使用电子回旋波共振等离子体源辅助中频磁控溅射沉积氧化铌薄膜

中频磁控溅射虽相较于电子束蒸发成膜质量更好,但不可避免仍然存在一部分颗粒物,将严重影响光学薄膜的质量和光学特性。研究了使用电子回旋波共振(ECWR)等离子体源作为辅助设备与中频磁控溅射相配合沉积的氧化铌薄膜,进行了等离子体诊断和薄膜表征。结果表明:在相同条件下,ECWR等离子体放电的氧化效果明显优于传统的感应耦合等离子体放电。ECWR等离子体源能够在较低压强的纯氧环境下稳定产生高密度等离子体,无须通过氩气作“引子”来激发维持氧气的稳定放电,展示了电子回旋波共振放电结构的优越性。沉积得到的非晶氧化铌薄膜光滑均匀且透射率达91%,能有效消除中频磁控溅射产生的颗粒物问题。通过透射率波峰位置对比发现纯氧ECWR放电样片出现红移,原因是其放电得到的薄膜均匀而致密,使光学禁带宽度向低能方向漂移出现带隙窄化。研究结果还揭示了离子源高密度、低能量特性与薄膜表面和光学特性之间的关系,为精密光学薄膜应用提供了新的解决方案。

Au-NPs对氧化铌忆阻器界面修饰的影响

在阻变器件中,通过在氧化铌薄膜和底电极之间旋涂一层金纳米颗粒(Au-NPs)作为界面修饰层,可以明显降低氧化铌忆阻器的阈值电压,提高阈值电压分布的集中性。通过扫描电子显微镜发现,旋涂在底电极上面的Au-NPs分布较为均匀,有利于器件在Au-NPs等固定位置形成导电细丝,从而降低了导电细丝随机形成的可能性。I-V循环测试证实了Au-NPs的引入明显增强了空间电荷限制电流的输运特性,表明有利于固定导电细丝的生长,提升器件稳定性。

氧化铌负载镍钼催化木质素衍生酚类化合物制备环己烷的研究

采用湿浸渍法制备了Ni/Nb_(2)O_(5)催化剂,并探究了温度、时间和氢气压力对其催化苯酚加氢脱氧的影响。为进一步增强催化剂的脱氧性能,引入第二金属组分Mo制备了不同Ni、Mo摩尔比的NiMo双金属催化剂,并应用于催化苯酚加氢脱氧反应中。利用XRD、SEM、XPS、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD等手段对催化剂进行了表征分析。结果表明,Ni_(5)Mo_(1)/Nb_(2)O_(5)催化剂表现出最佳的加氢脱氧性能,主要是因为Mo的掺杂形成的NiMo合金促进了NiMo团簇的高分散性。此外,Mo的掺杂增加了催化剂的中强酸性位点,环己烷选择性增大。在240℃、4 h、3 MPa H_(2)的反应条件下,Ni_(5)Mo_(1)/Nb_(2)O_(5)催化剂表现出最佳的环己烷选择性。

低氮氢氧化铌的制备工艺研究

钽铌矿经过氢氟酸、硫酸分解后再经过仲辛醇萃取分离,得到氟铌酸溶液,向氟铌酸溶液中通入0.3MPa氨气进行中和反应,生成白色氢氧化铌沉淀,经压滤机过滤、稀氨水洗涤、0.6~0.7MPa压缩空气除去45%~50%的水分,得到含氟离子不超过5000ppm的氢氧化铌湿滤饼。由于此时的氢氧化铌烘干后,其含N在3.5%~4.5%之间,不能满足客户对氢氧化铌烘干到含Nb_(2)O_(5)在72%~78%时,N含量小于0.2%的要求。因此对氢氧化铌降N工艺进行了试验,经过综合对比,选取了合适的体积分数的化学纯盐酸作为关键试剂,采用了微波干燥设备对低氮氢氧化铌进行烘干,并取得批量生产低氮氢氧化铌的工艺参数。

低温结晶氧化铌的酸性及其催化性质

氧化铌在含水体系中表现出强酸性,因而它在众多的含水反应中得到越来越多的应用。酸浸渍处理后的铌酸在一定条件下可变成结晶型氧化铌。它不仅酸量大,酸强度高,而且酸性可保持到较高的温度。我们用硫酸溶解的方法处理铌酸,在较低温度下得到了结晶氧化铌。

