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。

电子束蒸镀制备Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)红色发光织物及其性能研究

针对目前长波段红色发光织物制备方法存在的不足,采用电子束蒸镀在石英纤维织物表面沉积三价铕离子掺杂氧化钇(Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+))红色发光薄膜,研究80 mA、110 mA、140 mA和170 mA不同电子束电流对发光薄膜微观结构和发光性能的影响。结果表明:电子束蒸镀能够在石英纤维表面均匀沉积纯度较高的Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)发光薄膜,且发光粉材料组分不会改变;随着沉积电流从110 mA增加到170 mA,薄膜厚度由0.69μm增加到1.68μm;当电流为140 mA时,发光薄膜相对更加致密、颗粒尺寸较大,在(222)晶面择优取向并且符合Y_(2)O_(3)立方相结构,结晶性能较好;Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)薄膜在613 nm处存在Eu3+的特征红色发射主峰,当沉积电流为140 mA时制备的Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)薄膜发光强度最高。认为:采用电子束蒸镀制备的Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)红色发光织物属于长波段红色发光纺织材料,但其发光强度仍较低、发光余辉时间较短,还需提高发光性能。

溶胶-凝胶法制备Y_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)陶瓷微弧氧化封孔层

为了提高铝合金微弧氧化后的表面耐腐蚀性能,采用溶胶-凝胶法配合深紫外光化学处理法在铝合金微弧氧化膜层表面制备Y_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)陶瓷封孔膜。用扫描电镜、X射线衍射、浸泡试验和电化学测试等分析手段表征其成分、相结构和表面形貌,研究复合膜层的耐蚀性。结果表明:深紫外辐照能够在较低的温度下制备出结合力好且致密的ZrO_(2)溶胶凝胶封孔膜,复合膜层的主要相组成为ZrO_(2),与没有封孔的微弧氧化膜层相比,腐蚀电流I0提高4个数量级,腐蚀电位Eo明显向正向移动,移动幅度为0.283,表明封孔后的涂层耐蚀性显著提高。

基于分等级中空微球结构Co_(3)O_(4)/WO_(3)复合材料的制备及对H_(2)S的气敏性能

通过简单的水热法合成了由纳米颗粒自组装而成的分等级中空微球结构WO_(3)和Co_(3)O_(4)/WO_(3)材料,整个实验过程中不添加任何的表面活性剂和模板剂,符合绿色化学发展理念。对样品的形貌、结构、化学成分和气敏性能进行了表征。结果表明,Co_(3)O_(4)/WO_(3)复合材料成功构筑p-n异质结并呈中空微球结构。在气敏性能测试中,Co_(3)O_(4)/WO_(3)复合材料传感器在最佳工作温度50℃下对体积分数为1×10^(-5)的H_(2)S气体的响应值为42.1,约为WO_(3)传感器的3.37倍,响应时间仅为8 s。本实验还进行了1×10^(-8)~5×10^(-5)不同体积分数的H_(2)S气体连续循环检测,检测下限低至1×10^(-8)。同时,所制备的传感器具有良好的稳定性、选择性和重现性。此外,还详细分析了Co_(3)O_(4)/WO_(3)复合材料用于H_(2)S气体检测的传感机理。

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。

Zn掺杂In_(2)O_(3)分级微球的制备及正丁醇气敏性能研究

采用水热法制备了Zn掺杂In_(2)O_(3)分级微球,并进一步制备了相应的气敏传感器,研究了Zn掺杂浓度对In_(2)O_(3)分级微球的表面形貌、晶体结构和气敏性能的影响。随着Zn掺杂浓度的增加,In_(2)O_(3)分级微球的形貌发生变化,晶粒尺寸也随之减小。当参与反应的Zn/In物质的量比为3%时,掺杂In_(2)O_(3)分级微球具有最佳的正丁醇气敏性能。在120℃的最佳工作温度下,对20×10~(-6)正丁醇的灵敏度达到169,且具有良好的重复性和选择性,进一步讨论了Zn掺杂对In_(2)O_(3)分级微球气敏性能的影响机制。

