Cu、N共掺杂TiO_(2)纳米管光催化重整甘油制备合成气

通过碱性水热-离子交换法制备了Cu、N共掺杂TiO_(2)纳米管(Cu/N-TNT),对其光催化重整甘油制备合成气性能进行了研究。结果表明,Cu/N-TNT具有富含氧空位(O_(v))的管状结构,N以Ti-N形式取代部分O形成杂质能级,Cu以Cu^(2+)形式掺杂在催化剂晶格间隙和表面,Cu、N共掺杂促进TiO_(2)表面电荷有效分离,有利于其光催化重整甘油制备合成气活性和选择性的提高。紫外光照射8h时,掺Cu量为0.15%的Cu/N-TNT催化剂上CO和H_(2)产量分别为7.3和8.5 mmol·g^(-1),是原始TiO_(2)的9.1和70.8倍,nH_(2)/nCO从0.52提高为1.18,nCO/nCO_(2)从0.21提高至0.42。Cu/N-TNT表面N和OV为醛类脱羰和甲酸脱水生成CO提供反应活性位点,Cu作为浅势阱提高光生电子-空穴分离效率。光生空穴(h+)是光催化重整甘油制备合成气过程中的主要活性物种,大量经基自由基(·OH)和超氧自由基(·O_(2)-)会导致甘油过度氧化,使CO选择性降低。

锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2掺杂Cu^(2+)改性研究

采用碳酸盐共沉淀法制备了层状结构的富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2和Li_(1.2)Ni_(0.11)Co_(0.11)Mn_(0.53)Cu_(0.05)O_2,通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱分析、充放电测试分析该合成材料的晶体结构、形貌特征、元素组成、能谱分析和电化学性能。经过Cu2+掺杂改性后的富锂锰基正极材料晶体结构更稳定、材料表面更光滑、颗粒分布更均匀、电化学性能更好,并且提高了材料的首周期充放电效率和倍率性能,在0.1 C下循环50次后的容量保持率为95.2%,具有良好的循环寿命。

Cu掺杂TiO_2(101)和(001)面调制效应的第一性原理研究

文章采用周期性密度泛函理论,研究了Cu掺杂于锐钛矿TiO_2晶体、吸附和掺杂于TiO_2(001)和(101)表面及次表面后晶体结构的变化及形成能,并讨论了能带结构及态密度的变化.通过形成能的比较发现,Cu最佳掺杂位为TiO_2(001)表面空穴位,且掺杂后TiO_2禁带宽度明显减小并出现半金属性.通过态密度分析可以看出最佳掺杂位Cu-O之间发生较强p-d杂化,证明CuO相的出现.上述结果与实验吻合较好。

Cu掺杂β-Ga_2O_3电子结构和磁学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法,结合广义梯度近似研究了Cu掺杂β-Ga2O3系统的磁学特性。计算结果表明,单Cu的掺杂,稳定体系倾向于自旋极化态,且Cu替代八面体的Ga(B)时系统更稳定,容易在实验上形成;Cu掺杂β-Ga2O3呈现出半金属特性,Cu的掺杂引入了2.0μB磁矩,其中局域在Cu原子上的磁矩为0.45μB,其余主要来自于Cu杂质周围的氧原子。由于电荷补偿效应,在Cu掺杂β-Ga2O3系统中引入氧空位时,体系磁矩减小到零。在2个Cu取代Ga的10种构型中,A1-B3构型的能量最低,且显示出铁磁性,磁矩为3.8μB。考虑氧空位后,A1-B3构型的反铁磁性和铁磁性能量差增大,磁矩减小到1.0μB。

Cu2+掺杂的金红石/锐钛矿型TiO2复合光催化材料的制备及性能研究

以层状偏钛酸为前驱体,硝酸铜为铜源,通过调节溶液pH值,水热法合成了Cu2+掺杂的TiO2复合光催化材料.采用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等表征手段对样品结构和形貌进行了分析,并考察了所合成的TiO2基复合材料光催化降解亚甲基蓝的性能.研究结果表明,pH=0.5~1.5时层状偏钛酸完全转变成了Cu2+掺杂的金红石/锐钛矿型TiO2的复合物,在pH=0.5条件下制备的Cu2+掺杂的TiO2展示了较高的光催化性能.

