粒径可控的纳米铁酸铋的制备及其光催化性能

采用改进的聚丙烯酰胺凝胶法制备了BiFeO3纳米颗粒,利用热重-差热、红外光谱及X射线衍射等手段研究了干凝胶的热分解及BiFeO3的成相过程.结果表明,在600°C煅烧可制备出高纯的BiFeO3纳米颗粒.同时发现,随着双丙烯酰胺含量的增加,所得样品晶粒尺寸逐渐减小,从而制备出平均粒径约52～110nm的系列BiFeO3颗粒,颗粒尺寸分布均匀,形貌规整,近似呈球形.以甲基橙为目标降解物,研究了BiFeO3纳米颗粒的光催化性能.结果表明,在紫外光和可见光辐照下该纳米颗粒均表现出良好的光催化活性,且随着颗粒尺寸减小,催化活性增加.适宜的甲基橙初始浓度为10mg/L,催化剂用量约为2.5g/L.

聚丙烯酰胺凝胶法合成BiFeO_3纳米颗粒

采用一种新的聚丙烯酰胺凝胶法制备了BiFeO3纳米颗粒.以无机盐溶液为原料,通过加入丙烯酰胺使溶液成胶;在溶液成胶过程中,丙烯酰胺聚合形成高分子网络骨架,为粒子提供生长的空间.实验表明,以EDTA作为络合剂可以获得高纯BiFeO3粉体.同时发现,在前驱体溶液中添加适量的葡萄糖,可有效抑制凝胶体在干燥过程中发生剧烈塌缩,对提高粉体的质量起到重要作用.SEM观察显示,制得的BiFeO3粉体的粒度分布均匀,颗粒近似呈球形,颗粒间无粘连团聚现象.DSC分析表明,样品的反铁磁和铁电相变温度分别为370和830℃.电滞回线和磁滞回线测量结果表明,样品在室温下具有明显的铁电性和弱铁磁性.

TiO_2纳米颗粒的制备、光催化性能及羟基自由基研究

采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了TiO2纳米颗粒,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外-可见光漫反射光谱分别研究了不同煅烧温度对样品晶相、颗粒形貌和带隙的影响.以甲基橙(MO)为目标降解物,在紫外光照射下考察了制得的TiO2样品的光催化性能.研究结果表明,500℃煅烧制备的样品光催化性能最好;随着催化剂用量的增加,MO降解率呈现先增大后减小的趋势,最佳催化剂用量为4.0 g/L;在pH值不太高时(≤7.2),MO降解率随pH值的升高呈下降趋势.以香豆素为探测剂,采用荧光光谱检测催化剂在紫外光照射下产生羟基自由基(.OH)的情况,研究了煅烧温度、催化剂用量和溶液pH值对.OH产率的影响.研究结果还表明,.OH产率与MO降解率的变化规律基本一致,表明.OH可能是TiO2光催化降解有机染料的主要活性物种.

CaTiO_3Er^(3+)∶YAlO_3复合光催化剂的制备及其光催化活性研究

采用聚丙烯酰胺凝胶法分别制备出CaTiO_3纳米光催化剂和Er^(3+)∶YAlO_3上转换材料,通过混合烧结法将两相复合,制备出CaTiO_3/Er^(3+)∶YAlO_3复合光催化材料.利用XRD,SEM,EDX和荧光光谱(PL)等测试手段对产物的物相、形貌和成分进行表征.以酸性橙7(AO7)作为模型反应物,在模拟太阳光的照射下考察了CaTiO_3/Er^(3+)∶YAlO_3复合物的光催化性能.结果表明,平均粒径约36nm的CaTiO_3纳米颗粒附着在粒径约为300nm的Er^(3+)∶YAlO_3颗粒表面;在553nm的可见光激发下,Er^(3+)∶YAlO_3能够产生波长约为265,320和365nm的紫外光.适量Er^(3+)∶YAlO_3的复合明显提升了CaTiO_3的模拟太阳光光催化降解活性,当Er^(3+)∶YAlO_3的含量为30%时,复合材料的光催化效果达到最佳.

Bi_2Fe_4O_9纳米颗粒的水热制备及其对染料模拟太阳光光催化降解

采用水热法制备出Bi_2Fe_4O_9纳米光催化剂.利用X射线衍射技术(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光漫反射光谱(DRS)对样品进行系统研究.结果表明:产物呈现出类球形特征,表面光洁,其粒径分布在300~500nm之间,带隙约为2.27eV.模拟太阳光辐照下对亚甲基蓝的光催化降解实验发现Bi_2Fe_4O_9纳米颗粒具有良好的光催化性能.

