多孔磁性Ag掺杂MnFe2O4材料的制备与其降解聚乙烯醇织物废水的性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ag掺杂MnFe2O4材料,并考察了以其为催化剂催化过氧化氢降解聚乙烯醇模拟废液的效果。采用X射线衍射(XRD)、扫描式电子显微镜(SEM)、能量色散X射线(EDS)、比表面积测试(BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、磁滞回线(VSM)等检测方法对Ag掺杂MnFe2O4颗粒进行表征。实验表明,采用溶胶-凝胶法合成的Ag掺杂MnFe2O4催化剂,产生了具有良好磁性的高度多孔结构。通过XRD和SEM分析发现,Ag进入催化剂中,并且掺杂了Ag的材料能将更多的催化过氧化氢转变为羟基自由基。此外,通过吡啶红外法发现,0.6%Ag添加量的催化剂所产生的路易斯位点最多,可以说明其表面的羟基含量,从而体现催化剂与双氧水产生的羟基自由基的含量。通过VSM测定发现,催化剂属于软磁材料系列,并且随着Ag含量的增加,催化剂的饱和磁强会略微下降,但是其磁性都仍可以满足回收的需要,对织物废水的处理具有现实意义和经济意义。

三元复合物Ag/Cu_(2)O/g-C_(3)N_(4)的制备及其光催化降解和抗菌性能研究

以尿素、硫酸铜、乙酸银为原料,采用溶液法制备了三元复合物Ag/Cu_(2)O/g-C_(3)N_(4),通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-Vis等手段对三元复合物的结构进行了表征;以罗丹明B为模型研究了三元复合物的光催化降解性能,以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为模型研究了三元复合物的抗菌性能,并探究了三元复合物的光催化降解机理。结果表明,Ag和Cu_(2)O粒子沉积在g-C_(3)N_(4)片层结构上,Ag、Cu_(2)O和g-C_(3)N_(4)三者之间的协同作用使得三元复合物的光催化降解性能和抗菌性能大幅提高。为构建用于实际水体污染处理的g-C_(3)N_(4)基复合材料提供了新思路。

g-C_(3)N_(4)/Ag/Ag_(2)O复合材料低功率紫外照射下降解罗丹明B

光催化降解技术高效、环保、节能的优点使其在环保领域具有广泛应用前景,为解决环境污染问题提供了新的思路。其中高效催化剂是实现污染物高效光催化降解的关键。g-C_(3)N_(4)半导体材料因优良的热稳定性和化学稳定性、易于合成以及能带结构易调控等优点在催化领域具有广阔的应用前景,但由于纯g-C_(3)N_(4)可见光利用率低、表面积小、导带位置较低,限制了其实际应用中的催化活性。本文通过光诱导还原方法实现了g-C_(3)N_(4)材料表面Ag/Ag_(2)O的原位负载,系统研究了Ag/Ag_(2)O负载量对材料催化性能的影响,实现低功率紫外光催化下水中罗丹明B的快速高效去除,研究发现50 mg的g-C_(3)N_(4)中在0.24 g/L的AgNO3溶液还原得到的g-C_(3)N_(4)/Ag/Ag_(2)O复合材料具有最佳的催化性能。同时将复合材料应用于实际水体中罗丹明B染料的催化降解,取得了良好催化效果。本研究为去除水环境有机物污染提供了一种高效、绿色的解决方法。

Z型Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)光催化剂的光催化还原CO_(2)性能

利用简单的化学还原沉积法将Cu_(2)O纳米球和Ag纳米颗粒均匀包裹在十面体BiVO_(4)表面,成功构建了一种具有高效电荷载流子分离/转移特性的Z型异质结光催化剂Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)。Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)在可见光下光催化CO_(2)还原为CO的产率可达5.37μmol·g^(-1)·h^(-1),分别是纯BiVO_(4)和Cu_(2)O的35.8倍和6.25倍。通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光(PL)光谱、瞬态光电流响应(TPC)和电化学阻抗谱(EIS)对Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)的晶体结构、形貌、组成、能带结构和吸光能力等进行了系统表征分析,并提出了其光催化体系还原CO_(2)的催化机理。

