基于Fe掺杂SrCoO_(3)敏感电极的阻抗型NO_(2)传感器

NO_(2)作为有害污染物,会引发光化学烟雾、酸雨和土地富营养化等。为了减少NO_(2)的排放,各个国家和地区制定了相关的法律和法规。开发高性能的NO_(2)传感器对于监测和控制NO_(2)处理过程至关重要。利用Fe掺杂SrCoO_(3)为敏感电极(SE),钇稳定氧化锆(YSZ)为电解质,制备阻抗谱型NO_(2)传感器。结果表明,在550℃下,Fe掺杂SrCo_(x)Fe_(1-x)O_(3)-SE传感器对不同浓度的NO_(2)气体具有良好的响应能力;掺入Fe元素,传感器的灵敏度显著提高;在高浓度NO_(2)气氛下,相角(Θ)响应值增加明显,在低浓度NO_(2)气氛下,响应值未明显降低。综合考虑响应值和响应速率等因素,SrCo_(0.85)Fe_(0.15)O_(3)-SE传感器敏感性能最佳,最佳工作温度为550℃,最大响应值高达27.1°,是未掺杂Fe之前的1.96倍。此外,在受到CH_(4)、CO_(2)、H 2、NH 3和NO等气体的干扰下,SrCo_(0.85)Fe_(0.15)O_(3)-SE传感器仍然能够保持良好的选择性。研究可对固体电解质型NO_(2)传感器研究提供参考。

Fe掺杂对纳米复合Ag-SnO_2电接触合金电弧演化行为的影响

应用高速数字摄像机和扫描电镜对纳米复合Ag-SnO2,Fe掺杂的纳米复合Ag-SnO2及商用Ag-SnO2-In2O3电接触合金的电弧演化过程和阴极斑点进行了比较研究。结果显示:空气中电弧的演化过程可以分为起弧、稳定燃烧和衰减3个阶段。Fe掺杂后,纳米复合电接触合金电弧演化过程的形弧时间是商用合金的2倍;对触点表面烧蚀起主要作用的稳定燃烧时间短;电弧弧根对应的阴极斑点数量多、跳动迅速、运动区域大;电弧弧根在阴极表面停留的时间短,热流输入少,使其燃弧后阴极斑点分散,烧蚀轻微,具有较好的耐电弧侵蚀性能。

Fe掺杂Mn/TiO_2低温脱硝催化剂的催化性能研究

采用氧化沉淀-浸渍法制备了不同含量Fe掺杂的Fe-Mn/TiO_2低温脱硝催化剂,考察了催化剂在80~180℃范围内的脱硝能力并通过XRD、BET、TG、H_2-TPR、NH_3-TPD等测试手段,对催化剂的物理化学性质进行了表征。实验结果表明,Fe的加入并没有改变Mn/TiO_2的主要晶相,仍是锐钛矿型的TiO_2,Mn Ox和FeO_x均以非晶态结构高度分散于载体表面,而且Fe的加入可以有效地改善催化剂的微观形貌、比表面积及表面酸性位点,从而提高其低温脱硝性能。Fe掺量在Fe/Ti为0.10时催化剂具有最佳性能,在120℃时脱硝率可达90%以上。

Fe掺杂纳米复合Ag-SnO_2电接触材料耐电压性能

利用化学共沉淀和常压烧结等方法制备出纳米复合Ag-SnO2和Fe掺杂Ag-SnO2触头合金,对合金触头进行了耐电压实验和SEM形貌观察。实验结果发现制备的触头合金呈现纳米第二相弥散均匀分布在Ag基体中。纳米复合电接触材料耐电压强度分布比商业用AgSnO2In2O3集中,但平均耐电压强度比商用低9.8%～29.7%。放电后,纳米复合电接触材料表面蚀坑凸凹起伏程度小,烧蚀轻微。

新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料Fe掺杂Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3性能研究

本文系统研究了新型中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料Sm0.5Sr0.5Co1-xFexO3-δ(SSCF)的晶体结构、热膨胀系数、导电率及电化学性能。固相合成的Sm0.5Sr0.5Co1-xFexO3-δ化合物均为单相材料,随着掺Fe量的不同,SSCF的晶体结构发生变化,在0≤x≤0.4时,SSCF为正交晶系钙钛矿结构,在0.5≤x≤0.9时,SSCF为立方晶系钙钛矿结构。Fe掺杂可以显著的改善Sm0.5Sr0.5CoO3的热膨胀系数,随着Fe含量的增加,热膨胀系数减小。在800℃下,SSCF导电率均大于100S·cm-1。随着Fe含量的增加,极化电阻增大;含量x=0.4时,极化电阻达到最大值;之后,随Fe含量的增加,极化电阻减小,在700～800℃时,Sm0.5Sr0.5Co0.2Fe0.8O3-δ表现出了良好的氧催化活性。