Au/CaTiO_3纳米复合材料的模拟太阳光光催化性能

采用聚丙烯酰胺凝胶法制备出CaTiO_3纳米颗粒,通过光还原法将Au纳米颗粒修饰在CaTiO_3表面,获得Au/CaTiO_3复合光催化剂.利用X射线粉末衍射技术（XRD）分析产物的物相,通过透射电子显微镜（TEM）观察样品的微观形貌,采用紫外—可见光分光光度计（UV-Vis）测试样品的漫反射光谱.在模拟太阳光的照射下,以罗丹明B（RhB）作为目标降解物,研究样品的光催化性能.结果表明：CaTiO_3颗粒表面沉积了粒径分布在6～13nm之间的Au纳米颗粒,在Au/CaTiO_3的漫反射光谱中发现了Au纳米颗粒表面等离子体共振吸收峰,Au纳米颗粒的修饰明显提升了CaTiO_3的模拟太阳光光催化活性.

BaTiO_3纳米颗粒的聚丙烯酰胺凝胶法合成及光催化降解甲基红性能

采用聚丙烯酰胺凝胶法合成了BaTiO3纳米颗粒,利用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、透射电镜和紫外-可见漫反射光谱对样品进行了表征.结果表明,以柠檬酸酸为络合剂、pH=2且在700°C焙烧时可制备出单相BaTiO3纳米颗粒,其形状较为规整,近似呈球形,平均粒径约为55nm,光学带隙值为3.25eV.以偶氮染料甲基红为目标降解物,研究了BaTiO3纳米颗粒的光催化性能.结果表明,在紫外光照射下该纳米颗粒表现出较高的催化活性,光催化机理主要为光生空穴的直接氧化.

CoFe2O4纳米粉体的聚丙烯酰胺凝胶法合成、表征及磁特性

采用改进的聚丙烯酰胺凝胶法制备了CoFe2O4纳米粉体。利用TG-DSC、FTIR及XRD等多种手段研究了干凝胶的热分解及CoFe2O4的成相过程。实验表明,以EDTA为配位剂,在500℃的烧结温度下可制备出高纯的CoFe2O4纳米粉体。同时发现,通过改变双丙烯酰胺与丙烯酰胺的比例,可以调控粉体的晶粒尺寸;随着双丙烯酰胺比例的增加,晶粒的平均尺寸逐渐减小。通过改变双丙烯酰胺与丙烯酰胺的比例,制备出了平均晶粒尺寸从45到23 nm的系列CoFe2O4纳米粉体。SEM和TEM观察显示,制得的粉体粒度分布均匀,颗粒近似呈球形。采用振动样品磁强计对样品的磁性进行了测试分析。

Pr掺杂α-Bi_2O_3光催化剂的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法研究了Pr掺杂α-Bi2O3的晶体结构、电子结构和光学性质,结果表明Pr掺杂α-Bi2O3后,Pr4f轨道发生分裂,高能轨道进入导带并与O2p、Bi6p轨道发生作用,低能轨道进入禁带形成新的杂质能级,从而使得禁带宽度减小,光吸收带边发生红移,理论计算结果与文献报道的实验结果一致,较好地阐明了Pr掺杂提高α-Bi2O3光催化性能的机理。

纳米YMn_2O_5半导体可见光催化剂

采用改进的聚丙烯酰胺凝胶法合成了YMn2O5纳米颗粒.XRD分析结果表明,合成的纳米颗粒主要为正交YMn2O5相,兼有少许的六方YMn2O5相,无其它杂质相存在.SEM观察显示,制得的YMn2O5纳米颗粒粒度均匀、形貌规整、呈类球形,平均颗粒尺寸约为45nm.利用紫外—可见光漫反射光谱研究了YMn2O5纳米颗粒的光吸收特性及带隙,获得的光学带隙值为1.21eV.以一种典型的偶氮染料甲基红为目标降解物,研究了YMn2O5纳米颗粒的光催化活性.结果表明,在紫外光和可见光辐照下纳米颗粒均表现出了良好的光催化活性.实验确定了光催化降解率的最佳条件:甲基红的初始浓度为～15mg/L,催化剂的加载量为～1.2g/L.

