木材纤维锚定二氧化铈电极材料的制备及其性能研究

利用木材纤维含氧基团的吸附作用锚定生长二氧化铈,成功制备出一维中空管状结构复合电极材料(WF@CeO_(2))。通过调控硝酸铈的添加量改善电极材料的电化学性能,并探讨了木材纤维对二氧化铈的增效作用。研究结果表明:当硝酸铈的添加量为2 mmol时,WF@CeO_(2)-2样品的比表面积可达303.73 m^(2)/g,所制备的电极在电流密度0.5 A/g下表现出高比电容(371 F/g),木材纤维的存在极大地提高了二氧化铈电极材料的电化学性能。以WF@CeO_(2)-2电极组装的非对称超级电容器的比电容可达34.5 F/g,其峰值能量密度为44.16 Wh/kg,峰值功率密度为4002.7 W/kg,在经过5000次充放电循环后电容保持率为91.1%,表现出良好的循环稳定性。

铁碳纤维纳米二氧化铈复合材料吸附As的性能与机理

采用铁掺杂微纳米纤维为基底,复合纳米二氧化铈制备了铁碳微纳米纤维@CeO_(2)材料复合材料,使用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征其微观形貌、物相组成,并对其废水中As的吸附性能与机理进行了研究.结果表明,铁的掺杂提高微纳米纤维的机械强度,并促进二氧化铈的分散负载.纳米CeO_(2)可均匀负载于微米铁碳纤维表面,形成二氧化铈高效裸露的连续界面,二氧化铈颗粒尺寸在6~9nm.在pH值为3~10的条件下,经过2h的吸附反应,初始浓度2mg/L的As,处理后浓度均在50μg/L以下,去除效率达98%以上.磷酸根共存会影响复合材料对As的吸附;多金属共存时,铁碳微纳米纤维@CeO_(2)材料对As表现出显著的吸附选择性.材料对As的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,表明吸附过程以单分子层的化学吸附为主,饱和吸附容量49.02mg/g.以0.1mol/L的NaOH作为解吸液,经5次吸附-解吸循环后,废水中As的吸附效率仍在95%以上,表明该复合材料具有显著的循环稳定性.吸附机理研究表明,吸附主要通过材料表面形成的羟基基团与砷酸盐之间的配体交换.

镧掺杂棒状二氧化铈催化剂低温水解羰基硫的性能

在低温下实现高炉煤气中羰基硫(COS)的高精度脱除对环境保护意义重大,催化水解法可以在较低的操作温度下将COS转化成更易脱除的H2S.通过制备三种不同形貌的二氧化铈(CeO_(2)),以及在棒状二氧化铈(CeO_(2)-R)中掺杂不同质量分数的金属镧(La),对催化剂表面氧空位和碱性位点进行调控,探讨氧空位和碱性位点对催化活性的影响,并提出催化剂失活机理.研究发现,CeO_(2)-R具有较多的表面羟基和氧空位含量,在反应温度为75℃,相对湿度为17%时表现出了优异的COS脱除能力,进一步掺杂不同含量La后催化剂的氧空位和表面碱性强度都明显提高,其中,掺杂质量分数为10%的金属La的催化剂100%脱除COS的持续时间较CeO_(2)-R提高了120%,达到570 min.X射线衍射(XRD)、X射线电子光谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征表明,金属La掺杂进入到CeO_(2)-R的晶格内,形成固溶体结构.电子顺磁共振(EPR)和二氧化碳程序升温脱附(CO_(2)-TPD)分析表明La与CeO_(2)的协同作用形成了更多不对称的氧空位,并提高了催化剂碱性强度,氧空位与碱性位点的共同作用提高了催化剂对COS的脱除能力.在反应过程中生成硫酸盐等副产物沉积在催化剂表面,堵塞孔隙,覆盖活性中心导致催化剂硫中毒.综上所述,通过探讨催化剂表面的结构和化学性质,为低温催化水解COS提供了新的认识,对开发高效、稳定的COS水解催化剂具有指导意义.

