Fe、La掺杂和氧缺陷对CeO_(2)表面吸附As_(2)O_(3)的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了As_(2)O_(3)(g)在Fe、La掺杂CeO_(2)(110)表面及氧缺陷LaCeO(110)表面的吸附行为,探索了LaCeO表面砷吸附能力显著高于FeCeO表面的主要原因。结果表明,As_(2)O_(3)(g)的吸附效果与吸附位点数量、吸附能、键长和电荷转移密切相关。纯CeO_(2)表面的吸附主要为化学吸附,吸附能绝对值大于−4.22 eV,电荷转移量为(−0.19)−(−0.31)e,As_(2)O_(3)得到电荷带负电,起表面受主作用,因此吸附量较小。FeCeO(110)表面新增Fe顶位和Bridge-2桥位两个吸附位,其中,Fe顶位为化学吸附,Fe掺杂改变了FeCeO表面电子分布和晶格结构,但并未改变As_(2)O_(3)与FeCeO之间的电荷转移方向,因此,As_(2)O_(3)仍呈负离子形式吸附。LaCeO(110)表面新增了三个吸附位:La顶位、Bridge-3桥位和Hollow-2空位,La掺杂改变了As_(2)O_(3)与LaCeO之间的电荷转移方向,使得As_(2)O_(3)失电子呈正离子吸附,起表面施主作用,因此,吸附能力增强。无O_(2)环境下,单一O缺陷LaCeO(110)表面吸附能力低于完整LaCeO表面;有O_(2)环境下,O缺陷有利于As_(2)O_(3)的吸附。

La掺杂氧空位的α-Bi_(2)O_(3)电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于第一性原理的方法研究了本征α-Bi_(2)O_(3)、La掺杂、氧空位掺杂和共掺杂体系的电子结构与光学性质,以期获得性能比较优异的α-Bi_(2)O_(3)光催化材料。研究结果表明:掺杂后,体系结构变形较小,其中氧空位(V_(O))掺杂和La-V_(O)共掺杂体系的禁带宽度价带和导带同时下移且在禁带中引入杂质能级,说明掺杂可以减小电子从价带激发到导带所需能量,有利于电子的跃迁。特别是相对于氧空位单掺杂,La-V_(O)共掺杂使杂质能级向导带底靠近,这个倾向可能使该复合缺陷成为光生电子捕获中心的概率大于成为光生电子-空穴对复合中心的概率;同时,La-V_(O)共掺杂导致导带底附近的能带弯曲的曲率增大即色散关系增强,从而降低了电子的有效质量,加速电子的运动,因此,La-V_(O)共掺杂能大幅改善光生电子-空穴对的有效分离。另一方面La-V_(O)共掺杂在显著扩展可见光吸收范围的同时,还极大地增强了可见光吸收强度。因此,La-V_(O)共掺杂有效改善了α-Bi_(2)O_(3)的光催化活性。本研究为利用稀土离子掺杂改善其他光催化材料的性能提供了一个新的思路。

Ag/SnO_2-La_2O_3-Bi_2O_3触头材料的研究

采用粉末冶金方法制备了新型银-稀土氧化物触头材料Ag/SnO2-La2O3-Bi2O3。利用扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS),对Ag/SnO2-La2O3-Bi2O3触头材料的显微组织进行了分析,并对其进行了通断能力、温升及侵蚀量的实验。新型材料Ag/SnO2-La2O3-Bi2O3通过了通断能力实验,与Ag/CdO相比平均温升相近,但侵蚀量仅约为Ag/CdO的2/3。由实验结果可知,此材料具有较好的物理、机械、电气性能及较低的成本,具有很好的应用前景和经济效益,有望成为一种可替代Ag/CdO的无毒新型触头材料。

掺杂La_2O_3的SnO_2纳米颗粒的制备及对三甲胺气敏性能的研究

采用均相沉淀法制备了SnO2以及掺杂不同La2O3质量比的SnO2纳米颗粒，对材料进行TG-DTA热分析、Zeta电位测定及XRD表征，将材料制作成烧结式La2O3-SnO2复合材料气敏元件，并测试了元件对三甲胺的气敏性能。研究表明：所得粉体粒径在4～10nm之间，且SnO2粉体粒径随La2O3掺杂量的增加而减小。少量La2O3的掺杂显著改善了SnO2对低浓度TMA的灵敏度，工作电压5V时，La2O3掺杂量为5wt％的SnO2纳米颗粒对12μg／L和173μg／LTMA的灵敏度分别达到6．4和120。

