Mn^(4+)掺杂氟化物红色发光粒子的表面钝化和白色发光二极管应用

Mn^(4+)掺杂的氟化物红色荧光粉的耐湿性差,严重影响了白色发光二极管(WLEDs)的光色稳定性。本工作基于绿矾溶液的还原性,将K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)颗粒表面的Mn^(4+)还原成可溶的低价态Mn^(2+),实现了氟化物粒子的表面钝化及高耐湿性。在水浸360 h后,表面钝化的K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)粒子的发光强度仍保持初始强度的95%,而未处理的K_(2)SiF_(6):Mn^(4+)颗粒发光强度迅速降为初始值的46%。此外,采用绿矾溶液对表面已水解的氟化物荧光粉进行简单的浸泡,可使其完全恢复原来的发光强度。电感耦合等离子体-原子发射光谱、X射线光电子谱、元素能谱等表征结果显示,经绿矾溶液处理的K_(2)SiF_(6):Mn^(4+)粒子表面的Mn^(4+)浓度显著减小,证实了惰性壳层K_(2)SiF_(6)的形成,揭示了氟化物粒子耐湿性显著提升的原因。此外,经高温(85℃)高湿(85%)的条件老化1 000 h后,WLEDs器件中表面钝化的K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)粒子仍保持着100%的红色发光强度,明显高于未钝化的氟化物的59%,进一步证实了绿矾溶液钝化的K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)红色荧光粉具有非常优异的环境稳定性。

碳布支撑Sn^(2+)/Sn^(4+)共掺杂的ZnIn_(2)S_(4)柔性光催化剂用于高效降解盐酸四环素

本文采用一步溶剂热法制备了Sn^(2+)/Sn^(4+)共掺杂的ZnIn_(2)S_(4)/碳布柔性光催化剂(CC/ZIS-Sn),二维片状ZIS-Sn均匀地排列在碳布表面。通过降解盐酸四环素(TCH)溶液来评价所制备样品的光催化活性。结果表明,CC/ZIS-Sn_(0.09)复合光催化剂具有高效的光催化活性,40 min对TCH溶液(50 mL,20 mg/L)的降解率高达93.3%。适量的Sn掺杂和碳布协同作用能够调整电子结构,缩小光捕获带隙,增强ZIS光生载流子的分离和转移效率。自由基捕获实验证明空穴是光催化降解过程中的主要活性物质。此外,CC/ZIS-Sn光催化剂还具有良好的可回收性和稳定性,循环测试4次后,对TCH溶液的去除率仍达83.1%。

基于Nb掺杂Co_(3)O_(4)的高性能对二甲苯气体传感器

p型Co_(3)O_(4)具有优异的挥发性有机化合物(VOC)催化氧化活性,但其在空气中呈现空穴累积层(HAL)构型,导致本征Co_(3)O_(4)传感器的VOC响应较弱。利用共沉淀法合成了0~5%Nb掺杂的Co_(3)O_(4)纳米材料,缺陷与形貌表征结果表明高价Nb掺杂剂可诱导p型Co_(3)O_(4)发生晶格畸变及形貌改变,为对二甲苯气敏特性的提升发挥了重要作用。气敏测试结果表明:在最佳工作温度150℃下,3%Nb-Co_(3)O_(4)传感器对体积分数为100×10^(-6)的对二甲苯的响应从1.3(纯Co_(3)O_(4))提高到14;其选择性也得到了改善,可通过线性判别分析(LDA)准确识别9种不同气体。在为期15 d的稳定性测试中,其性能未有明显衰减。3%Nb-Co_(3)O_(4)表现出优异的对二甲苯传感器特性,为高性能p型金属氧化物半导体VOC传感器的设计提供了参考。

