可见光响应型ZnO/Bi_2O_3复相光催化剂的制备及其性能研究

以Zn(Ac)2.2H2O和Bi(NO3)3.5H2O为主要原料,采用溶胶-凝胶法成功制备了可见光响应型的高效复相ZnO/Bi2O3催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品进行了表征,并以甲基橙为目标污染物,测试样品的光催化性能,研究了初始合成条件、光源等对样品光催化性能的影响。实验结果表明:在nZn∶nBi为1∶1,浓度为0.05 mol/L条件下制得的凝胶,经600℃煅烧2 h后,样品呈现六方纤锌矿结构的氧化锌晶相并伴有单斜α-Bi2O3、三斜ω-Bi2O3晶相。在16 W紫外灯、500 W卤素灯照射下,2.5 h后,甲基橙的脱色率为95.73%,68.36%,而经太阳光照射2.5 h,甲基橙的脱色率分别为53.8%,但将其继续置于阳台上24 h,脱色率可达97.6%。在16 W紫外灯的辐照下,样品重复使用6次,甲基橙的脱色率仍在90%以上,表明催化剂具有较高的重复使用率。

Bi_2O_3与Sb_2O_3掺杂对ZnO力学性能的影响

设计、制备了三个系列(不同Bi_2O_3与Sb_2O_3掺杂浓度)的ZnO基复合材料.力学性能测试的结果表明.Bi含量(2%,原子分数)保持不变,随Sb含量(在合适的剂量范围内)的增大,由于基质ZnO晶粒减小,陶瓷致密度增大,所得材料的模量、抗弯强度以及断裂韧性均增大;Sb含量(3%,原子分数)保持不变,随Bi含量的增大,由于基质ZnO晶粒增大、陶瓷致密度减小,所得材料的模量、抗弯强度以及断裂韧性均减小.在设汁组成范围内材料的最佳力学性能约为:弹性模量114 GPa,弯曲模量115 GPa,抗弯强度120 MPa,断裂韧性1.87 MPa·m^(1/2).

TiO_2添加对Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5系介质材料结构和性能的影响

研究了添加不同含量的T iO2到-βB i2O3-ZnO-N b2O5(-βBZN)中,同时减少相应的B i2O3的含量对BZN介质材料结构和性能的影响。研究表明,T iO2添加到β-BZN中,材料的结构和性能都有很大的变化,主要表现在随着T iO2添加量的增加,材料的相结构发生了变化,由低对称的单斜焦绿石结构β相转变为高对称的立方焦绿石结构α相,因而材料在微波频段下的介电性能发生了较大的变化,介电常数比纯β-BZN有了显著提高,且随着T iO2含量的增加,介电常数先增加后减少,温度系数则由正温度系数转变为负温度系数。

B_2O_3对Bi_2O_3-ZnO-B_2O_3系低熔封接玻璃光谱特性及结构、低熔性能影响研究

以低熔点无铅Bi2O3-ZnO-B2O3封接玻璃为研究对象,在固定B2O3/ZnO摩尔比例为1:1的条件下,研究B2O3含量变化对玻璃的成玻性能、光谱特性、低熔性能的影响。结果表明,Bi2O3-ZnO-B2O3体系玻璃种存在[BO3]、[BO4]、[BiO3]、[BiO6]结构单元,随着B2O3含量的增加,[BO3]、[BO4]含量都增加,[BiO3]、[BiO6]含量降低,但是由于硼酸盐玻璃中存在"硼反常"现象,[BO4]含量增加到一定程度就开始降低。并且随着B2O3含量的增加,玻璃体系的无序度增加,在红外和拉曼光谱图中体现在红外吸收带和拉曼光谱谱带变宽。当B2O3摩尔含量为20%时,低熔封接玻璃结构稳定,玻璃化温度t g和析晶温度t c匹配合适,具有较佳的烧结及封接特性。

ZnO-Bi_2O_3混合氧化物厚膜的结构和气敏性能

采用金属蒸气氧化的方法制备了针状ZnO和椭球形Bi2O3纳米颗粒作为气敏厚膜的原材料,其中得到的Bi2O3为δ相和β相的混合物.通过XRD和SEM分析了ZnO、Bi2O3 以及ZnO-Bi2O3混合物厚膜的物相和表面形貌,并测试了厚膜的电导和气敏性能.结果发现纯Bi2O3对乙醇和丙酮蒸气有一定的气敏性能,表现为P型导电;与纯ZnO相比,ZnO-Bi2O3 混合物厚膜对苯、甲苯和二甲苯的敏感度降低,这与厚膜晶粒尺寸增大、其晶界势垒高度增大有关,然而Bi2O3可能作为一种弱的催化剂提高了厚膜对乙醇和丙酮的敏感性能.

