钴掺杂叶片状沸石咪唑酯骨架结构材料实现磷酸盐快速去除

为了减小水体富营养化的危害,提高吸附法除磷的效率,本文研究钴掺杂对于锌基叶片状沸石咪唑盐(Zn-ZIF-L)磷酸盐吸附能力的提升.本文采用间歇式吸附试验研究各个影响因素对于吸附的影响,采用XRD、XPS、FT-IR等研究材料的表面微观结构以推测可能的吸附机理.发现当Zn和Co的初始摩尔比为9.5:0.5时,其吸附性能最好.掺杂后,在10min内吸附量增加55%,最大吸附量达到85.68mg/g,在不同温度、浓度、当pH值为4~8时、在不同阴离子以及腐殖酸环境下保持着较好的吸附性能.当初始浓度为10mg/L时,可吸附去除97%以上的磷,吸附剂在0.1mol/L的Cl^(-)或NO_(3)^(-)中仍能保持93%以上的吸附量.其中,P-OH与Zn-OH/Co-OH之间的化学键、静电相互作用和氢键相互作用在磷酸盐吸附中起主导作用.Co(0.5)-Zn-ZIF-L经过4次循环后仍能保持较高的吸附量.结果表明,Co(0.5)-Zn-ZIF-L能作为一种有效的吸附剂去除水体中的磷酸盐.

钴掺杂硒化锌微纳结构中的发光行为

微区光致发光光谱技术是研究稀磁半导体材料中激子与磁性离子之间相互作用的一种重要方法。通过化学气相沉积法合成了高质量钴离子(Ⅱ)掺杂硒化锌(ZnSe)微纳结构,并通过微区光致发光光谱表征了单个纳米片的带边发光。测试结果表明,Co(Ⅱ)掺杂ZnSe纳米片的带边激光发射峰位在2.77eV,高于室温下闪锌矿结构的ZnSe带边发光2.67eV,证实了该纳米片中同时存在纤锌矿和闪锌矿两种结构。分析发现,纤锌矿结构的Co(Ⅱ)掺杂ZnSe纳米片相比稳定的闪锌矿结构的带边激子态能量更高,并且可产生独自的发光。通过低温下的稳态光谱研究发现,在77K下,可以同时观察到激子、束缚激子和激子磁极化子(EMP)的发光特征。激子磁极化子的发光结果证明,在Co(Ⅱ)掺杂ZnSe纳米片的稀磁半导体体系中可实现玻色子激光的发射,为未来自旋电子器件、光致磁性等技术的发展应用提供了思路。

钴锰共掺杂金属有机框架催化过一硫酸盐降解四环素的性能

【目的】制备高效固体催化剂,实现水中污染物四环素(tetracycline,TC)的高效降解。【方法】采用溶剂热法制备钴、锰共掺杂的金属有机框架化合物MIL-88B(Co-Mn),并用于催化过一硫酸盐去除水中TC,分别考察钴、锰不同物质的量比对催化剂性能的影响,进行实验条件优化。【结果】在催化剂Co(NO_(3))_(2)·6H_(2)O和Mn(NO_(3))_(2)·4H_(2)O的物质的量比为3∶2,反应体系pH为5,TC质量浓度为10 mg/L,催化剂质量浓度为20 mg/L,过一硫酸盐浓度为2 mmol/L,反应时间为60 min时,TC去除率可达94%以上;所制备的MIL-88B(Co-Mn)催化剂具有良好的循环利用性,经过4次循环,TC去除率仍大于90%。【结论】制备的MIL-88B(Co-Mn)是一种高效催化剂,在处理抗生素废水的过程中证明是可行的,能有效催化过一硫酸盐去除水中TC。

高载量钴离子掺杂MnO_(2)用于高性能锌离子混合电容器

通过恒流电沉积的方法在柔性碳布上制备了钴离子掺杂的MnO_(2),其负载量达到13.8 mg/cm^(2)。利用X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectrometer,XPS)和电化学工作站等对材料的结构和性能进行表征,探究了钴离子掺杂对MnO_(2)电化学性能的影响。结果表明,当该电极与活性炭组装成液态锌离子混合电容器(zinc ion hybrid capacitors,Zn-HCs)时,Zn-HCs在2 mA/cm^(2)的电流密度下,面积比电容高达5883.0 mF/cm^(2),面积能量密度为3154.9μWh/cm^(2),与锌离子电池的能量水平相当。当该电极与活性炭组装成准固态柔性Zn-HCs时,Zn-HCs具有较好能量密度(在1 mW/cm^(2)的功率密度下达1351.1μWh/cm^(2))的同时具有优异的机械柔韧性,使Zn-HCs有望应用于新一代的柔性可穿戴设备。