Mn^(4+)激活氟化物红色荧光粉的制备与表面改性研究进展

白光发光二极管因其节能、环保、高效等特性,在照明和显示等领域具有广泛的应用。一直以来,获得具有低色温(CCT=2700~4500 K)、高显色指数(CRI,R_(a)>80)、节约成本且适宜人眼的暖白光发光二极管是该领域研究者不懈的追求。其中红色荧光粉在高显色性能荧光粉转换型白光发光二极管器件中发挥重大作用,其研究与开发具有重要意义。概述了近年来Mn^(4+)掺杂氟化物红色荧光粉的研究进展,主要介绍了该类荧光粉材料的常规和绿色制备方法,针对Mn^(4+)掺杂氟化物红色荧光粉耐湿性能较差的特点,对其改性的相关报道进行了总结归纳。最后,对此类荧光粉所面临的问题进行了分析展望。

PO_(4)^(3-)掺杂和AlF_(3)包覆协同增强Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54_O_(2))正极材料电化学性能

本研究采用PO_(4)^(3-)掺杂和AlF_(3)包覆的协同改性策略制备了P-LNCM@AlF_(3)正极材料(P=PO_(4)^(3-),LNCM=Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54_O_(2))),提高了LNCM的结构稳定性以及抑制了界面副反应。其中,大四面体的PO_(4)^(3-)聚阴离子掺杂在晶格中抑制了过渡金属离子的迁移,降低体积变化,从而稳定了晶体结构,而且PO_(4)^(3-)掺杂能够扩大锂层间距,促进Li^(+)的扩散,从而提升材料的倍率性能。此外,AlF_(3)包覆层能抑制材料与电解液的副反应从而提升界面稳定性。基于以上优势,P-LNCM@AlF_(3)正极表现出了优异的电化学性能。在1C电流密度下表现出了179.2 mAh·g^(-1)的放电比容量,循环200圈后仍有161.5 mAb·g^(-1)的放电比容量,容量保持率可达90.12%。即使在5C的高电流密度下仍可提供128.8 mAh·g^(-1)的放电比容量。

B掺杂g-C_(3)N_(4)的一步合成及可见光下降解RhB和TC研究

为研究非金属离子掺杂对g-C_(3)N_(4)光催化性能的影响,以三聚氰胺和硼酸为前驱体,采用一步煅烧法制备了B掺杂g-C_(3)N_(4)光催化剂。罗丹明B(RhB)的可见光降解实验表明,当三聚氰胺和硼酸的添加比例(质量比)为10∶0.05(0.05BCN)时显示出最好的光催化性能,表现为光照RhB 30 min降解率高达100%,远高于纯g-C_(3)N_(4)(38%)。同时,四环素(TC)降解9 min达到100%,降解速率为纯g-C_(3)N_(4)的2.09倍。基于结构表征和光学性能测量,高光催化性能可归因于B原子掺杂替代引起的带隙调制。B掺杂不仅减小了带隙且可能在带隙中引入杂质态能级,这些都能导致可见光吸收的增强和光生载流子复合的抑制,从而大大提高了光催化性能。本工作提供了一种原子级水平获取非金属元素修饰g-C_(3)N_(4)纳米片的方法,该材料可作为一种在可见光下具有良好稳定性的RhB降解光催化剂。

B-g-C_(3)N_(4)/BiOBr复合材料光催化降解盐酸四环素的研究

文章通过研磨和煅烧合成掺杂硼的g-C_(3)N_(4)(BCN-n),再通过溶剂热法制备硼掺杂g-C_(3)N_(4)/溴氧铋(BCN-n/BiOBr)材料,用于光催化降解盐酸四环素(TCH)污染物。文章探究了不同复合比、pH值、催化剂投加量及不同污染物浓度下BCN-n/BiOBr材料的光催化性能,并通过TEM、XRD等对材料进行表征分析。实验结果证明,BCN-2(简称BCN)∶BiOBr最佳复合质量比为2∶1。在盐酸四环素溶液浓度为20 mg/L,原液pH=5.5,催化剂投加量0.2 g/L的条件下,BCN/BiOBr(2∶1)材料对盐酸四环素的降解率达到95.1%,与相同条件下BCN和BiOBr材料相比,降解率分别提高了10.7%和14.0%。BCN/BiOBr光催化剂是一种有前景的降解TCH的光催化材料。