络合剂和交联剂对凝胶法制备TbMnO_3纳米颗粒的影响

采用改进的聚丙烯酰胺凝胶法制备了TbMnO3纳米颗粒.以Tb和Mn的无机盐水溶液为原料,通过加入丙烯酰胺使溶液成胶,在溶液成胶过程中,丙烯酰胺聚合形成高分子网络骨架,为粒子提供生长的空间.利用热重(TG)分析、差示扫描量热(DSC)分析、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及X射线衍射(XRD)等多种手段研究了干凝胶的热分解及TbMnO3的形成.实验表明,分别以柠檬酸和EDTA作为络合剂,在800℃煅烧温度下均可制备出高纯TbMnO3纳米颗粒,但产物的颗粒尺寸和形貌与络合剂的选取有关.扫描电子显微镜(SEM)观察显示,以柠檬酸为络合剂制得的样品,颗粒形貌规整,呈球形,颗粒尺寸分布较窄,平均粒径约为67 nm;以EDTA为络合剂制得的样品,颗粒形态主要以长球形和近球形为主,兼有少量的杆状,平均颗粒尺寸约为115 nm.此外,实验还发现,在前驱体溶液中加入适量的双丙烯酰胺,可以使产物颗粒的尺寸适度减小,形貌变得更为规整.磁滞回线测量结果表明,TbMnO3纳米颗粒在室温下表现为顺磁性.

新型半导体可见光催化剂纳米锰酸钇

采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了锰酸钇(YMnO3)纳米颗粒,并运用X射线衍射、扫描电镜和紫外可见漫反射光谱对样品进行了表征.结果表明,制得的YMnO3纳米晶主要为六方钙钛矿结构,兼有少许的正交钙钛矿结构,且颗粒粒度均匀、形貌规整、呈类球形,平均颗粒尺寸约为45nm.另外,测得YMnO3纳米颗粒的光学带隙值为1.31eV.以一种典型的偶氮染料甲基红为目标降解物,考察了YMnO3纳米颗粒的光催化活性.结果表明,在紫外光和可见光辐照下纳米颗粒均表现出了良好的光催化活性.

乙醇掺氮放电大气压等离子体射流的光谱特征研究

对乙醇放电的大气压等离子体射流进行了研究.用发射光谱(OES)法观察了等离子体光谱中的C,CN,CH和C_2基团.在Ar与乙醇混合物等离子体的光谱中,分别在473.7,516.4和563.5nm处出现了3个明显的C_2分子谱线;在388.3nm出现了CN自由基分子谱线.掺入氮气后在422nm处出现了新的CN谱线,C_2谱线则只出现在516.4nm处,473.7和563.5nm处的C_2谱线明显消失.当乙醇含量不变时,随着氮气流量的增加,可以显著地提高CN基团的谱线强度,同时有效地抑制C_2基团的谱线强度.

基于LabVIEW和浊度传感器的扩散系数测量装置的研发与应用

近年来,大学物理实验教学内容和模式的改革成为各高校实验工作者研究的焦点。特别的,利用虚拟仿真技术和单片机技术设计的具有实验效率高、测试项目广和操作简单等特点的实验设备得到广大师生的关注。本文研发出一种基于LabVIEW虚拟仿真平台和浊度传感器的新型扩散系数测量装置,该装置具有结构简单、操作方便和成本低廉的优点,为物质扩散系数的测量开辟了一条新途径。以牛奶在水中的扩散为例,测试了牛奶的扩散系数,并对实验结果进行了详细的误差分析,得到牛奶在室温下的扩散系数测量值为D=(8.28±0.06)×10^(-9)m^(2)/s。

BiVO_4颗粒的聚丙烯酰胺凝胶法制备及光催化性能和机理

采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了BiVO4颗粒,利用X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见漫反射光谱对样品进行了表征.结果表明,所制BiVO4颗粒为单斜白钨矿结构,其形貌规整,近似呈球形,颗粒尺寸分布均匀,平均粒径约为400nm,带隙为2.49eV.以亚甲基蓝为目标降解物,在模拟太阳光辐照下考察了BiVO4颗粒的光催化性能,研究了O2,N2,乙醇及KI的添加对光催化效率的影响.以对苯二甲酸为探测剂,采用荧光光谱检测了催化剂在模拟太阳光照射下产生羟基自由基(·OH)的情况,探讨了其中的光催化机理.研究表明,?OH和光生h+是BiVO4光催化降解亚甲基蓝的两种主要活性物种.