纳米二氧化铈对2种水产病原弧菌的抑菌活性研究

纳米二氧化铈(nCeO_(2))是一种重要的新型高抗氧化性稀土金属氧化物。为开发高效、环保且元耐药性的新型坑菌剂,通过高温煅烧六水合硝酸铈[Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O]研磨制得nCeO_(2),探究了nCeO_(2)对创伤弧菌(Vibrio vulnificus)和副溶血弧菌(V.parahaemolyticus的抑菌活性,并利用罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)体内实验对nCeO_(2)的抑菌效果进行验证。结果显示:1)所得nCeO_(2)较为纯净,颗粒直径为25.03nm,Zeta电位(mV)为-5.65,在溶液中分散均匀。2)nCeO_(2)对创伤弧菌乖和副溶血弧菌的最小抑菌浓度(MIC)分别为128和256μg·mL^(-1),最小杀菌浓度(MBC)均为512μg·mL^(-1);nCeO_(2)对创伤弧菌和副溶血弧菌的抑菌环直径分别为21.50和17.42 mm。3)3种浓度nCeO_(2)(1/2 MIC、1 MIC、2 MIC)均能显著抑制2种弧菌的生长活力,同时提高其胞外碱性磷酸酶(AKP)活性、菌液相对导电率、胞外核酸和可溶性蛋白质含量(p<0.05)。4)nCeO_(2)拌料饲喂显著降低了创伤弧菌和副溶血弧菌感染模型中罗氏沼虾的死亡率(p<0.05)。研究表明nCeO_(2)对副溶血弧菌和创伤弧菌体外和体内均具有良好的抑杀作用,其抗菌作用可能与其破坏菌体细胞壁、细胞膜完整性和细胞膜通透性有关。

氮掺杂二氧化铈的制备、性能及应用研究现状

氮元素掺杂对CeO_(2)物化性能有显著影响,氮掺杂后CeO_(2)表现出优异的光催化、热催化和电化学性能,但目前关于氮掺杂CeO_(2)的研究相对较少,缺乏对现有氮掺杂CeO_(2)研究成果的系统总结与梳理。为此,总结了目前制备氮掺杂CeO_(2)的主要方法、讨论了氮掺杂对CeO_(2)物化性能的主要影响、分析了目前氮掺杂CeO2的主要应用场景、展望了未来氮掺杂CeO_(2)需开展的主要研究工作。

纳米二氧化铈添加剂对复合锂基润滑脂摩擦学性能影响研究

为进一步提高复合锂基润滑脂摩擦学性能,将不同质量分数的纳米氧化铈(nano-CeO_(2))粒子添加到复合锂基润滑脂中,并利用四球摩擦磨损试验机对所制备的复合锂基润滑脂摩擦学性能进行测试,分析摩擦系数变化趋势.利用扫描电镜(SEM)、倒置金相显微镜和三维表面形貌仪观察摩擦试验后钢球表面磨痕形貌变化,并测量磨斑直径大小,同时使用X射线光电子能谱(XPS)和能谱仪(EDS)对润滑脂以及钢球表面典型元素变化情况进行测试,分析纳米氧化铈对润滑脂摩擦学性能影响机理.结果表明:当润滑脂中添加的纳米氧化铈质量分数为0.8%时,表现出最佳的抗磨减摩性能,摩擦系数和磨斑直径相比原始润滑脂分别降低了22.5%和12.1%.三维形貌扫描发现钢球磨斑表面粗糙度相比原始润滑脂降低38.1%,平均磨斑高度与最大磨斑深度分别下降56.9%和51.3%,纳米氧化铈对磨损表面具有抛光和自修复作用.EDS和XPS的结果表明纳米氧化铈在钢球表面形成了1层润滑膜,减少了摩擦副之间的直接接触.

