氮掺杂碳纳米管负载Co_(3)O_(4)氧还原电催化剂的制备与性能

以碳纳米管(CNT)为原料,通过负载维生素B12,简单热解得到了一种氮掺杂碳纳米管(N/CNT)负载低含量Co_(3)O_(4)纳米颗粒的氧还原电催化剂(Co_(3)O_(4)@N/CNT)。得益于均匀分散的Co_(3)O_(4)纳米颗粒以及氮掺杂,Co_(3)O_(4)@N/CNT表现出了优异的氧还原催化性能,其半波电位达到了0.844 V(vs RHE),超越了商业Pt/C(0.820 V(vs RHE))。与Pt/C相比,基于Co_(3)O_(4)@N/CNT组装的锌-空气电池表现出了更优的放电性能和循环稳定性。

纳米Ag修饰S掺杂g-C_(3)N_(4)的制备及其光催化抗菌性能

光催化灭活是公认的控制病原微生物最具前景手段之一。本文以尿素和硫代巴比妥酸为起始原料,通过热聚合反应制备S掺杂g-C_(3)N_(4)(SCN),随后采用光还原法将Ag纳米粒负载于SCN表面获得新颖的可见光响应型Ag/SCN抗菌材料。对所制备纳米材料进行XRD、SEM、TEM、XPS及UV-Vis DRS表征,并深入探讨其在可见光下灭活大肠杆菌(E.coli)的性能和机制。结果表明,Ag纳米粒均匀且牢固地负载在SCN表面,纳米材料表现出显著增强的可见光响应能力。当负载量为6%时,Ag/SCN-6呈现出最佳的光催化灭菌活性,60 min内能够将6.2 lg CFU·mL^(-1)的E.coli全部灭活。自由基捕获实验结果表明,超氧自由基(·O-2)是灭活过程中最主要活性物种,它协同光生空穴(h+)和羟基自由基(·OH)主导了光催化抗菌的进程。

Eu3＋离子掺杂纳米TiO2的制备及发光性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2和Eu3+离子掺杂的TiO2纳米材料,通过X射线衍射和荧光光谱分析对样品进行了表征。X射线衍射结果表明,少量稀土Eu3+离子的掺杂能有效抑制TiO2纳米颗粒的增长,进而提高晶体相变温度;荧光光谱研究表明TiO2∶Eu3+体系中均能得到Eu3+离子特征发射光谱。随着Eu3+离子含量的增加,Eu3+离子的发光性能增强;并且Eu3+离子以Eu2(樟脑酸)3(1,10-菲咯啉)2有机配合物为前驱体掺杂到TiO2∶Eu3+纳米晶体的发光性能优于以Eu(NO3)3.6H2O为前驱体制备的TiO2∶Eu3+纳米晶体。

Eu3＋掺杂纳米TiO2的制备及催化降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Eu3+掺杂的纳米TiO2粉体,采用X射线衍射(XRD)和荧光光谱分析(PL)等手段对TiO2的相结构和TiO2中电子-空穴对的复合性能进行了表征,探讨了掺杂组分对光催化活性的影响机制。以紫外光下降解亚甲基蓝为探针反应,考察铕的掺杂对催化剂催化性能的影响。结果表明Eu3+的掺杂能够通过抑制催化剂晶粒长大从而减少团聚,并且通过降低光生电子-空穴的复合几率,提高催化剂的光催化活性。光催化实验表明,催化剂加入量为3g/L,亚甲基蓝溶液初始浓度为20mg/L时,掺杂1%Eu3+的催化剂催化性能最佳,反应3.5h降解率达到85.5%。

Eu^(3+)掺杂六方相一维纳米磷酸铈发光材料的合成与表征

以磷酸钠、硝酸铈、硝酸铕为原料,P123表面活性剂为模板,采用水热法,成功合成了Eu3+掺杂的六方相CePO4一维纳米材料。通过XRD,TEM,PL表征,发现纳米线最长可以达到1μm左右,掺杂后的一维纳米材料,其荧光发射性能在波长为348 nm处得到了很大的提高,而形貌能够基本保持不变。通过比较发现,随着掺杂量的不断增加,其荧光发射强度出现了先增大后减小的变化趋势,其中以样品Ce0.99Eu0.01PO4的荧光发射性能最强。磷酸铈一维纳米材料以其优异的荧光发射性能,在光、电等领域具有潜在的应用价值。

