Characterization of Growth Defects in Nd:YCa4O(BO3)3 Crystals by Transmission Synchrotron Topography

The growth detects in Nd:YCa4O(BO3)3(Nd:YCOB) crystals were investigated by transmission synchrotron topography.It was found that growth striations were the primary defects in Nd:YCOB crystals.Grown-in dislocations.mosaic blocks and inclusions were also obsered in the crystals.The effect of temperature field on the formation of growth defects in the crystals was discussed.

GdAl3（BO3）4和Nd离子掺杂的倍频与自变频激光晶体研究

采用熔盐顶部籽晶法从K 2 Mo 3 O 10-B 2 O 3助熔剂中生长出尺寸为20 mm的优质GdAl 3(BO 3)4(简称GAB)和Nd^3+激活的自变频激光晶体。确定了GAB晶体的透光波长范围、折射率和倍频系数随波长的变化,结果表明其在整个透光范围内均可实现相位匹配。测定了Nd^3+∶GAB晶体在室温下的偏振吸收、荧光光谱和荧光寿命,进行了光谱计算,测试了晶体的自变频激光性能,实现了紫外-可见光-红外-中红外多波段激光输出。

N^＋(N=Li,Na,K)对发光材料M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4：Eu^3＋光谱的影响

采用高温固相反应方法在空气中制备了M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4∶Eu3+红色发光材料,测量结果显示,材料的主发射峰均位于613 nm处,监测613 nm发射峰时,所得材料的激发光谱相同。研究了Li+,Na+和K+对M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4∶Eu3+材料激发与发射光谱的影响,结果显示,加入Li+,Na+和K+后,M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4∶Eu3+材料的激发与发射光谱的峰值位置并不发生变化,但材料的激发与发射光谱的峰值强度均得到了不同程度的增强。在Li+,Na+和K+掺入浓度相同的条件下,研究发现,与加入Na+和K+时相比,加入Li+时,M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4∶Eu3+材料的激发与发射光谱的峰值增强效果最明显。进而研究了Sr3Y2(BO3)4∶Eu3+材料发射峰强度随Li+掺杂浓度的变化情况,结果表明,随着Li+掺杂浓度的增大,Sr3Y2(BO3)4∶Eu3+材料发射峰强度先增大后减小,在Li+浓度为5 mol%时到达峰值,约为未掺杂时的两倍。

GdAl3(BO3)4及其Yb^3＋激活激光晶体的研究

采用顶部籽晶法从K2Mo3O10-B2O3助熔剂体系中生长出尺寸达到20mm的GdAl3(BO3)4(简称GAB)和Yb3+激活的晶体。测试了GAB晶体的〈100〉和〈001〉轴向热膨胀系数,确定了透光波长范围,计算了有效倍频系数和相位匹配角随波长的变化,结果表明GAB晶体在整个透光范围内均可实现相位匹配。测定了Yb3+:GAB晶体在室温下的偏振吸收和荧光光谱,进行了光谱计算,测试了晶体的激光性能,在1046nm处实现了2.1W激光输出,斜率效率达到58%。

Er^3＋／Yb^3＋：Sr3Y2(BO3)4晶体的光谱和激光性质

采用提拉法生长了双掺Yb3+和Er3+离子浓度分别为18.63%和0.87%(原子分数)的Sr3Y2(BO3)4晶体。利用测量的偏振吸收谱结合Judd-Ofelt理论,拟合得到了该晶体中Er3+离子的偏振和有效J-O参数。测量了Er3+离子4I13/2能级和Yb3+离子2F5/2能级的荧光衰减曲线,并计算了4I13/2能级的荧光量子效率和Yb3+到Er3+的能量传递效率。利用Fuchtbauer-Ladenberg公式计算了Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁的偏振受激发射截面。在平-凹谐振腔中,利用970 nm波长光纤耦合准连续半导体激光端面泵浦1.12 mm厚的该晶体,当输出镜透过率为1.5%时,获得了最大输出功率为1.3 W和斜率效率为20%的1560 nm附近的激光输出。结果表明,Er3+/Yb3+:Sr3Y2(BO3)4晶体是一种优良的1.5～1.6μm波段激光的增益介质。

NdxY1—xAl3（BO3）4（NYAB）系列晶体中的生长缺陷

采用同步辐射白光形貌术结合化学腐蚀法研究了TNAB系列晶体NdxGd1-xAl3(BO3)4(NGAB)和YbxY1-xAl3(BO3)4(YbYAB）晶体中的生长缺陷。发现生长孪晶是该系列晶体中普遍存在的缺陷。NGAB晶体中的孪晶为180°旋转孪晶，操作轴为[0001]轴，即结构的三次对称轴，该孪晶以结构因子的衬度出现在X射线形貌像中：而YbYAB晶体中的孪晶则为反演孪晶，主晶与孪晶的结构互为中心对称。该孪晶在X射线形貌像中不出现畸的衬底，而仅出现界面的运动学衬度。

