Zn^(2+)掺杂高岭石基纳米TiO_2光催化材料的表面特性研究

基于高岭石表面是以Si-O键为主的亲水表面且具有巨大比表面积,易于复合光催化优异的TiO2膜。以高岭石为基材,溶胶-凝胶法制备了具有光催化活性的Zn2+掺杂TiO2/高岭石复合光材料。采用XRD、FTIR、Raman、XPS等技术对材料的晶体结构、分子结构、表面元素组成及化学态、纳米TiO2晶体膜的覆盖面积进行表征分析。结果表明:Ti-O与高岭石结构的Si-O发生化学键合,在高岭石表面形成Si-O-Ti键合的纳米TiO2晶体膜,占高岭石表面积的91.35%。掺杂的Zn2+只是在TiO2晶体表面复合氧化成红锌矿,而不能进入TiO2晶格。物理化学复合增加了基材高岭石表面晶体缺陷,有利于TiO2晶体表面光生载流子的增生和传输。

Li^+,Zn^(2+)共掺杂对Gd_2O_3:Eu^(3+)纳米粉结构和发光性能的影响

采用燃烧法制备出Li+,Zn2+掺杂的Gd2O3∶Eu3+纳米荧光粉,研究了掺杂离子对Gd2O3∶Eu3+的结晶性能、晶粒形貌和光致发光特性的影响。以X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、发射光谱和衰减时间谱等手段表征材料性能。结果表明,Li+,Zn2+掺杂可显著提高Gd2O3∶Eu3+纳米粉在611 nm处的发光强度,最大可达到未掺杂时的2.5倍。发光增强的主要原因可归结为3个方面:(1)使晶粒由单斜相向更利于发光的立方相转变;(2)氧空位的敏化剂作用;(3)掺杂离子的助熔剂效应,使晶粒的结晶性能提高、粒径增大,从而降低表面态引起的发光猝灭。

Zn^(2+)掺杂对GdTaO_4:Eu^(3+)荧光粉结构和发光性能的影响

采用高温固相反应法制备了掺杂不同浓度Zn2+的GdTaO4:Eu0·1荧光粉,研究了Zn2+掺杂对Gd-TaO4:Eu3+的结晶性能,晶粒形貌和光致发光特性的影响。以X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激发-发射谱、衰减时间谱等方法对其性能进行了表征。结果表明,Zn2+掺杂可显著提高GdTaO4:Eu3+的光致发光强度,当掺杂浓度x=0·01时,光强被提高至2·7倍,可归因于的Zn2+进入了GdTaO4:Eu3+基质晶格,产生了一定浓度的氧空位以达到电荷平衡,并导致发光中心Eu3+的晶格场发生畸变;当x=0·13时,光强提高至3·2倍,且其衰减时间被缩短至40%,可归因于Zn2+的助熔剂效果;但当x>0·13时,ZnO和GdTa7O19杂相的出现将导致发光强度减弱和衰减时间延长。另外,初步探索表明,Li2CO3和KCl的共掺杂能进一步提高GdTaO4:Eu0·1,Zn0·13的发光强度。

Zn^(2+)离子掺杂对负载TiO_2薄膜光催化活性的影响

以钛酸丁酯和ZnSO4·7H2O为原料,采用溶胶 凝胶法在钛片、玻璃、釉面瓷砖、陶瓷、不锈钢和铝片六种载体上制备了Zn2+掺杂TiO2薄膜,讨论了不同Zn2+掺杂浓度下不同载体表面上制备的TiO2薄膜对甲基橙脱色率的影响。结果表明,Zn2+对TiO2薄膜的掺杂效果与载体的类型密切相关,并且不同载体其Zn2+掺杂的最佳浓度也不同。Zn2+掺杂后,TiO2薄膜光催化活性提高最大的是釉面瓷砖,其次是钛片、玻璃、陶瓷。不锈钢和铝片上TiO2薄膜的光催化活性不但没有升高,反而降低了。

