高效率BaAl_(4)Sb_(2)O_(12)∶Eu^(2+)荧光粉合成与发光性能

白光LED作为第四代照明光源已经广泛应用到人们生活的各个领域,其中荧光粉是获得高性能白光LED的关键材料之一。如何用简单的方法制备高性能的荧光粉是目前研究人员的一个挑战性工作。本文采用高温固相法,加入助熔剂H_(3)BO_(3)、NH_(4)Cl、SrF_(2)、LiF和BaF_(2),成功制备了BaAl_(4)Sb_(2)O_(12)∶Eu^(2+)(BASO∶Eu^(2+))荧光粉。通过晶体结构分析、发射光谱、X射线光电子能谱(XPS)以及荧光寿命分析,表明过量的Sb_(2)O_(3)能够有效地将Eu^(3+)还原成Eu^(2+),提高Eu^(2+)在563 nm处的荧光强度约12.5倍,内量子效率(IQE)可以达到96.14%。另外,还研究了不同助熔剂对荧光粉晶体结构、荧光强度以及内量子效率的影响。本实验采用的方法简单,避免使用具有一定危险的还原性气体烧结,易于工业化应用以及降低生产成本。

鸡蛋壳负载Co_(3)O_(4)催化剂制备及其N_(2)O分解性能研究

采用废弃的鸡蛋壳作载体,沉积沉淀法制备了一系列不同Co_(3)O_(4)含量Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂,并在连续流动微反装置上考察了N_(2)O分解性能。结果表明,当Co_(3)O_(4)质量分数为20%时,催化剂表现出优异的N_(2)O分解性能。在空速10000 h^(−1)和N_(2)O含量0.1%的条件下,400℃可实现N_(2)O完全转化;其比活性约为Co_(3)O_(4)催化剂的4.3倍(反应温度为440℃);同时,该催化剂对原料气中3%O_(2)、3.3%H_(2)O和/或2.0×10^(−4)NO表现出较强的耐受性和较高的稳定性。分析催化剂的多种表征结果发现,CaCO_(3)作为鸡蛋壳的主要成分,与活性组分Co_(3)O_(4)紧密结合,两者的强相互作用导致20%Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂中产生更多的氧空位和Co^(3+);Co_(3)O_(4)氧化还原性能得到提高,Co−O键被有效削弱;此外,该强相互作用可提高20%Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂表面碱性位点的强度,增大碱性位点数量,更易于转移电子而促进N_(2)O分解。

Na_(2)CO_(3)·10H_(2)O-Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O/SiO_(2)复合定形相变材料的制备及应用

以Na_(2)CO_(3)·10H_(2)O(SCD)、Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O(DHPD)为相变主体制备了共晶体系,通过绘制凝固点变化图与DSC测试共同确定在m(SCD)∶m(DHPD)=4∶6时形成共晶,FTIR和XRD结果显示,2种水合盐间没有发生化学反应,但其晶型结构发生改变。通过添加质量分数为2%的Na2SiO3·9H_(2)O作为成核剂降低体系的过冷度,且经历50次相变循环体系未出现相分离,相变焓值仅下降0.25%。进一步使用质量分数为25%的气相SiO_(2)作为支撑材料,采用浸渍法制备了相变前后形状稳定的共晶水合盐/SiO_(2)定形相变材料(SSPCM)。所得SSPCM的相变温度为24.08℃,相变焓值为146.6J/g,过冷度为0.55℃,热导率为0.4571W/(m·K)。同保温泡沫相比,其可将模拟房内部中心温度的升温时间延长了1.81倍,降温时间延长了0.39倍。

Z型Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)光催化剂的光催化还原CO_(2)性能

利用简单的化学还原沉积法将Cu_(2)O纳米球和Ag纳米颗粒均匀包裹在十面体BiVO_(4)表面,成功构建了一种具有高效电荷载流子分离/转移特性的Z型异质结光催化剂Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)。Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)在可见光下光催化CO_(2)还原为CO的产率可达5.37μmol·g^(-1)·h^(-1),分别是纯BiVO_(4)和Cu_(2)O的35.8倍和6.25倍。通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光(PL)光谱、瞬态光电流响应(TPC)和电化学阻抗谱(EIS)对Ag-Cu_(2)O/BiVO_(4)的晶体结构、形貌、组成、能带结构和吸光能力等进行了系统表征分析,并提出了其光催化体系还原CO_(2)的催化机理。

NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜电化学研究

PCB板(印刷电路板)剪裁铣削渣中含有金属铜和铝,且塑料含量高,采用电化学溶解隔膜电积工艺可以实现铜的剥离并得到高品位阴极铜。该工艺具有流程短、电流效率高、产品纯度高等优点,具有广阔的应用前景,但其电化学机理尚不明确,本文以PCB制造过程中产生的含铜固废作为阳极,采用钛板为阴极,在NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中采用隔膜电解工艺进行了一系列试验,包括不同铵盐体系、氨/硫酸铵体系中不同电极、氨/硫酸铵体系不同电解液组成的电化学行为曲线以及NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系电沉积铜的控制步骤、成核机理等。结果表明,氨/硫酸铵体系中电积铜的起始还原电位最低,电积时电耗较低,且该体系中氢的析出电位均较负,可避免因析出氢气降低阴极电流效率的副反应;NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中Cu^(2+)在钛电极表面的电沉积反应为不可逆过程,且为双电子一步转移过程,控制步骤为扩散控制;Cu^(2+)在钛电极上的成核机理接近于瞬时成核。该研究成果可为NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜工艺提供理论参考。

溶胶-凝胶法合成SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)发光材料及其影响因素

SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)是商用的绿光长余辉发光材料,在许多领域具有实际的应用。本文采用溶胶-凝胶法制备SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)材料,通过控制变量法指导学生分析铝/锶投料比、铝/尿素投料比和煅烧气氛等几个关键因素对SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)的发光性质和氧化还原性质的影响。SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)材料的溶胶-凝胶法的最佳合成条件是化工生产的重要参数,本教学工作有助于培养学生的科学研究的思路和实验操作能力,研究工作也为优化SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)材料的品质和发光性能提供重要的参考意义。

K_(2)O/MgFe_(2)O_(4)磁性固体碱催化剂的制备、表征及催化酯交换制备碳酸甘油酯

为了解决生物柴油制备过程中副产物甘油过剩、碳酸甘油酯产率低和催化剂回收困难的问题,以聚乙二醇600(PEG-600)为模板和分散剂,采用溶胶凝胶法制备镁铁氧体(MgFe_(2)O_(4)),以其为载体,KNO3为活性组分前驱体,采用浸渍法制备K_(2)O/MgFe_(2)O_(4)磁性固体碱催化剂。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、CO_(2)程序升温脱附(CO_(2)-TPD)和磁性分析对催化剂进行表征,并将催化剂用于甘油与碳酸二甲酯酯交换制备碳酸甘油酯的反应中,考察其催化性能。结果表明:制备的K_(2)O/MgFe_(2)O_(4)形成了K-Fe-Mg键,K_(2)O/MgFe_(2)O_(4)表面呈霉菌状,具有较多的中强碱位点和强碱位点,且具有较好的磁性;在PEG-600加入量10 g(硝酸镁1.5 g、硝酸铁4.71 g)、反应温度105℃、反应时间2 h、催化剂用量3%、甘油与碳酸二甲酯物质的量比1∶2的条件下,甘油转化率可达到99.53%,碳酸甘油酯产率可达到96.36%,且制备的催化剂重复使用性能良好,在重复使用5次后,碳酸甘油酯产率仍可达80.14%。综上,所制备的催化剂具有高甘油转化率、高碳酸甘油酯产率、重复使用性能高(通过外部磁场即可回收)等优点,有望实现工业化。