稀土Eu^3＋掺杂纳米TiO2-SiO2发光材料的制备和发光性质的研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土Eu3+掺杂于不同比例的纳米TiO2—SiO2复合体系,研究了基质中钛、硅摩尔配比对发光性能的影响。样品的FTIR谱图显示:纳米复合氧化物SiO2—TiO2之间发生了键合作用,形成了Ti—O—Si键;TEM显示样品的颗粒大小约为35 nm,是具有一定的单分散性的球形颗粒;XRD和SAED结果表明,样品退火至700℃后仍为单一的锐钛矿相,这说明微量硅的加入对二氧化钛的锐钛矿相有热稳定的作用。当微量的Si4+进入TiO2的晶格,取代部分Ti4+的位置时,形成了结构等电子陷阱。通过对样品的激发光谱、发射光谱分析,发现这种结构有利于将基质吸收的能量传递到发光中心,使Eu3+的465nm处7F0→5D2激发效率最高,成为最灵敏的激发线。

Eu^3＋或Tb^3＋掺杂Y2O3纳米材料紫外激发光谱

采用燃烧法制备了不同Ln3+(Ln=Eu或Tb)掺杂浓度和不同平均粒径的Y2O3∶Ln纳米晶体粉末和体材料样品。研究发现随着粒径的减小,Y2O3∶Eu电荷迁移带的位置发生红移;并且,由于存在于近表面低结晶度环境中的Eu3+数量的增加,小粒径样品(5nm)的电荷迁移带还向长波方向发生了明显的展宽。实验中还观察到Y2O3∶Tb纳米晶激发谱中4f5d(4f8→4f75d1)跃迁吸收对应激发峰(带)的谱线形状随样品粒径变化存在较大的差异,这是由于Tb3+存在于近表面的低结晶度和颗粒内部的高结晶度两种不同环境中,Tb3+的4f5d跃迁在两种环境中对应的吸收峰位置不同,当样品粒径发生变化时Tb3+处于两种环境中的比例随之变化,造成相应吸收跃迁对应的激发峰(带)强度发生变化,并改变了激发谱的谱线形状。实验中还发现,随着Tb3+(或Eu3+)浓度的减小,Y2O3基质激子跃迁吸收的激发峰对比4f5d跃迁(或电荷迁移带)激发峰的相对强度随之增强。

Li^+,Zn^(2+)共掺杂对Gd_2O_3:Eu^(3+)纳米粉结构和发光性能的影响

采用燃烧法制备出Li+,Zn2+掺杂的Gd2O3∶Eu3+纳米荧光粉,研究了掺杂离子对Gd2O3∶Eu3+的结晶性能、晶粒形貌和光致发光特性的影响。以X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、发射光谱和衰减时间谱等手段表征材料性能。结果表明,Li+,Zn2+掺杂可显著提高Gd2O3∶Eu3+纳米粉在611 nm处的发光强度,最大可达到未掺杂时的2.5倍。发光增强的主要原因可归结为3个方面:(1)使晶粒由单斜相向更利于发光的立方相转变;(2)氧空位的敏化剂作用;(3)掺杂离子的助熔剂效应,使晶粒的结晶性能提高、粒径增大,从而降低表面态引起的发光猝灭。

Eu^3＋掺杂的Y10W2O21纳米荧光粉的制备及其发光性质研究

用沉淀法合成了Y10W2O21∶Eu纳米发光材料,利用X射线衍射谱(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM),对样品的结构和形貌进行了表征。测量了各样品的激发光谱、发射光谱,绘制了Eu3+发光的浓度猝灭图,计算了各样品的部分J-O参数和Eu3+5 D0能级量子效率,对Eu3+掺杂的Y10W2O21纳米发光材料的光致发光性质进行了研究。实验结果证明,Y10W2O21∶Eu纳米发光材料中的Eu3+5 D0—7 F2跃迁的红色发光也能被394nm近紫外光和464nm蓝光有效激发,具有制备成本低、猝灭浓度高等优点,有潜力成为高效的近紫外(蓝光)管芯白光LED用红色荧光粉材料。

Eu^(3+)掺杂二氧化钛纳米粉末的制备及发光性质研究

以钛酸四丁酯为前驱物,利用溶胶-凝胶法制备了Eu3+掺杂TiO2纳米粉末.首先对纳米粉末的发光性质进行了一定的研究,找出了纳米晶发光效率最佳激发波长,然后用最佳激发波长对不同退火温度下摩尔分数为0.5%Eu3+离子掺杂TiO2纳米晶和同一退火温度下不同摩尔分数Eu3+离子掺杂的纳米晶进行激发,对发射光谱进行分析,从而得到制备纳米晶的最佳退火温度和最佳Eu3+离子掺杂的摩尔分数.

CePO_4及Eu^(3+)掺杂CePO_4一维纳米薄膜的制备与表征

以ITO导电玻璃为基材,采用溶液化学法分两步制备CePO4及Eu3+掺杂CePO4一维纳米薄膜.研究底膜液提拉次数、底膜厚度、陈化液pH值和陈化时间等对薄膜形貌的影响.采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和荧光分光光度计等对CePO4及Eu3+掺杂CePO4一维纳米薄膜进行表征.结果表明,用无水乙醇底膜液,提拉3～6次,经350℃煅烧,在pH值为1.4～1.6的水相陈化液中,90℃水浴陈化3～6 h,即可在ITO导电玻璃上制得平整致密,具有较大比表面积的六方晶相CePO4及Eu3+掺杂CePO4一维纳米薄膜.