Zn^(2+)掺杂对锂离子电池正极材料LiFePO_4性能的影响

以Zn(NO4)2.6H2O为Zn源,蔗糖为C源,对LiFePO4进行了Fe位掺杂和包覆研究。用XRD、交流阻抗方法和恒流充放电研究了材料的结构和电化学性能。结果表明:包覆掺杂后的材料具有橄榄石型晶体结构。从LiFePO4、LiZn0.01Fe0.99PO4到LiZn0.01Fe0.99PO4/C其电荷转移阻抗逐渐减小,材料的可逆性能逐渐增强。掺杂后的材料初始容量和循环性能都得到明显的改善,在0.1C的倍率下,LiFePO4、LiZn0.01Fe0.99PO4和LiZn0.01Fe0.99PO4/C首次放电容量分别为93.1mAh.g-1、130.4mAh.g-1和159.2 mAh.g-1。放电倍率提高到0.5C时,LiZn0.01Fe0.99PO4/C首次放电容量仍有137.3 mAh.g-1,其后的70次循环容量衰减仅4.3%。

Li^+,Zn^(2+),Mg^(2+)掺杂Lu_2O_3∶Er^(3+)荧光粉的制备及发光特性

用微波高温固相法合成了Er^(3+)单掺Lu_2O_3,Li^+与Er^(3+)共掺Lu_2O_3及Li^+,Zn^(2+),Mg^(2+)掺杂Lu_2O_3∶Er^(3+)的荧光粉。实验表明金属离子Li^+、Zn^(2+)、Mg^(2+)、Er^(3+)掺杂Lu_2O_3,不影响Lu_2O_3的立方晶相。扫描电子显微镜测量表明,Li^+掺杂可以有效改善粉体的分散性和形貌,Li^+,Zn^(2+),Mg^(2+)共掺杂获得的粉体颗粒分布更加均匀,粒径范围为80～100 nm。379 nm激发下,Li^+与Er^(3+)共掺样品发光较单掺Er^(3+)样品在565 nm处的发光增强了4.5倍,而Li^+、Zn^(2+)、Mg^(2+)与Er^(3+)共掺样品较其发光增强5.3倍。980 nm激发下,Li^+与Er^(3+)共掺样品,Li^+、Zn^(2+)、Mg^(2+)与Er^(3+)共掺样品的发光分别比单掺Er^(3+)样品在565 nm处发光增强23倍与39倍,在662 nm处发光强度分别增强20倍与43倍。379 nm激发下,较单掺Er^(3+)的样品,掺杂Li^+的样品和Li^+,Zn^(2+),Mg^(2+)和Er^(3+)共掺的样品荧光寿命均有所增加,而Zn^(2+)、Er^(3+)共掺及Mg^(2+)、Er^(3+)共掺样品的荧光寿命则有所缩短。

Cl^-和Zn^(2+)阴阳离子复合掺杂α-氢氧化镍的结构与电化学性能

采用化学共沉淀法,制备出Cl-和Zn2+阴阳离子复合掺杂α-Ni(OH)2粉体。样品材料利用XRD、EDS、SEM、IR、DSC-TG和粒度测试仪进行结构形态及物理特性表征分析。同时以其为活性物质合成镍正极材料并组装MH-Ni电池,测试其充放电、循环可逆特性和交流阻抗等电化学性能。实验结果表明,在掺杂物质摩尔比为Cl-:Zn2+=1:3时,Cl-和Zn2+复合掺杂α-Ni(OH)2为层状结构,结晶水含量较高,热分解温度低。其MH-Ni电池在以80mA/g恒流充电5h,40mA/g恒流放电至终止电压为1.0V的充放电制度下,电化学极化阻抗较小,放电比容量为354.08mAh/g,放电平台平稳、中值电压高达1.313V,且经过多次充放电循环后,其电极活性物质仍然保持α-Ni(OH)2状态,电极过程结构稳定,循环可逆性较好,具有较高的电化学活性。