水热法制备的LuFeO_3晶粒的超声催化活性（英文）

超声波在水中传播时会产生大量空化气泡,空化气泡经历成核、生长和瞬间崩塌等过程,并在崩塌瞬间产生局部高温和高压,过程中会发出瞬间闪光,即声致发光.局部高温高压及声致发光可将半导体价带上的电子激发至导带,形成电子/空穴对,电子和空穴迁移至半导体颗粒表面,参与一系列氧化还原反应致使有机污染物发生分解.由于超声波在各种液体中都具有很强的穿透能力,因此与半导体光催化技术相比,半导体超声催化技术在降解高浓度和不透明染料废水时具有明显优势.LuFeO3是稀土正铁氧体中的一员,具有独特磁结构、巨介电常数及多铁性,近年来引起了人们极大的研究兴趣.同时,LuFeO3也是一种窄带隙半导体材料,使其可以作为一种潜在的超声催化剂,但相关报道很少.半导体材料的晶粒尺寸及形貌对其超声催化活性的影响非常大,因此制备出不同晶粒尺寸及形貌的LuFeO3颗粒并研究其超声催化性能具有重要意义.目前LuFeO3的主要制备方法为传统的固相反应法,该法需要反复研磨和高温煅烧使原料彻底反应,而且制备出的颗粒尺寸较大,相互粘连严重,形貌难以控制.在众多纳米材料制备方法中,水热法在调控晶粒尺寸及形貌上具有巨大优势.本课题组曾采用水热法成功制备了单相的LuFeO3颗粒,通过改变Na OH浓度,可以对产物的晶粒尺寸及形貌进行调控.基于此,本文以酸性橙(AO7)、罗丹明B(RhB)、甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)为目标降解物,考察了水热法所制备的LuFeO3颗粒在超声辐照下的超声催化性能,并系统研究了晶粒尺寸及形貌、无机离子和乙醇对LuFeO3颗粒超声催化活性的影响及LuFeO3颗粒重复利用性能.以对苯二甲酸(TPA)为分子荧光探针,采用光致发光(PL)技术检测在超声辐照下LuFeO3反应液中产生羟基自由基(·OH)的情况,探讨了LuFeO3颗粒的超声催化机理.超声催化反应结果表明,采用水热法制备的LuFeO3颗粒在超声辐照下表现出良好的超声催化活性.在NaOH浓度为0.625mol/L时制备的LuFeO3颗粒尺寸最小,表现出最好的超声催化活性;经过30 min超声催化反应后,AO7,RhB,MO和MB的超声降解率分别为89%,82%,73%和67%.加入Cl-,NO-3,SO2-4,PO3-4和HCO-3对LuFeO3颗粒的超声催化活性有抑制作用.向反应液中加入2%(v/v)乙醇后,LuFeO3颗粒在超声辐照下对AO7几乎没有降解,表明·OH在超声催化中起重要作用.重复回收实验结果表明,AO7的降解率随着循环次数增加有所下降,这可能是由于催化剂回收时的损失所致.尽管如此,催化剂仍能保持较高的催化活性,经4次循环后,反应30 min时AO7的降解率为65%.PL结果表明,LuFeO3颗粒在超声催化反应中产生了大量的·OH,添加乙醇可以消耗·OH并抑制染料的超声催化降解.由此可见,·OH是超声催化降解Rh B的主要活性物种.我们对LuFeO3导带和价带的电位进行了估算,从热力学角度对LuFeO3颗粒超声催化降解染料的机理做出了初步解释.

聚丙烯酰胺凝胶法制备NiFe_2O_4纳米颗粒及性能

采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了NiFe2O4纳米颗粒,利用XRD、SEM、紫外-可见漫反射光谱、FTIR、XPS、VSM等对样品进行了表征分析。结果表明:分别以EDTA和乙酸作络合剂时,在600℃烧结温度下可制得单相NiFe2O4纳米颗粒;两个样品的颗粒形貌较为规整,主要以类球形为主,粒度分布较为均匀,平均粒径分别为55 nm和75 nm。根据紫外-可见漫反射光谱求得样品的带隙为1.85 eV。Fe 2p3/2和Ni 2p3/2的XPS谱分析表明:样品为反尖晶石型结构,其化学通式可表示为(Fe3+)[Ni2+Fe3+]O4。磁滞回线测量结果表明:样品具有良好的软磁特性,颗粒尺寸较小的样品其饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力相对较小。

