粒粒径再减小以后,由于表面活性的增加导致晶粒表面羟基的增加,成为电子和空穴的复合中心而使活性降低.同时此粉末的荧光发射光谱中并没有发现荧光峰位随着晶粒粒径变小而发生位移,并且荧光发射光谱峰的强度和光催化活性之间没有成比例的关系.

Ag掺杂SnO_(2)纳米花的制备及对乙醇气敏性能研究

通过一步水热法制备了不同Ag掺杂量(质量分数分别为2.5%、5%和10%)的Ag/SnO_(2)纳米花复合材料。采用X射线粉末衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品进行结构和形貌表征,结果表明,所制备的Ag/SnO_(2)复合材料是纳米片自组装的花状结构。气敏性能测试表明,Ag/SnO_(2)复合材料对乙醇展现出良好的选择性。在350℃的工作温度下,Ag/SnO_(2)纳米花复合材料对乙醇气体具有较高的灵敏度,比纯SnO_(2)材料响应更快,且随着Ag掺杂量的增加而提高。2.5%Ag/SnO_(2)对100×10^(-6)乙醇的响应时间约1s,恢复时间约2s,循环测定5次后仍具有较高的稳定性。Ag掺杂SnO_(2)纳米花传感器可为检测乙醇气体提供有益的参考。

Ho掺杂对纳米TiO_2晶体结构和光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了纯的和Ho掺杂的TiO2纳米粒子,对样品进行了X射线衍射分析,并以甲基橙的光催化降解研究了样品的光催化性能。结果发现:Ho的掺杂不但抑制了TiO2粒径的长大,细化了晶粒,而且引起了晶格的畸变和膨胀。Ho的掺杂有抑制TiO2晶型转变的作用。适量Ho的掺杂可提高TiO2的光催化性能,在所进行试验的条件下,最佳掺杂摩尔分数为0.3%。煅烧温度为600℃时,掺杂和未掺杂的TiO2光催化性能均最佳,且Ho掺杂的TiO2光催化性能高于未掺杂的TiO2。

低价锆氧化物Zr_(3)O的结构、热力学和弹性性质第一性原理研究

采用第一性原理系统地研究3种Zr_(3)O晶形(空间群分别为R3c(斜方六面体)、R32(斜方六面体)和P6322(六面体))的晶格动力学及其与温度相关的热力学和力学性质。计算得到的3种Zr_(3)O晶形的晶体结构参数与实验结果一致。此外,证明3种Zr_(3)O结构在动力学和热力学上均具有稳定性。获得了3种Zr_(3)O晶形在0~1500 K温度范围内的熵、焓、吉布斯自由能、比热容、热膨胀系数和弹性模量等性质。发现3种Zr_(3)O晶形在0K时的相对稳定性顺序为Zr_(3)O(R3c)>Zr_(3)O(R32)>Zr_(3)O(P6_(3)22);然而,在50 K时Zr_(3)O(R3c)转变成Zr_(3)O(R32),在540K时转变为Zr_(3)O(P6_(3)22)。相较于其他2种Zr_(3)O相,Zr_(3)O(R32)表现出更优越的力学性能。

负载型TiO_2/活性炭的制备及光催化降解罗丹明B研究

通过溶胶凝胶方法以活性炭(AC)为载体,制备负载型TiO2AC,利用SEM、BET、XRD、Ranme、XPS对TiO2AC的组成、结构、尺寸等特征进行分析和表征,并用紫外灯为光源,通过TiO2AC、TiO2粉末和活性炭与TiO2粉末的混合物对可溶性罗丹明B的光催化降解效果的比较,探讨了TiO2AC的光催化性能.结果表明,负载体中的TiO2是由30～60nm的球形颗粒组成,含有Ti,O,C等3种元素,颗粒间不发生团聚,其中一些C元素是由活性炭载体扩散到TiO2颗粒中的.由于活性炭载体与TiO2的协同作用以及高浓度Ti3+的影响,负载型TiO2AC的光催化活性大.当TiO2AC在250℃空气中热处理2h,再在氮气保护下500℃热处理2h,TiO2的质量分数为(18±0.3)%时,负载型TiO2AC对罗丹明B的光催化降解的表观反应常数k最大,为0.0077min-1.