ZnO掺杂MgHPO_(4)·0.78H_(2)O涂层用于日间辐射冷却研究

物体以热辐射的方式通过大气窗口(8-13μm)与外太空(~3 K)进行能量交换,这为日间辐射提供了可能性。以无水氯化镁作为镁源,焦磷酸钠作为磷源,氧化锌作为锌源,采用两步水热合成法合成ZnO掺杂的MgHPO_(4)·0.78H_(2)O粉体,再以聚乙烯醇(PVA)作为成膜剂制备出ZnO掺杂的MgHPO_(4)·0.78H_(2)O的辐射制冷涂层,研究涂层的日间辐射冷却性能。结果表明,Mg:P:ZnO摩尔比为1∶1∶0.5的粉体对太阳光谱平均反射率高达93%,大气窗口(8~13μm)平均发射率为91%,较未掺杂ZnO的MgHPO_(4)·0.78H_(2)O粉体太阳光谱(0.3~2.5μm)反射率提高了3%,近红外(0.76~2.5μm)反射率提高了7%。0.5-ZnO涂层在高湿地区可实现低于环境空气温度3℃的日间辐射冷却,这为辐射制冷涂层在高湿地区的应用提供了一定的参考。

磁性MnFe_2O_4/Ag复合纳米粒子的制备与抑菌性能测试

采用水热法合成了磁性空心MnFe2O4纳米粒子,然后用3-氨丙基三乙氧基硅烷对其表面进行了改性并吸附银离子,还原后成功制备了磁性MnFe2O4/Ag复合纳米粒子,并采用X射线衍射仪、透射电镜、磁强计、紫外光谱等对试样进行了表征。通过抑菌圈法对MnFe2O4/Ag复合纳米粒子的抑菌性能进行了测试。结果表明:磁性空心MnFe2O4纳米粒子没有抑菌性能;MnFe2O4/Ag对大肠杆菌的抑菌圈半径为1.78 cm,对金黄色葡萄球菌的抑菌圈半径为2.14 cm;MnFe2O4/Ag的抑菌持久性检测结果说明,所制备的载银磁性复合纳米粒子抑菌剂的稳定性较好,抑菌性能较持久。

ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)复合材料的制备及其光催化性能

以硝酸银、钛酸四丁酯、无水氯化锌、六水氯化铁为原料,采用溶胶-凝胶法与溶剂热相结合的方法制备了ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)复合材料,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱仪、振动样品磁强计、紫外可见分光光度计对样品进行表征及测试。结果表明:ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)-10具有最佳的光催化效果,在紫外和可见光下对染料的降解率都能达到90%以上,具有优异的紫外可见光光催化活性。ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)具有独特的磁性,能在外部磁场作用下进行回收利用,这使其在实际应用中成为可能。通过磁分离技术重复回收利用5次后仍然保持优良的光催化性能,说明ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)-10具有优异的磁性及较高的光催化循环稳定性。

Ni^2＋离子掺杂Ag3PO4纳米微球的水热合成及其光催化性能

以硝酸银、磷酸氢二钠为主要原料,采用水热法制备了高催化活性Ni^(2+)离子掺杂磷酸银(Ag_3PO_4)光催化剂,通过XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis、DRS和PL等对其进行表征。以亚甲基蓝溶液为模拟废液进行光催化降解实验来评价磷酸银光催化活性,探讨了掺杂不同摩尔质量Ni^(2+)离子对产物催化性能的影响。结果表明,产物为立方晶相磷酸银纳米微球。0.08g试样经过可见光催化降解浓度为8mg/L的亚甲基蓝溶液(200mL),催化降解6min后,掺杂摩尔分数为2%Ni^(2+)的Ag_3PO_4样品降解率为94.52%,3次循环降解后,降解率达仍达到89.76%。

Se掺杂WO_(3)·0.5H_(2)O/g-C_(3)N_(4)光电催化剂的析氢反应性能

以二氰二胺、硒粉和钨酸钠为前驱体,采用一锅法成功制备出Se掺杂WO_(3)·0.5H_(2)O/g-C_(3)N_(4)(Se/WCN)催化剂。并采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对样品的物相结构、形貌及化学组成进行表征。与原始的WO_(3)和g-C_(3)N_(4)相比,Se/WCN催化剂的起始电位降到了-0.75 V(vs RHE),电流密度高达70 mA·cm^(-2),表现出更高的电催化活性。而光照后,Se/WCN的催化性能进一步提升,起始电位从-0.75 V(vs RHE)降至-0.65 V(vs RHE),电荷转移电阻由371.4Ω减小到310.0Ω。