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%。

掺杂Y_(2)O_(3)钨基复合材料在近韧脆转变温区的静载拉伸特性

制备了掺杂质量分数分别为0.5%,2.0%Y_(2)O_(3)的钨基复合材料,研究了其显微组织,通过不同温度(25~800℃)下的拉伸试验分析了其近韧脆转变温区的变形特性。结果表明:2种复合材料均存在由轧制变形导致的大量位错,Y_(2)O_(3)颗粒对位错运动起到钉扎作用;Y_(2)O_(3)掺杂质量分数为2.0%的复合材料的晶粒更细小,发生韧脆转变的温度更低,在300~400℃拉伸时发生半脆性行为,断口区域位错密度在3.8×10^(15)~3.9×10^(15)m^(-2),在600~800℃下发生明显塑性变形,位错密度增加至6.2×10^(15)~6.8×10^(15)m^(-2)。

Eu^(3+)掺杂SiO_2微球的制备及发光性质

分别采用碱催化法、酸催化法及种子法合成Eu3+掺杂SiO2微球.结果表明:种子法为合成Eu3+掺杂SiO2微球的最佳合成方法,所得产物为粒径均一(直径370~380nm)、单分散性和球形度均较好的微球;在紫外光激发下,微球表现出较强的Eu3+特征红光发射.

Y_(2)O_(3)对TC4激光熔覆镍基复合涂层组织及性能的影响

探究不同含量稀土氧化物Y_(2)O_(3)对钛合金TC4表面激光涂层的组织及摩擦磨损和抗高温氧化性能的影响。采用2 kW的光纤激光器,在TC4表面激光熔覆制备含0.2%、0.5%、0.8%、1.0%、2.0%、3.0%Y_(2)O_(3)粉末的Ni60A-50%Cr_(3)C_(2)涂层;利用SEM、XRD、EDS等对该涂层的组织和物相进行分析;通过显微硬度计测量该涂层的硬度;采用MMG-500三体磨损试验机进行摩擦磨损试验;利用WS-G150智能马弗炉进行抗高温氧化性试验。结果表明:Y_(2)O_(3)添加量为1.0%时,该涂层的组织及性能均优于其它Y_(2)O_(3)添加量,涂层没有缺陷、成形良好,涂层生成高硬度碳化物和金属间化合物,组织细密均匀。基体热影响区组织为针状马氏体,涂层结合区组织为平面晶和柱状晶,涂层中部和上表面组织为短小的胞晶和树枝晶,涂层显微硬度最大值为1604HV0.2,约是基体的4.6倍;涂层摩擦系数基本稳定在0.33左右,小于TC4基体的摩擦系数0.5~0.7,涂层的耐磨性较基体显著提高;恒温850℃氧化100h后涂层氧化增重为5.11 mg·cm^(-2),约为TC4基体氧化增重25.8 mg·cm^(-2)的20%,高温抗氧化性能显著提高。适量添加稀土Y_(2)O_(3)可改善TC4激光熔覆层的组织及性能。

多级结构SrB_2O_4:Eu^(3+)花状微球的制备及其性能的研究

以稀土元素Eu3+为激活剂,PVP为模板剂,采用微波液相加热法及后续热处理制备了多级结构SrB2O4:Eu3+花状微球发光材料。并采用XRD、SEM、TEM、PL等手段对样品进行表征。花状微球直径约为3μm,并且微球是由厚度约为50 nm的纳米片组装而成的。PL结果表明样品发射高强度的红光,强激发带位于393 nm。主要发射峰位于613 nm对应于Eu3+的5D0→7F2。所得样品有望应用于荧光灯、显示系统和光电设备上。

Fe_2O_3微球的制备及其表征

本文采用阳离子交换树脂为模板,通过离子交换、高温焙烧等过程制备了Fe2O3微球。采用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、X射线能量散射谱仪等分析方法对产物进行了表征。结果表明:所制备的微球直径在300～500μm之间,微球表面由α-FeO颗粒有序排列组成。