Ge掺杂二氧化钛复合薄膜制备及光吸收性能研究

采用磁控溅射和溶胶-凝胶两种方法在石英基体上制备了纯TiO2薄膜,并通过离子注入及溶胶掺杂方法分别对TiO2薄膜进行Ge掺杂改性。利用XRD、XPS及UV-Vis对两种TiO2复合薄膜的晶相结构、原子化学态以及光吸收性能进行了表征。结果表明,磁控溅射法制得TiO2薄膜为锐钛矿相,Ge离子注入引起复合薄膜的锐钛矿相消失,且该相600℃退火后并未得到恢复;经过退火后Ge在磁控溅射TiO2薄膜中以Ge单质存在。溶胶-凝胶法Ge掺杂复合薄膜中存在锐钛矿相TiO2和Ge晶相,Ge在薄膜表面以Ge和GeO2形式存在。两种掺杂方法制得的复合薄膜紫外-可见光吸收边均发生了红移。

溶胶-凝胶法制备TiO_2/活性炭复合体的影响因素

采用溶胶凝胶法制备纳米TiO2/活性炭(activecarbon,AC)复合体。以无水乙醇为溶剂,蒸馏水、浓盐酸及钛酸丁酯的用量为实验 参数,考察其对TiO2溶胶粘度的影响。研究了TiO2溶胶粘度、钛酸丁酯与活性炭的质量比、溶胶中TiO2的量及热处理温度对TiO2/AC复合 体光催化活性的影响。用热重差热分析、扫描电镜、X射线衍射及BET(BrunauerEmmettTeller)法对其结构及陶瓷化过程进行了分析。 结果表明:TiO2溶胶粘度为5mPa·s、溶胶中TiO2的质量分数为6%、钛酸丁酯与活性炭质量比为0.2时,经500℃热处理所得的TiO2/AC 复合体的光催化活性最好,其比表面积为526.03m2/g,晶型中锐钛矿的含量占65.38%,晶粒尺寸为37.53nm。

锆钇废料制备氧化钇和磷酸锆吸附剂及其性能评价

钇稳定氧化锆是一种性能优异的材料,在其生产和使用过程中会产生大量切削边角料等固体废物,对其进行回收处理,有助于环境保护和资源有效利用。由于废料性质稳定,将其回收和转化为有价值的产品成为资源有效利用的关键。研究提出将锆钇废料转为氢氧化锆和草酸钇中间体,并进一步转化为磷酸锆和氧化钇吸附剂,增加锆钇废料资源化新路线。该合成路线以乙醇为分散助剂,氢氧化锆、草酸和磷酸二氢钠按物质的量为1∶2∶2比例混合,373 K反应6 h制得层状磷酸锆对钾离子的吸附容量为151.6 mg/g,可将模拟高钾血清中的钾浓度降至人体正常水平(4.51 mmol/L)且不损失过多的钠离子。以草酸钇氨水合物煅烧得到的氧化钇,可作为硫酸根的高效吸附剂。研究结果显示,在1073 K煅烧草酸钇氨水合物得到的氧化钇,在添加量为10 g/L、强酸性溶液的条件下,可保持98.6%的硫酸根去除率。硫酸根离子被氧化钇吸附的过程遵循Langmuir等温吸附模型,属于单分子层吸附,其准二级动力学常数为2.03×10^(-3) g/(min·mg),属于化学吸附。

溶胶-凝胶法制备的BaMgAl_(10)O_(17)∶Eu前驱体的晶化过程(英文)

采用柠檬酸作为螯合物的溶胶-凝胶法制备了BaMgAl10O17∶Eu(bariummagnesiumaluminate,BAM)蓝色荧光粉,并研究了其晶 化过程。通过X 射线衍射、扫描电镜和荧光光谱等表征手段,研究了前驱体晶化过程的焙烧条件、结晶动力学、颗粒大小和发光性能等。BAM 晶相在1100℃开始产生。温度达1200℃时,前驱体由无定型态完全转变成BAM晶相。在1120～1300℃时晶化反应的表观活化能为 233kJ/mol。在室温下测得荧光粉的最大吸收峰和发射峰分别处在334nm和454nm。合成荧光粉的粒径为5μm左右,其形态和粒径取决于 前驱体。

