Fe、La掺杂和氧缺陷对CeO_(2)表面吸附As_(2)O_(3)的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了As_(2)O_(3)(g)在Fe、La掺杂CeO_(2)(110)表面及氧缺陷LaCeO(110)表面的吸附行为,探索了LaCeO表面砷吸附能力显著高于FeCeO表面的主要原因。结果表明,As_(2)O_(3)(g)的吸附效果与吸附位点数量、吸附能、键长和电荷转移密切相关。纯CeO_(2)表面的吸附主要为化学吸附,吸附能绝对值大于−4.22 eV,电荷转移量为(−0.19)−(−0.31)e,As_(2)O_(3)得到电荷带负电,起表面受主作用,因此吸附量较小。FeCeO(110)表面新增Fe顶位和Bridge-2桥位两个吸附位,其中,Fe顶位为化学吸附,Fe掺杂改变了FeCeO表面电子分布和晶格结构,但并未改变As_(2)O_(3)与FeCeO之间的电荷转移方向,因此,As_(2)O_(3)仍呈负离子形式吸附。LaCeO(110)表面新增了三个吸附位:La顶位、Bridge-3桥位和Hollow-2空位,La掺杂改变了As_(2)O_(3)与LaCeO之间的电荷转移方向,使得As_(2)O_(3)失电子呈正离子吸附,起表面施主作用,因此,吸附能力增强。无O_(2)环境下,单一O缺陷LaCeO(110)表面吸附能力低于完整LaCeO表面;有O_(2)环境下,O缺陷有利于As_(2)O_(3)的吸附。

La_2O_3助剂对Au/TiO_2催化氧化CO性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2以及La2O3-TiO2载体,再用沉积沉淀法制备Au/TiO2和Au/La2O3-TiO2催化剂,并对催化剂的CO氧化反应活性进行测试.结果表明,La2O3助剂可以显著提高催化剂催化氧化CO的活性.X射线衍射(XRD)、程序升温脱附(TPD)、N2吸附-脱附(BET)表征结果表明,La2O3助剂不仅提高了催化剂比表面积,抑制了TiO2晶粒尺寸的长大,并且增强了TiO2的晶格应变,在O2气氛吸附过程中主要在TiO2表面形成O-物种.原位傅立叶变换红外(FT-IR)结果进一步表明,La的掺杂不仅提高了吸附在Au活性位CO的氧化速率,还使TiO2表面形成第二种活性位,从而显著提高了催化活性.

La掺杂氧空位的α-Bi_(2)O_(3)电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于第一性原理的方法研究了本征α-Bi_(2)O_(3)、La掺杂、氧空位掺杂和共掺杂体系的电子结构与光学性质,以期获得性能比较优异的α-Bi_(2)O_(3)光催化材料。研究结果表明:掺杂后,体系结构变形较小,其中氧空位(V_(O))掺杂和La-V_(O)共掺杂体系的禁带宽度价带和导带同时下移且在禁带中引入杂质能级,说明掺杂可以减小电子从价带激发到导带所需能量,有利于电子的跃迁。特别是相对于氧空位单掺杂,La-V_(O)共掺杂使杂质能级向导带底靠近,这个倾向可能使该复合缺陷成为光生电子捕获中心的概率大于成为光生电子-空穴对复合中心的概率;同时,La-V_(O)共掺杂导致导带底附近的能带弯曲的曲率增大即色散关系增强,从而降低了电子的有效质量,加速电子的运动,因此,La-V_(O)共掺杂能大幅改善光生电子-空穴对的有效分离。另一方面La-V_(O)共掺杂在显著扩展可见光吸收范围的同时,还极大地增强了可见光吸收强度。因此,La-V_(O)共掺杂有效改善了α-Bi_(2)O_(3)的光催化活性。本研究为利用稀土离子掺杂改善其他光催化材料的性能提供了一个新的思路。