用废旧锂离子电池制备Cu^(2+)掺杂钴铁氧体

以废旧锂离子电池为原料,柠檬酸为凝胶剂,采用sol-gel法制备出一系列Cu2+掺杂钴铁氧体Co1-xCuxFe2O4,研究了Cu2+的掺杂量对钴铁氧体微观结构和晶态的影响。结果表明:用废旧锂离子电池可以制备出磁性能优良的Cu2+掺杂钴铁氧体;最适宜的Cu2+掺杂量x=0.15,制得的样品的饱和磁化强度Ms为65.41A·m2·kg-1,剩余磁化强度Mr为34.37A·m2·kg-1,矫顽力Hc为190.80kA·m-1。掺杂适量的Cu2+有利于样品的晶化和烧结的致密化。

镧掺杂Cu_2O/TiO_2催化剂制备及性能研究

以水合肼、硝酸镧等为原料,通过浸渍-还原法制备La掺杂的Cu_2O/TiO_2(La-Cu_2O/TiO_2)复合光催化剂.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及荧光光谱(FS)等对La-Cu_2O/TiO_2纳米复合材料的组成、形貌进行了表征,并以甲基橙为目标降解物,研究复合材料的光催化活性.结果表明,LaCu_2O/TiO_2晶型为混晶相,稀土元素La的掺入抑制了复合材料晶粒尺寸的生长,提高了分散性,复合材料的光催化活性增强,反应100min后,降解率达到88%.

稀土Nd^(3+)与Cu^(2+)掺杂非晶态纳米Ni(OH)_2材料的电化学性能

晶态氢氧化镍[Ni(OH)2]在碱性电解液中易发生相变,影响其电化学性能。文中采用微乳液快速冷冻共沉淀法制备Nd3+和Cu2+复合掺杂非晶态纳米Ni(OH)2粉体材料,并对其结构形貌及物理特性进行表征分析。结果表明,制备出的非晶态Ni(OH)2样品材料,微结构含有较多结晶水,物相近似球形,粒径大小在20—30nm。对样品电极材料的电化学性能测试发现,掺杂Nd3+和Cu2+的摩尔比为2∶1时,所制备的样品材料合成镍电极,并组装成MH-Ni模拟电池,在恒电流80mA/g下充电6h,40mA/g放电,终止电压为1.0V的充放电条件下,放电比容量高达348.0mA.h/g,放电中值电压为1.2723V,同时样品电极材料的氧化还原可逆性较好,电极过程的电化学阻抗较小。电化学性能优于目前MH-Ni生产应用的晶态β-Ni(OH)2电极材料。

掺杂Cu^(2+)纳米管和纳米粉体的制备及其性能对比

以钛酸丁酯(TNB)为前躯体,用溶胶-凝胶法和水热法制备掺杂Cu2+纳米粉体和纳米管。应用X射线衍射分析(XRD)、热重及热差(TG/DTG/DSC)、扫描电镜(SEM)等手段对纳米粉体和纳米管的结构、形态及组成进行分析对比。结果表明TiO2纳米管的光催化性能优于其粉体。

蒙脱石负载Cu^(2+)掺杂纳米TiO_2复合材料的制备及光催化性能

以蒙脱石为载体,钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了一系列Cu^(2+)掺杂TiO_2复合光催化材料,用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)溶液的降解脱色作为评价光催化活性的标准,考查不同Cu^(2+)掺杂量、催化剂用量等对催化剂活性的影响。研究结果表明,在MB初始浓度为10mg/L,当Cu^(2+)掺杂量为0.3%、催化剂用量为2g/L时催化性能最好,2h即可使MB溶液的脱色降解率达96%;重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上。

Cu^(2+)掺杂ZnO的制备及光催化性能研究

采用水热法制备了Zn O以及Cu^(2+)掺杂Zn O(Cu^(2+):Zn O)纳米粉体,并将其用于光催化降解亚甲基蓝,采用X射线衍射仪(XRD)对其物相进行分析,考察了不同的表面活性剂、Cu^(2+)的掺杂量以及焙烧温度对其结构和光催化降解性能的影响。结果表明:以柠檬酸钠和十六烷基三甲基溴化铵为混合表面活性剂制备的Zn O具有最佳的光催化降解性能,其在光照65 min后,降解率达到96%。Cu^(2+)的掺杂量以及焙烧温度对Cu^(2+):Zn O样品产生较大的影响,随着Cu^(2+)的掺杂量和焙烧温度的增加,Cu^(2+):Zn O样品的光催化降解效果呈现先增加后减小的趋势,当Cu^(2+)掺杂浓度为0.01 mol、焙烧温度为600℃时,Cu^(2+):Zn O样品具有最佳的光催化降解性能,其在光照110 min后,降解率达到93%。

