微量掺杂Mn改性Ni/ZSM-5用于等离子催化甲烷部分重整制氢

使用微量的Mn元素对浸渍法制备的Ni/ZSM-5催化剂进行了掺杂改性,并将其应用于低温等离子体催化甲烷重整制氢的反应中。研究结果表明,掺杂后的双金属催化剂可以有效提升甲烷转化率。同时利用XRD、EDS和H_(2)-TPR等技术手段对催化剂进行了表征,表征结果表明,催化剂改性后金属分散度得到改善、氧化还原能力提升。活性评价证实了改性催化剂在介质阻挡放电等离子中的制氢活性得到增强。

Ni掺杂构建电子桥及激活MoS_(2)惰性基面增强光催化分解水产氢

光催化产氢是解决环境污染和能源危机的有效途径之一。本研究构筑了Ni_(x)-MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结,以增强光生电子和空穴的分离并增加了产氢活性位点的数量。催化剂表征和理论计算表明,Ni_(x)-MoS_(2)与ZnIn_(2)S_(4)界面处的Ni可作为电荷转移的桥梁,Ni—S键是H_(2)O解离的活性位点,并且Ni_(x)-MoS_(2)表面上靠近硫空位处的硫位点促进了产氢反应。由于硫空位和Ni掺杂助催化剂MoS_(2)的协同作用,Ni_(0.08)-MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)表现出最高的产氢速率,为7.13 mmol·h^(-1)·g^(-1),是ZnIn_(2)S_(4)的12.08倍。本研究通过表面空位和掺杂的协同效应以及异质结的优化,为提高光催化效率提供了一条新策略。

重掺杂p型SiC晶片Ni/Al欧姆接触特性

系统研究了Al和Ni/Al两种金属体系在重掺杂p型SiC晶片上的欧姆接触特性和电学性质。利用X射线衍射、扫描电子显微镜和综合物性测量系统对这两种电极表面的微观结构和样品的电学性质进行了表征。结果表明:在真空环境下经过800℃退火后Al电极可呈现出欧姆接触行为,其比接触电阻率为1.98×10^(-3)Ω·cm^(2),退火处理后Al电极与SiC在接触界面形成化合物Al_(4)C_(3),有助于提高接触界面稳定性。在Ni/Al复合体系中,当Ni金属层厚度为50 nm时,其比接触电阻率显著降低至4.013×10^(-4)Ω·cm^(2)。退火后Ni与SiC在接触界面生成的Ni_(2)Si有利于欧姆接触的形成和降低比接触电阻率。研究结果可为开发液相法生长的p型SiC晶片电子器件提供参考。

离子掺杂Na_(0.67)Ni_(0.18)M_(0.15)Mn_(0.67)O_(2)(M=Cu、Fe、Ti)的合成及作为钠电正极材料研究

具有P2结构的Na_(0.67)Ni_(0.33)Mn_(0.67)O_(2)是一种理想的钠离子电池正极材料,但存在放电容量低、所用Ni价格较高等问题。利用固相法在Ni位掺杂了Fe、Ti和Cu元素,经掺杂后制备的材料具有良好的结晶性和相纯度,颗粒尺寸在1~3μm,并具有单晶特性。Fe和Ti掺杂提高了材料放电容量但降低了循环稳定性和放电电压;Cu掺杂能够在不牺牲容量和电压的基础上,适度提高循环稳定性。制备的Na_(0.67)Ni_(0.18)Cu_(0.15)Mn_(0.67)O_(2),从第25次到第100次循环,容量仅衰减2.6%,在400 mA/g的电流密度下,放电容量达63.0 mAh/g,为50 mA/g电流下的78.5%。

