空心和多孔Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球的超声喷雾热解法可控合成及其光致发光性能

以蔗糖或柠檬酸为辅助剂,通过改变超声喷雾热解期间雾滴中溶剂的蒸发方式和溶质聚集状态,进行空心和多孔Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球的可控合成。探究了辅助剂的种类和比例对微球形貌的影响,提出了空心和多孔Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球形成机制,并分析了空心和多孔Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球的晶体结构及光致发光性能。结果表明:Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球组分均匀,仍保留立方Y2O3结构;添加蔗糖后可获得中空结构,添加柠檬酸则为多孔结构,这归因于添加的蔗糖在雾滴干燥时络合成膜,水分透过膜蒸发,溶质沉积在膜内壁形成空心球壳,而添加的柠檬酸则与溶质形成均匀的螯合物,在高热解温时产生大量原位介孔;空心和多孔Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球均在611 nm处表现出典型的红光发射,且空心微球的发光强度可达不添加辅助剂合成的实心微球的96.6%。该研究可为大规模产业化合成形貌可控的空心和多孔Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球提供参考。

TiO_2:Eu^(3+)空心球的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯、氧化铕等为原料,采用碳球模板法,合成不同物质的量浓度Eu3+掺杂的TiO2:Eu3+(n(Eu3+)/n(Ti 4+)=0.25%~1%)空心球材料。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、场发射透射电子显微镜(TEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等测试手段,对样品的结构、形貌和组成进行表征。并利用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计,通过催化染料甲基橙(MO,pH=3)脱色降解实验研究空心球的光催化性能。结果表明:以碳球模板法制备的TiO2:Eu3+为空心球结构,尺寸均匀(200~300nm),为锐钛矿相,适量Eu3+的掺杂并没有改变TiO2主晶相结构。当Eu3+掺杂量为0.5%时,光催化性能最好。光催化反应多次循环后,催化剂仍具有较好的结构稳定性和光催化稳定性。

Er^(3+)掺杂TiO_2空心球的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯、氧化铒、硝酸等为原料,采用碳球模板法制备了Ti O2:Er3+空心球材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法,对样品的结构和形貌进行了表征。并利用紫外–可见(UV-Vis)分光光度计考察了Ti O2:Er3+空心球材料在催化染料罗丹明B、亚甲基蓝、茜素红、甲基橙的脱色降解过程中的应用性能。系统研究了Er3+掺杂浓度、不同离子型染料和染料水溶液的p H等因素对催化降解效率的影响。实验结果表明:经600℃煅烧3 h制备的Ti O2:Er3+为锐钛矿晶型,空心球结构,尺寸均匀,粒径约为120 nm,比表面积约为60.5 m2/g;Er3+掺杂量为0.5mol%的样品对甲基橙染料的催化降解效率最高;对四种不同离子型染料,茜素红的催化降解效果显著,在紫外光照射下,催化效率较未掺杂Er3+的Ti O2提高了约30%。

水热法制备多层核壳结构Gd_2O_3∶Eu^(3+)空心微球

以稀土硝酸盐-葡萄糖的混合溶液作为前驱体,采用一步水热法和随后的热处理得到了多层核壳结构Gd2O3∶Eu3+空心微球,并用X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X-射线能量色散光谱(EDS)和荧光光谱等测试手段对所得样品进行了表征。结果表明:所得空心球样品为纯的立方相的Gd2O3。具有规则的多层核壳空心结构,空心球的直径在2~3μm左右,壁厚约为100nm,并且Gd2O3∶Eu3+空心球是由尺寸约为30nm的球形纳米颗粒自组装而成。样品中含有Gd、Eu、O元素。该空心球样品具有强的Eu3+的特征红光发射以及长的荧光寿命,可以用来作为时间分辨荧光标记物。

Y2O3/TiO2复合空心微球的制备与表征

以表面富载羧基的聚(苯乙烯-丙烯酸酯)(PSA)阴离子乳胶粒为模板制备了PSA乳胶粒/钇盐水解产物/钛盐水解产物复合核壳微球,在空气中一定温度下煅烧后得到550 nm左右的内镶Y2O3的TiO2空心微球.用SEM、TEM、TG-DTG、IR和XRD对样品进行了分析表征.结果表明:当钇盐水解产物包覆量/钛盐水解产物包覆量比值很小时,复合核壳微球煅烧后得到Y2O3/TiO2复合空心微球,当钇盐水解产物包覆量/钛盐水解产物包覆量比值较大时,煅烧复合核壳微球后得到新相Y2Ti2O7,导致球壳大部分破碎成小粒子.