PO_(4)^(3-)掺杂Bi_(2)O_(2)CO_(3)/Bi^(0)的制备及其可见光催化性能

构建氧空位以及附着金属单质Bi(Bi^(0))是增强半导体材料光吸收性能、促进半导体光生载流子分离的有效方法。通过简单的共沉淀法及氢气热还原成功制备了PO_(4)^(3-)掺杂Bi_(2)O_(2)CO_(3)附着Bi^(0)(Bi-P-BOC)的可见光催化剂,并对其在可见光下催化降解氧氟沙星(OFX)的性能及机理进行了研究。材料表征结果表明BOC随着PO_(4)^(3-)的均匀掺杂,可见光吸收能力增强,表面缺陷增多,比表面积增大。而随着氢气热还原,BOC表面形成Bi^(0)的同时也原位构建了大量的氧空位。可见光催化性能测试表明,Bi-P-BOC可以在180 min内降解约85%的OFX,降解速率为0.013 0 min^(-1),是BOC降解速率的8倍。Bi-P-BOC光催化降解机理表明其具有更好的可见光吸收能力,Bi^(0)以及氧空位的存在促进了光生载流子的分离,h+是其光催化降解过程中的主要的活性氧物种(ROS),此外,^(1)O_(2)和·O_(2)-也对降解有一定贡献。

前驱体掺杂-常温球磨还原制备Ti^(4+)掺杂LiFePO_4

采用共沉淀法制备了掺Ti4+前驱体FePO4·2H2O,并以乙二酸为还原剂,与Li2CO3反应在常温下球磨合成LiFePO4前驱混合物,后经热处理得橄榄石型LiFePO4。用SEM,XRD,EIS和恒流充放电等对样品进行表征。研究结果表明,3%(摩尔分数)Ti4+掺杂的LiFePO4拥有最优的电化学性能,该样品在0.1C,1C和2C倍率下的初始放电比容量分别为150,130和125mA·h/g,在1C倍率下循环100次后的放电比容量高达133mA·h/g。

H_3PO_4掺杂聚苯胺对碳钢的缓蚀性能研究

金属管道、锅炉酸洗过程中,金属腐蚀不可避免,缓蚀剂是延缓金属腐蚀最有效、最经济的材料。苯胺低聚物具有可逆氧化还原特性,作为一种新型防腐蚀材料受到人们广泛关注。合成了一种水溶性良好的H_3PO_4掺杂聚苯胺纳米粒子缓蚀剂,采用动电位极化曲线和交流阻抗谱技术研究该缓蚀剂在1 mol/L HCl盐酸洗液中对碳钢的缓蚀性能和缓蚀机理,并结合扫描电镜和电子能谱分析碳钢腐蚀形貌和腐蚀产物成分。结果表明:H_3PO_4掺杂聚苯胺纳米粒子在碳钢表面吸附成膜,抑制氯离子对碳钢侵蚀,属于阳极型缓蚀剂。当缓蚀剂浓度为0.5 g/L时,120 min后的缓蚀效率高达94.9%。

Eu^(3+)、Si^(4+)共掺杂TiO_2光催化剂的协同效应

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了Eu/Ti/Si纳米光催化剂,并通过XRD、FT-IR、EPR等进行了表征.结果表明,掺入Eu3+和Si4+,阻止了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变,使TiO2的粒径减小,且Eu3+能够促进Si4+进入TiO2的晶格中.以甲基橙为光催化反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在不同光催化剂上的吸附常数,探讨了催化剂对甲基橙的吸附机理.Eu3+和Si4+的最佳掺入量分别为wEu=0.03%、wSiO2=39.06%,且Eu3+和Si4+同时掺入TiO2光催化剂产生协同效应.讨论了光催化活性与催化剂性质的关系.

