高压辅助溶胶-凝胶法制备La掺杂TiO_(2)光催化剂及其可见光降解甲基橙研究

根据溶胶-凝胶法和水热法制备TiO_(2)的优点和不足,本工作提出了一种高压辅助溶胶-凝胶法(简称HG法)可控地制备La掺杂TiO_(2)。通过该方法,可以高效制备锐钛矿相La掺杂TiO_(2),且制得样品纯度高,分散性好。通过控制La掺杂比例(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%,质量分数,下同),可以调控TiO_(2)禁带宽度变化(3.15~2.80 eV);其中,0.20%La掺杂TiO_(2)(0.20%La-TiO_(2))的禁带宽度可达2.80 eV。甲基橙(MO)光催化降解实验结果表明,0.20%La-TiO_(2)的光催化活性优异,其在可见光照射下160 min内对MO的降解率可达92%,是本征TiO_(2)的38.30倍;·O_(2)-是驱动0.20%La-TiO_(2)光催化降解MO的主要活性物质。本工作提出的高压辅助溶胶-凝胶法可为制备高活性TiO_(2)基光催化剂提供有益的方法及条件参考。

微波辅助溶胶凝胶法合成Gd_(0.4)(MoO_4)_3:1.6Eu^(3+)红色荧光粉及其发光性能的研究

本文以柠檬酸为络合剂,采用微波辅助溶胶凝胶法制备了微米粒径的Gd_(0.4)(MoO_4)_3:1.6Eu^(3+)红色荧光粉;采用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪等对样品进行了分析和表征,讨论了荧光粉的合成方法对其表面形貌和发光性能的影响。最终将该样品与InGaN芯片结合制成发光二极管。实验结果表明:采用该法合成的具有类白钨矿结构的Gd_(0.4)(MoO_4)_3:1.6Eu^(3+)红色荧光粉为1~2μm的类球状小颗粒,且颗粒均匀,具有较窄的粒度分布,有利于LED芯片涂覆。荧光光谱显示该产品在395 nm具有强吸收峰,可与近紫外InGaN芯片相匹配,是一种可用于近紫外芯片激发的白光LED红色荧光粉。与InGaN芯片结合制成的发光二极管在617 nm处发射出可被肉眼观测的强红光。

微波辅助溶胶-凝胶法合成红色发光材料NaLa(MoO_4)_2:Eu^(3+)及其发光性能研究

以柠檬酸为络合剂,采用微波辅助溶胶-凝胶法制备了红色荧光粉NaLa(MoO4)2∶Eu3+,运用热重-差热分析仪、红外光谱、X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和荧光分光光度计等对样品进行了分析和表征。结果表明:前驱体经700～900℃焙烧均能得到目标产物NaLa(MoO4)2∶Eu3+,且具有四方晶系白钨矿结构;样品由尺寸约1～3μm类球形小颗粒组成。激发光谱在250～350 nm处有一宽的吸收带,峰值位于290 nm,属于Mo-O,Eu-O的电荷迁移带;350～500 nm范围内的系列尖峰是由Eu3+的4f-4f跃迁所致;发射光谱由一系列发射峰组成,主峰位于616nm处,属于5D0→7F2电偶极跃迁发射。同时研究了焙烧温度和时间、柠檬酸和乙二醇的摩尔比,以及助熔剂等对样品发光性能的影响。