Fe掺杂对纳米Ag-SnO_2电接触合金润湿性及电性能的影响

采用座滴法研究Fe掺杂对Ag与纳米SnO2之间润湿性的影响,进一步利用化学共沉淀和常压烧结法制备掺杂Fe元素的Ag-SnO2电接触合金,对该合金进行耐电压和模拟电弧侵蚀试验,并通过冷场发射扫描电镜(FESEM)及X射线能谱仪(EDS)分别对其在电弧侵蚀前后的形貌和成分进行观察和分析。结果发现,Fe的加入使Ag与纳米SnO2之间的润湿性提高,但掺杂含量达到一定值(Sn与Fe的原子比为14:5)后,增加掺杂量对润湿角影响不大。所制备的电接触合金呈现纳米第二相弥散均匀地分布在Ag基体中;随掺杂元素Fe含量增加,合金的耐电压强度提高,表面发生的局部熔化和Ag液集中喷溅现象明显减轻。

活化半焦负载Fe掺杂TiO_2光催化烟气脱硝的研究

利用溶胶-凝胶法制备了活化半焦负载Fe掺杂TiO2的光催化剂,分别在紫外和可见光下考察了其对模拟烟气的光催化氧化脱硝效果。实验结果表明,Fe掺杂后的光催化剂在紫外和可见光下较未掺杂的光催化剂氧化脱硝率分别提高了15%和10%,结合XRD和FT-IR分析可知,Fe元素以取代掺杂的方式进入TiO2晶格中,并形成光生电子和空穴的捕获陷阱,有效延长了光生载流子的分离,从而使得参加光催化反应的光生载流子数量增加,进而提高了紫外光催化脱硝活性并扩展了可见光的响应。

一步火焰辅助热解法制备Fe掺杂嵌碳TiO_2及其光催化性能

以钛酸四丁酯、无水乙醇和无水氯化铁为前驱体,通过一步火焰辅助热解法制备了Fe掺杂嵌碳TiO2,并研究了样品的光催化活性.利用扫描电子显微镜及能谱、X射线光电子能谱、X射线粉末衍射和紫外-可见漫反射吸收光谱等对样品的形貌、组分、晶型和光吸收进行了表征,并研究了样品在紫外和可见光下的光催化活性.结果表明,无需后续热处理可直接得到主要是锐钛矿相TiO2的样品,Fe3+以替位掺杂形式进入TiO2晶格,随掺杂量增加,样品在可见光区域的吸光度提高,吸收带边红移.Fe掺杂量(摩尔分数)小于0.2%可改善样品的光催化活性,当Fe掺杂量为0.1%时,样品在可见光和紫外-可见光照射下均显示出最高的降解亚甲基蓝速率.

Fe掺杂PTFE-PbO_2/TiO_2-NTs/Ti电极的制备、表征及电催化性能

采用电沉积法制备了Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti、PbO2/TiO2-NTs/Ti、PbO2/Ti 3种电极,运用扫描电镜、X射线衍射仪观察表面形貌与形态,通过线性扫描伏安法在0.1 mol·L-1的H2SO4中测定电极的析氧极化曲线.以对硝基酚(p-NP)为目标污染物,考察了电极的电催化活性,在20 mA.cm-2电流密度下降解100 mg·L-1 p-NP,120 min时表观速率常数分别为0.0370 min-1、0.0265 min-1和0.0180 min-1,COD去除率分别为77.38%、74.07%、66.18%,研究发现在相同的条件下Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti性能更佳,矿化更完全.

低光照强度下Fe掺杂g-C_3N_4/PVDF膜的光催化降解性能研究

以三聚氰胺和前躯体盐为原料,采用半封闭热解法在g-C_3N_4中引入Fe元素。结构分析表明,Fe能够通过化学键合进入g-C_3N_4的骨架结构中形成掺杂型g-C_3N_4。通过将催化剂与聚偏氯乙烯(PVDF)制成复合膜,考察了Fe引入前后g-C_3N_4在低光照强度下紫外光催化降解甲基橙的光催化活性。研究发现g-C_3N_4/PVDF复合膜具有吸附-迁移-光降解的链锁效应,其光降解率达到11.85%,优于g-C_3N_4粉体的2.5%;Fe的引入能提高光催化性能。在Fe掺杂体系中,光催化性能随Fe含量的提高呈现先增加后减小的趋势,在Fe含量为1.65%(wt,质量分数),热解温度为600℃时,降解率最高达到35.38%。