Ni、Mg掺杂钴尖晶石催化分解N_(2)O的实验

为了解决氨燃料发动机的氧化亚氮(N_(2)O)排放问题,研究一种Ni、Mg掺杂的钴尖晶石催化剂用于N_(2)O高效分解。采用共沉淀法合成一系列过渡金属M(Cu、Ni、Mg)掺杂钴尖晶石(Co3O_(4))形成M_(x)Co_(3-x)O_(4)复合金属氧化物,并探究其在不同气氛下的催化活性。Ni_(0.4)Mg_(0.2)Co_(2.4)O_(4)催化剂可在350℃时达到90%的N_(2)O分解效率,在通有10%水蒸气反应的情况下480℃完全转化。通过一系列表征手段发现:Ni、Mg同时掺杂进入晶格结构较好,形成较为完整的整体尖晶石结构;Ni、Mg协同Co作为活性位点,使钴尖晶石分散度更好,并未像Cu等掺杂时形成对应金属氧化物的杂相而减少活性中心是其改性效果进一步提升的重要原因;同时因Ni、Mg同时掺杂进入晶格,使掺杂后钴尖晶石晶格膨胀,晶格尺寸变大,比表面积有明显提升,高于Ni、Mg单独掺杂,增加了接触活性位点,使其拥有更低的反应温度;通过XPS发现Ni_(0.4)Mg_(0.2)Co_(2.4)O_(4)中Co^(2+)、Ni^(2+)的结合能均最高,电子云密度相对最低,有助于N、O中的电子向其转移,且作为主要分解活性中心的Co^(2+)占比最高,从能量和价态角度解释了其同温度下分解效率最高的现象;此外,在H_(2)-TPR下,随着Ni、Mg掺杂量的增加,H_(2)的还原温度更高,说明其在高低温下的还原性更强,有助于对N_(2)O中的高价N进行吸附还原,而Ni_(0.4)Mg_(0.2)Co_(2.4)O_(4)在60 h时的60000 h-1空速气流下也显示出较好的稳定性(350℃下转化率维持在90%左右)。

Ni控制掺杂TiO_2薄膜的光电化学及光催化活性

采用溶胶-凝胶法通过分步控制工艺制备了镍离子不同掺杂方式的TiO2薄膜。通过甲基橙的光催化降解动力学来表征其光催化活性。结果表明:镍离子非均匀掺杂在掺杂量0.5%时可以明显增强TiO2的光催化活性,而均匀掺杂提高TiO2的光催化活性较小。光电化学表征结果显示:镍离子非均匀掺杂TiO2薄膜的瞬时光电流信号较强,说明其光生载流子易于生成且分离效果较好;循环伏安曲线表明,光照时Ni非均匀掺杂的TiO2薄膜改变了体系的氧化还原电位,说明了薄膜内建电场的建立。基于半导体的P-N结原理探讨了镍离子非均匀掺杂TiO2薄膜的光催化活性机理。

Ni掺杂对Co_(4-x)Ni_xSb_(12)热电转换性能的影响

采用熔融法合成了Skutterudite化合物Co4-xNixSb12,并研究了Ni掺杂对该化合物的高温热电性能的影响.实验结果表明:由于Ni向Skutterudite结构中提供电子,导致化合物的载流子浓度和电导率随Ni置换量的增加而增加,Seebeck系数为负值,Seebeck系数的峰值温度随Ni置换量的增加向高温方向移动;Ni置换引入了电子-声子散射,导致晶格热导率降低．对于Skutterudite化合物Co4-xNixSb12,得到的最大热电性能指数ZT约为0．55．

低温燃烧合成纳米Ni掺杂TiO_2光催化剂的表征及活性研究

采用低温燃烧合成法制备了Ni掺杂TiO2光催化剂，通过紫外一可见漫反射光谱（UV—Vis DRS）、X射线粉末衍射（XRD）、激光散射、热重一差示扫描量热分析（TG—DSC）等方法对催化剂的光吸收特性、晶相组成、粒度分布、升温过程中化学变化等进行了表征，以亚甲基蓝为模型污染物考察了催化剂在可见光下的光催化活性．结果表明，相对P25而言，Ni掺杂TiO2的光吸收带边红移，当Ni／Ti原子比为0．4时，催化剂的带隙宽度为2．3eV，对应的吸收带边为564nm；催化剂晶型以锐钛矿TiO3为主，随Ni掺杂量增大，NiTi03比例升高；催化剂粒径主要分布在50～150nm之间，占总量的96．9％；升温过程中催化剂在445．2℃发生晶型转化，出现锐钛矿和NiTiO3晶体．催化剂显示出较高的催化活性，在可见光作用150min后最高可使93．9％的亚甲基蓝分解，活性高于P25．