新型红色荧光粉NaLa(MoO_4)_2∶Sm^(3+)的微波辅助溶胶-凝胶法合成及发光性能研究

采用微波辅助溶胶-凝胶法合成了NaLa(MoO_4)_2∶Sm^(3+)新型系列红色荧光粉。通过热重-差热分析仪分析了前驱体的热分解过程,运用X射线衍射仪、扫描电镜及荧光分光光度计等手段分别对样品的物相结构、微观形貌、发光性质等进行分析表征。结果表明:前驱体在700℃以上煅烧即可得到NaLa(MoO_4)_2的纯相;800℃煅烧所得样品粒度均匀,尺寸约为700~800 nm;所合成的NaLa(MoO_4)_2∶Sm^(3+)主要的激发峰位于307 nm、364 nm、377 nm、405 nm、469 nm处,其中最强的激发峰位于405 nm;发射光谱主要由571 nm、607 nm、647 nm处的三个发射峰组成,分别对应Sm^(3+)的4G5/2→6H5/2、4G5/2→6H7/2、4G5/2→6H9/2跃迁,其中最强发射峰位于647 nm处,说明样品在紫外、近紫外及蓝光区均可被激发,且发出红光。研究发现:煅烧温度为800℃、Sm3+掺杂浓度为0.04时,样品发光强度最大,其浓度淬灭主要是由电偶极-电偶极相互作用引起的。

水蒸汽辅助凝胶转化法合成连续致密的TAPO-5分子筛膜

采用水蒸汽辅助凝胶转化法合成TAPO-5分子筛膜,使用XRD、SEM和UV-Vis对膜层进行了表征,并与传统水热晶化法进行了对比。通过探讨老化模式和晶化时间对TAPO-5分子筛膜表面形貌、晶粒结构与交联性以及膜层覆盖度与致密性的影响,发现使用水蒸汽辅助凝胶转化法,在预先老化条件下晶化48 h,有利于TAPO-5分子筛在载体表面的生长,在多孔-Al2O3载体表面形成完整、致密的TAPO-5分子筛膜,也有利于形成骨架钛。

溶剂热辅助溶胶-凝胶法制备微纳米晶ZrSiO4陶瓷

采用溶剂热辅助溶胶-凝胶法,以氯氧化锆(ZrOCl2·8H2O)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,以乙醇溶液为溶剂介质,制备锆石(ZrSiO4)前驱体,将前驱体在1 400 ℃下煅烧6 h,即得微纳米晶ZrSiO4陶瓷(200~450 nm)。借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜和密度测试仪对固化体进行分析测试,研究溶剂热温度和乙醇浓度对固化体的物相结构、微观形貌及致密性的影响规律。研究发现,溶剂热温度和乙醇浓度对固化体的合成及致密性具有较大的影响。在溶剂热温度为110 ℃及乙醇浓度为60%条件下,获得的微纳米晶ZrSiO4陶瓷具有较高密度(4.46 g/cm3)。

水基溶胶凝胶法制备纳米氧化铟锡粉末

以In和SnCl4·5H2O为原料，聚乙二醇（平均分子量20000）为分散剂，控制溶胶．凝胶过程，在水溶液体系中应用无机物形成了稳定的溶胶凝胶。pH值易于控制，通过溶胶渗析（纯化去除Cl^-）、凝胶转化，得到了稳定的m（In）：m（Sn）=9：1铟锡混合溶胶。将转化后的溶胶在60℃真空干燥8～10h，得到干凝胶。将铟、锡氢氧化物水合凝胶在500℃煅烧，得到纳米ITO粉体。用TG、XRD、TEM、BET等检测技术对工艺过程和氧化铟锡的形貌、粒径进行了表征和分析。结果表明，当煅烧温度在500℃时，In，Sn（OH）3水合凝胶已完全转变成纯立方相In2O3，Sn^4＋离子镶嵌在In2O3的晶格中，SnO2的掺杂并未使粉末形成新的物相。最终得到了单相立方晶系的高纯氧化铟锡（ITO）粉末，颗粒呈球形，比表面积为50m^2/g，粒径尺寸在（15±5）nm。制备方法简化了工艺过程，反应条件温和，有潜在的工业应用价值。