Ce^(4+)掺杂对LiFePO_4/C正极材料微观结构和性能的影响

采用碳热还原法合成了LiFe1-2xCexPO4/C(0≤x≤0.03)锂离子电池正极材料。利用X射线衍射、扫描电镜、恒流充放电、循环伏安法等手段对Ce4+掺杂前后磷酸铁锂正极材料的结构和电化学性能进行了表征。结果表明,随着Ce4+掺入量的增加,LiFe1-2xCexPO4/C材料的电化学性能,特别是较高倍率(5～10C)下的电化学性能,获得了一定程度的改善。在x=0.02时,LiFe1-2xCexPO4/C材料的充放电性能达到最佳,其在10C下的放电容量为120mAh·g-1。

Zr^4＋掺杂TiO2光催化剂的制备与表征

以ZrCl4及TiOSO4为前驱物,用尿素热分解共沉淀法制备了Zr4+掺杂TiO2光催化剂Zr/TiO2,并用XRD,TEM,BET,FT-IR等表征了其物相及光催化性能.结果表明,Zr4+掺杂使TiO2纳米晶粒细化(粒径14～17nm),比表面积增大,同时有效抑制了TiO2从锐钛矿到金红石的晶型转变;Zr4+掺杂使TiO2表面的羟基数量增加,改善了对苯酚的吸附性能;Zr4+掺杂提高了TiO2的光催化活性,以4%Zr/TiO2作光催化剂,反应100min后对苯酚的降解率达100%,TOC去除率超过80%.

第一性原理研究O_2在TiN_4掺杂石墨烯上的氢化

作为一种新型高效质子交换膜燃料电池阴极材料,金属与N共掺杂的石墨烯因其对氧还原反应具有较高的活性而引起了人们的广泛关注.采用包含色散力校正的密度泛函理论方法系统地研究了O2在TiN4掺杂的Graphene上的吸附,氢化特性.结果表明:1)O2倾向于以side-on模式吸附在Ti顶位,形成O-Ti-O三元环结构;2)O2在Ti N4-Graphene上更倾向于以分子形式直接氢化,形式OOH结构,并进一步解离为O+OH,反应的限速步为O2的氢化,对应的反应势垒为0.52 eV.

O_2在FeN_4掺杂碳纳米管上氢化特性的密度泛函理论研究

因其速率快、稳定性高,非金属N与金属共掺杂的碳材料作为新型高效ORR催化剂而引起了人们的广泛关注.采用包含色散力校正的密度泛函理论方法系统地研究了氧分子在FeN_4掺杂的碳纳米管上的吸附、氢化特性.结果表明:(1)O_2倾向于以end-on模式吸附在Fe顶位,O-O键与衬底表面成一定角度,并指向五元环,对应的吸附能为1.62 e V.(2)O_2在FeN_4-CNTs上更倾向于直接氢化为OOH,然后解离为O+OH,整个路径的限速步为OOH的解离,对应的势垒为1.19 eV.

FeN_4掺杂对富勒烯催化特性调制的第一性原理研究

因其较好的稳定性和催化活性,非金属N与金属共掺杂的富勒烯(C60)作为新型氧化还原反应(ORR)催化剂受到了人们的广泛关注.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统地研究了Fe N4掺杂对C60催化特性的调制规律,揭示了O_2在Fe N4掺杂的C60上的吸附和氢化特性.结果表明:(1)O_2倾向于以side-on模式吸附在Fe的顶位上,O-O键平行于C60的球切面,与Fe形成O-Fe-O三元环结构,对应的吸附能为1.48 e V.(2)O_2的氢化反应路径可以分为两条:(i)O_2先解离为O+O,然后氢化为O+OH.O_2的解离为反应的速控步,势垒为2.82 e V.(ii)O_2先氢化形成OOH结构,然后解离.氢化为反应的速控步,势垒为2.83 e V.