聚丙烯酰胺凝胶法合成TbFeO_3纳米颗粒及其可见光催化活性

采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了TbFeO3纳米颗粒,研究了不同络合剂对样品的纯度、颗粒尺寸及形貌的影响.XRD分析结果表明,以酒石酸、柠檬酸或乙二胺四乙酸(EDTA)为络合剂,在650℃下烧结均可制备出单相TbFeO3纳米颗粒,但产物的平均粒径不同;而采用乙酸或草酸为络合剂则难以制得纯相样品.SEM观测结果表明,以酒石酸为络合剂制备的颗粒细小、均匀、形貌规整、呈球状,平均粒径约为50 nm;以柠檬酸为络合剂制备的颗粒主要以近球形为主,颗粒的尺寸分布相对较宽,平均粒径约为100 nm;以EDTA为络合剂制备的颗粒主要呈椭球状,颗粒尺寸较均匀,但颗粒间存在不同程度的黏连现象,平均粒径约为110 nm.这3种样品的BET比表面积分别为15.4,8.3和6.8 m2/g.紫外-可见漫反射吸收光谱研究表明,TbFeO3纳米颗粒的带隙为1.95～1.98 eV.分别以甲基橙(MO)、罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)、酸性品红(AF)和刚果红(CR)5种有机染料为目标降解物,考察了TbFeO3颗粒的光催化活性.结果表明,在可见光辐照下颗粒表现出良好的光催化活性,其中,以酒石酸为络合剂制备的样品光催化效果最好.

修饰AuAg合金纳米颗粒对BiOBr纳米片光催化降解和还原性能的提高

采用水热法制备出BiOBr纳米片,并通过光还原法将Au、Ag和AuAg合金纳米颗粒修饰在BiOBr纳米片表面,获得Au/BiOBr、Ag/BiOBr和具有不同Au/Ag原子比的AuAg/BiOBr复合光催化剂。通过XPS、HRTEM和Mapping表征,充分证实贵金属纳米颗粒均匀地分布在BiOBr表面。利用紫外-可见光漫反射光谱观察到复合光催化剂中贵金属纳米颗粒的表面等离子体共振(SPR)效应。以染料(酸性橙7(AO7)和罗丹明B(RhB))以及Cr(Ⅵ)作为目标反应物,在模拟太阳光照射下对产物的光催化降解和还原性能进行了考察。结果表明:相比于BiOBr单体,Au/BiOBr、Ag/BiOBr和AuAg/BiOBr复合材料的光催化效率均得到提升,其中Au_(0.4)Ag_(0.6)/BiOBr复合物的光催化效果最佳。借助电化学和荧光光谱测试,证明在AuAg/BiOBr复合物中实现了光生电子和空穴的高效分离。光催化循环实验表明Au_(0.4)Ag_(0.6)/BiOBr复合物具有良好的光催化和结构稳定性。基于以上实验结果,提出了AuAg合金纳米颗粒对BiOBr纳米片光催化性能的改性机理。

空心圆柱形永磁体内径对单畴GdBCO超导块材磁悬浮力的影响

通过对空心圆柱形永磁体与单畴GdBCO超导体磁悬浮力的实验测量,研究了空心圆柱形永磁体内径(d)的变化对超导体磁悬浮力的影响.结果发现,当空心圆柱形永磁体内径从0 mm增加到26 mm时,超导磁悬浮力大小与空心圆柱形永磁体内径有着密切关系(最小测量间距Z=2 mm),所有超导磁悬浮力曲线都存在磁滞现象.随着空心圆柱形永磁体内径的增大,最小间距处超导磁悬浮力逐渐减小,从d=0 mm时的14.8 N减小为d=26 mm时的-0.1 N,d≥20 mm时,最小间距处超导磁悬浮力出现负值;当0 mm≤d<5 mm时,超导体最大磁悬浮力出现在最小间距处,d≥5 mm时,超导磁悬浮力先增大后减小,最大超导磁悬浮力产生的位置随着内径的增大而变大.研究表明:只有科学合理地设计永磁体结构参数,才能获得较大的磁场强度,提高超导磁悬浮力特性.该结果对设计并优化磁悬浮轴承系统、环形轨道和超导体的实际应用具有一定的指导意义.