微波烧结法制备Bi2O3-ZnO-Ta2O5陶瓷

研究了三元体系Bi2O3-ZnO-Ta2O5微波陶瓷的微波烧结情况,从烧结机理、陶瓷结构、显微形貌和介电性能等方面对微波烧结的样品和常规烧结样品进行了比较。实验结果表明,微波烧结大幅度缩短了烧结时间,并且很好地促进了Bi2O3-ZnO-Ta2O5陶瓷的致密化,制成的样品晶粒细小均一,且介电性能在一定程度上得到了优化。

烧结方式对ZnO-Bi_2O_3压敏瓷Bi_2O_3挥发的影响

采用裸烧、盖烧和埋烧等不同的烧结方式制备ZnO-Bi2O3压敏瓷,通过XRD和SEM等方法对压敏瓷的物相和显微组织进行研究,探讨烧结方式对氧化锌压敏瓷电性能和显微组织的影响。结果表明:烧结方式和烧结温度对压敏瓷的显微组织和电性能产生明显的影响。对于裸烧、盖烧和埋烧来说,1100℃均为最佳的烧结温度;1000℃时埋烧得到的压敏瓷的电性能较好,1100℃和1200℃时裸烧得到的压敏瓷的电性能较好;烧结方式对于Bi2O3挥发控制的强弱顺序为埋烧、盖烧、裸烧。

Bi_2O_3含量对ZnO压敏电阻热刺激电流特性的影响

ZnO压敏电阻的性能优劣直接关系到ZnO避雷器性能的好坏进而影响电力系统的安全稳定运行,而ZnO的烧结配方是决定其性能优劣的一个主要因素。为了研究Bi_2O_3含量对ZnO压敏电阻片电气特性的影响规律,对不同Bi_2O_3含量的ZnO压敏电阻片试样进行热刺激电流特性测试、电子显微镜扫描测试、伏安特性测试。研究结果表明:随着Bi_2O_3含量的增加,ZnO晶粒尺寸增大,ZnO压敏电阻片的电压梯度降低。随着Bi_2O_3含量的增加,ZnO压敏电阻片的非线性系数、陷阱电荷量先增大后减小。添加剂Bi_2O_3可以促进液相烧结,形成陷阱和表面态,在界面上形成势垒,使材料具有优异的非线性特性,从而改善ZnO压敏电阻片的电气特性。

掺杂纳米级Bi2O3对ZnO压敏陶瓷性能的影响

从样品制备,烧结过程,纳米级Bi2O3添加量及电性能测试等方面介绍了掺杂纳米级Bi2O3对生产高热容量、大通流能量ZnO压敏电阻片性能的影响。试验结果表明:采用纳米级Bi2O3(x(Bi2O3)≥0.61%)代替普通Bi2O3,提高了老化及工频耐受性能,使烧成温度降低到1075℃,同时还降低了生产成本;并使电阻片的其它电气性能有所提高或保持原有的水平。

叠烧对ZnO压敏电阻中Bi_2O_3挥发的控制

采用高能球磨法制备ZnO压敏电阻混合粉体。用XRD、SEM对其形貌和微观结构进行了表征。研究了叠烧烧结时,不同位置ZnO压敏电阻中Bi2O3的挥发情况及对其电性能的影响。结果表明:中心位置处ZnO压敏电阻的非线性系数为31,较表层提高100%;其漏电流为6.0μA,电位梯度为345V/mm。Bi2O3的挥发,呈现从中心到表层逐步加剧的趋势。

Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO系玻璃着色的光谱吸收特性研究

以Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO为基础玻璃,分别采用不同金属氧化物对其着色,研究着色剂种类、着色剂引入量以及玻璃粉粒径对玻璃粉热辐射吸收光谱性能的影响。结果表明:Co_2O_3在600～690 nm和大于1120 nm波长范围的玻璃粉具有最高的吸收率; CuO和MnO分别在690～1120 nm和480～590 nm区间的吸收率高于其它着色剂,对氧化钴该波长的低吸收率具有互补性;采用复合着色剂玻璃的光谱吸收率不具有质量加和特性;玻璃粉的光谱吸收率随玻璃粉粒径的增大而明显增大。研究旨在为热辐射加热封接工艺封接玻璃的开发提供依据。