共掺Rb^(+)和Zn^(2+)蓝光钙钛矿量子点及其发光二极管

共掺Rb^(+)、Zn^(2+)得到了(Cs_(0.8)Rb_(0.2))(Pb_(0.93)Zn_(0.07))(Br_(1.8)Cl_(1.2))蓝光钙钛矿量子点。相比未掺杂的CsPb(Br_(1.8)Cl_(1.2))量子点,Rb^(+)、Zn^(2+)与卤素离子(Br^(-)、Cl^(-))形成更加稳定的钙钛矿八面体晶型,抑制了Cl^(-)空位缺陷的形成,提高了量子点的稳定性。掺杂后的量子点溶液光致发光效率从未掺杂的5%显著提高到52%,同时辐射复合也得到了显著增强。Rb^(+)、Zn^(2+)共掺使量子点的HOMO能级上移0.31 eV,降低了从空穴传输层(HTL)到发光层(EML)的注入势垒,有利于空穴注入。基于Rb^(+)、Zn^(2+)共掺的蓝光钙钛矿量子点,设计了结构为ITO/PEDOT∶PSS/TFB/Pe⁃QDs/TPBi/LiF/Al的发光二极管器件,得到发光峰位于470 nm、半峰宽为19 nm的蓝光发射,最大外量子效率(EQE_(max))达到3.55%。

Fe^(3+),Zn^(2+)共掺杂高效纳米TiO_2光催化剂的制备表征及光催化性能

利用溶胶-凝胶法制备了Fe3+,Zn2+单一掺杂及共掺杂的纳米二氧化钛粉体,并用SEM,XRD对其进行了表面形貌和物相表征,模拟太阳光下对亚甲基蓝溶液进行了降解实验.结果表明,Fe3+,Zn2+掺杂500℃度热处理2 h得到的二氧化钛均为锐钛矿相,共掺杂抑制TiO2晶粒长大的作用最明显,粒径最小.对亚甲基蓝的光催化实验表明,单一Zn2+或Fe3+掺杂对TiO2的光催化活性影响不大,而Fe3+,Zn2+共掺杂能明显提高TiO2的光催化活性.催化剂的粒径大小以及共掺杂元素的协同作用可能是共掺杂提高光催化活性的主要原因.

基于Zn^(2+)与Mo^(6+)共掺杂TiO_(2)复合粒子的抗菌PVDF平板膜制备及其性能分析

为获得具有优异抗菌性能的聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)膜,以锌离子(Zn^(2+))与钼离子(Mo^(6+))共掺杂二氧化钛(TiO_(2))复合粒子为添加物,通过非溶剂致相分离法制备改性PVDF平板膜;采用FESEM、XRD、平板计数等技术分析Zn^(2+)与Mo^(6+)共掺杂TiO_(2)复合粒子的形貌、物相结构和抗菌性,探究复合粒子添加量对改性PVDF平板膜形貌、机械性能、纯水通量和抗菌性能的影响。结果表明:制备的Zn^(2+)与Mo^(6+)共掺杂TiO_(2)复合粒子尺寸为100~350 nm,保留了纯TiO_(2)粒子锐钛矿型的晶型结构,且相较纯TiO_(2)粒子和Zn^(2+)掺杂TiO_(2)复合粒子抗菌性明显提升;复合粒子的添加量会显著影响改性PVDF平板膜的各项性能,当添加量为2.0%(以质量分数计)时可制备得到性能优异的改性PVDF平板膜;与不添加复合粒子制备得到的纯PVDF平板膜相比,最优添加量下制备所得改性PVDF平板膜呈现出较多均匀的蜂窝状大孔,孔隙率高达80.4%,机械强度提升了28.9%,水接触角由97.4°降低到53.5°,纯水通量由292.3 L/(m^(2)·h)提高到490.1 L/(m^(2)·h)。此外,当共培养时间为15 h时,最优添加量下制备所得改性PVDF平板膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率可达100%。该结果为抗菌性PVDF分离膜的制备提供了理论基础。