Nb掺杂Na_(3)V_(2)O_(2)(PO_(4))_(2)F空心微球钠离子电池正极材料的制备与性能

Na_(3)V_(2)O_(2)(PO_(4))_(2)F(NVOPF)具有较稳定的聚阴离子结构、较高的工作电压和理论比能量,是一种具有良好应用前景的钠离子电池正极材料。但该材料在合成过程中易发生不规则团聚,且本征电导率低,导致材料的实际比容量较小,倍率性能和循环性能有待提高。通过离子掺杂以及合成具有微纳结构的材料可以有效提高这类材料的结构稳定性和电导率。本工作首次报道了多元醇辅助水热法合成具有空心微球结构的Nb5+掺杂NVOPF[NVNOPF,Na_(3)V_(2-x)NbxO_(2)(PO_(4))2F(0≤x≤0.15)]材料。所制备的NVOPF和NVNOPF是尺寸为0.7~1.0μm的具有中空结构的微球。可以发现微球由尺寸小于100 nm的纳米颗粒组成。纳米颗粒缩短钠离子的扩散距离,并且缓冲了由于钠离子的嵌入/脱出所导致的体积变化,提高了材料的循环稳定性。同时,掺杂Nb5+增大了NVOPF的晶格参数,增大了Na+扩散通道,将Na+在NVOPF中的固相扩散系数由Na_(3)V_(2)O_(2)(PO_(4))_(2)F的6.46×10^(-16)cm^(2)/s提高至Na3V1.90Nb0.10O2(PO_(4))_(2)F的3.52×10^(-15)cm^(2)/s。Na_(3)V_(1.90)Nb_(0.10)O_(2)(PO_(4))_(2)F材料以0.1 C倍率放电,首次放电比容量达126.4 mAh/g;以10 C倍率放电,初始比容量为98.1 mAh/g,500周循环后的容量保持率为95.2%,明显优于未掺杂材料的66.8%。研究结果显示掺杂Nb5+的空心球形微纳结构有效提高了NVOPF材料的电化学性能和循环稳定性。

利用NaAlCl_(4)/ZSM-5@γ-Al_(2)O_(3)空心微球核壳复盐催化剂提高歧化效率

采用水热合成法制备ZSM-5@γ-Al_(2)O_(3)空心微球载体,再使用浸渍法将复盐NaAlCl_(4)负载在空心微球表面,将不同浸渍时间下的载体进行对比,结合温度变化,综合研究不同NaAlCl_(4)负载比例(4%、8%、12%、16%)下催化剂的催化效率,通过一系列表征辅助,结果表明在浸渍时间为2 h,反应温度200℃时,复盐负载比例为8%,催化剂用量0.7 g的情况下催化性能最好,为73.80%。

WO_3-TiO_2复合空心球的制备及其光催化性能

以钛酸四正丁酯和偏钨酸铵为原料,采用水热-模板法制备复合WO3-TiO2光催化剂。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、比表面积（BET）和紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）等手段对催化剂的结构和光学性能进行表征。结果表明：WO3-TiO2复合半导体中的TiO2为锐钛矿晶型,焙烧后的WO3-TiO2呈中空球形结构,粒径在320 nm左右,且粒径分布均匀,其比表面积和平均孔径分别为40.95 m2/g和16.91 nm,WO3-TiO2复合半导体的紫外-可见吸收边带较TiO2的红移约50 nm,并在400~500 nm处有吸收。光降解甲基橙（MO）实验显示：经过80 min光照后,WO3-TiO2复合半导体在紫外和可见光下对甲基橙的降解率分别为99.2%和81%,而TiO2的仅为64%和25%,且在紫外和可见光下WO3-TiO2复合半导体的表观速率常数分别是TiO2的3.2和4.9倍左右。