Ti^(4+)掺杂改善锂离子电池正极材料LiFePO_4的电化学性能研究

采用固相法掺杂钛合成了Li1-yTiyFePO4,研究了原料钛的掺杂量、焙烧温度和焙烧时间对锂离子电池正极材料Li1-yTiyFePO4电化学性能的影响。通过正交实验[L9(33)]确定合成橄榄石型Li1-yTiyFePO4的最佳工艺为:掺杂Ti4+量为1%(摩尔分数),焙烧温度为700℃,焙烧时间为16 h。经实验验证,优化后的合成工艺有利于提高锂离子电池正极材料的电化学性能。

Si^(4+)掺杂对镁铝水滑石纳米晶体结构与性能的影响

研究了Si4+掺杂对镁铝水滑石[Mg6Al2(OH)16CO3]·4H2O阻燃剂制备的影响,讨论了以NaAlO2为铝源,不同的Si4+掺杂浓度对所得镁铝水滑石试样的相组成以及其晶粒大小和结晶状态的影响.结果表明:在Na2SiO3的掺入浓度小于等于0 012mol/L的范围内,可以成功地进行Si4+掺杂,Si4+进入到镁铝水滑石基本层中的羟基八面体空间,使镁铝水滑石晶体的颜色由白色变为天蓝色,抑制了镁铝水滑石晶体的长大.DSC TG热分析表明,Si4+掺杂提高了镁铝水滑石第二次热分解的终止温度点,将其热分解温度范围拓宽了约17℃,最终热分解物的残余量提高了5 5%,从而提高了镁铝水滑石阻燃剂的热稳定性.

纳米磁性Fe3O4粉体掺杂聚苯乙烯ICF靶丸材料制备

为实现惯性约束核聚变中无接触点打靶实验构想,探索在聚苯乙烯(PS)中掺杂纳米磁性粉体,以制备磁性靶丸。采用本体聚合工艺制备了Fe3O4/PS磁性靶丸复合材料,通过FTIR、TG-DSC、SEM、VSM等手段对该材料进行了分析表征。结果表明:Fe3O4/PS靶丸复合材料的饱和磁化强度随磁性粉体含量的增加而增大;适量粉体的掺入提高了复合材料的拉伸强度和冲击强度,且随粉体含量的增加而增强;所制备的磁性靶丸复合材料悬浮时所需的外界磁场相对较弱,其磁性能满足磁悬浮的条件。

Na2SO4掺杂含MgO铝酸钙熟料的结构表征及浸出性能

使用分析纯MgO、CaCO_3、SiO_2、Al_2O_3与Na_2SO_4在1350℃保温1 h合成了掺杂Na_2SO_4的含MgO铝酸钙熟料,在Na_2CO_3溶液体系下研究了其氧化铝浸出性能,通过XRD等分析手段对其晶体结构和自粉化性能进行了研究。结果表明,Na_2SO_4可以显著提升铝酸钙熟料的浸出性能,Na_2SO_4掺杂量由0%提高到4%,熟料的氧化铝浸出率由61.89%提高到92.01%,继续添加Na_2SO_4,浸出性能趋于稳定。由XRD结果可知,Na_2SO_4促使20CaO·13Al_2O_3·3MgO·3SiO_2(Q相)发生分解并使其转变为12CaO·7Al_2O_3(C_(12)A_7)。Na+进入C_(12)A_7晶格引起晶格畸变,从而提高C_(12)A_7的氧化铝浸出性能。Na_2SO_4的加入降低了熟料的自粉化性能,Na_2SO_4掺杂量由0%提高到6%,熟料的自粉率由97.46%下降到85.34%,当Na_2SO_4掺杂量达到10%后,熟料自粉率仅为36.3%。