Ni掺杂介孔TiO_2的制备及其光催化降解造纸废水

采用溶胶-凝胶法合成了不同Ni掺杂量的介孔TiO2材料,用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、红外(FT-IR)和N2吸附脱附等分析技术对产物结构和组成进行了表征。结果表明,介孔骨架TiO2主要以锐钛矿存在,介孔孔径由未掺杂时的8.8nm增加到掺杂2%后的10.6nm,BET比表面积由未掺杂时的159m2/g降至136m2/g。在紫外光照射、初始pH值4、连续通氧、催化剂用量1.5g/L的反应条件下,使用不同Ni掺杂量的TiO2作为催化剂光催化降解造纸废水。实验表明,当Ni掺杂量为2%时,造纸废水的光催化降解效果最佳。以Ni掺杂量为2%的TiO2为催化剂,光催化降解造纸废水,废水的色度和CODCr去除率分别为100%和83.4%。

掺杂La的α-Ni(OH)_2的制备及电化学性能

用化学共沉淀法制备掺杂La的Ni(OH)2。通过X射线衍射和红外光谱对掺杂La的Ni(OH)2进行结构表征,并采用模拟电池和循环伏安法对其电化学性能进行研究。研究结果表明掺杂La的Ni(OH)2具有与α-Ni(OH)2相似的晶体结构,具有较大的层间距,有利于质子的迁移,其分子中的OH-不再处于自由构型状态,它与晶格中的水分子发生相互作用,比未掺杂的Ni(OH)2在晶格层间具有更多的水分子。当掺杂La的摩尔分数为6.32%时,掺杂La的Ni(OH)2的放电曲线比较平坦,具有较高的放电平台、较高的还原电位和析氧电位,且循环可逆性较好。

Ni掺杂CdS电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,对纤锌矿结构CdS和CdS∶Ni几何结构、能带结构、电子态密度和光学性质进行了系统的研究。计算结果表明,Ni原子掺入CdS后晶格常量均减小,晶格发生局部畸变;Ni的掺杂在费米面附近引入杂质能级,极大地提高了CdS系统的导电性。光学性质的计算结果显示,掺杂导致在可见光区域出现了强度微弱的新吸收峰。所有结果表明,Ni掺杂CdS体系是极具潜力的透明导电材料。

Ni掺杂WO_x薄膜的电致变色性能

采用磁控溅射工艺,以纯钨和纯镍为靶材在ITO玻璃上制备Ni掺杂WOx电致变色薄膜,研究了Ni掺杂对WOx薄膜电致变色性能和微观结构的影响机理。实验结果表明:均匀掺杂少量的Ni可改变WOx薄膜内部的缺陷分布及结构,提高薄膜的电致变色性能。XRD分析表明,掺杂后的WOx:Ni薄膜为非晶态;XPS分析表明:WOx:Ni薄膜中的Ni为Ni2+。

Ni掺杂SnO_2花状微结构的制备及其气敏特性研究

采用水热法合成了纯SnO_2和4 mol%Ni掺杂SnO_2花状微结构。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对其晶相、成分进行了表征,对制备的纯的和Ni掺杂SnO_2传感器性能进行了测试。实验结果表明:Ni掺杂可以显著改善SnO_2微结构的气敏特性。在最佳工作温度(280℃)条件下,4 mol%Ni掺杂SnO_2传感器对100×10-6甲醇的响应可达到13.0,其响应是纯SnO_2气体传感器的2.4倍。同时,其具有快速的响应/恢复时间(6 s/5 s),较低的检测极限(1×10-6),以及对甲醇的良好选择性。最后,对Ni掺杂SnO_2气体传感器的气敏机理进行了分析讨论。

Fe,Ni掺杂(Zr,Sn)TiO_4陶瓷的结构和介电性能

用电子陶瓷工艺制备主晶相为(Ｚｒ,Ｓｎ)ＴｉＯ４的介电陶瓷,(Ｚｒ;Ｓｎ)ＴｉＯ４的结构属正交晶系,空间群Ｐｂｃｎ．研究用Ｆｅ,Ｎｉ掺杂对(Ｚｒ,Ｓｎ)ＴｉＯ４陶瓷的介电性能的影响:铁掺杂降低了瓷料的烧结温度,同时减小了系统的Ｑ值(Ｑ＝１/ｔｇδ);但在一定的范围内,随着Ｎｉ掺杂量的增大,Ｑ值的下降被抑制,这可能是因为Ｎｉ离子阻碍了Ｆｅ离子扩散进入晶粒,使得Ｆｅ离子富集在晶界上,形成Ｆｅ－Ｎｉ尖晶石结构,减少了Ｆｅ对Ｑ值的影响．