In_2O_3/ZrO_2-TiO_2空心球复合材料的制备与光解水制氢性能

以聚苯乙烯(PS)胶球为模板,通过一步法结合煅烧后处理制备了空心球复合材料In_2O_3/ZrO_2-TiO_2.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和氮气吸附-脱附等测试手段对复合材料的结构、组成和形貌进行了表征.结果表明,In_2O_3/ZrO_2-TiO_2复合材料的晶型结构以锐钛矿型TiO_2为主,同时存在少量含有Ti—O—Zr键的混合氧化物.该复合材料经聚苯乙烯模板处理后呈现空心球状结构,球壁由纳米粒子堆积而成.In_2O_3/ZrO_2-TiO_2空心球复合材料的比表面积较大(66.92 m2/g),且In_2O_3与ZrO_2-TiO_2复合后光吸收发生了红移.对该复合材料光解水制氢性能的研究结果表明,空心球状In_2O_3/ZrO_2-TiO_2具有较好的产氢效果(56.7μmol/g,8 h),明显高于P25、ZrO_2、空心球状ZrO_2-TiO_2及粉末状In_2O_3/ZrO_2-TiO_2.

水热法制备Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)纳米结构空心球研究

为了得到性能优异的纳米发光材料,实验以稀土硝酸盐-葡萄糖的混合液做为前驱体,采用一步水热法和随后的热处理,得到了Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)纳米结构空心球,并用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、透射电子显微镜、X射线能量色散光谱和荧光光谱等测试手段对所得样品进行了表征。结果表明:所得样品为微米尺寸的Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+),具有规则的空心结构;Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)空心球的壁层由尺寸为30 nm左右的Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)纳米晶构成,部分纳米晶之间存在一定程度的结构有序性。另外,发光性质测试结果表明:所合成的纳米结构空心球具有较好的发光性能。

纳米结构TiO_2/PS及TiO_2空心球的自组装与表征

以TiCl4的盐酸溶液配制的TiO2溶胶为前驱体,以聚苯乙烯微球为载体,在表面活性剂存在下,通过逐层自组装技术制备了纳米结构TiO2/PS及TiO2空心球.利用XRD,SEM,TG-DTA等对复合颗粒进行了表征.研究表明:纳米结构TiO2/PS的组成、结构、形貌和粒度可通过溶胶酸度、组装时水解反应温度、煅烧温度、硫酸根的加入量来控制.

Al_2O_3引入对空心玻璃微球化学稳定性的提高

为了提高液滴法空心玻璃微球 (HGM)的化学稳定性 ,以络合方式在玻璃溶液中引入Al3 +使形成的HGM玻璃中Al2 O3 含量达 1.5 %mol,升高液滴炉精炼区温度至 140 0℃ ,加大炉内轴向抽气速率至 6～ 7cm/s(2 5℃ ,0 .10 1MPa) ,制备出直径 45 0～ 5 5 0 μm、壁厚 0 .8～ 1.5 μm的HGM ,并依次用 90℃的 0 .5MNH4 F + 0 .1MHNO3 水溶液、热水和丙酮漂洗HGM 5min、2次 ,将HGM暴露于大气 ,测试表面出现斑点的时间和表面粗糙度的变化 .结果表明 ,HGM表面出现斑点的时间由 5d推迟到 2 0d ,且表面粗糙度变化减缓 .

硫掺杂TiO_2空心球制备及光催化性能研究

以聚苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚(P(StHEA))微球为模板、钛酸四丁酯和硫脲为主要原料,制备了硫掺杂二氧化钛(S-TiO2)空心球,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和X光电子能谱(XPS)表征产物的形貌、晶型以及硫元素的掺杂状态,并以甲醛溶液模拟废水,研究了S-TiO2空心球的紫外光催化性能。结果表明,煅烧去除了P(St-HEA)微球模板,成功得到TiO2空心球,硫元素掺杂对TiO2空心球的粒径和形貌影响不大。STiO2空心球锐钛矿型晶粒的尺寸缩小,晶型由纯的锐钛矿型转化为锐钛矿/金红石型混合晶型。硫脲引入的硫离子,以S4+状态取代TiO2晶粒中的Ti4+离子,形成Ti1-xSxO2固溶体。S-TiO2空心球光催化性能优于TiO2空心球,且空心球的光催化性能优于粉体P25。STiO2空心球在紫外光下照射2 h,降解甲醛的催化效率为60%。

水热沉淀法制备TiO2空心球及光催化性能

以碳球为模板,硫酸钛为钛源,水作溶剂,尿素为均一沉淀剂,通过水热沉淀法制备了C/TiO2核壳结构,然后在空气中适当温度下煅烧得TiO2空心球.采用XRD、SEM、TEM、FT-IR等手段对实验样品进行分析表征.实验发现,空心球的大小可以通过改变碳球的大小加以调控;光催化性能测试表明,影响空心球光催化性能的主要因素是水热温度,水热时间影响较小.

