Ce掺杂Ni_(2)P纳米片的电子调控促进高效析氧

设计高效非贵金属析氧反应(OER)电催化剂对电化学能量转换具有非常重要的意义.本文通过水热法和煅烧法,成功制备了铈(Ce)掺杂磷化镍(Ni_(2)P)纳米片催化剂Ce-Ni_(2)P.微量Ce掺杂使催化剂表面产生丰富的磷空位,并显著调控了催化剂表面的电子结构,优化了催化活性位的化学价态.得益于Ce掺杂对催化剂表面的电子结构调控,Ce-Ni_(2)P催化剂在碱性电解液中表现出优异的OER性能和长期的稳定性.在50和100 mA/cm^(2)电流密度下,Ce-Ni_(2)P的OER过电位分别为241和281 mV,显著优于Ni_(2)P和商用RuO _(2)的过电位.

Ce掺杂对钒钨钛催化剂脱硝性能的影响

对钒钨钛(V-W-Ti)催化剂进行Ce掺杂制备了Ce_(x)V_(1)W_(7)/Ti(x%为CeO_(2)负载量,以催化剂总质量计,下同),采用XRD、N_(2)吸附-脱附、SEM、XPS、FTIR对其进行了表征,通过NH_(3)/NO-TPD表征了NH_(3)和NO在催化剂表面的吸附强弱分布,并测试了不同CeO_(2)负载量下催化剂的脱硝性能,经密度泛函理论计算探究了催化剂的失活机理。结果表明,CeO_(2)的负载增加了催化剂表面化学吸附氧的比例和Br?nsted酸性位点,减少了催化剂表面V^(4+)的比例和Lewis酸性位点;适当的CeO_(2)负载量能显著提高V-W-Ti催化剂的中低温活性,但负载量过多会降低催化剂的高温活性,CeO_(2)负载量为1%的钒钨钛催化剂(Ce_(1)V_(1)W_(7)/Ti)表现最佳,其在全温度(200~400℃)段的脱硝活性均优于V-W-Ti,在260℃,空速为6×10^(4) h^(–1)的反应条件下,NO_(x)脱除率从79.01%增至99.19%,在含有H_(2)O、SO_(2)的气氛中,其NO_(x)脱除率从58.33%升至74.55%。Ce的掺杂降低了催化剂表面氧空位的形成能,改变了催化剂表面的酸位强弱,强化了SO_(2)在催化剂表面的吸附,SO_(2)中毒后的催化剂表面会沉积硫酸铵盐,在H_(2)O的协同作用下,Ce掺杂后催化剂表面更易沉积硫酸铵盐,这是催化剂失活的主要原因。

Ce掺杂ZnO纳米复合材料的制备及光催化性能研究

以ZnO作为光催化剂,稀土元素Ce为添加相,通过水热法制备了不同摩尔比Ce掺杂的ZnO纳米复合材料,以甲基橙(MO)染料为降解对象,研究了Ce掺杂摩尔比对ZnO纳米复合材料的晶格结构、微观形貌和光催化性能的影响。结果表明,制备的Ce-ZnO纳米复合材料均为六方晶系纤锌矿结构,外观为不规则的颗粒状,Ce掺杂后使ZnO的表面粗糙度增加。Ce掺杂后在ZnO中无新产物产生,没有影响ZnO的结构。随着Ce掺杂摩尔比的增大,Ce-ZnO的比表面积逐渐增大,吸收边先增大后减小,禁带宽度先降低后升高,光致发光强度先降低后增大。0.6%Ce-ZnO的比表面积达到33.91 m^(2)/g,吸收边最大为394 nm,禁带宽度最小为2.97 eV,对应的光致发光强度最低。光催化降解测试表明,随着Ce掺杂摩尔比的增大,Ce-ZnO对MO的光催化降解率先增大后降低,0.6%Ce-ZnO在180 min时对MO的降解率达到最大值95.36%。强酸或强碱条件下均不利于光催化反应的进行,在pH值=5的弱酸条件下0.6%Ce-ZnO对MO的降解率最高达到99.16%。0.6%Ce-ZnO光催化剂重复使用5次时对MO的降解率依旧超过70%,具有良好的使用稳定性和经济效益。

