鸡蛋壳负载Co_(3)O_(4)催化剂制备及其N_(2)O分解性能研究

采用废弃的鸡蛋壳作载体,沉积沉淀法制备了一系列不同Co_(3)O_(4)含量Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂,并在连续流动微反装置上考察了N_(2)O分解性能。结果表明,当Co_(3)O_(4)质量分数为20%时,催化剂表现出优异的N_(2)O分解性能。在空速10000 h^(−1)和N_(2)O含量0.1%的条件下,400℃可实现N_(2)O完全转化;其比活性约为Co_(3)O_(4)催化剂的4.3倍(反应温度为440℃);同时,该催化剂对原料气中3%O_(2)、3.3%H_(2)O和/或2.0×10^(−4)NO表现出较强的耐受性和较高的稳定性。分析催化剂的多种表征结果发现,CaCO_(3)作为鸡蛋壳的主要成分,与活性组分Co_(3)O_(4)紧密结合,两者的强相互作用导致20%Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂中产生更多的氧空位和Co^(3+);Co_(3)O_(4)氧化还原性能得到提高,Co−O键被有效削弱;此外,该强相互作用可提高20%Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂表面碱性位点的强度,增大碱性位点数量,更易于转移电子而促进N_(2)O分解。

Na_(2)CO_(3)·10H_(2)O-Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O/SiO_(2)复合定形相变材料的制备及应用

以Na_(2)CO_(3)·10H_(2)O(SCD)、Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O(DHPD)为相变主体制备了共晶体系,通过绘制凝固点变化图与DSC测试共同确定在m(SCD)∶m(DHPD)=4∶6时形成共晶,FTIR和XRD结果显示,2种水合盐间没有发生化学反应,但其晶型结构发生改变。通过添加质量分数为2%的Na2SiO3·9H_(2)O作为成核剂降低体系的过冷度,且经历50次相变循环体系未出现相分离,相变焓值仅下降0.25%。进一步使用质量分数为25%的气相SiO_(2)作为支撑材料,采用浸渍法制备了相变前后形状稳定的共晶水合盐/SiO_(2)定形相变材料(SSPCM)。所得SSPCM的相变温度为24.08℃,相变焓值为146.6J/g,过冷度为0.55℃,热导率为0.4571W/(m·K)。同保温泡沫相比,其可将模拟房内部中心温度的升温时间延长了1.81倍,降温时间延长了0.39倍。

NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜电化学研究

PCB板(印刷电路板)剪裁铣削渣中含有金属铜和铝,且塑料含量高,采用电化学溶解隔膜电积工艺可以实现铜的剥离并得到高品位阴极铜。该工艺具有流程短、电流效率高、产品纯度高等优点,具有广阔的应用前景,但其电化学机理尚不明确,本文以PCB制造过程中产生的含铜固废作为阳极,采用钛板为阴极,在NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中采用隔膜电解工艺进行了一系列试验,包括不同铵盐体系、氨/硫酸铵体系中不同电极、氨/硫酸铵体系不同电解液组成的电化学行为曲线以及NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系电沉积铜的控制步骤、成核机理等。结果表明,氨/硫酸铵体系中电积铜的起始还原电位最低,电积时电耗较低,且该体系中氢的析出电位均较负,可避免因析出氢气降低阴极电流效率的副反应;NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中Cu^(2+)在钛电极表面的电沉积反应为不可逆过程,且为双电子一步转移过程,控制步骤为扩散控制;Cu^(2+)在钛电极上的成核机理接近于瞬时成核。该研究成果可为NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜工艺提供理论参考。

Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O的制备及其类芬顿性能研究

为提高Fe_(3)O_(4)在类芬顿反应体系中对污染物的去除效果,基于类芬顿催化氧化技术,制备了Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O复合材料作为非均相类芬顿催化剂,与H_(2)O_(2)共同构成以亚甲基蓝模拟废水为目标物的类芬顿催化氧化体系。对比分析不同实验条件下Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O复合材料的类芬顿活性,并通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对材料进行表征。实验结果表明:当Fe_(3)O_(4)与CuCl_(2)·2H_(2)O的复合配比(质量比)为2∶1时制备Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O,且其投加量为40 mg、H_(2)O_(2)用量为0.5 mL时,对浓度为6 mg/L的废水溶液中亚甲基蓝的去除率达到84.27%,类芬顿活性较好;类芬顿反应中起主要活性作用的是·OH。