作物茎秆和叶片排放N_(2)O和CH_(4)的研究

以东北主要作物大豆、玉米和高粱为研究对象,首次同步考察了新鲜离体植物茎秆和叶片的N_(2)O和CH_(4)排放。结果表明:3种植物茎秆均能排放N_(2)O,玉米茎秆排放量最大,为13.587μL/L;3种植物叶片的N_(2)O排放较少,但42 h时大豆叶片的N_(2)O排放出现高峰,浓度达33.913μL/L。3种植物茎秆的CH_(4)排放表现出最初有排放之后吸收,3 h时玉米、大豆和高粱的CH_(4)浓度分别为2.113、2.341和2.355μL/L;植物叶片CH_(4)排放不明显,呈波浪起伏的变化规律。从N_(2)O和CH_(4)排放通量看,大豆叶片N_(2)O通量最高,达210.970 ng/(g·h);玉米叶片CH_(4)通量为0.148 ng/(g·h),其他茎叶均为吸收CH_(4)。研究结果不仅为植物叶片本身既能排放N_(2)O又能排放CH_(4)在植物中可能具有普遍性提供了试验依据,而且找出了植物排放N_(2)O和CH_(4)的新的排放部位——茎秆。

三元复合物Ag/Cu_(2)O/g-C_(3)N_(4)的制备及其光催化降解和抗菌性能研究

以尿素、硫酸铜、乙酸银为原料,采用溶液法制备了三元复合物Ag/Cu_(2)O/g-C_(3)N_(4),通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-Vis等手段对三元复合物的结构进行了表征;以罗丹明B为模型研究了三元复合物的光催化降解性能,以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为模型研究了三元复合物的抗菌性能,并探究了三元复合物的光催化降解机理。结果表明,Ag和Cu_(2)O粒子沉积在g-C_(3)N_(4)片层结构上,Ag、Cu_(2)O和g-C_(3)N_(4)三者之间的协同作用使得三元复合物的光催化降解性能和抗菌性能大幅提高。为构建用于实际水体污染处理的g-C_(3)N_(4)基复合材料提供了新思路。

NaF-Na_(3)PO_(4)-H_(2)O体系相图与热力学模型

NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系是稀土矿物加工的典型盐水体系,开发氟、磷回收工艺需要该体系的相图和热力学模型支持。利用等温溶解平衡法测定了273.15 K、298.15 K、323.15 K和348.15 K的固液相平衡数据,并基于eNRTL模型框架构建了该体系从最低共熔点到348.15 K的热力学模型。实验结果表明:NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系存在NaF、Na_(3)PO_(4)·12H_(2)O、Na_(3)PO_(4)·8H_(2)O和复盐NaF·2Na_(3)PO_(4)·19H_(2)O 4个固相物种;其中复盐在各温度均占据三元体系的主要相区,磷酸钠水合物的相区极窄,很难单独成盐,NaF相区相对较大并随温度升高而增大。热力学模型研究较好地表达了NaF–H_(2)O、Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系的多温离子活度系数、溶液渗透系数、二元体系相图,获得了盐水作用参数和6个固相的热力学数据;通过对三元体系多温相图数据的有效表达,获得了盐-盐作用参数和复盐的热力学数据,在此基础上推测了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系相图结构,获得了难以实验测定的9个零变量点和9条单变量共饱和线,从而得到了全部固相的平衡相区,并给出了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系完整相图,为更复杂体系的热力学表达以及工业应用提供了参考依据。

NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O脱水过程及其热力学与动力学性能

通过热重-差热分析仪(TG/DTA)测试了NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O的升温脱水过程,并对其脱水过程进行热力学和动力学分析。结果表明,NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O的脱水过程分为2步,第1次脱去9个水分子,形成NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·3H_(2)O;第2次脱去剩余的3个水分子,形成NH_(4)Al(SO_(4))_(2)。热力学分析NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O脱水过程中,脱落的液态水分子随即气化。动力学分析NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O脱水过程,脱去9个水分子的反应活化能为93.53 kJ/mol,脱去3个水分子的反应活化能为118.7 kJ/mol。