Fe掺杂g-C3N4光催化剂的制备及光催化性能研究

光催化剂g-C3N4因具降解汽乍尾气待性受到广泛关注,但其在路面低降解效率限制了其应用。采用金屈元索对g-CsM改性,制备高活性光催化剂Fe-C3N4,并采用分散液喷涂法将其在路面上应用,以NO降解率来评价F-eC3N4的光催化活性。结果表明:当Fe掺杂量为1%时,样品对NO降解率为75.43%,显著高于g-C3N4(50.78%)。紫外可见(UV-Vis)光谱和荧光发射(PL)光谱结果表明:Fe掺杂改变了g-C3N4能带结构,降低了带隙能,提高了可见光的利用率。X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FT-IR)光谱结果表明:Fe掺杂并未改变g-C3N4晶体结构。由扫描电镜(SEM)观察到Fe掺入改善了g-C3N4的团聚情况,细化晶粒尺寸,从而増大了比表面积。对分散液喷涂沥青试件进行NO降解试验,结果表明:分散液喷涂法具有较好的实际降解效果。

可见光响应型Fe掺杂SiO_2/TiO_2光催化材料的制备及降解水中腐殖酸的研究

采用溶胶凝胶法制备了可见光响应型Fe掺杂SiO2/TiO2光催化材料,并采用TG-DTA、XRD、UV-vis、TEM及XPS等手段对其进行了表征。以水中腐殖酸的降解为探针反应,考察了可见光照射下Fe-SiO2/TiO2的光催化活性。XRD结果表明,Fe离子掺杂可抑制催化剂晶粒尺寸,600℃焙烧后的Fe-SiO2/TiO2为锐钛矿相结构。Uv-vis吸收光谱分析可看出Fe离子掺杂提高了催化剂对可见光的吸收能力,并使催化剂的吸收带边产生了红移。XPS光谱表明,催化剂表面存在着Fe2+和Fe3+。实验结果表明,Fe-SiO2/TiO2在可见光下对腐殖酸的光催化降解率优于SiO2/TiO2和TiO2。Fe-SiO2/TiO2具有较高光催化活性的主要原因为:Fe离子掺杂不仅使SiO2/TiO2催化剂的粒径减小和对可见光的吸收增强,而且在催化剂表面产生了有利于光生e--h+对分离的Fe3+/Fe2+氧化还原循环电对。

并流沉淀法合成Fe掺杂ZnO及其光催化脱氮性能

以Zn(NO_3)_2·6H_2O与NH_3·H_2O为原料,采用并流沉淀法合成了Fe掺杂ZnO,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)及比表面积(BET)等测试方法对产物的结构与形貌进行了表征;并以吡啶(Py)石油醚溶液为模拟污染物,考察了其光催化脱氮性能。结果表明,当Fe掺杂量不高于1.0%时,所有复合物均拥有单一的六方晶系纤锌矿结构,尚未出现其他物相。Fe掺杂可有效抑制ZnO晶粒的生长,增大产品的比表面积,并拓宽其光响应范围,显著提高催化剂的光催化活性。处理初始浓度为10μg·g^(-1)的Py石油醚溶液,0.50%Fe光催化剂投加量为0.6 g·L^(-1),光照距离10 cm,经150 W高压汞灯照射50 min,Py的降解率达到65.3%。

Fe掺杂ZnO纳米薄膜的制备与光催化性能研究

利用低温水热法在石墨烯涂覆的聚对苯二甲酸乙二醇酯(GPET)柔性衬底上制备了Fe掺杂ZnO(FZO)纳米复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)对样品的晶体结构和微观形貌进行了表征。实验结果表明,Fe掺杂前后的ZnO纳米复合材料均为六方纤锌矿结构,且没有其他杂质峰出现。ZnO/GPET纳米薄膜为不规则的棒状,而Fe掺杂使其生长成横截面为正六边形的纳米棒状结构。光致发光(PL)谱表明,FZO/GPET使其电子-空穴对的复合效率大大降低。与ZnO/GPET纳米材料相比,FZO/GPET纳米复合材料具有更好的光催化活性,在紫外光照射下,对亚甲基蓝(MB)的降解率增加了7.1%。同时,对FZO/GPET的光催化机理进行分析,结果表明其光催化性能的提高得益于ZnO与Fe金属粒子的协同作用。

Fe掺杂ZnO稀磁半导体的结构与磁性

以Fe(NO3)3.9H2O与Zn(NO3)2.6H2O为原料,与适量的柠檬酸配制成溶液,采用溶胶-凝胶(sol-gel)法合成干凝胶前驱体,将前驱体在空气及氩气气氛中烧结得到Zn1-xFexO样品,并用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和振动样品磁强计(VSM)对所制备样品的结构和磁性进行研究.结果表明,在氩气中烧结时,Fe在ZnO中的掺杂摩尔分数小于4%,在空气中烧结时,Fe在ZnO中的掺杂摩尔分数约为10%,在两种气氛下制备相同掺杂摩尔分数样品的磁性不同,是由于Fe在样品中所处的价态不同,从而影响了样品的结构及磁性.