艾灸与还原氧化石墨烯/二氧化铈纳米复合材料修复感染性创面

背景:皮肤创伤修复过程复杂且易受感染,易导致预后不良,是目前创面修复研究的难点与热点,并受到中医药及组织工程研究领域的广泛关注。目的:观察艾灸和还原氧化石墨烯/二氧化铈纳米复合材料修复感染性创面的效果。方法:①采用水热法合成质量比分别为2∶1、1∶1和1∶2的还原氧化石墨烯/二氧化铈纳米复合材料,所得复合材料分别记为G2C1、G1C1和G1C2,检测3种材料的光热性能、细胞毒性及抗菌性能。取艾条,设置3种施灸距离(3.0-3.5 cm,记为灸1;2.5-3.0 cm,记为灸2;2.0-2.5 cm,记为灸3)对人体皮肤表面施灸10 min,检测光热性能;检测3种距离区间下实施艾灸的抗菌性能。同时,检测不同质量浓度G1C1材料、艾灸(3种施灸距离)及灸2+G1C1材料的大鼠背部体表红外热成像。②取60只成年SD大鼠,建立金黄色葡萄球菌感染创面模型,48 h后随机分10组干预,每组6只:对照组(不进行任何处理)、莫匹罗星组、灸2+G1C1组、灸1组、灸2组、灸3组及60,80,100,120μg/mL G1C1组(G1C1组给予808 nm近红外激光照射,10 min/次,每次治疗前在创面负载G1C1悬浮液;艾灸各组行原位悬起灸,干预时间10 min/次;灸2+G1C1组每次治疗前在在创面负载80μg/mL G1C1悬浮液,并用艾条行原位悬起灸,干预时间10 min/次),治疗频率2 d一次。干预7 d后,检测创面愈合情况、创面菌落计数及修复情况。结果与结论:①3种还原氧化石墨烯/二氧化铈纳米复合材料均具有良好的光热性能,复合材料质量浓度越高光热性能越好。灸2组施灸10 min温度能达到47.6℃,且不造成热损伤,更适合于动物实验。与NIH-3T3细胞共培养实验结果显示,60,80,100μg/mL G1C1具有良好的生物相容性。与金黄色葡萄球菌悬浮液共培养实验结果显示,G2C1、G1C1和G1C2均具有良好的抗菌作用,其中G1C1组表现出优异的抗菌性能,当其质量浓度为80μg/mL时抑菌率已达到100%。60-120μg/mL G1C1可有效清除金黄色葡萄球菌生物膜,材料质量浓度越高清除效果越好;艾灸也可有效清除金黄色葡萄球菌生物膜,且施灸距离越近清除效果越好。②莫匹罗星组、灸2组、灸2+G1C1组及80,100μg/mL G1C1组大鼠治疗第7天的创面面积相较于对照组明显减小,创面修复质量较好。莫匹罗星、G1C1、艾灸和灸2+G1C1均能有效清除创面细菌残留,且G1C1质量浓度越高细菌残留量越少,艾灸组施灸距离越近细菌残留量越少。其中80μg/mL G1C1组和灸2组的创面修复效率以及细菌残留量非常接近,且二者创面修复效率均优于莫匹罗星组。除此之外还观察到材料与艾灸联合后对创面细菌的清除能力要优于单独使用。③结果显示,艾灸、还原氧化石墨烯/二氧化铈纳米复合材料及其结合具有良好的抗感染和促创面愈合效果。

二氧化铈对熔敷金属氢致塑性损失的影响及其机理研究

针对X80管线钢,设计了金属粉型药芯焊丝的药粉成分,在金属粉中加入了二氧化铈,进行熔敷金属堆焊试验和电化学充氢后的拉伸试验,研究焊材中加入二氧化铈对熔敷金属抗氢脆性能的影响,同时通过氢渗透试验研究了二氧化铈的添加对氢在熔敷金属中扩散的影响.结果表明,熔敷金属的显微组织主要由针状铁素体和晶界铁素体构成.二氧化铈的添加对熔敷金属的夹杂物有显著影响,导致其平均尺寸减小、数量密度增加.加入2%的二氧化铈后,夹杂物的平均尺寸由0.349μm减小至0.258μm,夹杂物数量密度由21429mm^(-2)增加至32254mm^(-2).氢渗透试验结果表明,添加二氧化铈可增加熔敷金属的氢陷阱数目,阻碍氢在熔敷金属中的扩散,这导致熔敷金属抗氢脆性能的提升.因此,熔敷金属的氢致塑性损失率由72%降低至50%.对于充氢拉伸断口形貌,未加入二氧化铈的断口为河流花样的准解理断裂样貌,属于典型的脆性断裂特征.加入二氧化铈的断口有大量韧窝,具有韧性断口特征,但出现明显的鱼眼区.鱼眼区内的源区存在夹杂物或气孔,放射区则呈现准解理断裂.

镁合金表面二氧化铈/硬脂酸超疏水涂层的制备及其耐蚀性

镁和镁合金的高化学活性以及氧化膜的疏松多孔导致镁合金的耐腐蚀性能较差。以AZ31B镁合金为基体,采用水热法在镁合金表面制备出二氧化铈/硬脂酸超疏水涂层,重点研究了水热反应温度和时间对涂层形貌及耐腐蚀性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)对镁合金表面涂层的相组成、微观形貌及元素组成进行测试,通过电化学测试来表征二氧化铈/硬脂酸超疏水涂层的耐腐蚀性能,利用超疏水测试检验涂层的疏水性。结果表明:当水热反应温度为120℃,反应时间为6h时,可以在镁合金表面制备出均匀的涂层,该涂层由大量细小球形颗粒紧密连接而成,涂层致密完整,厚度约为13μm,涂层主要组成相为CeO_(2)。电化学测试结果表明:与空白镁合金基体相比,二氧化铈/硬脂酸复合涂层的腐蚀电流密度为5.36×10^(-6)A·cm^(-2),降低了一个数量级,且其电化学容抗弧直径明显增大,说明该涂层可以显著提高镁合金基体的耐腐蚀性能。同时,该涂层还具有较好的超疏水性,水滴静态接触角达161°。