基于双发光位点能量传递构建高效窄带钙钛矿构型K_(2)BaPO_(4)F:Eu^(2+)荧光粉

随着近紫外芯片激发三基色荧光粉技术的发展,开发用于液晶显示背光源以满足高品质显示需求的新型窄带蓝色荧光粉已经成为材料研究者日益关注的焦点。本文采用高温固相法合成了具有钙钛矿结构原型的K_(2)BaPO_(4)F∶Eu^(2+)窄带蓝色荧光粉。K_(2)BaPO_(4)F基质由[FK_(4)Ba_(2)]八面体以共享Ba、K原子的方式相连形成三维网状阴离子框架,进而与孔道中的[PO_4]四面体连接形成K_(2)BaPO_(4)F钙钛矿结构框架。Rietveld精修分析表明,Eu^(2+)同时占据Ba^(2+)和K^(+)位点形成[Eu(1)O_8F_(2)]和[Eu(2)O_(6)F_(2)]配位多面体,两种多面体发光中心存在由偶极-偶极效应引起的Eu(1)→Eu(2)能量传递过程,使荧光粉具有发射峰值波长为432nm、半峰宽为43nm的高亮度窄带蓝光发射。基于密度泛函理论的第一性原理计算表明,K_(2)BaPO_(4)F基质为间接带隙化合物,理论带隙值为5.035eV。K_(2)BaPO_(4)F∶Eu^(2+)荧光粉展现了合适的荧光热稳定性(I_(493K)/I_(293K)=64%)和较高的内、外量子效率(分别为72.8%和46.4%),其性能指标虽然劣于BaMgAl_(10)O_(17)∶Eu^(2+)、K_(1.6)Al_(11)O_(17+δ)∶Eu^(2+)、Na_(3)Sc_(2)(PO_4)_(3)∶Eu^(2+)等典型蓝粉,但优于其他一些已报道的蓝色荧光粉。上述研究工作不仅展现了K_(2)BaPO_(4)F∶Eu^(2+)作为一种新型窄带蓝色荧光粉的应用潜力,而且也为基于矿物结构原型策略探索新型荧光粉提供了可能性。

面向凝聚态核磁共振的新型NaKV_(4)O_(9)·2H_(2)O材料与多铁性材料的物性研究

近年来凝聚态物理领域中,学者逐渐利用更加先进的技术,如核磁共振技术对不同材料进行更加详细的研究。因此研究利用凝聚态核磁共振技术对新型NaKV_(4)O_(9)·2H_(2)O材料与多铁性材料CuBr_(2)的物理性质进行测量与分析。结果表明,NaKV_(4)O_(9)·2H_(2)O曲线的峰部位置随着温度的不断增长,且在温度到120K附近的时候偏移量达到最大。CuBr_(2)的相变温度从72K升高到117.5K。综上所述,通过凝聚态核磁共振技术能更准确地察觉不同材料的物性变化规律。

Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O复合材料的制备及其性能研究

对磷酸银复合材料制备及光催化性能进行了研究。讨论了水热温度、反应溶液的酸碱度等对Cu_(2)O制备的影响。同时,比较了不同摩尔百分比Ag_(3)PO_(4)含量的Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O复合材料的光催化降解活性。结果显示,球状Cu_(2)O颗粒制备条件为:温度100℃,pH值为10。采用直接沉淀法Ag_(3)PO_(4)纳米颗粒能够均匀附着Cu_(2)O表面,达到最佳复合效果。Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O复合材料光催化活性高于纯Cu_(2)O,随着Ag_(3)PO_(4)的摩尔百分量的增加,复合光催化剂的催化性能先是增强后逐渐减弱。60%Ag_(3)PO_(4)/Cu_(2)O时,催化活性最强,90 min内罗丹明B几乎完全降解。

成都地区稻田CH_(4)和N_(2)O排放特征研究

稻田是农业温室气体甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)的重要排放源,研究稻田CH_(4)和N_(2)O的排放特征和排放规律,对探究农业减排固碳具有重要的支撑作用。选取四川省成都地区主要推广种植的水稻品种,利用静态箱法和气相色谱分析法,监测水稻生长期内稻田温室气体排放情况,研究稻田CH_(4)和N_(2)O排放特征及排放规律。研究结果表明,本试验籼稻温室气体排放量较大,产量高,为实现减排固碳效果,需在保持水稻高产的情况下,研究适合当地的田间管理措施,以减少温室气体排放。