基于正交试验的La_2O_3掺杂SnO_2气敏传感器的研究

以SnO2纳米粉和La2O3纳米粉为原料,采用高能球磨技术,结合正交试验设计,制备了经过高能球磨的纯SnO2纳米粉体和掺杂适量La2O3的SnO2纳米粉体。利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺,制备了纯SnO2厚膜气敏传感器及掺杂一定量La2O3的SnO2厚膜气敏传感器。并对其本征电阻及其对乙醇、汽油、丙酮、氢气和CO等气体的敏感特性进行了测试。结果表明各因素对综合气敏性能影响的显著性水平由大到小依次为La2O3掺杂浓度>烧结时间>老化时间>烧结温度。同时,通过分析还得到了最佳组合工艺。La2O3掺量为5%(质量分数),烧结时间为2h,老化时间为7d,烧结温度为650℃条件下制备的气敏元件的综合气敏性能最好,其中对1.0×10-3乙醇蒸气的灵敏度达107.2,对相同浓度的干扰气体的选择性分别为S乙醇/S汽油=11.3,S乙醇/S丙酮=9.1。

纳米固体超强酸SO_2^(-4)/SnO_2-La_2O_3-SiO_2制备及催化反应研究

制备纳米SO2-4/SnO2 La2O3 SiO2固体超强酸催化剂,讨论了在纳米载体SiO2的存在下,Sn、Si摩尔比、焙烧温度对乙酸转化率的影响,并与SO2-4/SnO2 SiO2催化剂进行了对比,讨论了金属La3+对固体超强酸的影响。实验表明,SO2-4/SnO2 La2O3 SiO2催化剂在焙烧温度为450℃,n(Sn)∶n(Si)=0.5时,乙酸的转化率达到98.1%。

Z型La-SrTiO_(3)/Ag/Ag_(2)O异质结光催化降解亚甲基蓝研究

采用溶胶-凝胶法、化学沉淀法和光还原法合成了具有高催化活性的Z型La-SrTiO_(3)/Ag/Ag_(2)O异质结光催化剂。对该光催化剂进行了SEM、TEM、XRD、XPS、UV-Vis、PL和EPR的表征分析,并考察了初始亚甲基蓝(MB)浓度、pH和H_(2)O_(2)浓度等相关运行参数对光催化剂催化性能的影响。结果表明,成功制备的La-SrTiO_(3)/Ag/Ag_(2)O复合材料对光具有较大的吸光度,可以有效抑制了光致电子-空穴对的复合。该催化剂具有较高的光催化降解活性,光照120min后对30×10^(-6)的MB降解效率可达到98%。

基于SnO_2-La_2O_3掺杂的敏感材料CO_2气敏特性研究

以半导体氧化物SnO2为基体材料加入40%的活性La2O3材料,制备出了对CO2具有敏感性的气体敏感材料,其检测体积分数范围为(0～5000)×10-6。实验结果表明:在SnO2-La2O3敏感材料的基础上掺杂适量CeO2,Ag2O,SiO2等氧化物,不仅提高了其对CO2气体的灵敏度,而且可以提高其稳定性,从而大大改善了其对CO2的敏感特性。在实验结果的基础上,分析并讨论上该系列材料对CO2气体的敏感机制。基于这种敏感材料的CO2气体传感器具有结构简单、制备简便、使用方便和价格低廉等优点,可用于空气环境监控和农用大棚等场合。

La_2O_3掺杂对BaSnO_3-BaBiO_3系NTC材料结构和电性能的影响

研究了La_2O_3掺杂的BaSnO_3-BaBiO_3系NTC材料的组成、相结构和断面形貌以及La_2O_3含量对电性能的影响。结果表明,样品在较宽温度范围内显示了良好的NTC效应;X射线衍射分析表明烧结体由钙钛矿结构的BaSnO_3和单斜结构的BaBiO_3组成;随着La_2O_3含量的增加,样品BaSnO_3-BaBiO_3的室温电阻率呈现先减小后增大的趋势。

SnO2-WO3复合金属氧化物对丙酮的气敏性能

用SnO2对WO3纳米片表面进行修饰,制备了SnO2-WO3复合材料,并通过扫描电子显微镜和X射线单晶衍射对所制备的材料形貌和晶体结构进行表征。实验结果表明:制备的WO3具有纳米片状结构,厚度约为20~30 nm。随着SnO2含量的增加,复合材料逐渐形成表面附着片的球状结构,球的直径约为2.5μm。此外,气敏性能测试研究表明:由复合量为0.2 mmol SnO2的SnO2-WO3复合材料制成的传感器对丙酮具有最佳的气敏性能,其最佳工作温度为300℃,此时的响应值为纯WO3纳米片的2倍左右,并且对体积分数为2×10-8的丙酮气体有响应。因此,该SnO2-WO3复合材料可以作为一种优良的丙酮气敏材料。