三元复合物Ag/Cu_(2)O/g-C_(3)N_(4)的制备及其光催化降解和抗菌性能研究

以尿素、硫酸铜、乙酸银为原料,采用溶液法制备了三元复合物Ag/Cu_(2)O/g-C_(3)N_(4),通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-Vis等手段对三元复合物的结构进行了表征;以罗丹明B为模型研究了三元复合物的光催化降解性能,以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为模型研究了三元复合物的抗菌性能,并探究了三元复合物的光催化降解机理。结果表明,Ag和Cu_(2)O粒子沉积在g-C_(3)N_(4)片层结构上,Ag、Cu_(2)O和g-C_(3)N_(4)三者之间的协同作用使得三元复合物的光催化降解性能和抗菌性能大幅提高。为构建用于实际水体污染处理的g-C_(3)N_(4)基复合材料提供了新思路。

NaF-Na_(3)PO_(4)-H_(2)O体系相图与热力学模型

NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系是稀土矿物加工的典型盐水体系,开发氟、磷回收工艺需要该体系的相图和热力学模型支持。利用等温溶解平衡法测定了273.15 K、298.15 K、323.15 K和348.15 K的固液相平衡数据,并基于eNRTL模型框架构建了该体系从最低共熔点到348.15 K的热力学模型。实验结果表明:NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系存在NaF、Na_(3)PO_(4)·12H_(2)O、Na_(3)PO_(4)·8H_(2)O和复盐NaF·2Na_(3)PO_(4)·19H_(2)O 4个固相物种;其中复盐在各温度均占据三元体系的主要相区,磷酸钠水合物的相区极窄,很难单独成盐,NaF相区相对较大并随温度升高而增大。热力学模型研究较好地表达了NaF–H_(2)O、Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系的多温离子活度系数、溶液渗透系数、二元体系相图,获得了盐水作用参数和6个固相的热力学数据;通过对三元体系多温相图数据的有效表达,获得了盐-盐作用参数和复盐的热力学数据,在此基础上推测了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系相图结构,获得了难以实验测定的9个零变量点和9条单变量共饱和线,从而得到了全部固相的平衡相区,并给出了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系完整相图,为更复杂体系的热力学表达以及工业应用提供了参考依据。

g-C_(3)N_(4)/Ag/Ag_(2)O复合材料低功率紫外照射下降解罗丹明B

光催化降解技术高效、环保、节能的优点使其在环保领域具有广泛应用前景,为解决环境污染问题提供了新的思路。其中高效催化剂是实现污染物高效光催化降解的关键。g-C_(3)N_(4)半导体材料因优良的热稳定性和化学稳定性、易于合成以及能带结构易调控等优点在催化领域具有广阔的应用前景,但由于纯g-C_(3)N_(4)可见光利用率低、表面积小、导带位置较低,限制了其实际应用中的催化活性。本文通过光诱导还原方法实现了g-C_(3)N_(4)材料表面Ag/Ag_(2)O的原位负载,系统研究了Ag/Ag_(2)O负载量对材料催化性能的影响,实现低功率紫外光催化下水中罗丹明B的快速高效去除,研究发现50 mg的g-C_(3)N_(4)中在0.24 g/L的AgNO3溶液还原得到的g-C_(3)N_(4)/Ag/Ag_(2)O复合材料具有最佳的催化性能。同时将复合材料应用于实际水体中罗丹明B染料的催化降解,取得了良好催化效果。本研究为去除水环境有机物污染提供了一种高效、绿色的解决方法。

Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O复合材料的制备及其性能研究

对磷酸银复合材料制备及光催化性能进行了研究。讨论了水热温度、反应溶液的酸碱度等对Cu_(2)O制备的影响。同时,比较了不同摩尔百分比Ag_(3)PO_(4)含量的Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O复合材料的光催化降解活性。结果显示,球状Cu_(2)O颗粒制备条件为:温度100℃,pH值为10。采用直接沉淀法Ag_(3)PO_(4)纳米颗粒能够均匀附着Cu_(2)O表面,达到最佳复合效果。Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O复合材料光催化活性高于纯Cu_(2)O,随着Ag_(3)PO_(4)的摩尔百分量的增加,复合光催化剂的催化性能先是增强后逐渐减弱。60%Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O时,催化活性最强,90 min内罗丹明B几乎完全降解。