GdCa4O（BO3）3晶体中由小角晶界导致的同步辐射形貌像漂移的观察和计算

采用Czochralski法，我们成功地生长了大尺寸GdCa4O(BO3)3单晶。在对晶体的完整性进行检测的过程中发现：晶体中存在亚晶界，该晶界贯穿整个大单晶。由于亚晶界两边的单体存在取向差，在同步辐射形貌像中可观察到像漂移。根据高分辨X射线衍射所确定的取向差，我们计算了对应几个典型衍射的形貌像漂移，计算结果与从形貌像中测量的结果符合得很好。

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。

侧深施控释氮肥运筹方式对水稻产量、NH_(3)挥发和温室气体排放的影响

为建立机插稻高产低碳减排的控释氮肥施用技术,以迟熟中粳南粳9108、泰香粳1402为材料,选用控释期100 d、43%树脂包膜缓释氮肥与46%速效尿素为氮肥,分别设置基穗氮肥比例为100(NM1)∶、82(NM2)∶、73∶(NM3)与64(NM4)∶不同运筹方式处理,基肥采用侧深施肥方法,控释氮肥与速效尿素比例均为55,∶穗氮肥为尿素,并设置常规施肥(FFT)与不施氮肥(0N)对照处理,研究不同氮肥运筹方式对水稻产量、NH_(3)挥发和温室气体排放的影响。结果表明:与FFT处理相比,侧深施控释氮肥推迟NH_(3)挥发峰值出现,避免分蘖期NH_(3)挥发峰值产生,穗期追施尿素后的NH_(3)挥发通量和平均NH_(3)挥发通量显著降低,NH_(3)累积损失总量降低25.33%~48.76%,NH_(3)排放系数降低29.14%~60.81%,单位产量NH_(3)排放强度显著降低29.60%~56.01%。与FFT处理相比,侧深施控释氮肥分蘖期和抽穗后的CH_(4)排放通量显著降低,搁田期和穗期追施尿素后的N_(2)O排放通量显著降低,CH_(4)排放累积总量降低20.20%~55.04%,CH_(4)减排率随基穗氮肥比例变小而降低,N_(2)O排放累积总量降低25.56%~61.56%,N_(2)O减排率表现为NM1>NM3>NM2>NM4,GWP和GHGI分别降低20.96%~53.35%、25.91%~55.40%。品种间NH_(3)挥发和温室气体规律一致,减排效果均表现为NM1>NM3>NM2>NM4。综合考虑经济、生态效益,NM1处理氨挥发和温室气体减排效果最佳,且比NM3和FFT处理减少施肥次数1~2次,利于水稻绿色轻简规模化生产;NM3处理增产率最高且NH_(3)挥发和温室气体减排效果仅次NM1,实现丰产减排协同进行。综上,本文探索出一套适配迟熟中粳减排增产的控释氮肥施肥方式,重点发现“轻简+减排”型施肥方式NM1和“丰产+减排”型施肥方式NM3。

La_(2)O_(3)对镁质耐火材料抗渣性能的影响

为了适应冶金工业对镁质耐火材料具备更优异的抗渣性和更长的使用寿命的需求,采用菱镁矿和La_(2)O_(3)分析纯试剂为原料,对传统的镁质耐火材料进行改性。通过SEM和EDS检测手段,研究了熔渣对含镧镁质耐火材料的润湿行为,以及原位形成的CaLa_(4)(SiO_(4))3O对镁质耐火材料抗渣性能的影响机制。结果表明:通过加入La_(2)O_(3),使材料在烧结后更加致密,同时MgO晶粒长大,增强了对熔渣渗透的抵抗力;相比于未添加试样,添加La_(2)O_(3)能显著提高镁质耐火材料的抗渣侵蚀能力,熔渣对基体的侵蚀深度降低了43.2%;La_(2)O_(3)与熔渣中CaO和SiO_(2)之间发生化学反应生成的高熔点相CaLa_(4)(SiO_(4))3O大大提高了熔渣的黏度,使熔渣与材料基体之间的润湿性变差,降低了熔渣对材料的侵蚀速度。

氧八面体扭转及其对CaCu_(3)Ti_(4)O_(12)介电性能影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理超软赝势平面波方法,通过调整氧原子的位置使TiO_(6)八面体扭转,对比了氧八面体扭转前后CaCu_(3)Ti_(4)O_(12)(CCTO)的成键状况、能带结构、原子态密度及光频介电函数等性能参数的变化,发现Ti-O-Ti键扭转方向的变化对各原子的电荷、键长和布居几乎没有影响,但扭转角度的改变发挥了关键性作用。随着Ti-O-Ti键夹角的增大,Cu的电荷量增加,Cu—O键键长增大,布居数减小,同时介电常数显著增大,表明Cu—O键刚性约束被打破后有助于CCTO光频介电常数的增加。研究揭示了TiO_(6)八面体的扭转对CCTO宏观介电性能的影响,为基于微结构调控优化CCTO的介电性能提供了新思路。

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_(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。