SnO_2-La_2O_3复合膜/玻璃光波导气敏元件与性能研究

研制了掺有不同质量分数La2O3的SnO2复合薄膜,并测定了该薄膜和各种挥发性有机物饱和蒸气接触前后的的吸光度变化,其中含有3.0%La2O3的SnO2薄膜在氯苯蒸气气氛中的吸光度变化较大。选用3.0%La2O3的SnO2复合薄膜作为敏感试剂固定在Sn掺杂玻璃光波导表面,研制出一种光波导气敏元件,并对氯苯蒸气进行了检测。室温下该敏感元件对于体积分数为4×10-6的氯苯蒸气有很明显响应。

纳米负载型V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂碱中毒及再生研究

实验制备了陶瓷颗粒为骨架的纳米级V2O5-WO3/TiO2(C)催化剂。采用浸渍法模拟碱金属中毒,研究了中毒及再生对催化剂脱硝活性的影响,运用XRD、FT-IR、H2-TPR、XPS技术表征分析了碱金属对催化剂的失活作用。实验表明,碱金属能使催化剂活性降低,钾的毒性大于钠。FT-IR结果显示,催化剂以Lewis酸作为活性酸位。H2-TPR、XPS结果表明,钾的加入降低了催化剂的氧化能力,主要影响了催化剂表面的吸附氧。采用单纯的水洗方法并不能提高催化剂活性,而酸洗再生后催化剂在较高反应温度下活性得到较好的恢复。

K2O对V2O5-WO3／TiO2催化剂的中毒作用

实验室制备了V2O5-WO3/TiO2的脱硝催化剂,采用模拟中毒法,在此催化剂上负载碱金属氧化物K2O,通过BET,XRD,SEM等方法对微观结构进行表征.在SCR活性试验台上研究不同含量K2O对催化剂脱硝活性,N2O生成率和SO2氧化率的影响.结果发现:K2O对于催化剂的毒性较强,随着添加量的增大,NO脱除率急剧下降,SO2的氧化率大大提高;较大含量的K2O(nK/nV=1,摩尔比)使催化剂比表面积有所减少,催化剂颗粒发生轻微团聚,微观结构变化不大,但NO的脱除率小于50%(380℃),N2O的生成率和SO2的氧化率均增加;K2O通过与V2O5的活性酸性位结合,使催化剂中有效活性位数量大为降低,导致脱硝活性下降.

蜂窝状V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝性能研究

实验室制备了蜂窝状V2O5-WO3／TiO2的脱硝催化剂，通过BET、XRD、SEM等方法对微观结构进行表征。在自制SCR活性试验台上测试各种运行工况（温度、空速比等）和烟气组成（[NH3]／[NO]、水蒸气等）对催化剂的脱硝活性、选择性、SO，的氧化率和氨逃逸量的影响。研究结果表明，自制蜂窝状催化剂在空速比小于3500h^-1、NH3／NO在0．9-1．0、温度320-420℃范围内的NO脱除率较高、SO2氧化率和氨逃逸量较低，基本达到工业应用的要求；低含量（低于2％）水蒸气可以提高高温段NO脱除率，而高含量的水蒸气对催化剂NO脱除具有明显的抑制作用，但水蒸气的加入会使NO脱除温度范围拓宽；由于催化剂自身含有较多的硫酸盐，未观察到SO2对脱硝反应有促进作用。

TiO_2(掺入La_2O_3)催化超声降解甲基橙

以实验室合成的La2O3掺入TiO2作为催化剂,以超声降解甲基橙反应为模型,研究了各种因素对La2O3掺入TiO2催化超声降解甲基橙溶液的影响。结果表明,在TiO2(掺入La2O3)催化剂作用下超声降解甲基橙的效果明显优于单纯以锐钛矿型TiO2催化时的情况。TiO2(掺入La2O3)用量为0.5～1.0g/L、超声波频率为25kHz、输出功率为1.0W/cm2、pH值为1.0～3.0时,初始浓度为20mg/L的甲基橙水溶液在80min左右基本可降解完全,COD的去除率达到了99.0%。

钒和钨负载量对V_2O_5-WO_3/TiO_2表面形态及催化性能的影响

采用浸渍法制备了一系列不同钒和钨负载量的V2O5-WO3/TiO2催化剂样品,对样品NH3选择性催化还原NO性能进行了评价,并用BET、XRD、XPS等手段对催化剂样品的表面形态进行了表征.研究发现,钒的负载量对催化剂的比表面积和催化活性有显著影响,当钒负载量从1%升高到8%时,催化剂比表面积下降了16 m2/g,最高活性温度降低了约100℃.钨起到稳定剂和助剂的双重作用,当钒负载量为1%时,钨负载量从0升高到6%,催化剂比表面积仅下降了3 m2/g,而活性温度窗口向高温和低温各拓宽了约50℃.研究表明钒和钨负载量都能影响催化剂表面的VOx物种,但对催化剂的表面晶型没有明显影响.