不同测试工况对车用柴油机CH_(4)和N_(2)O排放的影响

以某国六车用柴油机为试验对象,通过开展世界统一稳态循环(WHSC)和冷热态世界统一瞬态循环(WHTC)台架试验,分析和研究在不同边界条件下尾气中CH_(4)和N_(2)O的排放特性。结果表明:随排气背压增大,N_(2)O的WHSC比排放量逐渐变大,在冷热WHTC下N_(2)O的比排放量呈现先升高再降低的趋势;而CH_(4)的比排放量在2种循环中均先降后增。WHSC下随着进气阻力的增大,N_(2)O的比排放量增大;而CH_(4)的比排量放降低。冷热WHTC下的比排放量方面,N_(2)O呈现下降的趋势,而CH_(4)先增后减。WHSC和冷热WHTC下,CH_(4)的排放体积分数均处于无序波动状态,而N_(2)O体积分数会在负荷突增时出现峰值,二者浓度变化规律与边界条件无关。

绿色催化剂Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O合成乙酸乙酯

酯化反应是高中非常重要的实验,但是浓硫酸作为催化剂存在危险性高、副产物多、环境污染性强等缺点,将常见、便宜、低毒性、具有高效催化效率的Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O作为催化剂,利用无水乙醇和冰醋酸合成乙酸乙酯,反应结束后,Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O通过简单过滤即可回收利用,适合应用于中学课堂实验中。

具有持续反应活性的g-C_(3)N_(4)/Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)复合材料的光学-催化行为研究

为促进环境友好型光催化技术的应用推广,通过热解聚合方式将g-C3N4负载于多孔Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)蓝色长余辉荧光粉上,制备具有持续反应活性的g-C_(3)N_(4)/Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)复合材料。首次采用累积污染物降解效率等一系列指标评价材料在光照及暗态下综合去除污染物效果。通过微观表征手段和NO去除试验研究了单组分复配质量比对复合材料的光学及催化性能的影响。结果表明,g-C_(3)N_(4)的复合对Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)的荧光强度和余辉性能产生了不利影响;但光照下,提高的光生载流子分离效率和光吸收能力使复合材料的光催化活性增强;暗态下,内在光源Sr_(2)MgSi_(2)O^(7):Eu^(2+),Dy^(3+)的存在赋予了复合材料持续去除NO的能力,该能力的持续时间与余辉亮度、光催化活性有关。本研究有助于推动持续活性光催化体系的发展。

Na_(2)O对锂铝硅微晶玻璃析晶及性能的影响

采用熔融法制备了不同Na_(2)O含量的透明锂铝硅微晶玻璃,通过DSC、XRD、FESEM等测试方法研究了不同Na_(2)O含量对玻璃析晶及性能的影响。结果表明:Na_(2)O的引入能显著降低玻璃的转变温度和析晶温度,抑制LiAlSi_(4)O_(10)晶相的析出。但Na_(2)O的引入促使微晶玻璃中析出Li_(2)Si_(2)O_(5)新相,并且随着Na_(2)O引入量的增加,Li_(2)Si_(2)O_(5)转变为主晶相。由于晶体尺寸均为纳米级,主晶相的转变对透过率影响较小,微晶玻璃的可见光透过率均高于85%。主晶相的转变有效增强了微晶玻璃的机械性能,其弯曲强度由300 MPa提升至331 MPa。Na_(2)O的引入有效增强了Na-K交换,Na_(2)O含量为4%(质量分数)的Li 2O-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)微晶玻璃在410℃的KNO_(3)熔盐中交换6 h后,维氏硬度由7.108 GPa提升至7.403 GPa,弯曲强度由331 MPa提升至470 MPa。

SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)长余辉光致发光材料的固相反应法合成与特性

采用高温固相反应法,在还原气氛下制备了掺稀土离子Eu2+和Dy3+的铝酸锶长余辉光致发光材料。XRD研究表明,所制备的铝酸盐具备SrAl2O4的晶体结构。SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料的发光光谱是中心位于520nm的带状谱,激发峰波长范围位于300nm～500nm,发光余辉可持续12h以上。研究了SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料的耐温性和耐水性,结果表明,随热处理温度升高,发光亮度下降;水浸使发光材料与水反应生成水化物,使发光性能下降。