钴掺杂对氧化锌(ZnO)压敏陶瓷的影响

钴(Co)作为添加剂对氧化锌(ZnO)压敏陶瓷微观结构和电性能有显著影响。采用传统固相烧结法,以ZnO-Bi_(2)O_(3)-Sb 2O_(3)-MnO_(2)-Cr 2O_(3)作为基础配方,分别掺杂了三氧化二钴(Co_(2)O_(3))和四氧化三钴(Co_(3)O_(4))来制备ZnO压敏陶瓷,并对比了两种掺杂下样品的微观结构和电学性能,发现掺杂Co_(2)O_(3)的样品平均晶粒尺寸大于掺杂Co_(3)O_(4)的样品。另外,掺杂Co_(3)O_(4)的ZnO压敏陶瓷样品具有较高的非线性系数51.40,较高的压敏场强338.29 V/mm,较低的漏电流密度1.33μA/cm^(2),以及较高的势垒高度0.69 eV,综合性能比较优异。因此,相较于Co_(2)O_(3),Co_(3)O_(4)可以更好地改善ZnO压敏陶瓷性能。

Co-N共掺杂碳纳米管-多孔碳构筑及其氧还原电催化性能

采用一步化学气相沉积法,以乙腈蒸气为氮源,以钴离子交换合成的沸石(CoY)为模板,制备了Co-N共掺杂碳纳米管-多孔碳氧还原催化剂(Co-N/CNT-C)。利用SEM、TEM、XRD、BET和电化学测试对催化剂组成、结构和电催化性能进行了表征。结果表明:Co-N/CNT-C-600在碱性电解质中的半波电位和极限电流密度与商业Pt/C催化剂相近,达到0.80 V和4.31 mA·cm^(-2),且循环稳定性和耐久性优于Pt/C催化剂。优异的催化性能归因于以下两点:Co-N/CNT-C-600中大量碳纳米管作为纳米级电子导体,有效加速了反应过程中的电子传递速率;被锚定在碳纳米管和多孔碳内部的催化活性位点,有效防止了连续电极反应过程中金属离子的迁移和团聚。

钴掺杂氮碳材料的制备及其在氧还原反应方面的应用

将三聚氰胺和Co的硝酸盐均质化混合后在N2氛围下热处理,使用H_(2)O_(2)对材料刻蚀后制得一种钴掺杂氮碳材料。经过扫描电镜、X射线衍射分析、X射线光电子能谱分析等测试显示材料为一种碳纳米管结构。电化学性能测试显示催化剂氧还原反应主要依靠四电子反应。线性扫描伏安测试显示半坡电位为832 mV,但是其功率密度为6.0 m A·cm^(-2),显示出该催化剂的氧还原能力,其抗甲醇能力和稳定性也优于商业化的Pt/C催化剂。

钴掺杂氮化碳传感器电化学检测牛奶中双酚A

电化学检测具有简便、快速、准确、灵敏度高等诸多优势,而其高效电极材料的研发则是关键。本文以三聚氰胺和CoCl2·6H2O为原料,通过煅烧法制备了钴掺杂氮化碳(Co-C3N4)复合材料,并将其作为电极传感器以用于不同牛奶样品中双酚A的检测。结果表明,所合成的Co-C3N4复合材料呈现多孔的层状堆叠结构,比表面积较大,而金属Co的引入有效抑制了C3N4的热聚合,且产物晶体结构没有发生显著变化,基本框架保持良好;Co-C3N4电极传感器在纯牛奶样品(巴氏杀菌奶和超高温瞬时灭菌奶)中均未检测到双酚A(BPA),其加标回收率达到81.86%~98.75%,RSDs为3.34%~3.57%,与常规高效液相色谱检测法相比,本文方法在低浓度范围内(0.0μmol/L~15.0μmol/L)具有更高的回收率和灵敏度,且BPA检出限可达3.7nmol/L。研究表明所合成的电极传感器抗干扰性强,适用于牛奶样品的BPA检测。

Co掺杂Ni(OH)_(2)的超级电容器性能及其第一性原理计算研究

采用简单的共沉淀法制备了Co掺杂的Ni(OH)_(2),通过Co/Ni的协同作用改善了材料的电化学性能。Co原子掺杂改善了材料形貌,暴露了更多的缺陷位,提高了材料的电化学活性。同时第一性原理计算表明,Co掺杂也改变了Ni的电子云分布,提高了材料的电荷传输和离子扩散性能。得益于适宜的Co掺杂量,Ni_(0.84)Co_(0.16)(OH)_(2)在1 A·g^(-1)的电流密度下质量比容量高达1 589.6 F·g^(-1),同时组装后的非对称超级电容器在功率密度为21.33 kW·kg^(-1)时仍具有8.30 Wh·kg^(-1)的能量密度,显示出了良好的储能性能和循环性能。