La_2O_3在MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2微晶玻璃中的作用

在ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＴｉＯ２玻璃中添加不同数量的氧化镧，采用差热分析、Ｘ射线衍射及电子显微镜等技术研究了氧化镧对玻璃析晶过程与力学性能的影响．氧化镧的加入使玻璃中析出α－堇青石相的温度降低；同时避免了高膨胀方石英相的析出．随着氧化镧加入量的增加，玻璃整体析晶能力下降，微晶玻璃中晶相含量减少，晶粒尺寸增大，微晶玻璃的弹性模量与硬度减小，断裂韧性增加，体现出大尺寸长柱状金红石晶粒的增韧作用．

纳米La^(3+)-TiO_2薄膜制备及其处理含碱炼油废水

采用溶胶凝胶法制备在玻璃上负载纳米La3+-TiO2薄膜,以罗丹明B水溶液的COD的去除率为指标,研究了各种因素对溶胶胶凝过程及制得纳米La3+-TiO2薄膜光催化活性的影响,用XRD和IR表征,并对含碱炼油废水进行光催化处理。结果表明,影响因素及最佳量依次是La掺杂量质量分数0.05%、煅烧温度480℃、乙醇的加入量50mL和加水量1.0mL,此时罗丹明B的降解率达到91%;当含碱炼油废水中pH=5,负载薄膜2层,光催化时间为3h时处理效果最佳,废水中COD降解率为77%;所得的La3+-TiO2薄膜含有Ti-O-Ti结构,为锐钛矿型,平均粒径为11.2nm。

La2O3-ZnO-TiO2光催化降解活性艳红及其动力学研究

采用溶胶-凝胶法制备了La2O3(0.5%)-ZnO(20%)-TiO2光催化剂(LZT),在自制的光催化反应器中,以20W紫外灯为光源,考察了通气量、pH、LZT投加量、溶液初始浓度等对光催化降解活性艳红K-2BP的影响规律。结果表明,当通气量为800mL·min-1,pH为3.12,催化剂投加量为4.0g·L-1,溶液初始浓度为65mg·L-1,光照60min时,活性艳红K-2BP的降解率可达100%,反应速率常数较光致反应高一个数量级。在初始浓度低于100mg·L-1时,降解过程显著表现为一级反应,并可用Langmuir-Hinshelwood动力学方程描述。

天然沸石负载La2O3-ZnO-TiO2光催化降解活性艳红K-2BP

利用80目天然斜发沸石作载体制备La2O3(0.5%)-ZnO(20%)-TiO2/沸石复合光催化剂,以20 W紫外灯为光源,在自制的光催化反应器中降解活性艳红K-2BP,考察了光照时间、空气通入量、催化剂用量、溶液初始浓度、H2O2与Fe3+投加量等对活性艳红K-2BP光催化降解率的影响。结果表明,当溶液初始浓度为60 mg/L,催化剂投加量为12 g/L,通气量为1 200 mL/min,光照2.5 h,活性艳红K-2BP的降解率可达99.2%;H2O2和Fe3+投加量为4 mL/L和3 g/L时,光照1 h活性艳红K-2BP降解率分别为100%和97.2%。紫外-可见吸收光谱显示,LZTZ光催化剂可有效降解印染废水。

MnO2-TiO2-CaO-La2O3复相添加剂对低温烧结氧化铝陶瓷性能的影响

采用MnO2-TiO2-CaO-La2O3体系复相添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,采用模压成型工艺,研究了不同的烧结温度对95氧化铝陶瓷性能的影响。采用XRD和SEM对氧化铝陶瓷试样的晶相组成和微观形貌进行了表征。结果表明,在1450℃烧结时,样品已基本烧结致密,样品的综合性能指标最佳,收缩率为28.5%,体积密度达到3.78 g.cm-3,抗弯强度达到357.12MPa,洛氏硬度值达到78.0。

纳米Au/CeO_2催化剂的La_2O_3改性及光谱表征

采用沉积沉淀法合成了系列La2O3改性的Au/CeO2催化剂,并结合紫外可见漫反射光谱,X射线粉末衍射和透射电镜对其进行相关表征。La的引入改变了载体的结构缺陷,导致了体系中金属Au与载体的相互作用发生了不同程度的变化。La2O3的掺杂有利于提高载体CeO2中氧缺位浓度,在一定范围内有利于活性的提高。继续提高掺杂量,使得缺陷浓度过高时可能形成缺陷簇,改变了缺陷性质,反而使活性相对下降。La掺杂量为5at%的Au/CL5.0样品表现出最佳的WGS活性,300℃时CO转化率达到94.12%。