Eu^3＋激活的La2Mo2O9红色荧光粉的制备与性能

利用高温固相法制备了Eu3+掺杂的La2Mo2O9红色荧光粉,并对这种荧光粉的结构及发光性质进行了研究。XRD结果表明,实验合成了单一立方相的La2Mo2O9荧光粉体。该荧光粉的激发光谱由一宽带和一系列的锐峰组成;发射光谱由一系列锐峰组成,这些都与Eu3+的特征跃迁5DJ(J=0,1)和7FJ(J=1~4)相对应。结果表明该荧光粉可被395nm的紫外光和470nm的可见光有效激发,并发出峰值位于620nm左右的红光,亮度可达到传统红色荧光粉Y2O2S∶Eu3+的1.5倍以上,这表明它可以作为'蓝+黄'模式白光LED的红色补光粉,也可以作为UV-LED激发三基色荧光粉体系中的红色荧光粉。研究了Eu3+的掺杂浓度以及不同助熔剂对样品发光性质的影响。Eu3+的摩尔分数为0.3时,发光强度达到最强。质量分数为3%的NH4Cl作为助熔剂时效果最好。

V2O5-WO3/TiO2烟气脱硝催化剂的载体选择

在选择性催化还原试验台上对4种不同TiO2为载体制备的催化剂的脱硝性能进行测试,采用BET、X射线衍射、傅里叶转换红外光谱、扫描电镜-能谱分析、X射线荧光分析和热重分析等技术进行微观表征,并与商业催化剂进行对比。以硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2适合作为选择性催化还原催化剂载体,制备的催化剂脱硝效率高,温度窗口宽,选择性好,其中硫酸盐质量分数为8%～10%时最为有利;以氯化法制备纳米TiO2过程中,生成了V3Ti6O17的聚合物导致NO脱除率较低,因此不适合作为催化剂载体。以工业级TiO2为载体制备的催化剂氨氮比为1.0时,在355～420℃的温度范围内NO脱除率为80%～85%,但由于成本很低,因此可以用于脱硝要求不高的场合。由钛酸丁酯溶胶法制备TiO2为载体制备的SCR催化剂性能不及硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2制备的催化剂,且操作复杂,技术难度大,不适宜推广。

商业V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂SCR脱硝过程中PM_(2.5)的排放特性及影响因素研究

针对V2O5-WO3/Ti O2商用催化剂,采用电称低压冲击器(ELPI)、PM10/PM2.5采样器、X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜-能谱分析(FSEM-EDX)等对SCR烟气脱硝中形成的细颗粒粒径分布、形貌、元素及物相组成进行了测试分析,并研究了烟气组分及反应条件对SCR脱硝系统出口细颗粒物性的影响。结果表明,SCR脱硝过程中会形成不少亚微米级颗粒,主要成分为硫酸铵以及硫酸氢氨,晶型呈块状。细颗粒生成量随反应温度的升高和NH3/NO摩尔比的增加而增加,在脱硝效率较高时,颗粒物形成量也趋于增多;烟气中SO2、H2O和O2浓度的增加均会导致细颗粒物形成量的增加。导致细颗粒物产生的主要原因可归结于催化剂的活性组分对SO2的氧化以及SCR脱硝反应中NH3的逃逸。

前驱体溶液pH值对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的低温NH_3-SCR性能的影响(英文)

采用调节前驱体溶液pH值的方法制备了用于低温NH3-SCR的V2O5-WO3/Ti O2催化剂。通过XPS、Raman光谱、H2-TPR、NH3-TPD、NH3-DRIFT、XRD及物理吸附等手段对催化剂进行了表征分析,并对其脱硝催化活性进行了测试。结果表明,前驱体溶液酸性的增强能够提高催化剂表面聚合态钒物种和V4+(3+)/V5+的比值以及表面酸性,增加活性位数量、降低反应的活化能、提高其脱硝催化性能。因此,通过提高前驱体溶液的酸性,有助于制备出脱硝活性较好的NH3-SCR催化剂。