氢氟酸法制备氢氧化铌氨吸附的红外光谱分析

用氨水中和氟铌酸和氟氧铌酸制备的氢氧化铌表面强烈吸附氨,红外光谱分析在1400cm-1处有NH4+的v4(F4)简正振动模式特征峰。热重分析以及在不同温度下热处理的红外光谱分析结果表明,在500℃左右才能将NH3彻底从氢氧化铌表面脱除。因此,用氨中和方法制备氢氧化铌的正确化学表达式为NbOx(OH)y(NH4)x。在室温下用不同浓度的无机酸水溶液处理氢氧化铌后的红外光谱分析结果进一步证实了上述结论。用HNO3水溶液处理氢氧化铌可将NH4+交换下来,得到的氢氧化铌样品在300℃左右失重结束;用H2SO4水溶液处理氢氧化铌也可将NH4+交换下来,但SO42-在其表面发生了微弱的吸附作用,用稀H3PO4水溶液只能将部分NH4+交换下来,但同时PO34-在其表面发生了强烈的吸附作用。

共存阴离子对氢氧化铌吸附磷酸根的影响

以氢氟酸法制备的氢氧化铌为吸附剂,以水溶液中磷酸根为吸附对象,考察了Cl-、SO42-、NO3-3种阴离子对吸附效果影响。结果表明,在温度为25℃,磷酸根质量浓度50mg/L、体积200mL,吸附剂用量0.1g,pH=2条件下,氢氧化铌对磷酸根的最大吸附量可达43.31mg/g。当3种共存阴离子质量浓度分别为50、100、150mg/L时,氢氧化铌对各阴离子吸附顺序依次如下:PO43->>SO42->NO3->Cl-;PO43->>SO24->NO3->Cl-;PO43->>Cl-≈SO42->NO3-。共存阴离子Cl-、SO42-、NO3-存在与PO34-形成吸附竞争,均使氢氧化铌对PO34-吸附量减少。采用质量分数为25%的氨水(10mL)洗去氢氧化铌表面吸附的PO43-,并用蒸馏水进行冲洗,将所得滤液用蒸馏水稀释定容到50mL,其解吸率为53.1%。吸附前后及解吸后的氢氧化铌红外光谱分析结果表明,氢氧化铌表面吸附的磷酸根并没有被完全解吸下来。

射频反应溅射氧化铌薄膜的电致变色性能研究

采用射频反应溅射法成功地制备了非晶态氧化铌薄膜,研究了它们的电致变色性能.这些薄膜在漂白态透明无色,而着色态则为灰褐色.循环伏安测试结果表明该薄膜具有良好的稳定性和很好的锂离子注入/抽出性能.550nm处的着色效率为16.68cm2/C,在可见光区透过率调制幅度为20%～30%.结合X光电子能谱(XPS)分析可以认为氧化铌薄膜的电致变色现象是由于锂离子和电子的共同注入与抽出,导致薄膜中的铌离子发生Nbv和NbIV间的可逆氧化、还原反应引起的.

用直流溅射工艺制备的氧化铌薄膜的性能

采用直流反应溅射工艺制备了氧化铌（Nb2O5）薄膜,用XRD、AFM、AES和循环伏安等测试手段分析并研究了薄膜的组成、结构、表面形貌和电致变色性能间的关系. 结果表明:在基底加热条件下可获得晶态 TT-Nb2O5薄膜,沉积气压较高时的薄膜具有沿（100）面定向生长、结构相对较为疏松的柱状结构,这种薄膜具有良好的电化学稳定性,锂离子注入/抽出可逆性好,并具有灰色变色特性,在可见区（波长600nm）的透过率调制幅度为35％.