以二氧化铈-四甲基联苯胺为比色探针的半胱氨酸测定

采用无机物前体自沉淀法制备氧化性二氧化铈纳米簇(CeO_(2)NCs)。3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)被CeO_(2)NCs氧化后生成在652 nm处有特征吸收峰的醌二亚胺(TMB^(2+)),而半胱氨酸(Cys)对TMB^(2+)具有还原作用。基于此原理,建立一种以CeO_(2)NCs-TMB为比色探针的Cys测定方法。常温下,在CeO_(2)NCs质量浓度为1.0μg/mL,pH值=4.0,反应时间为18 min及TMB浓度为1.2 mmol/L的条件下,当Cys浓度在3.0~50μmol/L范围内时,TMB^(2+)的吸光度随Cys浓度的升高而线性降低。方法应用于血清样品的测定,加标回收率为99.3%~106.2%。

二氧化铈纳米球在多巴胺检测中的生物兼容性与灵敏度分析

二氧化铈(CeO_(2))纳米棒因其独特的化学和物理性质在多巴胺(DA)检测中显示出高效的生物兼容性与灵敏度。利用CeO_(2)纳米棒上的无色多巴胺色素检测DA,以克服传统电分析方法中存在的生理干扰物问题。CeO_(2)纳米棒在-0.27 V的低电位下表现出优异的电催化活性,有效还原白光多巴胺色素,其低检测电位有助于避开抗坏血酸(AA)和尿酸(UA)的干扰。通过测量还原电流,能够准确测定DA的浓度。展示了CeO_(2)纳米棒在DA检测中的应用潜力,以及其对提高生物传感器性能的重要性,验证了该传感器在重现性和稳定性方面的优势。研究结果为开发新型高效生物传感器提供了重要的理论依据。

纳米二氧化铈对铝合金环氧镁铝复合涂层的防护作用研究

为了获得耐腐蚀性能较好的涂层,采用一定质量的铝粉代替镁粉,并添加纳米二氧化铈,制备了改性的铝合金表面环氧镁铝复合涂层。采用马丘测试、划叉浸泡实验、X射线衍射分析、扫描电子显微镜等方法,研究了镁粉、铝粉及二氧化铈对环氧镁铝复合涂层的防护作用,并得到二氧化铈与镁粉和铝粉的协同保护机理。结果表明:当镁粉质量分数为30%、铝粉质量分数为20%时,环氧镁铝复合涂层具有较好的耐腐蚀性能。纳米二氧化铈在涂层中的最佳填充量为5%时,可以增强复合涂层对铝合金基体的防护作用。镁粉、铝粉粒子在复合涂层中有大量的分布,粒径较大。少量的纳米二氧化铈粒子在复合涂层中呈球状分布、粒径较小,且涂层形貌均匀致密,屏蔽性能较好。改性后的复合涂层显著增强了铝合金在服役环境中的耐腐蚀性能。

不同形貌二氧化铈催化降解1,2-二氯乙烷性能的研究

文章选择1,2-二氯乙烷(1,2-DCE)作为模型污染物,研究含氯有机废气催化治理技术。合成不同形貌的二氧化铈(CeO_(2)),通过XRD(X射线衍射仪)、Raman(拉曼光谱仪)、SEM(扫描电子显微镜)等表征手段,发现CeO_(2)晶粒越小,其催化降解1,2-DCE性能越高;片状CeO_(2)对比立方块CeO_(2)和线状CeO_(2)具有更短的扩散路径,催化降解1,2-DCE性能更优。花球状CeO_(2)具有最优异的催化性能,T_(90)达到380℃,CO_(2)收率达到18%,CO收率达到9%,同时花球状CeO_(2)具有更稳定的催化能力。在催化治理含氯废气方面,花球状CeO_(2)相比其他3种形貌的CeO_(2)具有更好的工业化应用前景。