薄片状MFI晶体无凝胶蒸汽辅助晶化制备b轴取向沸石膜

采用新型薄片状MFI沸石晶体作为晶种,通过无凝胶蒸汽辅助晶化法(gel-less steam-assisted crystallization,GLSAC)在烧结氧化硅多孔载体上制备了致密平整、b轴取向的MFI沸石膜。考察了GLSAC中模板剂浓度、釜底水量、生长温度及时间对MFI沸石膜的影响。扫描电子显微镜和X射线衍射结果显示,适量的模板剂和釡底水量能抑制晶种的面外生长。成功制备了厚度750 nm、致密平整的MFI沸石膜。制备的对丁烷异构体气体分离测试表明,25℃时,等物质的量的丁烷异构体的分离因子(SF_(A/B))可达36,对正丁烷的渗透速率为1.5×10^(-7)mol·m^(-2)·s^(-1)·Pa^(-1)。

两种低温制备钛酸铝薄膜方法的溶胶-凝胶转变过程对比研究

本文分别采用非水解溶胶-凝胶法和柠檬酸辅助溶胶-凝胶法于750℃在碳化硅基片上制备了钛酸铝薄膜。借助XRD和FE-SEM对制得的薄膜进行了表征,借助FT-IR对两种钛酸铝薄膜制备工艺的溶胶-凝胶转变过程进行了研究。研究发现:非水解溶胶-凝胶法和柠檬酸辅助溶胶-凝胶法均能于750℃低温在碳化硅基片上制备出均匀、致密、无缺陷的钛酸铝薄膜。非水解溶胶-凝胶工艺的溶胶-凝胶转变过程为:无水三氯化铝和四氯化钛与醇反应生成氯代铝醇盐和氯代钛醇盐,并形成溶胶,两者再在薄膜的110℃干燥的过程中发生非水解缩聚反应转变为含Al-O-Ti键合的凝胶。柠檬酸辅助溶胶-凝胶工艺的溶胶-凝胶转变过程为:铝、钛前驱体在柠檬酸的抑制作用下,先分别水解至中间产物的极性不足以进一步水解,并形成溶胶,水解中间产物再在薄膜110℃干燥的过程中进一步发生非水解缩聚反应转变为含Al-O-Ti键合的凝胶。

白光LED用红色发光材料CaLa_2(MoO_4)_4:Eu^(3+)的微波辅助溶胶–凝胶法合成及发光特性

以柠檬酸为络合剂,采用微波辅助溶胶–凝胶法制备了CaLa2(MoO4)4:Eu3+红色荧光粉。研究了前驱体的热分解历程,分析表征了样品的结构、形貌和发光性能。探讨了焙烧温度、Eu3+掺杂量、柠檬酸与乙二醇摩尔比和硼酸用量等对样品发光性能的影响。结果表明:前驱体经700~900℃焙烧均能得到目标产物CaLa2–x(MoO4)4:x Eu3+,样品具有白钨矿结构,属于四方晶系。样品的激发光谱在250~350 nm处有一宽吸收带,对应于Mo–O,Eu–O电荷迁移带;在395和464 nm处存在很强的吸收峰,归属于Eu3+的4f–4f跃迁。发射光谱主峰位于616 nm处,归属于Eu3+的5D0→7F2电偶极跃迁发射。前驱体经800℃焙烧所得样品发光强度最大,且发光强度随着Eu3+掺杂量的增加而增大,在x=0.2~1.0范围内未出现猝灭现象。体系中加入适量乙二醇,可以起到细化晶粒、提高粉体分散性的作用,但浓度过高则会降低样品的发光强度;助熔剂硼酸的用量对样品发光强度影响较大,当用量为3%时,样品的发光性能较好。