基于静电纺丝法制备Ce掺杂WO_(3)的NO_(2)气体传感器研究

为了提高WO_(3)对NO_(2)的气敏性能,利用静电纺丝技术制备了Ce掺杂的WO_(3)纳米纤维,制备了WO_(3)和不同掺杂比例的Ce-WO_(3)气体传感器进行气敏实验。实验结果表明:Ce元素的掺入明显提高WO_(3)对NO_(2)的传感性能,而且降低工作温度到100℃,当NO_(2)的浓度为5 ppm时,2mol%Ce-WO_(3)传感器响应值为22.16。通过XRD、SEM、XPS等表征方法对其结构、形貌以及表面化学态进行了表征,利用UV-vis对其带隙进行了表征和分析。结果表明:2mol%Ce-WO_(3)传感器对NO_(2)性能的提升主要得益于表面吸附氧含量的增加以及Ce掺杂之后对带隙的减小。

Mn/Ce掺杂改性半焦对模拟煤气中单质汞的脱除性能研究

制备了Mn改性半焦(Mn-SC)及Mn/Ce掺杂改性半焦(Mn/Ce-SC)吸附剂,在小型固定床吸附反应器上考查了改性半焦对模拟煤气中单质汞的吸附特性,并利用BET比表面积测试、X射线衍射、X射线光电子能谱等手段对半焦吸附剂进行了表征。结果表明,Mn改性后半焦的比表面积、总孔容和平均孔径都有所增加,而Mn/Ce掺杂改性半焦的孔隙结构发达程度有一定程度的降低;Mn_xO_y及Ce_xO_y均以高分散的无定形态存在于半焦表面;Mn/Ce-SC的脱汞效率明显高于Mn-SC和SC,其脱汞性能随吸附温度的升高会有所下降,但总体保持较高的水平。当煤气中有1%的O_2存在时,Mn/Ce-SC表面会发生Ce^(4+)/Ce^(3+)间的氧化还原反应循环,从而将煤气中的气相氧转化为高氧化活性的晶格氧,使Mn/Ce-SC的脱汞效率一直稳定在95%以上,Hg0在Mn/Ce-SC半焦表面的吸附符合Mars-Maessen机制。

Ce掺杂ZnO纳米晶的光催化性能研究

以Zn(NO3)3.6H2O、Ce(NO3)3.6H2O为原料,明胶为模板分散剂,采用凝胶模板燃烧法制备纯ZnO和Ce/ZnO纳米晶,利用XRD、TEM、BET、UV-Vis漫反射进行表征。以染料罗丹明B为目标降解物考察了样品的光催化活性。结果表明:产物粒子形状基本为球形,结晶良好,属六方晶系结构。相比纯ZnO,Ce/ZnO对光具有更高的吸收利用率,在紫外和可见光下对罗丹明B的降解能力均有明显提高;随Ce掺杂量的增加,样品的粒径减小,比表面积增大,罗丹明B的降解率相应增大,在紫外和可见光下降解率分别可达98.6%、78.3%,其原因在于Ce掺杂有利于在ZnO纳米粒子中心和表面之间产生电势差,实现光生电子-空穴对的有效分离。

Ce掺杂In_2O_3纳米纤维的制备及其三乙胺气敏性能(英文)

用简单有效的静电纺丝法制备了Ce掺杂的In2O3纳米纤维材料.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和扫描电子显微镜(SEM)对合成样品的晶体结构和形貌进行了表征.结果显示,此纤维材料的平均直径约为90nm,长度达到几十个微米.气敏性能测试结果表明,4%(w)Ce掺杂的In2O3纳米纤维对三乙胺的灵敏度最高,该气敏元件对3μL·L-1三乙胺的灵敏度达到2.6,响应时间为5s,恢复时间约为6s,且具有较好的选择性.

Ce掺杂锐钛矿型TiO2密度的泛函理论应用

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势(PWPP)方法,模拟计算了纯的TiO2和Ce掺杂锐钛矿TiO2的能带结构、态密度及光学性质,分析了Ce掺杂对锐钛矿TiO2的晶体结构、能隙、态密度和光吸收系数的影响.结果表明:Ce掺杂锐钛矿TiO2晶体后,Ce的4 f轨道进入导带使导带底向低能端移动,禁带宽度变小,吸收带红移,可见光区具有较大的光吸收系数,从而有助于提高TiO2的光催化活性,理论与实验基本吻合.