二氧化铈前驱体煅烧过程中的遗传性研究

用尿素均匀沉淀法制备了不同形状的二氧化铈前驱体,研究了前驱体形貌、大小、结晶度以及煅烧温度对CeO2颗粒形貌、大小、结晶度的影响.煅烧过程中球形和棒状前驱体煅烧前后颗粒的形状和大小基本不变,颗粒在形貌和尺寸上具有遗传性,片状前驱体在形状上有遗传性.随着煅烧温度的升高,球形颗粒热分解和原子重排速度增大,CeO2颗粒结晶度增大,但是颗粒形状和大小变化都不大.前驱体颗粒的形貌和结晶度影响CeO2颗粒的结晶度,粒径较小、结晶度较低的粉体热分解和原子结构重排都相对容易,煅烧后CeO2颗粒结晶度较高.

碳酸氢铵沉淀法制备二氧化铈超细粉体

采用碳酸氢铵作为沉淀剂制备二氧化铈超细粉体。X射线衍射结果表明 ,焙烧温度在 30 0～ 90 0℃时 ,所得二氧化铈纳米晶为立方晶系 ,其平均粒径随焙烧温度的升高而增大。热失重结果表明 ,样品的失重率取决于焙烧温度。反应物浓度为 0 .2 5～ 0 .3mol/L ,沉淀剂浓度为 0 .2～ 0 .4mol/L ,pH值为 7～ 8,沉淀温度为 60～ 80℃ ,焙烧温度为 60 0℃ ,可制得平均晶粒度小于 2 0nm 。

二氧化铈的氯化反应机制研究

通过考察反应温度、时间及NH4Cl用量对CeO2 氯化的影响以及CeCl3·7H2 O的热分解行为的研究 ,对CeO2 的氯化机制进行了探讨。结果表明 ,CeO2 在空气气氛下采用NH4Cl氯化 ,在 30 0℃下其氯化率达到 80 %左右 ,更高的温度反而不利于CeO2 的氯化 ,这主要是由于CeCl3·7H2 O的热分解造成的。同时CeO2 的氯化并不是NH4Cl产生HCl发生氯化 ,而是NH4Cl直接参与反应 ,生成中间化合物CeOCl,然后转化为CeCl3。CeCl3·7H2 O的热分解及热分析研究进一步说明了CeOCl的存在。因此采用NH4Cl氯化CeO2 时 ,一方面应控制反应温度及反应时间 ,同时 ,过量的NH4Cl有利于CeCl3 形成。

纳米二氧化铈的制备及光催化性能

介绍了一种以双氧水氧化硝酸铈[Ce(NO3)3],并用氨水沉淀制备纳米二氧化铈粉末(CeO2)的方法,用扫描电镜(SEM)观察了产物的颗粒形貌和粒度,分析了其制备过程中影响微观形态的因素。通过尾气降解试验装置研究了纳米CeO2对汽车尾气中的有害气体(HC、NOx)的光催化降解效能。结果表明:当Ce(NO3)3浓度为2.0 mol/L,氨水浓度为1.0 mol/L,选用乙醇和乙二醇为分散剂时,制备的球形纳米CeO2粒度在50 nm左右且分散性良好,对HC、NOx气体降解率可分别达12%和90%,具有良好的光催化性能。

二氧化铈还原表面上水煤气变换反应机理

采用原位红外、程序升温脱附、脉冲表面反应技术研究了ＣｅＯ２还原表面在中温变换反应条件下表面物种的生成及脱附，并根据研究结果归纳出水煤气变换反应机理．

二氧化铈掺杂锆钛酸钡陶瓷性能和结构的研究

采用传统电容器陶瓷制备工艺,研究了CeO2加入量对Ba(Zr,Ti)O3(BTZ)基电容器陶瓷性能的影响,得到了CeO2影响其性能的规律 ,当w(CeO2)为1.0%时相对介电常数最大(7193),当w(CeO2)为0.5%时介质损耗最小(0.0351)。CeO2有降低居里温度及展宽介电常数-温度峰和减小介电常数温度变化率的作用。利用SEM研究了CeO2对BTZ基陶瓷微观结构的影响,探讨了影响性能的机制,结果表明:CeO2是通过与BTZ形成缺陷固溶体、移峰、偏析晶界及抑制晶粒生长等来影响瓷料性能和结构的。

纳米二氧化铈的制备及应用研究进展

综述了近年来纳米二氧化铈的制备方法及其最新研究进展,指出了不同制备方法的优缺点,并介绍了纳米二氧化铈在汽车尾气净化、紫外吸收、化学机械抛光、燃料电池、光催化等方面的应用。