绿色催化剂Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O合成乙酸乙酯

酯化反应是高中非常重要的实验,但是浓硫酸作为催化剂存在危险性高、副产物多、环境污染性强等缺点,将常见、便宜、低毒性、具有高效催化效率的Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O作为催化剂,利用无水乙醇和冰醋酸合成乙酸乙酯,反应结束后,Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O通过简单过滤即可回收利用,适合应用于中学课堂实验中。

Gd_(2)O_(2)S:Tb闪烁陶瓷的制备与结构:水浴合成中H_(2)SO_(4)/Gd_(2)O_(3)摩尔比的影响

Gd_(2)O_(2)S:Tb闪烁陶瓷以其明亮的绿色发光、高能量转换效率和高中子俘获截面而广泛应用于中子成像和工业无损检测等领域,但Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷中存在的Gd_(2)O_(3)第二相影响其闪烁性能。本工作以H_(2)SO_(4)和Gd_(2)O_(3)为原料,采用水浴法合成Gd_(2)O_(2)S:Tb前驱体,研究了H_(2)SO_(4)与Gd_(2)O_(3)的摩尔比(n)对前驱体和Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体性能的影响。前驱体的化学组成随n增大而变化:2Gd_(2)O_(3)·Gd_(2)(SO_(4))_(3)·xH_(2)O(n<2.00)、Gd_(2)O_(3)·2Gd_(2)(SO_(4))_(3)·xH_(2)O(2.25≤n≤2.75)和Gd_(2)(SO_(4))_(3)·8H_(2)O(n=3.00),经过空气煅烧和氢气还原后,所有的粉体均形成Gd_(2)O_(2)S相。Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体的形貌与前驱体的相组成密切相关,随着n增大,Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体的XEL强度增加呈现出两个阶段,对应前驱体的相转变阶段。采用真空预烧结合热等静压烧结制备了Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷,相较于n为2.00、2.25、2.50,其他n制备的Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷都达到了较高的相对密度和XEL强度,不同n制备的陶瓷中都存在Gd_(2)O_(3)第二相,n增大有利于减少陶瓷内部的第二相,为进一步消除Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷中的第二相提供了思路。

Sr^(2+)共掺杂LaPO_(4):Tb^(3+)发光材料的水热合成与性能

采用水热法制备Sr^(2+)共掺杂LaPO_(4):5%Tb^(3+)发光材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、荧光光谱等对所制样品的物相结构和光学性能分析。探讨了反应体系的pH值、反应温度和Sr^(2+)离子的摩尔掺杂量等对样品物相结构及发光性能的影响。结果表明:采用水热法所制备的样品均为纯相的单斜晶系独居石结构Sr^(2+)共掺杂LaPO_(4):5%Tb^(3+)晶体,所制备样品在紫外光激发下发射出Tb^(3+)特征绿光。在反应体系pH值为2、水热反应温度为140℃和Sr^(2+)的掺杂量为1.5%(物质的量分数)的条件下制备的共掺杂LaPO_(4):5%Tb^(3+)样品发光性能最好,处于544 nm处发射峰的相对强度为单掺杂LaPO_(4):5%Tb^(3+)样品的2.8倍。

B4C对Si3N4/Si_(2)N_(2)O结合SiC材料抗热震性能的影响

首先以Si粉、SiO_(2)微粉为原料,先在700℃空气气氛处理,然后在1400℃氮气气氛下合成Si_(2)N_(2)O,研究了B_(4)C添加量(外加质量分数分别为0、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%)对Si_(2)N_(2)O合成效果的影响。然后根据B_(4)C最优加入量,先在700℃空气气氛保温5 h,然后在1400℃氮气气氛保温5 h制备了Si_(3)N_(4)/Si_(2)N_(2)O结合SiC试样。采用1300℃风冷5次后试样的抗折强度保持率评价其抗热震性,分析了热震前后试样的物相组成和显微结构。结果表明:1)合成Si_(2)N_(2)O的B_(4)C最优添加量为3%(w);在700℃空气处理时,B_(4)C优先和气氛中O_(2)反应生成液相B2O3,为1400℃氮气气氛生成板片状Si_(2)N_(2)O提供充足液相。2)风冷热震后,添加B_(4)C的试样中Si_(2)N_(2)O结合相保持完整,强度保持率由未添加时的67.5%提高至88.5%;同时,生成的B2O3发生碳热还原氮化反应,生成导热性好、具有自润滑特性的BN,改善其抗热震性,并在使用过程中继续为Si_(3)N_(4)/Si_(2)N_(2)O结合SiC材料提供保护。