氧化铌在玻璃结构中的特性及其应用

本文将铌硅酸盐玻璃结构与性能的理论研究成果应用于光学玻璃研制过程。在ＬａＦ＿２、ＬａＦ＿３和ＬａＦ＿４等稀土光学玻璃中，引入了Ｎｂ＿２Ｏ＿５，极大地改善了工艺稳定性，显著地提高了光学玻璃的内在质量和成品率，本工作为稀土光学玻璃的研制与生产提供了又一新的途径。

甲醇、水和乙烯在规整和粗糙氧化铌薄膜上吸附行为的比较

用紫外光电子能谱和俄歇谱研究了甲醇、水和乙烯在处于室温的粗糙氧化铌薄膜上的吸附行为，并与这些探针分子在规整和缺陷氧化铌薄膜上的吸附行为作了比较．粗糙氧化铌由Ｎｂ（１１０）氧化制得．结果表明，水和甲醇在粗糙氧化铌膜上的吸附均为解离吸附（在规整氧化铌膜上为非解离吸附），乙烯在粗糙氧化铌膜上的吸附为强化学吸附（而在规整氧化铌膜上为弱化学吸附）．这些结果说明了表面缺陷对分子的化学吸附和解离吸附的必要性．

氢氧化铌改性沸石分子筛的表面酸性及其催化活性

利用吡啶吸附红外光谱(Py-IR)表征了氢氧化铌改性分子筛的表面酸性,用催化法脱除芳烃中微量烯烃的反应研究其酸催化活性。结果表明,氢氧化铌的引入导致催化剂表面Brφnsted酸中心和Lewis酸中心重新分布,总Brφnsted酸量和Lewis酸量都随氢氧化铌含量的增加而减少;强B酸不利于脱烯烃反应;催化剂的活性随总Brφnsted酸量与总Lewis酸量比例的增加而提高,用磷酸或草酸处理氢氧化铌,总Brφnsted酸量与总Lewis酸量的比例增大,可进一步提高分子筛的活性和寿命。

形貌可控氧化铌纳米棒阵列薄膜的合成研究

以铌金属为原料,在NH4F和H2O2的体系中,通过水热方法制备形貌可控的氧化铌纳米棒阵列薄膜.采用XRD、SEM、TEM等对不同工艺条件下获得的产物微观形貌和组成进行了表征,考察了水热时间、水热温度和NH4F浓度对最终产物及形貌的影响.研究表明:氧化铌在NH4F和H2O2共存下表现出各向异性生长特性.NH4F用量对最终产物及形貌起重要作用,随着NH4F浓度的增加,Nb2O5薄膜形貌由多面体状颗粒,向近圆形纳米棒阵列和无规则的纳米颗粒团聚体演变.当NH4F的浓度为0.5g,水热反应温度为150℃反应10h,氧化铌在铌金属表面定向生长为六边形的纳米棒阵列.本文还提出了氧化铌纳米棒阵列薄膜的形成机理.

碳还原法制备电解电容器用一氧化铌粉末

一氧化铌(NbO)具有与金属相近的导电能力,作为阳极赋能时,与铝、钽、铌等阀金属一样,能在阳极表面形成介电性能优良的无定型氧化膜。研究了真空碳还原Nb2O5制备NbO的原理、工艺条件以及一氧化铌粉末的理化性能和电性能等,参照GB/T3137-1995关于电容器用钽粉电性能测试方法,经实测,一氧化铌粉末具有比电容105120μF·V/g,损耗11.2%,漏电流2.5×10–4μA/μF·V,表明其湿式电性能已达到甚至优于相应的高比容钽粉的水平;沿用钽电容器生产工艺,探索性地进行了小批量以NbO为阳极的电解电容器生产,其成品合格率达到77%。

氧化铌掺杂PbO_2电极的制备及降解分散蓝B

采用电沉积法制备氧化铌掺杂的钛基PbO2电极,通过X射线衍射、扫描电镜和电化学工作站进行表征.结果表明,掺杂氧化铌改变了沉积PbO2的晶型分布,电极表面出现α-PbO2晶型,提高了镀层与基体的结合度及电子传递效率;同时晶体尺寸略有增大,排列规整均匀.氧化铌最佳掺杂质量浓度为3.5 g/L,改性电极的析氧电位上升到1.523 V,阶跃氧化电流达到0.155 9 A,强化寿命延长到702 min,电催化性能和稳定性均有明显提升.利用所制备改性电极降解分散蓝B的最佳降解条件:溶液pH值为2,电解质NaCl浓度为0.7 mol/L,电流密度为40 mA/cm2,1 h后脱色率可达89%,脱色动力学可用拟2级反应描述.