绿色发光材料NaLa(MoO_4)_2:Tb^(3+)的微波辅助溶胶-凝胶法制备及其性质

采用微波辅助溶胶-凝胶法制备了系列绿色发光粉NaLa31-x(MoO4)2:Tb+x(x=0.02,0.1,0.15)。用X射线粉末衍射仪和荧光分光光度计等分析和表征所合成样品的物相结构和发光性质。结果表明:所合成的NaLa(MoO4)2:Tb3+晶体结构与NaLa(MoO4)2相似,属四方晶系结构;样品的激发光谱为位于250~350 nm的1个宽带,最大激发峰位于300 nm处;发射光谱由一系列尖峰组成,最强的发射峰位于544 nm处,归属于Tb3+的5D4-7F5跃迁。NaLa(MoO4)2:Tb3+的发光强度随Tb3+掺杂浓度的增加逐渐加强,当Tb3+浓度为10 mol%时发光强度最大,而后随Tb3+浓度的增加而降低,发生浓度猝灭。根据Dexter能量共振理论,该浓度猝灭系Tb3+的电偶极-电偶极的相互作用所致。通过含氧酸根阴离子(SO2-4)的掺杂有效提高了NaLa(MoO4)2:Tb3+体系的发光亮度。

K^(+)掺杂对BNT基压电陶瓷结构与性能的影响

采用微波辅助溶胶-凝胶法合成xKBNT粉体,烧结后形成三方结构的xKBNT压电陶瓷,系统研究了K^(+)掺杂浓度对xKBNT陶瓷微观结构、电导率、压电性能和介电性能的影响。结果表明:K^(+)掺杂有利于改善xKBNT陶瓷的压电性能和介电性,掺杂引起的晶格畸变是影响陶瓷xKBNT晶粒尺寸、致密度,以及压电性能和介电性能的主要因素。0.04KBNT压电陶瓷的压电常数d_(33)为28.8 pC/N,介电常数ε_(r)为1349.8,远高于单相BNT的d_(33)和ε_(r)。

ZnWO_4/竹炭复合材料的制备及其光催化性能研究

以自制竹炭为载体、仲钨酸铵为钨源,采用微波辅助溶胶-凝胶法制备了ZnWO4/竹炭复合材料.用TG,SEM,BET等分析技术对其进行了表征,并就其对罗丹明B的光降解催化作用进行了研究.结果表明:在微波功率640 W,时间10 min,400℃条件下的空气中焙烧所制备的ZnWO4/竹炭复合材料,当竹炭含量为20%时,具有较好的紫外光催化活性.

钙钛矿型BaZrO_(3)纳米粉体的制备及表征

采用辅助凝胶法制备BaZrO3纳米粉体,探究不同原料比、不同煅烧温度、真空气氛对BaZrO3纳米粉体的制备、晶粒尺寸、微观形貌等方面的影响规律。结果表明:在原料中摩尔比Ba∶Zr=1.1∶1,空气下1100℃+空气650℃煅烧条件下,可以得到纯的BaZrO3纳米粉体,且晶粒尺寸约为90.8nm;真空气氛下得到的BaZrO3纳米粉体晶粒尺寸更小,约为42.8nm;制备过程简单高效,所得产物纯度高,粒径小且粒度分布窄,有望应用于其他纳米陶瓷粉体的制备。

新型绿色发光材料Sr_2ZnSi_2O_7:Tb^(3+)的制备及发光性质

采用微波辅助凝胶-燃烧法成功地合成了Sr2ZnSi2O7:Tb3+硅酸盐绿色发光材料.通过X线粉末衍射表征了材料的物相结构,用荧光分光光度计表征了材料的光致发光性能,同时对Tb3+浓度及助熔剂H3BO3用量等对材料发光性质的影响进行了研究.结果表明:该材料与Sr2ZnSi2O7具有相同的晶体结构,同属四方晶系.Sr2ZnSi2O7:Tb3+的激发光谱由位于200~300nm的1个宽带和位于325~400nm的1组窄峰组成,前者属于Tb3+4f8→4f75d的跃迁,后者由Tb3+离子的f→f跃迁引起;样品的发射光谱由位于414,436,490,543,584nm处的一系列窄带发射峰组成,均属于Tb3+的特征发射.其中,543nm处发射峰最强,因而样品发绿光.同时,确定了Tb3+的最佳掺杂量为摩尔分数x(Tb3+)=0.08,H3BO3的最佳用量摩尔分数x(H3BO3)=0.15.