Ca掺杂的Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体实验

应用固态反应法,制备了Ca掺杂的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ(x=0、0.1、0.2、0.3)超导粉体及超导块体。主要研究了Ca掺杂对Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ超导体显微结构及捕获磁通能力的影响。结果表明,掺Ca量为x=0.2的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ超导体,晶粒进一步长大呈棒状,晶粒尺寸在15 um左右,各晶粒间紧密结合,晶界尤为明显;其捕获磁场的峰值随外加磁场的增大而变化的幅度最小,这表明合适的摻Ca量为x=0.2。本实验对制备高临界电流密度Jc的YBa2Cu3O7-δ超导体具有重要意义。

Cu_2O掺杂对钛酸钡基PTC陶瓷的影响

为研究Cu_2O掺杂对Y半导化的BaTiO_3基PTC陶瓷的影响,用固相反应法制备了以0.3%mol Y_2O_3为施主掺杂物、不同含量的Cu_2O为受主掺杂物的钛酸钡基PTC陶瓷系列样品。测量了样品电阻率与温度变化之间的关系,用快-快符合寿命谱仪测量了样品的正电子湮没寿命谱。结果表明:掺杂Cu_2O可以显著提高样品的升阻比(ρmax/ρmin),随着Cu_2O掺杂量的增加,室温电阻率逐渐增大,样品的升阻比先增大后减小,掺杂0.01%mol Cu_2O的样品升阻比最大,性能最好。随着Cu_2O掺杂量的增大,少量Cu离子会进入晶粒内部,但更多的Cu离子会在晶界聚集,使晶界缺陷态增多,晶粒细化。

低密度Cu掺杂SiO2复合气凝胶的制备及表征

分别以正硅酸甲酯、醋酸铜为硅源和铜源,通过溶胶凝胶法及CO2超临界干燥技术制备了一系列Cu掺杂SiO2复合气凝胶。采用红外谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、比表面积和孔隙度分析仪(BET)、动态热机械分析仪(DMA)对样品进行了表征。结果表明随着铜含量的增加,复合气凝胶密度增加,比表面积降低,平均孔径增加,实际掺杂比与理论掺杂比对应增加。该复合气凝胶具有三维网状结构,密度低(<40mg/cm3),比表面积高(>390m2/g),成型性较好,有望应用于惯性约束聚变(ICF)实验。

Co^(2+)/Cu^(2+)掺杂型铋杂多酸的制备及催化烯烃的研究

以多功能无毒且环境友好的铋(Bi~Ⅲ)为杂原子制备了Na_(12)[Bi_2W_(22)O_(74)(OH_)2]·42H_2O(Bi-POM)、Na_(10)[Bi_2W_(20)Co_2O_(70)(H_2O)_6]·39H_2O(Bi-Co-POM)以及Na_8[Bi_2W_(20)Cu_2O_(68)(OH)_2(H_2O)_6]·25H_2O(Bi-Cu-POM)含铋杂多酸催化剂,并用于以分子氧为氧化剂催化环己烯转化为环己烯酮的羰基化反应。这些复合物通过FT-IR、UV、TG/DSC以及XRD等分析方法对其结构进行了表征。结果表明Bi-POM催化剂对环己烯烯丙位羰基化反应具有较高的催化活性,掺杂Co^(2+)或Cu^(2+)金属离子后催化活性进一步提升。Bi-Co-POM催化剂展示了最优的催化性能,在最佳反应条件下(O_2氛围,60℃,8 h),催化氧化环己烯(作为模板)转化率高达85.9%,2-环己烯-1-酮的选择性高达91.6%。并探究了Bi-Co-POM催化剂在最优条件下对不同反应底物的普遍适用性,提出了可能的催化氧化机理。

Cu掺杂四硼酸锂微晶的水热合成及其热释光特性

用水热法制备了Cu掺杂的Li2B4O7(LTB:Cu)微晶,使用XRD和SEM对样品进行了表征,测量和分析了样品的各项热释光性能。运用一般级动力学方程对发光曲线进行解谱,确定其3个剂量峰峰温分别为162、254和366℃,并得到了与3个剂量峰相对应的陷阱参数。结果表明制备的LTB:Cu微晶在很大范围(10～5 000 Gy)内都有着良好的线性响应和很好的重复性,并且可以通过预加热减少衰减的影响。因此制备的LTB:Cu微晶非常适用于高剂量γ射线的测量。同时对比了NaCl共烧结和直接烧结的LTB:Cu微晶的发光曲线,发现NaCl可以有效地提升LTB:Cu微晶的热释光性能。