水热沉淀法制备Pt掺杂TiO_2空心球及其对罗丹明B的降解

以硫酸钛、尿素为原料,碳球为模板,采用水热沉淀法制备了TiO2空心球,用水合肼还原氯铂酸的方法得到Pt掺杂的TiO2空心球.利用X线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X线光电子能谱仪(XPS)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等测试手段对所得的样品进行了表征,并以高质量浓度的罗丹明B为降解物考察了其在紫外光下的光催化活性.实验结果表明,掺杂少量的Pt不会影响TiO2空心球的晶型.光催化降解实验表明,水热沉淀法制备的Pt-TiO2空心球在紫外光下具有比商品二氧化钛P25(Degussa)更高的光催化活性,特别是Pt掺杂量2.0%的TiO2空心球的光催化活性最高,当光催化反应2 h后对罗丹明B的脱色率可达100%.

单分散α-Fe_2O_3纳米结构空心亚微球的制备及表征

采用一种新的溶液生长法结合多步包覆法在自制的不同粒径SiO2单分散亚微球表面包覆不同厚度的β-FeOOH涂层,得到单分散β-FeOOH/SiO2核壳结构亚微球.实验结果表明,SiO2核心颗粒尺寸对表面涂层的形态和包覆均匀性有很大影响.当SiO2核心颗粒的平均粒径为250 nm左右时,β-FeOOH表面涂层均匀,颗粒间团聚较少,一次包覆后涂层厚度约为35 nm.涂层中β-FeOOH纳米棒的尺寸随着所选SiO2核心颗粒粒径的增大而相应增大.经多次包覆能够显著提高涂层的厚度,3次包覆后β-FeOOH表面涂层厚约100 nm.β-FeOOH/SiO2核壳结构亚微球与质量分数5%的NaOH溶液反应后,于600℃焙烧2 h得到了单分散α-Fe2O3空心微球.单分散α-Fe2O3空心亚微球表层是由α-Fe2O3纳米棒搭建而成的三维网络结构,α-Fe2O3纳米棒的尺寸与核壳结构中β-FeOOH纳米棒的尺寸基本一致.