Fe掺杂氢化非晶碳薄膜制备及其热稳定性能

以H2、反式-2-丁烯(T2B)和二茂铁混合气体为工作气体,用金属有机等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备了Fe掺杂氢化非晶碳(a-C:H:Fe)薄膜。使用X射线光电子能谱(XPS)对a-C:H:Fe薄膜成分进行了分析。使用台阶仪、场发射扫描电镜(FESEM)、热重分析和紫外可见分光光度计(UV-VIS),对比分析了a-C:H薄膜和a-C:H:Fe薄膜的沉积速率、表面形貌、热稳定性和光学带隙变化。研究表明:相同制备条件下,相比a-C:H薄膜,a-C:H:Fe薄膜的沉积速率高,表面颗粒小,容易碳化,光学带隙变窄。

Fe掺杂对水热合成In2O3结构与光催化性能的影响

通过水热合成法制备了不同Fe掺杂浓度的Fe-In2O3复合材料,采用扫描电镜、元素能谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱等技术分析了样品的形貌与微观结构,并以罗丹明B为目标降解物测试了其光催化性能.结果表明,随Fe掺杂量的增加,In2O3晶粒的形貌由短纤维构成的不规则厚片状向纤细的薄片状变化,最终呈现花朵状.表面形貌的改变使样品的吸附性增强,并导致OH键(H2O)的振动加强,样品形成了新的化学键Fe—O—In,使晶体衍射峰的峰位发生偏移.Fe掺杂也抑制了In2O3晶粒的长大,同时随Fe含量的增加,In2O3的光吸收范围逐渐向可见光方向移动.最终发现Fe掺杂可以明显提高In2O3的光催化性能,在紫外光照射下其对罗丹明B的降解率可达96%.光催化降解罗丹明B的过程符合一级反应动力学方程,活性物种捕获实验证明空穴和超氧自由基是光催化体系中的主要活性物种.

可见光响应Fe掺杂ZnO的制备及光催化性能的研究

以硝酸锌、氯化铁等为原料,采用水热合成法制备不同比例Fe掺杂的ZnO光催化剂(Fe-ZnO)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼散射(Raman)和紫外可见(UV-vis)漫反射光谱对样品的形貌、结构、相组成进行表征。结果表明,Fe已经掺入了ZnO晶格中;掺杂使光吸收带向红外区域扩展,提高可见光响应。BET测试发现Fe掺杂的ZnO材料具有很好的结构稳定性和相当高的比表面积,对Cr(VI)水溶液进行降解实验,结果显示Fe掺杂后ZnO具有较高的光催化活性和良好的稳定性。

新型Fe掺杂钙钛矿型KMgF_3光催化剂制备及性能

通过微乳液法制备了Fe掺杂钙钛矿型KMgF_3光催化剂,运用扫描电子显微观察(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL spectra)、X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂形貌、结构及理化特性等进行表征。考察了制备材料对水体中罗丹明B和甲基橙的光降解性能和其稳定性。结果表明,Fe^(3+)通过取代Mg^(2+)掺杂进入KMgF_3晶格形成均质固溶体,抑制晶粒长大和团聚的同时形成新的掺杂能级和浅电子陷阱,显著改善催化剂的光谱响应和抑制催化剂表面光生电子和空穴的复合。最适Fe^(3+)掺杂量为Mg^(2+)的1/4(摩尔分数),掺杂催化剂对水体罗丹明B、甲基橙的降解率30min内分别可达92%、91%,相比未掺杂的催化剂,降解率分别显著提升了约63%、68%。经5次光降解实验循环后,掺杂催化剂活性仍可保持新鲜催化剂的90%以上。

溶胶-凝胶法制备ZnO及Fe掺杂ZnO薄膜及其表征

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体上制备了ZnO和Fe掺杂ZnO薄膜,并通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和紫外-可见分光光度计对所制备薄膜的表面形貌、结构和光学性能进行分析。结果表明,2种薄膜均表面光滑,为沿(101)晶面取向的纤锌矿结构;与ZnO薄膜相比,Fe掺杂ZnO薄膜表面更光滑,且晶粒尺寸从58.512nm减小到36.460nm;另外,Fe掺杂后,沿(101)晶面的取向程度减弱,且禁带宽度由3.1eV增大到3.4eV。