基于响应曲面法优化大气等离子喷涂Y_(2)O_(3)涂层工艺

以自制的高纯Y_(2)O_(3)粉为原料,借助大气等离子喷涂工艺在A6061铝合金表面制备Y_(2)O_(3)涂层,基于响应曲面法构筑了相应的响应曲面图,分析了喷涂电压(60~80 V)、喷涂电流(500~600 A)和喷涂距离(100~120 mm)的交互作用对涂层硬度和孔隙率的影响,优化了等离子喷涂工艺。结果表明:基于响应曲面法建立了涂层显微硬度和孔隙率的二次数学模型;模型预测Y_(2)O_(3)涂层的优化工艺参数为喷涂电压78 V、喷涂电流500 A、喷涂距离120 mm,涂层的显微硬度和孔隙率分别为633.28 HV和3.22%,与试验值的相对误差分别为1.92%和1.26%,验证了模型的准确性。优化工艺下制备的涂层表面粗糙度为5.733μm,结合强度为25.6 MPa。

聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔/Y_2O_3:Eu^(3+)纳米复合材料的光致电子转移效应

采用原位脱氯化氢缩合聚合法制备了聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔/Y_2O_3:E^(3+)(PMOCOPV/Y_2 O_3:Eu^(3+))纳米复合材料。红外光谱证实了在Y_2O_3:Eu^(3+)表面的包覆层为PMOCOPV。紫外-可见吸收光谱表明与PMOCOPV相比,PMOCOPV/Y_2O_3:Eu^(3+)的最大吸收峰发生红移且强度提高。荧光光谱研究表明PMOCOPV/Y_2O_3:Eu^(3+)的最大发射波长发生红移且强度提高,荧光寿命得到增强,Y_2O_3:Eu^(3+)与PMOCOPV之间形成了光致电子转移体系,使得π电子离域程度增加,并且导致荧光量子效率提高。根据E_g与入射光子能量hv的关系,拟合了PMOCOPV/Y_2O_3:Eu^(3+)薄膜的光学禁带宽度,发现E_g减小。采用简并四波混频方法测试它们的三阶非线性极化率x^((3)),结果发现与PMOCOPV相比,PMOCOPV/Y_2O_3:Eu^(3+)纳米复合体的非线性光学响应逐渐增强,进一步说明PMOCOPV与Y_2O_3:Eu^(3+)之间形成了分子间光致电子转移体系,产生了复杂的分子间离域π电子非线性运动。

Li^+离子掺杂对红色发光材料Y_2(W,Mo)O_6:Eu^(3+)发光性能的影响

采用高温固相法制备了荧光粉Y_(2-a)(W,Mo)O_6:Eu^(3+),xLi^+,利用X射线衍射仪和电子扫描显微镜对样品的结构和形貌进行了表征,并利用荧光光谱法分析了样品的光谱特性。首先在Y_2WO_6中掺入少量的Mo^(6+)离子,掺入Mo^(6+)后增加了原Y_2WO_6:Eu^(3+)的激发光谱在近紫外光区的吸收,扩展了激发光谱的谱宽,但却使Y_2WO_6:Eu^(3+)发光强度降低。为解决这一问题,在Y_2W_(0.96)Mo_(0.04)O_6:Eu^(3+)掺入Li^+离子,Li起到助熔剂和润滑剂的作用,有效提高了Y_2W_(0.96)Mo_(0.04)O_6:Eu^(3+)的发光强度。

介孔γ-Al_(2)O_(3)微球的高效制备及负载Pd催化剂的性能

多孔γ-Al_(2)O_(3)由于具有高比表面积、强吸附性和良好的热稳定性而被广泛用作载体材料. 但其存在制备方法复杂、能耗高、纯度低及环境污染等问题, 因此开发高效制备高纯度多孔γ-Al_(2)O_(3)的合成方法具有重要的研究价值. 本文利用醇铝水解缩合反应, 在常温常压下一步合成出具有高比表面积、高孔体积、高纯度的介孔纳米片状γ-Al_(2)O_(3)微球, 研究了醇铝水解缩合反应过程中添加剂用量、反应温度和后处理烘干温度等条件对γ-Al_(2)O_(3)孔道结构及形貌的影响. 并采用浸渍法进一步制备出贵金属Pd高度分散的负载型介孔Pd/γ-Al_(2)O_(3)微球催化材料, 其在硝基苯加氢和苯甲醇氧化反应中均表现出优异的催化性能. 由于丰富的介孔孔道结构和高度分散的负载贵金属Pd, 介孔Pd/γ-Al_(2)O_(3)微球在反应30 min后就达到了93.78%的硝基苯转化率和98.58%的苯胺选择性, 比商用的纳米颗粒型Pd/γ-Al_(2)O_(3)分别提高了15.55%和17.58%,且循环使用后其催化性能基本保持不变. 在苯甲醇氧化反应中, 介孔Pd/γ-Al_(2)O_(3)微球的苯甲醇转化率较对比样提高了26.39%且长时间保持不变.本工作为开发高性能多孔γ-Al_(2)O_(3)负载型催化材料提供新的思路.