钴掺杂二氧化钛的光催化制氢性能

采用聚合络合法(PCM)制备出钴掺杂二氧化钛(CO/TiO_2)光催化剂.以热重-差示扫描量热同步热分析(TGA-DSC),傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,X射线粉末衍射(XRD),氮气吸附-脱附,紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),X射线光电子能谱(XPS)等手段对材料进行了表征.采用光催化制氧作为探针反应,以氧气的产量评价材料的光催化性能结果表明:采用聚合络合法制备的样品主体成分为锐钛矿晶型的二氧化钛,钴元素呈高度分散,钴的掺杂能够明显提升二氧化钛光催化材料的光催化制氢活性,当钴钛物质的量之比为0.3%时,催化剂具有最佳的光催化制氢活性,达到2499μmol,是同等条件下制备的无掺杂二氧化钛的近六倍.还对钴离子掺杂增强机理进行了探讨.

钴镍掺杂锰酸锂的电化学性能研究

采用固相烧结法分别制备了钴掺杂和镍掺杂锰酸锂锂离子电池正极材料，同时制备了纯相锰酸锂进行比较。用电感耦合等离子发射光谱仪、X射线衍射仪、电子扫描电镜和电池性能测试系统对产物的组成、结构特征、微观表面形貌和恒流充放电性能进行了表征。结果表明：所制备的掺杂锰酸锂LiMn0.9Ni0.1O2、LiMn0.9Co0.1O2的结晶度高，无杂质相，材料颗粒的粒径均匀、表面光滑；首次放电比容量分别为114.7mAh／g和110.8mAh／g（0.5mA／cm，2.8-4.4V，vs. Li^＋/Li）；50次循环后，放电比容量为107.2mAh／g和103.3mAh／g，50次循环比容量保持率分别达到94.1％和95.4％。

钴掺杂二氧化锡溶剂热法制备及其气敏性能研究

以SnCl2·2H2O、CoCl2·6H2O和无水乙醇为原料,采用溶剂热法成功制备钴掺杂SnO2粉末。通过XRD、SEM和TEM对所得样品进行物相分析和形貌观察,并将其制成元件进行气敏性能测试。结果表明:所制备的钴掺杂SnO2粉末为四方相金红石结构,钴离子的掺入并没有改变SnO2的晶体结构,对SO2气体具有较高的灵敏度和较好的响应—恢复特性。

铝钴掺杂对Ni(OH)_2结构的影响

以NiSO4、Al2(SO4)3、CoSO4为原料,采用化学沉淀法分别制备铝、钴单独掺杂和复合掺杂的Ni(OH)2样品,利用XRD、EDS和SEM对产物的晶型结构、化学成分和微观形貌进行表征.结果表明:掺杂离子种类、数量及掺杂方式等因素对Ni(OH)2粉体的晶型结构、微观形貌均有较大影响.在掺铝量较低时样品为β-Ni(OH)2、α-Ni(OH)2混合相,当铝掺杂量(摩尔分数)大于10%时样品为单相的α-Ni(OH)2,微观形貌呈类球形;钴掺杂的样品为单相β-Ni(OH)2,微观形貌为纳米片构成的花瓣状微球,空隙清晰;Al/Co复合掺杂的样品为不规则层叠状结构的α-Ni(OH)2.

钴掺杂量对锰锌铁氧体显微结构和性能的影响

采用氧化物工艺制备了钴掺杂的锰锌铁氧体。研究了钴掺杂量对其显微结构和磁性能的影响。结果表明,添加质量分数为0.02%的钴后,可以明显地改善材料的显微结构,使其磁滞常数(ηB)降低到1.5×10–7 mT–1,应用频率提高到200 kHz。