焙烧温度对Au/CeO_2-La_2O_3催化剂水煤气变换性能的影响

采用沉积沉淀法制备了Au/CeO2催化剂,通过N2物理吸附、XRD、H2-TPR和HRTEM等手段研究了焙烧温度对催化剂的织构、物相、还原性能以及WGS反应活性的影响。结果表明,焙烧温度对催化剂活性影响显著,低温焙烧有利于金粒子在载体表面的良好分散,高温焙烧则会使金粒子在载体表面聚集长大。选择适中的焙烧温度不仅可以使表面纳米金粒子获得较好的分散,而且可使Au与载体间具有适宜的相互作用,从而拥有较佳的WGS性能。在本文考察范围内,300℃焙烧4 h制得的样品在各个反应温度点上均表现了最高的WGS活性。

固体超强酸SO_4^(2-)-La_2O_3-TiO_2催化合成环己烯

以稀土改性固体超强酸SO42--La2O3-TiO2为多相催化剂首次报道由环己醇合成环己烯,考察了SO42--La2O3-TiO2的用量对催化反应的影响及重复使用性能.在最佳条件下,环已烯收率达到78.0%

SO_4^(2-)/La_2O_3-TiO_2-HZSM-5催化合成乙酸丁酯

将SO42/TiO2-HZSM-5负载镧制备了新型催化剂SO42/La2O3-TiO2-HZSM-5,以乙酸和正丁醇的酯化反应为探针,考察了不同制备条件对催化剂性能的影响。结果表明:La3+浸渍浓度为0.07mol/L,经110℃烘干后于500℃焙烧3h所得催化剂活性最好。采用正交实验法对影响酯化反应的因素进行考察,最佳实验条件为n(醇)∶n(酸)=1.5∶1,反应时间2h,催化剂用量2%(总物料),酯化率可达97.8%。且该催化剂具有良好的重复使用和再生能力。

Preparation of Al_2O_3/Au nano-laminated composite coatings and their oxidation resistance on stainless steel

Al2O3/Au nano-laminated composite coatings were prepared by means of magnetron sputtering. The coating was compact and comprised of nano-laminated Al2O3 and Au layers. High temperature cyclic oxidation test was employed to investigate the oxidation resistance of the composite coatings. The results revealed that the applied Al2O3/Au nano-laminated composite coatings improved the oxidation and spallation resistance of the stainless steel substrate significantly. The mechanism accounting for oxidation resistance was related with the suppression of inward oxygen diffusion and selective oxidation of Cr in the substrate. The mechanism accounting for spallation resistance was attributed to the relaxation of thermal stress by the nano-laminated structure.

Ni-MoO_3/La^(3+)-TiO_2/ZrAlO光催化CO_2和CH_3OH直接合成DMC

制备了CO_2和甲醇直接合成碳酸二甲酯的光催化剂Ni-MoO_3/LT-ZAO(复合载体La^(3+)-TiO_2/ZrAlO),以XRD、H_2-TPR、N_2吸附脱附表征了催化剂及载体的物相组成及还原性能,测定了催化剂及载体的比表面积和比孔容,采用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)表征了光催化剂的光吸收性能,用连续流动固定床反应器评价了催化剂的光催化性能。结果表明:在TiO_2中掺杂La_2O_3使得催化剂的光吸收边带向可见光区迁移;MoO_3和La_2O_3使催化剂对可见光的吸收强度增强,有利于提高催化剂的光催化性能。12%(Ni-MoO_3)/LT-ZAO光催化剂显示出最好的活性和较好的选择性,其甲醇转化率高达12.1%而对DMC的选择性为91.1%。