基于纳米γ-Al_2O_3掺杂Eu_2O_3的催化发光甲醛气体传感器的研究

研究了空气中的甲醛在多种材料表面的催化发光（CTL）现象，发现纳米，γ-A12O3掺杂Eu2O3（γ-A12O3／Eu2O3）可以作为催化发光材料选择性地测定甲醛气体．在温度383℃，波长425nm，空气流速为200mL·min^-1的条件下，催化发光强度与甲醛浓度在1mL·m^-3 -100mL·m^-3 及101mL·m^-3 -2500mL·m^-3内呈良好的线性关系．检出限为0．3mL·m^-3．

CeO_2:Eu^(3+)纳米晶的发光特性与Gd^(3+)离子掺杂影响研究

以尿素为燃烧剂,采用低温燃烧法制备了Eu3+单掺杂和Eu3+、Gd3+共掺杂CeO2纳米晶粉末,用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对样品进行了结构分析和形貌表征。对掺杂Gd3+离子的CeO2:1%Eu3+纳米晶的光谱研究发现,随着Gd3+离子掺杂浓度的增加,5 D0→7F2跃迁与5 D0→7F1跃迁的强度比随之增加,这表明Eu3+离子的格位对称性有所下降,且有利于提高红橙光的比例。鉴于CeO2基质在300～390nm有强吸收,Eu3+掺杂CeO2纳米晶在近紫外激发LED荧光粉方面有潜在应用前景。

Eu^(3+)离子掺杂钛酸盐纳米管的直接水热合成与发光性能

采用纳米管制备和离子掺杂同步进行的直接水热合成方法,合成了纯钛酸盐纳米管(TNT)和Eu3+离子掺杂的纳米管(TNT-Eu);并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、光致发光谱仪研究了纳米管的形貌特征、物相组成、热稳定性和发光性能。结果显示:这种方法简便易行、稳定性好、产率高。钛酸盐纳米管物相可近似表示为(H,Na)2Ti3O7或(H,Na)2(Ti,Eu)3O7。高温处理对钛酸盐纳米管的结构产生很大的影响,450℃下纳米管的层状结构被破坏,晶体结构转化为锐钛矿型的TiO2。TNT-Eu样品的发光性能较强,出现的393.5 nm、593 nm6、14 nm的谱带归属于5D07-F1和5D07-F2电子的跃迁。

铷掺杂Na_(1.25)V_(3)O_(8)纳米棒作为锌离子电池正极材料的电化学性能

为了探究作为锌离子电池正极的Na_(1.25)V_(3)O_(8)的电化学性能是否还具有进一步提升的空间,文中通过水热-固相法成功合成了纯Na_(1.25)V_(3)O_(8)和铷掺杂Na_(1.25)RbxV_(3)O_(8)纳米棒。根据XRD谱图可以看出,随着铷含量的增加衍射峰向低角度偏移且没有新的衍射峰生成,表明Na_(1.25)RbxV_(3)O_(8)样品为纯相且保持空间群为P21/m的结构对称性。这一结果说明铷离子成功进入了Na_(1.25)RbxV_(3)O_(8)层状化合物的层间。SEM和TEM形貌分析结果显示,随着Rb+掺杂量的增加,纳米棒的形貌变得更大、更厚,会降低材料的比表面积,导致阻抗的增加和Zn2+离子扩散系数的降低,对电化学性能产生不利的影响。EIS和GITT测试结果也证实,Rb+的掺入会使其比容量降低。电化学测试结果显示,虽然未掺杂的Na_(1.25)V_(3)O_(8)纳米棒表现出370 mA·h/g的初始比容量,但随着充放电过程的进行其比容量衰减很快,在电流密度为100 mA/g条件下长循环100圈后的放电比容量衰减了初始容量的50%;而Rb+掺杂的纳米棒尽管比容量有所降低,但其循环稳定性和倍率性能均得到显著提升。其中Rb掺杂量为1%的样品初始比容量为336 mA·h/g,在相同条件下循环100圈后和初始比容量相比只衰减了6%;当Rb掺杂量增加到5%时,尽管初始比容量只有217 mA·h/g,但100圈后放电比容量和初始比容量相比几乎没有衰减。利用XPS能谱和原位XRD技术对其锌离子存储机理进行了深入分析,该水系锌离子电池体系中Na_(1.25)RbxV_(3)O_(8)正极材料的氧化还原反应机理主要以化学转化反应为主,其中只有充电反应过程是可逆的。