铁系氧化物对Bi_2O_3-ZnO-B_2O_3封接玻璃性能的影响

采用熔融淬冷法制备了铁系氧化物(Fe_2O_3、Co_2O_3、Ni_2O_3)掺杂Bi_2O_3-ZnO-B_2O_3(BiZnB)系玻璃。分别采用差热分析法(DTA)、X射线衍射分析(XRD)、热膨胀仪等测试手段,研究各铁系氧化物对基础玻璃体系结构与性能的影响。结果表明,掺杂铁系氧化物后,BiZnB系玻璃的特征温度有所下降。玻璃转变温度(t_g)从416℃降低至406℃,软化温度(t_f)从464℃降至456℃,开始析晶温度(t_x)从633℃最低降至609℃,其中Ni_2O_3的降低作用最为显著。铁系氧化物的掺杂使玻璃的线膨胀系数(α)从99×10^(-7)/℃^(-1)增大至108×10^(-7)/℃^(-1)。BiZnB系玻璃掺杂铁系氧化物后,仍具有良好的化学稳定性。

Na掺杂Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5基陶瓷的性能

采用固相反应法制备了(Bi2–xNax)(Zn1/3Nb2/3)O7陶瓷,研究了Na+替代Bi3+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7基陶瓷烧结性能、显微结构和介电性能的影响。替代后样品的烧结温度从960℃降至约880℃;当替代量x≤0.20时,相结构保持单一的单斜焦绿石相,随替代量进一步增加出现立方相;温度为–30～+130℃,替代后样品出现明显的介电弛豫现象,弛豫过程中的激活能约为0.40eV。用缺陷偶极子和晶格畸变对Na掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7基陶瓷的介电弛豫现象作出简要解释。

Eu^(3+)掺杂Bi_2O_3-PbO-B_2O_3-ZnO玻璃光谱性质

用高温融熔法制备了Eu3+掺杂浓度为1%的(60-x)B i2O3xPbO30B2O310ZnO(x=0,10,30,摩尔分数)玻璃。测定了玻璃的差热分析曲线、吸收光谱、声子边带谱、发射光谱与激发光谱。由发射光谱与稀土Eu3+离子光学跃迁矩阵元的特点,计算了Eu3+光学跃迁的J-O参数Ω2与Ω4。结果显示强度参数Ω2随着PbO量的增加而略减少,表明材料的对称性略增加,Eu—O键强减弱,共价性降低。PbO组分的增加,使玻璃的结晶起始温度与软化温度差降低,导致玻璃的热温度性变差。随着PbO的增加,电-声子耦合减弱。

TiO_2掺杂ZnO-Bi_2O_3-Co_2O_3-MnCO_3系低压压敏陶瓷的微结构和电性能研究

采用固相反应法制备了TiO2掺杂的ZnO-Bi2O3-Co2O3-MnCO3系低压压敏陶瓷。采用X射线衍射、扫描电镜、压敏电阻直流参数仪、阻抗分析仪等研究了掺杂量对陶瓷的微结构、压敏性能和阻抗等影响。结果表明:掺杂1.0mol%TiO2时综合电性能最好,压敏电压梯度为21.6 V/mm,漏电流密度为0.02μA/mm2,非线性系数为33;掺杂量大于1.0 mol%时,压敏电压梯度降低的同时也使非线性系数降低,漏电流密度增大;Cole-Cole形式的复阻抗谱图表明掺杂1.0 mol%TiO2的晶界电阻最大,晶界电阻对ZnO-Bi2O3-Co2O3-MnCO3-TiO2系低压压敏陶瓷电阻的贡献最为明显。