锂离子电池正极材料Li_2FeSiO_4的合成及其性能

以铁源（FeC6HdD7·5H2O,FeC2O4·2H2O及FeS04·7H2O）、锂源（LiAC·2H2O，Li2CO3及LiOH·H2O）、柠檬酸和正硅酸乙酯（TEOS）为原料，采用溶胶一凝胶一微波辅助法合成新型锂离子电池正极材料Li2FeSiO4，并用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、激光粒度分析及电化学测试等方法，优化了铁源、锂源、微波时间等合成条件。结果表明，以FeC2O4·2H2O为铁源，LiAC·2H20为锂源，柠檬酸加入量0．0225mol，微波时间9min合成的Li2FeSiO4正极材料属于单斜晶系，粒度大小分布比较均匀，且具有较高的放电比容量和较好的循环稳定性。在1．5～4.3V、0.1C下样品具有粒径小、交换电流密度大、电荷转移阻抗小等优点，首次放电比容量为60mAh／g，5次循环后比容量为47mAh／g。容量保持率为78．3%。

Al^(3+)掺杂立方相Li_7La_3Zr_2O_(12)的制备及性能表征

采用一种柠檬酸辅助聚合的溶胶-凝胶法制备了掺杂2%(摩尔分数)Al3+的立方相结构的Li7La3Zr2O12固体电解质,同时,采用高温固相法尝试合成不掺杂Al3+的Li7La3Zr2O12作为对比。分析结果表明:热处理温度超过1 000℃时Li7La3Zr2O12易发生分解;而掺杂2%(摩尔分数)Al3+的Li7La3Zr2O12能在900℃时保持稳定立方相结构,在1 000℃下烧结6 h后得到高致密度的烧结体。该法制备的Li7La3Zr2O12样品表现出高离子电导率:298 K时为4.5×10-5 S/cm,523K时达到3.6×10-3 S/cm。Li+迁移活化能大约为25.1 k J/mol。上述结果表明,作为全固态电池电解质,Al3+掺杂的Li7La3Zr2O12有较好的应用前景。

晶面协同TiO_(2)的制备及其可见光催化特性

以不同氟化物为晶面控制剂,采用超声辅助-溶胶凝胶法制备{001}和{101}晶面协同的F-TiO_(2),借助XRD、TEM和EDS表征其物相结构、微观形貌和元素组成,通过改变氟化物种类和添加量确定F-TiO_(2)的最佳制备条件,并探讨其可见光催化过程中的主要活性物种及作用机理,研究关键反应参数对F-TiO_(2)光催化活性的影响.结果表明,引入NH_(4)F、NaF和HF可调控TiO_(2)沿{001}、{101}晶面生长,同时F-掺杂能够增大材料的比表面积,制备所得材料的光催化性能均高于纯TiO_(2).但在NaBF_(4)调控下合成的TiO_(2)为锐钛矿/金红石/Na_(3)TiF_(6)三相共存的半导体耦合结构,可见光催化活性显著下降.当NH_(4)F添加量为0.1 g时,材料显示出最强的光催化性能,可见光照射60 min后RhB的降解率为97.24%,矿化率达78.39%.降解反应符合一级反应动力学规律,速率常数为0.1321 min^(-1).通过自由基捕获实验和ESR测试发现,h+、·OH均以关键活性因子参与F-TiO_(2)的可见光催化过程.F-TiO_(2)光催化活性增强主要归因于{001}和{101}晶面的协同作用和表面异质结的形成,其能有效提高光催化反应过程中光生电子空穴对的分离和迁移效率.在可见光照射下,适当增加催化剂投加量,降低RhB初始浓度,控制溶液为中性环境,可显著提高材料的降解速率.