ZrO_2掺杂BaO-La_2O_3-TiO_2陶瓷预烧温度研究

采用固相反应法,在不同温度（1100-1250℃）下预烧后烧结制备了Ba4La9.33（Ti0.95Zr0.05）18O54微波介质陶瓷,研究了预烧温度对其相组成、显微结构以及微波介电性能的影响。结果表明：不同预烧温度下制备的陶瓷样品主晶相均为类钨青铜结构的BaLa2Ti4O12晶相。1200℃预烧制备的陶瓷样品晶粒为典型的柱状晶,分布均匀,且晶粒尺寸最大。1200℃预烧后,于1400℃烧结制备的陶瓷样品具有最佳的微波介电性能：εr=86.83,Q·f=5875GHz（4.482GHz）,τf=81.99×10–6/℃。

SO_4^(2-)/La_2O_3-TiO_2催化合成尼泊金酯

将SO42-/TiO2负载镧制备了新型催化剂SO42-/La2O3-TiO2,以对羟基苯甲酸和丙醇的酯化反应为探针,考察了不同制备条件对催化剂性能的影响。结果表明最高酯化率可达94.5%。且该催化剂具有良好的重复使用和再生能力,非常适宜合成尼泊金酯。

SO4^2-/La2O3-TiO2-HZSM-5催化合成对羟基苯甲酸酯

将SO4^2-/TiO2-HZSM-5负载镧制备了新型催化剂SO4^2-/La2O3-TiO2-HZSM-5,以对羟基苯甲酸和丙醇的酯化反应为探针,考察了不同制备条件对催化剂性能的影响。结果表明：la^3＋浸渍浓度为0.07 mol/L,经110℃烘干后于500℃焙烧3h所得催化剂活性最好。对影响酯化反应的因素进行考察,最佳实验条件为n（醇）∶n（酸）=5∶1,反应时间4h,催化剂用量3.0%（总物料）,酯化率可达96.0%。且该催化剂具有良好的重复使用和再生能力,适宜合成对羟基苯甲酸酯。

Z型La-SrTiO_(3)/Ag/Ag_(2)O异质结光催化降解亚甲基蓝研究

采用溶胶-凝胶法、化学沉淀法和光还原法合成了具有高催化活性的Z型La-SrTiO_(3)/Ag/Ag_(2)O异质结光催化剂。对该光催化剂进行了SEM、TEM、XRD、XPS、UV-Vis、PL和EPR的表征分析,并考察了初始亚甲基蓝(MB)浓度、pH和H_(2)O_(2)浓度等相关运行参数对光催化剂催化性能的影响。结果表明,成功制备的La-SrTiO_(3)/Ag/Ag_(2)O复合材料对光具有较大的吸光度,可以有效抑制了光致电子-空穴对的复合。该催化剂具有较高的光催化降解活性,光照120min后对30×10^(-6)的MB降解效率可达到98%。

La2O3掺杂对CaO—MgO—Nb2O5-TiO2系陶瓷微观结构及微波介电性能的影响

用固相法制备了La2O3掺杂的CaO—MgO—Nb2O5-TiO2系微波介质陶瓷，通过改变La^3+离子的含量以调整改变CaO—MgO—Nb2O5-TiO2-La2O3系陶瓷的微观结构与微波介电性能。研究结果表明：通过A位La^3+离子取代Ca^2+离子可以提高该体系的品质因素Qf值、改善频率温度系数，同时降低了该体系的介电常数。随着La^3+离子取代量的提高，该体系的介电常数从57降低至35，Qf值从33400GHz上升至35000GHz(7．6GHz)，同时该体系的频率温度系数得到了改善。微波介电性能的变化与其微观结构变化密切相关，主要原因是在于A位空位缺陷引起氧八面体的畸变。

SO_4^(2-)-La_2O_3-TiO_2固体超强酸催化水杨酸的酯化反应

首次以SO42--La2O3-TiO2为非均相催化剂,以水杨酸为原料,合成了水杨酸甲酯和乙酰水杨酸。考察了影响反应的条件,获得优化实验条件:n水杨酸:n甲醇为1:12,催化剂用量40 g/mol酸,反应5 h时,水杨酸甲酯的收率可达86%;n水杨酸:n乙酸酐为1:4,催化剂用量6 g/mol酸时,乙酰水杨酸的收率可达87%,同时催化剂回收再生容易,重复使用4次催化活性无明显降低,是一种环境友好的催化剂。