Ag_2O掺杂对Li_(0.02)(Na_(0.52)K_(0.48))_(0.98)Nb_(0.8)Ta_(0.2)O_3无铅压电陶瓷电性能影响的研究

用传统的固相无压烧结法制备了Li_(0.02)(Na_(0.52)K_(0.48))_(0.98)Nb_(0.8)Ta_(0.2O3)-x Ag_2O(0≤x≤0.1)无铅压电陶瓷,研究了Ag_2O掺杂对陶瓷电性能的影响。研究发现,适当掺杂Ag_2O能显著提高陶瓷的电性能,在1090℃的烧结温度下,当掺杂量为0.06时,陶瓷的压电性能最佳,d33、Кp、εr、Pr均达到最大(d33=229 p C/N,Кp=55.2%,εr=802,Pr=23μC/cm^2),矫顽场降到最低(Ec=12 k V/cm),应变达到2.0%。但Ag_2O的添加使陶瓷的机械品质因数Qm由139.7降到了58.8,使介电损耗tanδ由1.38%增加到了2.7%。

相对较高Cl掺杂对Li4Ti5O12负极材料的电化学性能的影响

本研究通过固相法合成了少量Cl掺杂样品(Cl-LTO-1:80,1:80为LiCl与LTO质量比)和相对较高Cl掺杂样品(Cl-LTO-1:16)。X射线衍射(XRD)表明,掺杂Cl不会改变立方尖晶石钛酸锂的结构,并检测到Li2O的存在。使用循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、倍率测试和充放电循环性能测试来表征其电化学性能。结果表明,所有掺杂样品的放电容量都有所提高。在所有样品中,Cl-LTO-1:16样品的放电容量在不同倍率下(0.2 C, 0.5 C, 1 C, 2 C)最高。在0.2 C倍率下,Cl-LTO-1:16样品的放电容量比原始Li4Ti5O12样品高出64%。高掺杂样品的显著改善可归因于Cl-LTO-1:16样品中铜箔和LTO电极材料之间的Li2O/CuO中间层,该中间层由铜箔表面自组装的少量CuO和固相法制备过程中产生的Li2O组成。

磷酸根掺杂MnFe2O4及其赝电容特性

采用水热法先合成MnFe2O4(MFO),然后通过与PH3反应制备了磷酸根离子掺杂的MnFe2O4(PMFO),以提高它的电化学性能。研究结果表明,磷酸根掺杂不仅增大了MnFe2O4的比表面积,也增加了材料的电导性。在1 A/g电流密度下,PMFO比容量为750 F/g,与MFO相比,比电容提高了近70%,同时循环稳定性也得到了极大改善。以PMFO为正极、活性碳为负极的非对称超级电容器(ASCs),在功率密度为2.7 kW/kg时,能量密度达到168.8 Wh/kg。因此,PMFO是有极大应用前景的超级电容器电极材料。

Ag掺杂CuCo_2O_4的制备及其超级电容器性能

采用溶胶-凝胶法制备尖晶石型CuCo_2O_4和Ag掺杂CuCo_2O_4超级电容器电极材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品形貌和结构进行了表征.采用循环伏安、恒流充放电、循环寿命对其电化学性能进行了测试.结果表明,在1 A/g电流密度下,CuCo_2O_4和Ag(9%)掺杂CuCo_2O_4电极材料的比电容值分别达到了261.7和277.8 F/g,经过1 000次循环后,Ag(9%)掺杂CuCo_2O_4仍具有良好的容量保持率,比容量仍保持为初始值的89%.

锐钛矿型TiO_2/MnFe_2O_4核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性

采用柠檬酸盐前驱体技术，合成了粒径约为20～70nm的尖晶石结构MnFe2O4纳米颗粒，用聚乙烯亚胺（PEI）对MnFe2O4纳米颗粒进行表面处理后，以异丙醇钛为前驱物，采用sol—gel法在纳米MnFe2O4表面包覆锐钛矿型TiO2纳米层形成核壳结构。利用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）和振动样品磁强计等测试手段对样品的结构、形貌、粒径以及磁学性能等进行了表征。采用罗丹明B的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价。结果表明，核壳结构TiO2／MnFe2O4复合纳米颗粒的光催化活性随着壳层厚度的增加而增强，当达到一定厚度以后，其催化活性不随壳层厚度的增加而改变。复合颗粒中TiO2含量达到30wt％，反应时间4h时，TiO2／MnFe2O4磁性光催化剂对罗丹明B的光降解率达到100％，与纯TiO2纳米粉体的催化活性相当，且光催化活性稳定，是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂。

稀土掺杂对锂离子电池正极材料LiMn_2O_4结构及电性能的影响

利用微波加热技术合成稀土掺杂基锂离子电池正极材料LiMn2-xRExO4(RE=Y,Nd,Gd,Ce),通过XRD、循环伏安及恒电流充放电测试研究了稀土掺杂离子对合成正极材料结构及电化学性能的影响。XRD测试结果表明,合适的掺杂量可以起到扩展锂离子脱嵌通道和稳定骨架结构的作用,稀土离子的引入可以部分取代原有的三价锰离子,由于稀土离子的离子半径较三价锰离子大,因此稀土掺杂锰酸锂材料的晶胞参数比未掺杂材料大,在一定程度上扩充了锂离子迁移的三维通道,更有利于锂离子的嵌入与脱嵌;循环伏安及恒电流充放电测试结果表明稀土掺杂有效提高了LiMn2O4材料的电化学循环可逆性及循环稳定性。