ZnAl_2O_4∶Tb^(3+)荧光粉的合成、结构及其光学性能研究

通过溶胶-凝胶法制备出不同Tb3+掺杂浓度和不同二次煅烧温度下的ZnAl2O4∶Tb3+荧光粉,并利用X射线衍射(XRD)和荧光光谱等对样品进行了表征。由XRD结果可知,当Tb3+掺杂的摩尔分数不大于9%,二次煅烧温度在600℃以上时,所得粉体为结晶性良好的尖晶石相。在紫外光激发下,ZnAl2O4∶Tb3+荧光粉的发射光谱由位于488 nm(5D4→7F6)、542 nm(5D4→7F5)、587 nm(5D4→7F4)和621.5 nm(5D4→7F3)的4个发射峰组成。研究发现,Tb3+的掺杂浓度和二次煅烧温度对样品发光强度有着重要影响,当Tb3+的摩尔分数为5%,二次煅烧温度为900℃时,ZnAl2O4∶Tb3+荧光粉的发光最强,继续增加Tb3+掺杂浓度或提高煅烧温度,分别会出现浓度猝灭和温度猝灭现象。

Co_(3)O_(4)-MMT催化剂的制备及其N_(2)O催化分解性能

以MMT为载体,采用原位聚合-配位沉积法制备3种不同Co负载量的Co_(3)O_(4)-MMT催化剂。采用N 2物理吸附、XRD和TEM对载体和催化剂进行表征,并在连续流动微反装置上考察其N_(2)O催化分解性能。结果表明,与Co_(3)O_(4)催化剂相比,Co_(3)O_(4)-MMT催化剂的比表面积显著增大,且活性组分Co_(3)O_(4)具有较高的分散状态。Co_(3)O_(4)-MMT催化剂的催化活性随着Co含量的增加先升后降,其中0.015Co-MMT表现出最佳的催化活性,其活性远高于Co_(3)O_(4)催化剂,同时,该催化剂还表现出良好的催化稳定性和较好的杂质气体耐受性。

溶胶-凝胶法制备ZnAl_2O_4∶Tb^(3+)薄膜及其光学性能研究

使用溶胶-凝胶法在硅片衬底上制备出不同浓度Tb3+掺杂的Zn Al2O4∶Tb3+薄膜,使用X射线衍射(XRD)、热重-示差扫描量热(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)以及荧光光谱分析(PL)进行了表征。结果表明,在700℃煅烧温度下得到的Zn Al2O4∶Tb3+薄膜能够形成良好的锌铝尖晶石物相。700℃煅烧所得样品以薄膜形态附着在硅片衬底上,薄膜表面存在小尺寸裂纹,且与衬底之间附着良好。在232 nm紫外光激发下,样品的发射光谱由位于489 nm、543 nm、587 nm和620 nm的四个发射峰组成,分别对应Tb3+的5D4→7FJ(J=6,5,4,3)的跃迁,并且当Tb3+掺杂浓度为5at%时,样品的发光强度达到最大值,继续增加Tb3+浓度,则会发生浓度猝灭现象,发光强度降低。

Gd_2(MoO_4)_3∶Tb^(3+)荧光粉的固相合成与光谱性质

以MoO3、Gd2O3及Tb4O7为原料,以NH4HF2为助溶剂,在碳粉还原条件下制备了不同Tb3+掺杂浓度的Gd2(MoO4)荧光粉样品。采用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行了表征,发现掺杂浓度的改变未对产物的晶体结构产生影响,产物均为单一正交相Gd2(MoO4)3。对样品的激发、发射光谱及荧光衰减特性进行了测量和分析,结果表明:样品在200～300 nm范围内具有较强的源自于Tb3+的f-d跃迁及Mo-O电荷迁移跃迁吸收;在紫外光激发下观察到了Tb3+及MoO42-基团的本征发射。研究了发光强度、荧光寿命以及样品的发光色坐标与Tb3+浓度的关系,结果表明样品的发射光色纯度较差,该体系荧光粉与实际应用要求还有较大差距。