活性碳负载Fe^(3+)\Zn^(2+)掺杂改性纳米TiO_2的制备及光降解性能研究

文章利用溶胶-凝胶法制备出活性碳负载Fe3+\Zn2+掺杂改性纳米TiO2,考察了煅烧温度对催化剂在人造光源下降解甲基橙性能的影响;结果表明在500℃时热处理的样品有较好的降解效果,并且经过活性碳负载的Fe3+\Zn2+掺杂改性纳米TiO2的光催化性能,明显好于未经负载的掺杂改性纳米TiO2粉体。

基于杉木模板的Zn^(2+)掺杂TiO_(2)的光催化性能研究

【目的】针对木材加工行业带来的加工剩余物浪费问题,本研究以杉木为模板,通过浸渍–煅烧的方法,制备具有木材分级多孔结构的Zn^(2+)掺杂TiO_(2)复合光催化剂,利用木材加工剩余物的高值化利用的方式提高光催化材料的性能。【方法】以亚甲基蓝溶液为降解对象,探讨了不同的Zn^(2+)掺杂对木材模板TiO_(2)的光催化活性的影响,并结合XRD、SEM、XPS、BET、TEM和UV-vis等表征分析探讨模板二氧化钛的光催化降解机制。【结果】以杉木为模板的Zn-TiO_(2)具有良好的孔隙结构,其晶型为锐钛矿型和少量的金红石型的混晶结构,平均晶粒尺寸为22.0 nm。掺杂的Zn^(2+)取代了Ti4+的晶格的位置,使TiO_(2)吸收波长在可见光区发生红移。在紫外光照射条件下,杉木模板1.0%Zn-TiO_(2)对亚甲基蓝的降解效率最高,达到了99.31%,相比无模板TiO_(2)提升了27%,同时其禁带宽度相比于无模板TiO_(2)从3.08 eV减小至2.41 eV。在循环降解亚甲基蓝的实验中,5次降解效率均达到90%以上。【结论】采用木材模板法制备的Zn-TiO_(2)光催化降解有机污染物性能优异,具有良好的稳定性。木材独特的孔隙结构有利于光的吸收和传质,较高的比表面积为光催化提供了更多的活性位点。Zn^(2+)与被替代的Ti4+由于半径和价态差异使晶格内产生晶格缺陷,抑制了光生电子–空穴的复合,增加了载流子的运输,从而提高光催化性能。将木材剩余物的加工与多孔无机材料领域相结合,对木材加工剩余物的功能化转变具有潜在的应用前景。

Zn^(2+)掺杂增强NaY(MoO_4)_2:Yb^(3+),Ho^(3+)荧光粉的上转换发光性能研究

采用高温固相法制备了一系列的NaY_(0.78-x)(MoO_4)_2∶0.2Yb^(3+),0.02Ho^(3+),xZn^(2+)(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25)荧光粉。通过X射线衍射仪、扫描电镜以及荧光光谱仪分别对样品的结构、形貌和荧光性能进行了表征。结果表明Zn^(2+)的掺杂可以通过替换Y^(3+)格位和占据晶格间隙的方式进入基质晶格。在980nm激光激发下,样品呈现出了强烈的绿光(551nm)和相对微弱的红光发射(668nm),分别归因于Ho^(3+)的~5F_4,~5S_2→~5I_8和~5F_5→~5I_8跃迁。Zn^(2+)的掺杂可以使上转换发光强度显著增强,其原因是Zn^(2+)掺杂产生了O^(2-)空位而且可以裁剪Ho^(2+)周围的局域晶体场对称性。基于泵浦依赖的研究,对能级图和可能的上转换发光机理进行了详细的讨论。

锌掺杂对Li_4Ti_5O_(12)负极材料电化学性能的影响

通过溶胶凝胶法制备Li4Ti5O12及锌掺杂Li4-2x/3ZnxTi5-x/3O12(x=0.05,0.10,0.15,0.20)活性材料,并优化了最佳掺杂量为x=0.10。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电测试对材料进行结构、形貌及电化学性能表征。结果表明:掺杂适量的锌离子不会改变钛酸锂的尖晶石结构和形貌,1C时,Li3.93Zn0.10Ti4.97O12放电比容量升高且容量保持率为99.74%;而纯相的容量保持率仅为94.30%。