稀土掺杂GdBO_(3)发光材料的合成、表征与测试

本文研究以化学式简单且易于合成的硼酸钆为基质,选择拥有不同发光特性的Ce^(3+)、Tb^(3+)、Eu^(3+)作为被掺杂离子,试图通过不同的合成方法制备出纳米与非纳米尺度的稀土掺杂GdBO_(3)发光材料,一方面研究纳米与非纳米材料在发光性能上的差异,另一方面优选出最具实际应用价值的合成方案。对于常规(非纳米)样品,我们以稀土氧化物为反应物原料,使用高温固相法进行合成;对于纳米样品,我们则以稀土硝酸盐为反应物原料,使用水热法进行合成。随后,我们利用X-射线粉末衍射技术对所制获的样品的物相纯度进行表征,同时测定其光致发光性能。

稀土Er^(3+)离子掺杂的全无机CsPbCl_(3)钙钛矿纳米晶的合成及发光性能

CsPbCl_(3)全无机钙钛矿纳米晶(PNC)的应用受到其弱发光、极低的光致发光量子产率(PLQY)以及长期暴露于氧气和湿气环境中稳定性差等的限制。为了解决这一问题,使用稀土金属元素铒的三价阳离子(Er^(3+))作为B位掺杂元素,制备出了明亮蓝紫光发射的Er^(3+)∶CsPbCl_(3)钙钛矿纳米晶发光材料。掺杂后的纳米晶具有最佳的形貌和发光性能:PLQY为16.7%、平均粒径约为7.98nm、荧光发射峰蓝移至400nm、半峰全宽仅为10.0nm。同时该纳米晶的环境稳定性也显著提升,在测试环境(温度60℃、湿度60%RH)下存放10天后,其发光强度仍能保持初始荧光发射强度的60%以上。此工作较大程度上改善了CsPbCl_(3)钙钛矿纳米晶存在的问题,对于其实际应用存在重大意义。

纳米Fe-g-C3N4的制备及其光催化降解Cr(VI)的性能研究

随着工业的发展,大量的工厂将含铬Cr(VI)废水排放至河流湖泊中,使得水体污染愈加严重,生态问题日益严峻,环境污染问题也越来越引起人们的注意。因Fe-g-C3N4材料具有制备工艺简单、原始材料成本低、绿色环保、降解性能较好等优点,在光催化领域值得我们研究。本论文通过元素掺杂和形貌调控的手段对CN的组成和结构进行了改良,主要探究Fe-g-C3N4对模拟工业污水中重金属离子Cr(VI)的降解,并对光催化的部分规律通过控制变量法逐个探究和总结。研究结果表明,将原料三聚氰胺换为尿素可有效的降低合成光催化剂的成本;(a/b/c)Fe-g-C3N4对光催化性能的影响中,实验中mFe = 2 g时,降解效果较好;在不同pH实验中,pH = 3时,降解效果较好;在等体积的拟废水溶液中,并不是光催化剂添加的越多,光催化性能越好。虽然降解程度相近,m = 1.5 g时降解效果较好。

铋离子掺杂纳米Y_2O_3∶Eu^(3+)红色荧光粉的光学性能研究

采用水热法结合高温烧结处理制备Bi^(3+)掺杂Y_2O_3∶Eu^(3+)纳米荧光粉,并考察了掺杂Bi^(3+)对Y_2O_3∶Eu^(3+)荧光粉结构、紫外可见光吸收和发光性能的影响。X射线粉末衍射测试表明,Y_2O_3∶Eu^(3+)掺杂Bi^(3+)(摩尔分数3%)后保持纯立方相结构,纳米颗粒的平均粒径约为16.8nm。通过激发和发光光谱测试,讨论了Bi^(3+)对Eu^(3+)的敏化作用,发现Bi^(3+)离子能促进Y_2O_3∶Eu^(3+)于300~400nm的近紫外光吸收,再以能量转移的方式传给Eu^(3+)。因此,利用Bi^(3+)电荷迁移带的近紫外吸收,是实现近紫外光有效激发Y_2O_3∶Eu^(3+)荧光粉的一种重要途径。

Eu^(3+)掺杂ZnS纳米材料的制备及发光性能研究

低温水浴法制备不同掺杂浓度(摩尔百分比1%～7%)的ZnS∶Eu纳米颗粒.采用X射线衍射仪对制备的样品进行物相分析,通过吸收和光致发光光谱对其进行了发光性能的研究.实验结果表明,所制备的样品均为立方相的ZnS∶Eu,Eu3+占据了晶格的非对称反演中心,红光发射来源于Eu3+的5 D0→7F2的跃迁.掺杂量为6%、热处理温度为300℃时样品的发光强度达到最高.