FTIR与XRD的均匀粒度分布Ce-Cu/TiO2空心微球制备机理研究

随着社会经济的发展,环境空气品质已经成为研究热点。 TiO 2是一种化学稳定性高,耐腐蚀性强,对人体无毒无害的N型半导体材料。利用TiO 2的光催化性能提高室内环境空气品质已经成为研究焦点,但是由于TiO 2只能在紫外光源下才具有较高的光催化效率,而在可见光源下的光催化效率较低,从而极大的限制了TiO 2在室内环境领域的发展。因此,研发在可见光源下具有良好光催化性能的TiO 2复合材料势在必行。利用元素掺杂改性技术与提高比表面积方法可以改善光催化反应过程中量子效率和对光能的利用率,以加快电子和空穴向表面迁移的速率同时降低光生载流子的复合机率。以二氧化硅SiO 2为模板、聚乙烯吡咯烷酮为成膜剂、硝酸铈Ce(NO 3) 3·6H 2O和硝酸铜Cu(NO 3) 2·3H 2O为改性剂采用溶胶-凝胶法制备均匀粒度分布的Ce-Cu/TiO 2空心微球,并将制备过程分为四个阶段,即纳米SiO 2球模板的制备、 Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球凝胶的制备、 Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球的制备和Ce-Cu/TiO 2空心微球的制备。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)与X射线衍射仪(XRD)对Ce-Cu/TiO 2空心微球的制备过程各阶段生成物进行测试与分析,即在纳米SiO 2球模板的制备阶段从微观角度研究纳米SiO 2球模板的搭建过程,在Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球凝胶的制备阶段研究TiO 2附着于纳米SiO 2球模板的过程,在Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球的制备阶段研究煅烧工艺对Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球中晶相与结构的影响,在Ce-Cu/TiO 2空心微球的制备阶段研究氢氧化钠溶液对Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球中纳米SiO 2球模板洗涤效果的影响。利用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对Ce-Cu/TiO 2空心微球的光响应性能进行测试与分析,以研究Ce-Cu/TiO 2空心微球对可见光源的利用效率。利用激光粒度分析仪(LPSA)与扫描电子显微镜(SEM)对Ce-Cu/TiO 2空心微球的粒度分布与微观形貌进行测试与分析,以研究Ce-Cu/TiO 2空心微球的均匀粒度分布效果。结果表明:以Si—O—Si基团构建非晶体结构的无定形态纳米SiO 2球模板,有利于聚乙烯吡咯烷酮在纳米SiO 2球模板表面附着,从而控制Ce-Cu/TiO 2空心微球的空腔结构。 Ce-Cu掺杂基本进入TiO 2晶体,极少进入纳米SiO 2球模板晶体,从而抑制了Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球中TiO 2由锐钛矿相向金红石相的转变。 Ce-Cu掺杂TiO 2可以促使TiO 2内部形成新的能级,实现能量较小的光子捕获e -和h +,从而提高Ce-Cu/TiO 2空心微球对可见光源的利用效率。 Ce-Cu/TiO 2空心微球的表面光滑且不存在明显的缺陷,其形貌呈现良好的球体且粒径分布均匀,即 d 90 为219.54 nm, d 50 为151.60 nm、 d 10 为103.84 nm,以及 d 90 -d 10 为115.70 nm。研究结果为进一步获得可见光源下具有良好光催化性能的均匀粒度分布Ce-Cu/TiO 2空心微球提供理论依据和研究基础。

Fe_3O_4/PSt/TiO_2多层包覆电磁响应微球的制备

首先采用分散聚合法将自制的Fe3O4磁流体和苯乙烯反应合成有磁核的Fe3O4/PSt磁性聚合物微球,然后,用非均匀成核水解反应在Fe3O4/PSt微球外包覆无定形二氧化钛,获得Fe3O4/PSt/TiO2复合微粒。用红外光谱、扫描电镜和热分析对粒子的形貌和结构进行了表征。并测试了微粒的介电性能和磁性,结果表明,所制得复合微粒有良好的电、磁响应性。

以PSA-A乳胶粒为模板批量制备TiO_2空心球

以表面富载马来酸羧基的聚(苯乙烯-丙烯酸酯)阴离子(PSA-A)乳胶粒为模板,硫酸钛为原料,水为分散介质,制备了PSA-A/钛水解产物核壳微球,然后在空气中适当温度下煅烧得到粒径约为450nm的TiO2空心球壳,用TG、SEM、TEM、IR和XRD对样品进行了分析表征,并研究了核壳结构形成的过程和各实验条件对陈化过程中体系pH值变化速率的影响.得出影响核壳结构的关键因素为体系的pH值变化速率,以此依据设计出钛盐浓度为1mol/L,乳胶粒浓度为230g/L的高浓度条件下批量制备TiO2空心球壳的新实验方案,最终产物保持良好的空心球结构.

ZnO/In_2O_3复合空心球的制备及其光电催化葡萄糖降解性能

通过葡萄糖协助的水热以及随后的退火处理两步法成功制备了系列ZnO/In2O3复合空心球.X射线衍射(XRD)谱表明,经500°C退火制得的ZnO/In2O3复合空心球中的ZnO以非晶态存在,但是随着退火温度的提高,其逐渐转变为纤锌矿结构.场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和透射显微镜(TEM)结果表明,ZnO/In2O3复合材料具有空心球结构,复合纳米颗粒之间结合紧密.将ZnO/In2O3复合空心球组装成薄膜光电极,研究了其光电催化降解葡萄糖的性能.结果表明,700°C退火处理的ZnO/In2O3复合空心球薄膜电极可产生最高的光致电流密度.通过光致发光光谱(PL)发现,与ZnO或In2O3空心球相比,ZnO/In2O3复合空心球的发光强度猝灭效果明显.这是由于复合材料中晶界处产生的p-n结电场,降低了光生电子-空穴对的复合几率,从而使更多的光生电子可迁移到电极表面.