TiO2掺Cu薄膜对LaAlO3衬底拉曼谱增强的影响

在LaAlO3(111)衬底上,利用分子束外延(MBE)方法,在生长温度为480℃下,制备了高质量纯TiO2及TiO2掺Cu薄膜,并采用拉曼光谱、光电子能谱(XPS)等手段对样品进行表征。XPS分析结果显示Cu原子为+1价,Ti原子为+4价。拉曼光谱发现,在衬底LaAlO3的122.6cm-1拉曼位移峰位处,TiO2掺Cu薄膜对衬底有拉曼增强效应出现,而在纯TiO2薄膜样品中,却未出现拉曼增强现象。当将TiO2掺Cu的薄膜样品在室温环境下放置一段时间后,原有的拉曼增强现象消失。综合实验结果初步分析,其原因与掺入Cu原子的化合价为+1价以及其在薄膜中的存在形式为团簇或是取代Ti原子有关,具体原因仍需进一步验证。

掺铜TiO_2薄膜光催化降解碱性品红的研究

采用溶胶-凝胶法在硅胶载体颗粒的表面制得Cu掺杂TiO2薄膜,通过扫描电镜(SEM)观察了TiO2纳米颗粒在载体表面的负载情况,显示二氧化钛纳米颗粒在载体表面是均匀分布的。研究了在自然光照条件下,碱性品红在TiO2薄膜上的光催化降解与溶液初始浓度、催化剂用量之间的关系,并比较了掺铜和未掺铜催化剂光催化的效率。结果表明,随着光催化剂投加量的增加,光降解效率增大,但当光催化剂投加量达到一定程度,继续增加其用量,光降解效率增加不多;随着初始浓度的增加,光催化效率在降低。考虑到经济性和光催化效率,选取催化剂的投加量为30.0g/L、品红溶液初始质量浓度为10mg/L时,5d光催化降解率为83.61%。掺铜的TiO2薄膜比不掺铜的TiO2薄膜光催化活性高。催化剂重复使用3次的实验结果表明,其具有很好的稳定性。

Zn_(1-x)Cu_xO材料的制备及其光催化降解亚甲基蓝

以草酸-氨水两步共沉淀法制备了ZnO以及Zn_(1-x)Cu_xO(0.00≤x≤0.01)光催化材料,采用X射线衍射对其物相进行了分析,并将其用于光催化降解亚甲基蓝,详细考察了焙烧温度以及Cu^(2+)掺杂量等制备条件对ZnO结构与光催化性能的影响。结果表明:焙烧温度对ZnO的光催化性能有较大的影响,随着焙烧温度的增加,ZnO的光催化活性呈现先增加后减小的趋势。当焙烧温度为600℃时,ZnO表现出最佳的光催化活性,氙灯光照60min,降解率达到99.31%。同样,Cu^(2+)掺杂量影响了ZnO的光催化性能,其中,当x为0.006时,Zn_(0.994)Cu_(0.006)O表现出最佳的光催化活性,氙灯光照60min,降解率达到12.322%。Cu^(2+)掺杂降低了ZnO的光催化性能。

Ce-Cu共掺杂对SnO_2薄膜光电特性的影响

采用溶胶凝胶法制备不同Ce含量的Ce-Cu共掺杂SnO_2薄膜,通过实验及第一性原理计算研究了掺杂对SnO_2微观结构及光电特性的影响.结果表明,掺杂后薄膜物相未发生较大变化,Cu,Ce均以替代Sn位形式掺入,形成Cu_(Sn^2+),Ce_(Sn^3+)受主型缺陷.随Ce掺杂浓度增加,薄膜晶粒尺寸和光学带隙均减小,电阻率先减小后增大,Ce掺杂量影响薄膜内陷阱分布从而导致电阻发生改变.PL光谱测试发现,SnO_2在390 nm处出现紫外发光峰,主要与0空位有关,Ce^(3+)的5d→4f跃迁在470 nm处产生蓝光发光峰,且随掺杂浓度增加发光峰强度先增大后减小并发生红移.第一性原理计算表明,Cu 3d态在价带顶上方产生受主能级,而Ce掺杂后使导带整体下移,光带隙减小,进而提高导电性.