CaO掺杂对10NiO-NiFe_2O_4复合陶瓷烧结致密化的影响

采用冷压-烧结技术制备了CaO掺杂的10NiO-NiFe2O4复合陶瓷，研究了CaO掺杂量及烧结温度对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷物相组成、显微结构及致密度的影响。结果表明：当CaO掺杂量为0～4％（质量分数）时，烧结样品中主要含有NiO和NiFe2O4两种，CaO与10NiO-NiFe2O4陶瓷组分反应并形成低熔点相，且Ca^2＋离子固溶到基体组分中，促进致密化烧结，降低了烧结温度；当CaO掺杂量为4％时，过剩的CaO存在于陶瓷颗粒间，抑制了致密化过程的进行；于1200℃烧结时，2％CaO掺杂样品的相对密度最大，达到98．75％，比未掺杂样品的相对密度提高近24％；当烧结温度从1200当升高到1400℃时，CaO掺杂量为0、0．5％和1．0％的样品相对密度提高20％以上，但当CaO掺杂量为2％和4％时，陶瓷样品相对密度反而下降，且晶粒明显长大。

F掺杂影响LiMn_2O_4性能的机理研究

F掺杂可以提高锂离子电池正极材料LiMn2O4的初始容量,但使材料的循环性能变差。其原因是F的掺入降低了Mn的平均价态,Mn3+的量增加,提高了材料的初始容量,但Mn3+量的增加也加剧了Mn的溶解和Jahn Teller畸变,使材料的循环性能变差。F掺杂虽然降低了材料的循环性能,但提高了材料的初始容量,为改善阳离子掺杂方法的不足提供了一条可能的解决途径。

掺杂稀土CaAl_2O_4基发光材料的制备及其发光机制

用固相烧结法制备了亮度高、余辉时间长的 Ca Al2 O4:Eu,RE(RE为 Nd,Dy)发光粉体材料 ,并对其发光性能进行了研究。发光粉体的发射光谱表明 ,其主发射峰均位于 44 0 nm左右。余辉衰减曲线证明其余辉衰减过程存在快速衰减和慢衰减两个过程。对于长余辉发光机制 ,认为 Nd,Dy的加入起到了陷阱能级作用 ,从而延长了发光时间 ,增强发光亮度。并且在此基质材料中 ,Nd的陷阱深度比 Dy的更合适 ,因而 Ca Al2 O4:Eu,Nd的发光性能要优于 Ca Al2 O4:Eu。

MnFe_2O_4粉体的燃烧合成

采用燃烧合成法制备了MnFe2 O4铁氧体粉体。研究了铁氧体的转化率、燃烧波速率与放热反应控制系数、氧压力之间的相互关系。通过XRD和M ssbauer谱等手段对产物的物相组成和结构进行了分析。结果表明 ,以燃烧合成方法制备MnFe2 O4粉体的转化率较低 ( 35 %～ 5 0 % ) ,产物存在较多的晶格缺陷 ,并且存在部分亚稳相 ,如FeMnO3 。亚稳相的存在增加了粉体的烧结活性。氧压力和放热反应控制系数对MnFe2 O4相的转化率影响较小。随氧压力的增加 ,转化率和燃烧波速率均有所增加 ,而且放热反应控制系数较小时 ,随氧压力增加的幅度更为明显。 12 0 0℃下在空气和水中对产物进行淬火 ,均可得到结构较完整的单相尖晶石型MnFe2 O4,且阳离子趋向反型分布 (反分布率α≈ 0 .7)。

F^-掺杂LiMn_2O_4的合成及电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成掺杂F-的LiMn2O4。通过XRD、SEM对掺杂F-的LiMn2O4材料的组成、结构、微观形貌等进行分析与表征,测试不同F-掺杂量的LiMn2O4在常温(20℃)、高温(55℃)下的电化学性能。结果表明:所合成的材料具有良好的尖晶石立方结构,无杂相;F-的掺杂提高了材料的比容量,增强了材料的稳定性,改善了其在高温下的循环性能。当F-的掺入量x由0增加到0.1时,材料的比容量由119.7 mA.h/g增加到124.9 mA.h/g,高温下充放电30个循环后容量保持率由79.4%增加到84.4%。