Bi_2O_3/ZnO复合材料的制备及太阳光处理孔雀石绿的应用研究

以竹纤维为模板,五水合硝酸铋[Bi(NO_3)_3·5H_2 O]和二水合醋酸锌[Zn(OAc)2·2H_2 O]为原料,采用浸渍-热转化法制备一系列Bi含量不同的氧化铋(Bi_2O_3)/氧化锌(ZnO)复合材料。通过热重分析、扫描电子显微镜、X射线衍射等方法对复合材料进行分析表征。以孔雀石绿染料为模拟污染物,在太阳光照射下进行光降解实验,探究了煅烧温度和Bi掺杂量对复合材料光催化活性的影响。研究结果表明:复合材料保持了竹纤维模板物的纤维形貌;煅烧温度和Bi掺杂量对Bi_2O_3/ZnO光催化性能影响显著。600℃煅烧2h制备的Bi掺杂量为2.5%(摩尔分数)的Bi_2O_3/ZnO催化剂对孔雀石绿降解效果最佳,太阳光照射240min后对100mL质量浓度为20mg/L的孔雀石绿降解率可达95.84%。催化剂重复利用4次后对孔雀石绿的催化降解率仍可保持在92%以上。

溶胶凝胶法制备Bi_2O_3-SiO_2-B_2O_3-ZnO-Al_2O_3系玻璃粉体的热性能

为获得热性能优异的无铅玻璃粉体,采用溶胶凝胶法制备Bi_2O_3-SiO_2-B_2O_3-ZnO-Al_2O_3系玻璃粉体,通过扫描电镜(SEM)、差示量热扫描仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、热膨胀仪、"纽扣"实验等测试分析手段测定玻璃粉形貌、特征温度、晶化特性、热膨胀性及流动性,分析各性能之间的联系。结果表明:溶胶凝胶法制备的玻璃料疏松多孔,球磨后粒径主要分布于0.1~1μm;玻璃化温度为485℃、软化温度为541℃;在25~1 000℃范围内玻璃粉体为非晶态;热膨胀系数α_l(25~300℃)为6.57×10^(-6)℃^(-1);在700~725℃烧结具有良好的流动性。

TeO_2添加对Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO低熔点玻璃结构与性能的影响

通过高温熔融法制备以Bi2O3-B2O3-Zn O为基体,外加Te O2为辅助原料的低熔点玻璃。分别采用水淬和浇铸成型工艺制备样品,采用Fourier红外光谱、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、高温热膨胀分析仪和块体失重法,研究了不同含量Te O2对Bi2O3-B2O3-Zn O基础玻璃的网络结构、特征温度（包括转变温度、软化温度、析晶温度和熔融温度）、热膨胀系数和化学稳定性的影响。结果表明：Te O2摩尔分数在0~10%的范围内,基本未改变玻璃的整体网络结构;随着Te O2含量增加,玻璃特征温度和化学稳定性均有改善。

BaO含量对ZnO-B_2O_3-Bi_2O_3-BaO系玻璃结构及性能的影响

采用熔融法制备了ZnO-B_2O_3-Bi_2O_3-BaO系玻璃,利用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)和热膨胀仪等技术手段研究了不同BaO含量(摩尔分数)(0~20%)对该体系玻璃结构及热性能的影响,采用质量损失法评价了玻璃的耐水性。结果表明:在所研究组成范围内,熔制温度为880℃均可制得均质玻璃;随着BaO含量的增加,玻璃特征温度呈上升趋势,玻璃的热稳定性逐渐增强,[BO_4]四面体逐渐转化为[BO_3]三角体,[BiO_6]八面体转化为[BiO_3]三角体,玻璃密度减小,耐水性变差,热膨胀系数增大。

Bi2O3掺杂对ZnO压敏电阻性能的影响及其机理

采用传统电子陶瓷工艺制备了ZnO压敏电阻陶瓷,研究了Bi2O3的掺杂浓度对压敏陶瓷的显微结构和电学影响。利用多种表征手段对样品的性能进行分析。研究结果表明:压敏陶瓷的主晶相为铅锌矿型结构;随着Bi2O3浓度增大,压敏陶瓷的主要衍射峰逐渐向低角度方向偏移,同时出现明显的晶界相,且压敏陶瓷的平均晶粒尺寸呈先增大后减小趋势;当Bi2O3浓度为2.5mol%时,压敏陶瓷具有均匀的显微结构和较好的电学参数,此时平均晶粒尺寸D为225nm,击穿场强E1mA达到最小值4600V/cm,非线性系数α达到最大值55.8,电阻在100KHz时的损耗角正切tanδ达到极小值(约0.1),相对介电常数εr约为232。所制备的ZnO压敏陶瓷具有较好的压敏特性和较低的损耗,有利于改善ZnO基避雷器的综合性能。