LiCoPO_4正极材料掺Zn^(2+)及全电池特性

采用柠檬酸溶胶-凝胶法合成锌离子(Zn^(2+))掺杂的磷酸钴锂(LiCoPO_4)正极材料LiZn_xCo_(1-x)PO_4。XRD和SEM分析表明:少量Zn^(2+)掺杂不会明显改变晶格结构,且粒径变小、粒度更均一。充放电(3.0~5.1V)及高低温性能测试表明:Zn2+掺杂后,材料的比容量提高、循环性能改善,并有较好的高倍率及高低温放电性能。Zn^(2+)掺杂量为0.01时,首次0.1 C放电比容量为150.3 mAh/g,比纯相增加15%。1.0C、5.0C放电比容量分别为118.9mAh/g和67.1mAh/g。在40℃、0℃下的0.1C放电比容量分别为160.0mAh/g和37.8mAh/g。循环伏安及交流阻抗测试表明:少量Zn^(2+)掺杂使电荷转移阻抗减小,电化学可逆性增强。LiZn_(0.01)Co_(0.99)PO_4与Li_4Ti_5O_(12)组成的3.3 V全电池以0.1C放电,比容量可达135.3mAh/g。

Zn^(2+)-TiO_2悬浮体系光催化降解罗丹B(RB)的研究

用水热法制备了掺杂Zn2+的TiO2纳米粒子,研究了Zn2+离子掺杂的TiO2纳米粒子悬浮液光催化降解罗丹明B的能力.结果表明,Zn2+的掺杂使得TiO2纳米粒子悬浮液光催化降解罗丹明B的能力大大提高,Zn2+离子的掺入量有一最佳值使光催化降解罗丹明B的能力达到最大值.

锌离子电池锰基正极材料研究进展

可充电水系锌离子电池是一种环保且电化学性能优异的二次电池,但锰基正极材料在充放电过程中结构易坍塌、导电率低、稳定性差等缺点严重制约了水系锌离子电池的发展。笔者首先阐述了锰基正极材料中锌离子的储存机理,主要有Zn^(2+)嵌入/脱出机理、H+/Zn^(2+)共嵌入/脱出机理和化学转化反应机理。Zn^(2+)嵌入/脱出机理包括无相变反应和新相生成反应。而新相生成反应又分为可逆相变和不可逆相变。然后,基于锰基正极材料面临的问题,讨论了改善其储锌性能的主要方法。目前可采用的方法包括缺陷工程、与导电材料复合、离子掺杂、表面修饰技术等。用以上方法改进后的锰基正极材料表现出了更加优异的性能。

Zn^(2+)掺杂对Ag-SiO_2薄膜抗菌性能的影响

采用sol-gel法,以正硅酸乙酯作为反应的前驱体,硝酸银为抗菌活性成分,硝酸锌作为Zn2+掺杂试剂,通过浸渍提拉法在普通的玻璃基片上制备Zn2+掺杂的Ag-SiO2复合薄膜,用XPS光电子能谱对薄膜上的Ag的价态进行了研究,用抑菌圈法评价复合薄膜的抗菌性能。结果表明:Zn2+掺杂能够显著提高Ag-SiO2复合薄膜的抗菌性能。

巨磁电阻材料La_(1-x)Zn_xMnO_3化合物的制备工艺及其结构研究

对巨磁电阻材料La1-xZnxMnO3(x=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1.0)样品的制备工艺、晶体结构、微观结构进行研究。结果表明,样品ZnO与MnO2固相反应的烧结温度和时间分别大于1300℃和6h时,反应生成具有四面体结构的ZnMnO3化合物;压制成型的压力对结构具有一定影响;不同浓度的Zn2+(x=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9)掺杂样品在1350℃烧结12h后,均具有钙钛矿结构,但掺杂浓度在大于x=0.5时有新的衍射峰,产生新的物相,从而影响巨磁电阻效应性能。