碱沉淀法制备Ce掺杂ZnO及其光催化性能

采用硝酸锌和硝酸铈为原料,三乙醇胺为沉淀剂,通过碱沉淀法制备了一系列Ce掺杂ZnO光催化剂。借助SEM,XRD,UV-vis等表征手段对催化剂的结构进行表征。以亚甲基蓝溶液脱色反应为模型,考察了不同Ce掺杂量ZnO光催化剂的光催化性能,结果表明,Ce掺杂ZnO的光催化性能高于未掺杂ZnO,且Ce掺杂量为2%时,ZnO光催化性能最好。最后简要讨论了Ce掺杂对ZnO光催化性能的作用机理。

Ce掺杂六方相WO_3光催化剂的制备及其光解水制氢性能

采用溶胶-凝胶工艺制备了Ce掺杂六方相WO_3光催化剂,Ce掺杂的摩尔分数分别为0、1%、2%、3%和5%。采用XRD和SEM表征了催化剂的结构,研究了Ce掺杂、热处理温度对WO_3催化剂结构和光解水制氢性能的影响。结果表明:Ce掺杂提高了WO_3催化剂的光催化活性。Ce掺杂摩尔分数为2%、热处理温度为400℃、催化剂用量为0.2g时,Ce掺杂WO_3催化剂的光催化活性最好,光解水制氢速率为6.5μmol/h。

Ce掺杂Bi_2MoO_6/TiO_2纳米纤维异质结的制备及可见光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO_2纳米纤维为基质,通过溶剂热法制备了异质结型稀土Ce掺杂Bi_2MoO_6/TiO_2复合纳米纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)以及荧光光谱(PL)等分析测试手段对样品的物相、形貌和光学性能等进行表征。以罗丹明B为模拟有机污染物,研究了样品的可见光催化性能。结果表明:在稀土掺杂样品中,Ce离子进入Bi_2MoO_6晶格,部分取代Bi3+,导致晶胞膨胀,晶格畸变,形成缺陷;与TiO_2复合形成异质结,有利于光生电荷的产生、转移和有效分离,从而提高TiO_2纳米纤维的光催化活性。可见光照射180 min,罗丹明B的降解率达到95.1%。经5次循环光催化降解活性基本不变,样品具有良好的光催化稳定性。

优化内浸式Ce掺杂ZnO光催化降解罗丹明B

采用沉淀法优化制备了纳米级Ce掺杂ZnO,利用BET,XRD,SEM,ICP-AES,UV-VisDRS,FT-IR等手段对催化剂结构形态组成进行表征.提出内浸式光催化降解模式,考察液层厚度对透光率的影响,优化了Ce掺杂ZnO光催化降解罗丹明B实验条件,分析了其动力学和机理.结果表明,Ce掺杂比为3%(n:n),500℃热处理2h活性最高.催化剂呈球状,尺寸均匀,粒径80～100nm, BET比表面积12.9m^2/g,测定掺杂量和理论值一致, Ce掺杂增加了光吸收.悬浮液"遮挡效应"对光透过率衰减显著,催化剂浓度为0.1g/100mL时UV_(254)处光衰减率达到溶液的3倍.内浸式光催化降解1.0×10^(-5)mol/L罗丹明B溶液,在15W紫外灯,pH值为7,温度30℃,催化剂投加量0.1g/250mL条件下,70min降解率达到92.5%,6次套用降解率保持在80%以上,降解过程符合一级动力学,反应速率常数0.05min^(-1).

Ce掺杂ZnO复合中空材料的制备及其光催化性能

以乙酸锌[Zn(CH_3COO)_2·2H_2O]、硝酸铈[Ce(NO_3)_3]为原料,脱脂棉为模板,采用浸渍-热转化法制备出一系列铈(Ce)掺杂量不同的氧化锌(ZnO)复合中空材料,利用SEM、TG、XRD对Ce/ZnO进行表征。借助罗丹明B的脱色降解作为模板反应,考察煅烧温度和Ce掺杂量对Ce/ZnO光催化性能的影响。结果表明:700℃煅烧3h制得的Ce掺杂量为1%的Ce/ZnO复合中空材料对罗丹明B的降解效果最佳,紫外灯照射2h可使罗丹明B溶液的降解率达到100%。

Ce掺杂ZnO/膨润土复合光催化材料的制备及其性能

以膨润土为载体,硝酸锌、硝酸铈和氢氧化钠为原料,采用沉淀法制备了Ce掺杂ZnO/膨润土复合光催化材料.利用X射线衍射(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附仪等对其进行表征,并通过对亚甲基蓝(MB)溶液脱色反应,考察紫外光照射下复合材料的光催化性能.结果表明,复合光催化材料中由于Ce掺杂ZnO的光催化作用与膨润土的吸附性相互协同,显示出优良的光催化活性和稳定性.当Ce的掺杂量为3.0%,同时复合光催化材料的加入量为20 mg/L,MB溶液的pH值为6时,复合光催化材料的性能最优,在紫外灯下照射2 h后,MB溶液的脱色率达到98.6%.