花粉-生物模板法制备In_(2)O_(3)中空微球及其光催化性能的研究

为了提升半导体金属氧化物的光催化性能,以荷花花粉为生物模板,辅以化学液相浸渍法制备了In_(2)O_(3)微球,利用SEM、XRD、FT-IR、UV-Vis DRS、N 2物理吸附等手段对材料进行表征,并以亚甲基蓝和四环素为模拟污染物探究了材料的光催化性能。结果表明:生物模板法制备的In_(2)O_(3)微球成功复制了荷花花粉模板的微球形貌,微球直径为25μm,比表面积高达48 m^( 2)·g_(–1);与无模板In_(2)O_(3)相比,In_(2)O_(3)微球的转化率更高。以氙灯为光源,在120 min时对亚甲基蓝的转化率达90%以上;90 min时对四环素的转化率达90%。

中空Gd_(2)O_(3)微球的制备与表征及其在小鼠模型成像中的应用

研发高性能T_(1)型核磁共振造影剂仍是目前重要的科研任务.文中首先以葡萄糖为单元,利用水热法制备了碳微球,并以此为球模板,结合高温热解技术,成功制备了中空Gd_(2)O_(3)微球.利用傅立叶变换红外光谱、热重、X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对其结构进行了表征.结果表明,中空Gd_(2)O_(3)微球的直径约为500 nm,壳厚约为20 nm.细胞实验表明所制备中空Gd_(2)O_(3)微球体外毒性低;体外核磁共振成像显示该微球的纵向和横向弛豫率分别为10.46和13.83 L·mmol^(-1)·s^(-1),具有较高的T1弛豫率;小鼠模型成像结果表明该中空微球可提高小鼠主要组织图像的亮度,表现出良好的应用前景.

复合软模板诱导的In(OH)_(3)/In_(2)O_(3)中空微球合成及QCM气敏性能研究

采用PEG4000和DL-天冬氨酸在水介质中形成的分子自组装结构作为复合软模板,以In(NO_(3))_(3)为铟源、尿素为碱源,通过简单的常压回流法成功合成出了形貌均一的由纳米颗粒堆砌而成的In(OH)_(3)中空微球。研究发现,适量的DL-天冬氨酸与PEG4000复配在In(OH)_(3)中空微球的形成中起到了重要作用,同时随着回流时间的延长,中空微球体的均一化程度提高。In(OH)_(3)中空微球经450℃煅烧3 h后即转变为In_(2)O_(3),粒子具有良好的形貌继承性。以In_(2)O_(3)中空微球敏感膜制备的石英晶体微天平(QCM)传感器对100 ppm H_(2)的气敏响应频率达到180 Hz,且对H_(2)具有较好的选择性,在12.5~100 ppm浓度范围内,其响应与浓度之间呈现良好的线性关系,并且在30 d的连续测定中显示出很好的稳定性。

Y_(2)O_(3):Eu^(3+)和 Y_(2)O_(3)-SiO_(2):Eu^(3+)材料的制备及表征研究

采用溶胶-凝胶法再经过热处理制备了Y_(2)O_(3):Eu^(3+)和Y_(2)O_(3)-SiO_(2):Eu^(3+)发光材料。研究了两个温度(200、600℃)及Eu离子的掺杂浓度与材料的结构及发光性质之间的关系。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT IR)、荧光光谱对材料的物相及发光性能进行了表征。XRD结果显示,Y_(2)O_(3):Eu^(3+)和Y_(2)O_(3)-SiO_(2):Eu^(3+)材料的主要衍射峰与Y_(2)O_(3)标准卡号43-1036数据基本一致。结果表明,温度和(Eu^(3+))含量会影响荧光发射峰的峰位及强度。