掺杂氧化物对Ni/CeO_2催化剂的催化性能的影响

在Ni/CeO2中掺杂Fe2O3、La2O3和MnO2,并用XRD、TPR、TPD等对掺杂的催化剂的晶相结构、表面性能等进行了表征。结果表明,掺杂Fe2O3有利于比表面积增大、CeO2粒度减小和晶格氧的形成,增强催化剂的乙醇吸附能力和氧化能力,提高催化剂的活性与抗积碳性。Ni/Fe2O3-CeO2催化剂在500℃时,乙醇转化率高达82.4%,氢气选择性69.3%。

Ni掺杂黄铁矿型FeS_2的溶剂热合成及其可见光催化活性

以Fe SO4·7H2O、Na2S2O3·5H2O和Ni SO4·6H2O为原料,采用溶剂热法合成了Ni掺杂的黄铁矿Fe S2粉体,利用XRD、XPS、FE-SEM、UV-Vis、拉曼光谱等测试手段对所得产物进行了表征分析。结果表明,掺杂适量的Ni可促进白铁矿Fe S2向黄铁矿Fe S2的晶型转变。Ni掺杂有利于提高NixFe1-xS2的可见光催化活性,当Ni的掺入量x为0.125时,样品的光催化性能最好。在可见光照射210 min后,亚甲基蓝的降解率为62.8%,与未掺杂Fe S2相比,其降解率提高了26.2%。

掺杂Co纳米β-Ni(OH)_2的制备及其循环伏安行为

采用共沉积方法制备出掺杂Co的纳米β-Ni(OH)2,并对Co掺杂比例与材料性能的关系进行了研究。XRD、TEM测试结果表明,利用共沉积法可以制备出不同掺杂Co比例的纳米β-Ni(OH)2,随着Co掺杂比例的增大,材料的晶格缺陷明显增多,晶格参数和表面型貌也发生相应的变化。利用微电极的循环伏安(CV)行为研究表明,掺杂后材料的循环伏安性均较掺杂前有所改善,且Co的掺杂比例对材料的氧化峰电位(EP,a)、还原峰电位(EP,c)及质子扩散系数(D)均产生影响,当Co的掺杂比例为5%时,材料的质子扩散性能相对最好。

Ni^(2+)掺杂浓度对TiO_2薄膜的制备及性能的影响

采用溶胶-凝胶法在石英(SiO2)衬底上制备了多层TiO2及Ni2+掺杂TiO2薄膜。利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)及紫外分光光度计(UV-Vis)对薄膜样品进行结构性能表征。实验结果表明,在400℃下退火3h得到的TiO2薄膜均为锐钛矿相,Ni2+的掺杂对退火处理TiO2薄膜结晶行为影响不大,但Ni2+的掺杂有效阻碍了TiO2由无定型向锐钛矿相的转变;同时,Ni2+掺杂引起TiO2薄膜吸收边发生明显的红移,使其进入可见光波段的范围。

Ni离子掺杂对CoAl双氢氧化物电化学电容的影响

CoAl LDHs with different molar ratio of Ni have been prepared by chemical co -precipitation method.XRD results show that these materials have layered struc tures.Electrochemical tests show that Co(Ni)Al LDHs as electrode material hav e typical capacit ive properties in a wide voltage range of0.0to0.6V;Co(Ni)Al LDH(Ni∶Co =4∶6)as an electrode material has the highest capacitance of960F · g -1 and good cycling performance.But the poor capacitive properties of NiAl LDH electrode are showed in a narrow voltage range of0.3to0.55V.

锂离子电池富锂材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2的制备及掺杂改性

以乙酸盐为原料,采用喷雾干燥法制备层状α-NaFeO2结构的富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2及掺杂Cr的Li[Li0.2Ni0.15Cr0.1Mn0.55]O2。采用X射线衍射、扫描电镜、半电池充放电和电化学阻抗谱等方法研究材料的物相、结构、形貌及电化学性能。结果表明:Cr掺杂使材料的颗粒变粗,但不改变材料的结构,而使材料的层状特征更为明显;Cr掺杂后材料的电化学性能得到明显改善,电荷转移阻抗Rct从275.0降低到105.0,循环稳定性和倍率性能均有所改善,Li[Li0.2Ni0.15Cr0.1Mn0.55]O2材料1C倍率下的放电比容量为140.0 mA.h/g,循环50次后放电比容量为133.7 mA.h/g,远高于未掺杂Cr材料的比容量,未掺杂Cr材料在1C倍率下放电比容量为107.1mA.h/g,循环50次后放电比容量为102.1 mA.h/g。