Cu_(2)O/Ag/g-C_(3)N_(4)复合材料制备及其光催化降解抗生素性能

采用水热法和原位光还原法制备一系列Cu_(2)O/Ag/g-C_(3)N_(4)复合材料,采用XRD、IR、PL等对复合材料进行表征,并测试其光催化性能。结果表明,Ag和Cu_(2)O成功负载到g-C_(3)N_(4)表面,且没有破坏g-C_(3)N_(4)的结构;当溶液pH=6时,20 mg 15%-Cu_(2)O/Ag/g-C_(3)N_(4)对四环素降解率为94.3%。·OH、·O_(2)^(-)、h^(+)对Cu_(2)O/Ag/g-C_(3)N_(4)降解四环素起主要作用。光催化性能提升的原因可能是由于Ag和Cu_(2)O的加入形成异质结,增大g-C_(3)N_(4)的比表面积,降低其带隙能,使其在可见光区的吸收增强,抑制光生电子-空穴对的复合,提高了g-C_(3)N_(4)光催化性能。

DBD协同NiO/α-Mn_(3)O_(4)催化降解气态邻氯甲苯

为提高介质阻挡放电(DBD)对氯代挥发性有机化合物(CVOCs)的处理效果,采用共沉淀法制备了NiO/α-Mn_(3)O_(4)复合催化剂,并协同DBD催化降解气态邻氯甲苯。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及比表面积与孔径分析仪对催化剂进行表征并探究了气体流速、外施电压、初始浓度和相对湿度等工艺参数对邻氯甲苯降解效率和能量产率的影响。结果表明:当Ni/Mn摩尔比为0.3,煅烧温度为400℃时,NiO/α-Mn_(3)O_(4)复合催化剂的催化性能最佳。邻氯甲苯的初始浓度为140 mg/m^(3),外施电压为8 kV,气体流速为0.9 m^(3)/h和相对湿度为65%时,邻氯甲苯的降解效率和矿化率较单独的DBD系统分别提高了33.9%和13.1%,O_(3)浓度和NO_(2)浓度分别降低了48.2 mg/m^(3)和12.3 mg/m^(3),CO_(2)选择性提高了12%。

g-C_(3)N_(4)/Ag/Ag_(2)O复合材料低功率紫外照射下降解罗丹明B

光催化降解技术高效、环保、节能的优点使其在环保领域具有广泛应用前景,为解决环境污染问题提供了新的思路。其中高效催化剂是实现污染物高效光催化降解的关键。g-C_(3)N_(4)半导体材料因优良的热稳定性和化学稳定性、易于合成以及能带结构易调控等优点在催化领域具有广阔的应用前景,但由于纯g-C_(3)N_(4)可见光利用率低、表面积小、导带位置较低,限制了其实际应用中的催化活性。本文通过光诱导还原方法实现了g-C_(3)N_(4)材料表面Ag/Ag_(2)O的原位负载,系统研究了Ag/Ag_(2)O负载量对材料催化性能的影响,实现低功率紫外光催化下水中罗丹明B的快速高效去除,研究发现50 mg的g-C_(3)N_(4)中在0.24 g/L的AgNO3溶液还原得到的g-C_(3)N_(4)/Ag/Ag_(2)O复合材料具有最佳的催化性能。同时将复合材料应用于实际水体中罗丹明B染料的催化降解,取得了良好催化效果。本研究为去除水环境有机物污染提供了一种高效、绿色的解决方法。

柑橘皮提取液绿色合成纳米Fe3O4及其吸附水中孔雀石绿的性能研究

以柑橘皮提取液为还原剂和稳定剂,绿色合成Fe3O4纳米材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射图谱(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对材料进行表征,并考察了其对孔雀石绿(MG)的吸附性能。结果表明:绿色合成纳米Fe3O4呈不规则圆球体,分散性和结晶度较好。在投加量为1.0 g/L、初始pH为4、温度为25℃、初始浓度为20 mg/L时,对孔雀石绿的吸附率达到95.33%。纳米Fe3O4对MG的吸附过程分别符合准二级动力学方程和Langmuir等温方程。热力学研究表明,纳米Fe3O4吸附MG是自发吸热过程。绿色合成纳米Fe3O4重复利用4次吸附率仍在70%以上。

Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O的制备及其类芬顿性能研究

为提高Fe_(3)O_(4)在类芬顿反应体系中对污染物的去除效果,基于类芬顿催化氧化技术,制备了Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O复合材料作为非均相类芬顿催化剂,与H_(2)O_(2)共同构成以亚甲基蓝模拟废水为目标物的类芬顿催化氧化体系。对比分析不同实验条件下Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O复合材料的类芬顿活性,并通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对材料进行表征。实验结果表明:当Fe_(3)O_(4)与CuCl_(2)·2H_(2)O的复合配比(质量比)为2∶1时制备Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O,且其投加量为40 mg、H_(2)O_(2)用量为0.5 mL时,对浓度为6 mg/L的废水溶液中亚甲基蓝的去除率达到84.27%,类芬顿活性较好;类芬顿反应中起主要活性作用的是·OH。