CaTi2O4(OH)2片状结构向CaTiO3片状结构转化及其性能研究

通过控制水含量,用水热法制备了CaTi2O4(OH)2片状结构。通过对水含量为50 mol条件下所制备的CaTi2O4(OH)2片状结构煅烧来制备CaTiO3片状结构。当热处理温度≤400℃,CaTi2O4(OH)2纳米片状结构稳定存在。当热处理温度为650℃和750℃,制备了CaTiO3片状结构。采用XRD、SEM和TEM等测试方法对片状结构进行表征,并对CaTi2O4(OH)2片状结构向CaTiO3片状结构转化的反应过程和形成机理进行分析。在热处理温度400℃时,样品的首次放电比容量最大,可达到168.5 mAh/g。当热处理温度继续升高到650℃和750℃,样品的首次充放电容量分别为18.9 mAh/g和5 mAh/g。这说明发育完善的CaTi2O4(OH)2片状结构有利于电化学过程中离子的嵌入和脱出。

掺碳二氧化钛光催化的研究进展

二氧化钛具有稳定性好、光效率高和不产生二次污染等特点。当前的研究工作主要是通过金属以及非金属的掺杂改性以提高其可见光活性以及抑制电荷复合。本文介绍了二氧化钛非金属碳掺杂改性的研究进展。分别就碳掺杂机理、制备方法、主要影响因素以及共掺杂等方面进行了详细的综述。

抗紫外纳米ZnO/TiO_2粉体的氧化铝表面改性

用液相沉积法对纳米ZnO/TiO2进行了表面改性。用TEM、XRD和FTIR对产物进行了结构表征,用静态沉淀法分析了改性前后纳米ZnO/TiO2的分散稳定性,用紫外-可见分光光度计对其紫外屏蔽性能进行了检测。结果表明,改性纳米ZnO/TiO2表面存在致密的氧化铝膜,产物经充分分散后在有机介质中或水中的稳定时间分别由改性前的2 m in和5 m in提高到2 h和1 d,紫外线透过率由改性前的大于8.5%降低到小于7%。

TiO_2/活性炭复合体超临界沉淀法制备及其光催化性能

以活性炭为载体、超临界二氧化碳为流体、钛酸丁酯为前驱体,用超临界流体沉积法制备TiO2/活性炭(TiO2/AC)复合体。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、热重-差热(TG-DTA)对TiO2/AC进行表征。以紫外灯为光源,偶氮类染料亚甲基蓝为标准降解物,考察TiO2/AC复合体的光催化活性。结果表明:TiO2/AC复合体对亚甲基蓝的光催化活性比P25和(TiO2+AC)混合体都强,归功于复合体中TiO2与AC的协调效应,以及AC负载的纳米颗粒较分散,粒径为25 nm左右,比P25粉体小。热处理温度影响晶型转变和晶粒生长,导致600℃下制备的TiO2/AC具有最大光催化活性。

纳米TiO_2复合材料的研究进展

综述了纳米TiO2复合材料的基本类型、基本结构及其电荷转移过程,着重探讨了纳米TiO2复合材料对光催化活性的影响,简要分析导致光催化活性提高的影响因素,并对纳米TiO2复合材料在光催化领域的研究和应用提出了展望.

聚氨酯材料纳米二氧化钛自洁涂层的制备

在聚氨酯材料表面涂敷纳米TiO2复合涂层形成自洁材料,利用白度分析建立了对亚甲基蓝自洁率的测试方法,并通过红外光谱对自洁效果进行了表征。结果显示,自洁率的高低不仅与TiO2的粒径、晶型、添加量等有关,而且也与光照时间、助剂的配比有关;TiO2固含量在7%,粒径在150～300nm时效果最佳。