Ce掺杂的WO_3薄膜的电学性质

在磁控溅射仪上用直流Ce和W共同磁控溅射方法,在载玻片上沉积Ce掺杂的WO3薄膜,以研究溅射功率对该薄膜电学性质的影响.薄膜在550℃的空气中退火1 h,用X射线衍射和扫描电子显微镜分析薄膜的显微结构.结果表明:Ce掺杂后薄膜呈岛状结构生长,有利于薄膜沿b轴方向生长;当Ce和W的溅射功率分别为40 W和160 W时,薄膜的非线性系数最大,达到7.92.

Ce掺杂纳米TiO_2光催化剂的制备及降解甲醛的研究

介绍了溶胶-凝胶法制备Ce离子掺杂纳米TiO2的工艺流程。采用X射线衍射(XRD)、紫外可见分光光度法(UV-V is)等方法表征了Ce掺杂TiO2的相组成、紫外可见漫反射率与掺杂量的关系。结果表明,掺杂的TiO2在520℃、650℃焙烧2 h呈锐钛矿结构,在520℃焙烧2 h的TiO2的晶粒尺寸大约为20 nm,而掺杂Ce后其晶粒尺寸均减小,大约为12nm。UV-V is吸光度分析表明,掺Ce后吸收带边明显发生红移,但随着Ce掺杂浓度的增大,其对可见光的吸收影响不大。光催化降解反应表明,未掺杂Ce的TiO2反应2 h后对甲醛的没有降解作用,而Ce掺杂TiO2反应2 h后甲醛降解率达15%。

稀土Nd,Ce掺杂硅基薄膜光致发光特性

测量了Nd ,Ce稀土离子注入Si基晶片 ,在不同离子注入剂量、不同退火条件下的室温光致发光 (PL)谱 ,结果表明它们均具有蓝、紫发光峰 ,且发光稳定。在一定范围内发光效率随掺杂浓度的增加而增大 ,随退火条件的不同而改变。运用原子力显微镜 (AFM )对样品的表面形貌进行了观察 ,结果显示 ,样品表面颗粒大小、粗糙度将影响其发光效率。表面颗粒大小均匀 ,均方根粗糙度小的样品发光效率较高。通过对样品的卢瑟福背散射 (RBS)能谱测量 ,对样品的表面结构进行了探讨 ,并讨论了表面结构与光致发光特性之间的联系。对样品的发光机理作了初步探讨。

Ce掺杂TiO_2-SiO_2无定型介孔材料的合成及光催化降解染料的研究

采用水热合成法制备了Ce掺杂的具有介孔结构的TiO2-SiO2(Ce-TiO2-SiO2)无定型纳米复合材料。用N2吸附、XRD、FT-IR和UV-Vis对样品结构进行表征。该材料热稳定性较好,且具有较大的比表面积(162.57m2·g-1)、孔容(0.35cm3·g-1)和孔径(7.2nm)。该材料在紫外光、模拟太阳光照射下光催化降解甲基紫、亚甲基蓝两种染料的研究结果表明,该材料在紫外光照射下有高效光催化活性(降解效率分别为97.6%、98.5%),在模拟太阳光照射下也有很好的光催化活性(降解效率分别为76.1%、71.7%)。

Ce掺杂TiO_2光降解催化剂的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了不同Ce掺杂量的纳米TiO_2光催化剂xCe/TiO_2(x=0.3%,0.5%,1%,2%)。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、N2吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)对产物进行了表征。在紫外光照射下,以罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB)为降解物,研究了不同Ce含量样品的光催化性能,结果表明,Ce的引入抑制了锐钛矿晶粒的生长,比表面积由掺杂前的72.3m2·g^(-1)增大到掺杂后的120.2m2·g^(-1),掺杂后TiO_2的光催化活性大大提高,且当Ce掺杂的摩尔分数为0.5%时,对RhB和MB的光降解催化活性最佳,经过180min紫外光光催化,RhB和MB的降解率分别达到93.7%和86.4%。

Ce掺杂NiO纳米材料的制备及其气敏性能研究

以硫酸镍、硝酸铈和氢氧化钠为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,先通过化学沉淀反应,再经过高温煅烧得到Ce掺杂NiO纳米材料,并利用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对所得材料进行表征与分析。将所得Ce掺杂NiO纳米材料制成气敏元件,测试其对乙醇气体的敏感性能。结果表明:当Ce掺杂量为3%(质量分数)时,NiO纳米材料对乙醇气体具有较好的气敏响应性能;在工作温度为300℃时,该Ce掺杂NiO纳米材料对5×10^(-6)乙醇的灵敏度可达到2.20,响应时间小于20s。