CaTiO_3对(1-x)ZnAl_2O_4-xMg_2TiO_4(x=0.21)微波介质陶瓷结构和性能的影响

利用常规固相法制备了ZnAl2O4-Mg2TiO4-CaTiO3陶瓷,研究了CaTiO3对其相成分、微观组织结构和微波介电性能的影响规律.结果表明,CaTiO3能有效地改善(1-x)ZnAl2O4-xMg2TiO4(x=0.21)材料的烧结性能,使其致密化温度降低150℃.ZnAl2O4-Mg2TiO4-CaTiO3陶瓷体系中包括ZnAl2O4基尖晶石相、CaTiO3、MgTi2O5和Zn2Ti3O8相,当烧结温度高于1400℃时,Zn2Ti3O8相消失.随着CaTiO3含量的增加,体系中CaTiO3相含量增加而MgTi2O5相含量减少,且CaTiO3具有显著地调节谐振频率温度系数的作用.当在(1-x)ZnAl2O4-xMg2TiO4(x=0.21)体系中掺入6mol%的CaTiO3添加剂时,经1400℃烧结后能获得温度稳定性好的微波介质陶瓷材料,其微波介电性能为:εr=11.8,Q.f=88080GHz,τf=-7.8×10-6/℃.

Ca_2SnO_4:Tb^(3+)绿色荧光粉的制备及光致发光研究

采用高温固相法合成了Ca2SnO4∶Tb3+绿色荧光粉。利用X射线衍射分析了Ca2SnO4∶Tb3+物相的形成。测量了Ca2SnO4∶Tb3+的激发和发射光谱,激发光谱由一个宽激发峰组成,研究了Tb3+浓度对样品激发光谱的影响,结果显示,随Tb3+浓度增大,宽带激发峰发生了红移。发射光谱由四个主要发射峰组成,峰值分别位于491,543,588和623nm处,Tb3+以5 D4—7 F5(543nm)跃迁发射最强,低掺杂浓度下,Tb3+的7 F6能级出现斯托克劈裂,劈裂峰(481nm处)随Tb3+浓度增加,先增强然后减弱;在发光强度方面,随Tb3+浓度的增大呈现先增大后减小的趋势,当Tb3+摩尔浓度为9%时,发光强度最大,根据Dexter理论,确定了在Ca2SnO4基质中Tb3+自身浓度猝灭机理。荧光寿命测试表明Tb3+在Ca2SnO4基质中荧光衰减平均寿命为4.4ms。

Tb_4O_7掺杂Cr_2O_3-TiO_2基高发射率涂层结构及辐射性能研究

目的提高Cr_2O_3-TiO_2基陶瓷涂层的辐射性能。方法以Cr_2O_3、TiO_2、NiO、Tb_4O_7为原料,经喷雾干燥及高温烧结致密化处理,制备成具有尖晶石和钙钛矿混合结构的Cr_2O_3-TiO_2基复合团聚型粉体,利用大气等离子喷涂法在TC4钛合金表面制备Tb_4O_7掺杂型Cr_2O_3-TiO_2基陶瓷涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、IRE-2红外辐射测试仪,分别对样品的显微组织结构、物相组成及辐射性能进行了表征。结果团聚造粒后,复合粉体的球形度和流动性较好,可满足等离子喷涂连续使用。所制备的Cr_2O_3-TiO_2基陶瓷涂层的熔化状态较好,扁平化程度较高,涂层中掺杂的Tb元素分布均匀。Tb^(4+)、Tb^(3+)等稀土元素离子,取代NiCr_2O_4尖晶石结构中半径相近的Ni^(2+)、Cr^(3+),导致单一晶体结构的整齐度被破坏,晶胞体积的变化引起晶体结构产生畸变,辐射条带显著加强和宽化。随着Tb_4O_7掺杂量的增多,涂层发射率逐渐上升,当掺杂量达到7.5%时,涂层在600℃的法向全发射率达到0.91。结论 Tb_4O_7稀土氧化物的加入可以有效提高Cr_2O_3-TiO_2基陶瓷涂层的发射率,稀土掺杂诱发尖晶石晶体结构畸变,从而改善涂层的辐射性能。

萃取色层法提取5～6N高纯Tb_4O_7、Dy_2O_3、Yb_2O_3和Lu_2O_3

采用萃淋树脂ＣＬ－Ｐ５０７为萃取色层的固定相，稀盐酸为淋洗剂，品位９９％的稀土氧化物为原料，载量１％（镱、镥）和１．５％（铽、镝），在室温常压、常用流速的条件下，研究淋洗酸度对分离提纯的影响，对最难提纯的镥（镱镥间的分离）采取了独特的解决办法，确定了提取５～６Ｎ纯度的铽、镝、镱和镥的技术条件。