甲醇、水及乙烯在氧化铌薄膜上吸附行为研究

由Nb（110）氧化制得均匀的氧化铌薄膜，用紫外光电子能谱表征了在不同温度下，甲醇、水及乙烯在该薄膜上的吸附行为．结果表明，在氧化铌表面吸附甲醇、水和乙烯，在140K时，是非解离吸附，一般由化学吸附到物理吸附．在室温时都发生解离吸附．表面缺陷位活性最强，不仅优先被吸附，而且对吸附质的影响也比较大．氧化铌薄膜表面的Nb5+是主要吸附中心，但表面气离子也是一种吸附位．

氢氧化铌对水溶液中磷酸根的吸附特性研究

以氢氟酸法制备的氢氧化铌作为磷酸根的吸附剂,考察了氢氧化铌用量及焙烧温度对吸附效果的影响。在25℃,磷酸根初始浓度为50mg/L、体积200mL的条件下,确定吸附剂的最佳用量为0.1g,此时氢氧化铌原样对磷酸根的最大吸附量为48.2mg/g。上述条件下,经200、300、400、500℃焙烧后的氢氧化铌对磷酸根的最大吸附量依次为25.9、15.6、11.6、7.5mg/g。分析表明,随着焙烧温度的升高,表面羟基逐渐减少,氢氧化铌对磷酸根的吸附能力逐渐降低。在吸附过程中,焙烧前后的氢氧化铌对磷酸根吸附速率均较快(20min达到吸附平衡)。

萃取法制备高纯低氟氧化铌的研究

以氢氧化铌为原料,研究了萃取法制备高纯低氟氧化铌的新工艺,讨论了工艺条件对产品质量的影响,由正交试验得出较佳工艺条件为萃取剂和水比为11,萃取时间为20min,洗涤次数10次,煅烧温度800℃.在此工艺条件下,制取的氧化铌氟含量低于7ppm.工艺不对原HF-H2SO4-MIBK湿法冶金工艺产生影响,无需改变原操作参数和设备.

氧化锡氧化铌共掺杂二氧化钛氧气响应特性的稳定性

研究了氧化锡(SnO2)、氧化铌(Nb2O3)共掺杂二氧化钛(TiO2)作为厚膜用氧传感器材料的响应特性。X射线衍射分析表明:适量掺杂使厚膜晶粒保持金红石结构,晶胞参数有所增大。扫描电子显微镜显示:厚膜在1280℃左右长时间(11h)保温,晶粒仍保持适度尺寸。X射线光电子能谱分析表明:较低的Nb掺杂浓度导致晶粒表面产生高浓度金属缺位(Vm),低温端(300℃)的氢气响应时间变短;高温端(600℃)的氧气响应时间急剧增大。Nb掺杂浓度较高时,低温端(300℃)氢气响应时间变长;高温端(600℃)氧气响应时间变短,但仍保持着响应特性的稳定性。结果表明:用摩尔分数x(Sn)=2.31%,x(Nb)=0.48%的组分,既能在同一结构下适度增加晶胞参数,又能相应提高掺杂浓度,可获得工作温度范围(300～600℃)内灵敏度和响应速度长期稳定的厚膜材料。

氧化铌/木质活性碳纤维复合材料的结构性能表征

以木质活性碳纤维(ACHF)为载体,通过浸渍草酸铌以及改变煅烧温度,制备出不同煅烧温度(400、600和800℃)下的氧化铌/木质活性碳纤维(Nb 2 O 5/ACHF)。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)和全自动比表面积与孔径分析(BET)仪对制备的氧化铌/木质活性碳纤维结构、表面孔径等进行表征,并初步分析了其电化学性能。研究结果表明:随着煅烧温度的升高,纤维表面生成的正交晶型氧化铌晶体颗粒晶型越好,颗粒直径越大,且表面官能团的C—C键逐渐减少,而C—O键随之增加,比表面积从1476.65 m 2/g(400℃)降至1302.31 m 2/g(800℃),微孔率下降了10.79个百分点。此外,制备的氧化铌/木质活性碳纤维具有极好的双电层电容和赝电容特性,800℃煅烧的样品Nb 2 O 5/ACHF-800表面具有多级孔隙结构,有利于其电化学性能,在电流密度为1 A/g的KOH电解液中比电容可达155 F/g。