PLD法制备钴掺杂的氧化锌薄膜及其生长形貌和光学性能

用脉冲激光沉积(PLD)方法,在蓝宝石(0001)衬底上,制备了高度c轴取向的Zn1-xCoxO(x=0,0.02,0.05,0.07,0.1)薄膜。X射线衍射(XRD)分析表明,当钴掺杂量≤10mol%时没有出现其他杂峰,即没有出现分相。XPS分析显示Co离子在薄膜中以+2价的形式存在。进一步验证Co2+离子进入ZnO的晶格,对掺钴浓度不同的样品进行了UV-Vis吸收光谱测量。从UV-Vis吸收光谱可以看出随着掺杂浓度的增加,带隙逐渐变窄,证明Co2+取代了Zn2+而进入了ZnO晶格中。从原子力显微镜(AFM)形貌表征可以看出,随着钴掺杂量的提高,ZnO薄膜的表面起伏度有所减小,而且生长晶粒细化,从生长动力学的角度对生长形貌的改善进行了解释。

钴掺杂TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

采用阳极氧化法在钛箔上制备了钴掺杂TiO2纳米管阵列,利用场发射扫描电子显微镜(FSEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米管的形貌和结构进行表征,并对其光催化活性进行了测试。研究结果表明:钴被成功地掺杂到纳米管阵列中;电解液中钴的掺入对纳米管阵列的形貌没什么影响;掺杂溶液离子浓度对催化剂活性有一定影响,但影响不大,掺杂离子浓度为0.016mol/L所得样品活性最好;煅烧温度对纳米管的晶型结构和光催化活性有显著影响。

钴掺杂二氧化钛光催化剂制备及光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了纯二氧化钛和不同钴掺杂量的二氧化钛复合纳米粒子。并用XRD、UV-Vis对样品组织结构进行了表征。以甲基橙(OM)的光催化降解为探针反应,评价了可见光催化活性,研究了不同热处理温度、不同钴掺杂量对二氧化钛光催化性能的影响。确定了最佳钴掺杂量和热处理温度分别为1%(物质的量分数)和600℃。在此条件下,钴的掺杂对二氧化钛的相变有很大的抑制作用,并使其光谱响应范围向可见光区拓展。与未掺杂的二氧化钛相比较,经钴掺杂的二氧化钛具有更高的催化性能。

钴掺杂氧化锌纳米材料的制备、表征及可见光光催化性能研究

以六水合硝酸锌(Zn(NO3)2.6H2O),四水合醋酸钴(Co(CH3COO)2.4H2O),草酸(C2H2O4.2H2O)和氨水(NH3.H2O,25%)为原料,采用直接沉淀法制备了钴掺氧化锌纳米材料,并用X射线衍射,紫外-可见吸收光谱,透射电子显微镜以及能量色散型X射线谱(EDS)对其进行了表征。用钨灯作为光源,黄药为降解物,研究了钴掺氧化锌纳米材料的光催化性能,实验结果表明,钴离子掺杂提高了ZnO的光催化活性,当钴离子摩尔掺杂量为5%时,光生电子-空穴的复合得到了有效抑制,从而具有最高的黄药降解效率。

钴掺杂的铁酸铋催化PMS氧化单质汞的实验研究

采用酒石酸溶胶凝胶法制备了一系列的钴掺杂的铁酸铋催化剂(BiFe_(1-x)Co_xO_3,x=5%-20%,x为Co/CoFe物质的量比),借助于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)、磁强振动计(VSM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行表征。在自制鼓泡反应器内,利用钴掺杂铁酸铋活化过一硫酸氢钾(PMS),开展了模拟烟气中单质汞脱除实验,获得反应的最佳条件。当钴掺杂量为10%,催化剂用量为0.5 g/L,PMS浓度为3.9 mmol/L,溶液初始pH值为8,反应温度70℃时,反应100 min内Hg^0的平均脱除效率达89.36%。以乙醇和叔丁醇为淬灭剂,证明了·OH和SO^(·-)_4为Hg^0催化氧化的活性物种,且SO^(·-)_4起主要作用,并结合XPS分析结果推测了脱汞反应机理。

钴掺杂Mn氧化物催化剂对NH_(3)-SCR活性及抗SO_(2)/H_(2)O中毒特性的研究

采用共沉淀法制备了一系列不同物质的量比的钴掺杂锰氧化物催化剂,并对其进行了系统表征。讨论了钴掺杂锰的氧化物催化剂的NH_(3)-SCR催化活性和抗水抗硫性能。结果表明,锰钴物质的量比为16∶1的Co(1)-MnO_(x)催化剂的催化性能最好,在100−275℃时实现了大于90%的NO_(x)转化率,并且耐水性和耐硫性较好。Co(1)-MnO_(x)催化剂呈现出球状结构,拥有相对较大的表面积。钴掺杂锰增加了催化剂表面的高价金属离子和化学吸附氧含量。Co(1)-MnO_(x)催化剂具有丰富的活性物种和酸性位点,降低了催化剂的表观活化能。