高温烧结α—Al_2O_3晶体演化的研究

用红外光谱法研究了高温烧结α—Al_2O_3的晶体演化过程,依其晶体结构的差异,将传统概念的α—Al_2O_3分为α_1—Al_2O_3、α_2—Al_2O_3、α_3—Al_2O_3、α_4—Al_2O_34种,还研究了烧结温度、烧结时间、物料粒度、添加剂等因素对α—Al_2O_3晶体演化过程的影响。     

SiO2三维光子晶体薄膜的制备与光学特性

利用胶体晶体法沉积SiO2三维光子晶体,利用扫描电子显微镜(SEM)和分光光度计研究该晶体的结构特性和光谱特征,考察颗粒浓度、反应温度对光子禁带的影响.结果表明:随着SiO2颗粒浓度增大,反射强度随之增大,当浓度为1.92%时,反射强度最大,进一步增加浓度反射强度降低,同时光子禁带宽度变窄,禁带位置蓝移;随着温度增加,...     

PAAm/TiO_2一维光子晶体的制备

采用层层旋涂的方法制备了PAAm(聚丙烯酰胺)/TiO2一维光子晶体。利用扫描电子显微镜和紫外-可见反射光谱对一维光子晶体层层沉积的结构、表面形貌和光子禁带进行了表征,并研究了成膜参数与光子禁带的关系。结果表明,通过调控旋涂速度或者PAAm溶液浓度,可以制备出具有不同光子禁带的PAAm/TiO2一维光子晶体,且光子禁带随旋涂速度的增大线性蓝移,随PAAm溶液浓度的增大线性红移。因此,通过调控成膜参数,可以有效的调控一维光子晶体的光子禁带,所制备的一维光子晶体在环境监测、化学及生物传感器等方面有着潜在的应用前景。     

刚玉晶体中过渡金属元素(Cu、Fe、Mn、Cr、V、Ti)杂质态的研究

本文通过原子簇模型用离散变分法自洽地计算了刚玉晶体中部份过渡金属元素引入的杂质态,并与纯净刚玉晶体的电子结构作了比较。计算结果表明:杂质在禁带中都引入杂质能级,在给定的掺杂浓度下,能级的多少与杂质元素的原子序数有关。Ti只引入了一个杂质能级,Cr及V引入二个杂质能级,Mn、Fe及Cu引入三个能级,其中Cu、Fe有一个能级已进入价带。掺杂晶体与纯净晶体相同,其导带由O_3Al_3 带杂化而成,价带为O_(2p)带。但整个能带与纯净晶体相比都向能量值小的方向移动,且价带加宽,禁带变窄。变化规律与掺杂元素的原子序数、电子数、离子半径有关。     

SrCe_(1-x)Y_xO_(3-α)高温质子导体结构和紫外光谱研究

利用溶胶-凝胶法合成了SrCe1-xYxO3-α(x=0-0.20)系列高温质子导体纳米粉体,运用XRD和UV-Vis研究了它们的结构变化和其中的电子跃迁的禁带宽度.XRD表明掺杂后晶格都有不同程度的变形,除SrCe0.95Y0.05O3-α的单胞体积增大外,其余均减小.UV—Vis结果显示掺杂的干湿样品中,SrCe0.95Y0.05O3-α的禁带宽度最大,电子导电能力最差.饱和水蒸气后,除SrCe0.80Y0.20O3-α粉体第二能级减小外,其余样品的两个能级均增大,依此推断其电子导电减弱,质子导电率增大.     

液相生化法烟气脱硫机理及动力学

试验研究pH、Fe3+浓度、SO2浓度和温度对液相生化法烟气脱硫反应动力学的影响.结果表明:Fe3+浓度是整个脱硫过程中最关键的影响因素,Fe3+浓度为0—0.01mol/L时,脱硫效率随Fe3+浓度的增加而增加,继续增加Fe3+浓度,脱硫效率没有明显变化;pH在1.5—3.5范围内,脱硫效率随H+浓度的升高而降低;SO2浓度在1145—2232mg/m3范围内,脱硫效率随SO2浓度的增加而降低;温度在20℃—35℃范围内,脱硫效率随温度升高而升高.同时,在推理液相生化法烟气脱硫机理的基础上,建立了Fe3+浓度变化的动力学方程,用动力学方程计算的Fe3+浓度很好地和试验值吻合.     

一维光子晶体禁带宽度对折射率的响应

采用参数调节法研究了折射率对一维光子晶体禁带宽度的调制作用,通过数值计算得到禁带宽度的解析表达式及禁带宽度随光子晶体的折射率比(n1/n2)的增加而增加的结论,说明用调节一维光子晶体的折射率来实现对禁带宽度的调制是十分有效的。     

武威市臭氧污染特征及其影响因素

为研究武威市臭氧(O_3)污染特征及其影响因素,统计了武威市2015～2017年共3年的地面监测数据与相应的气象条件,对武威市臭氧、氮氧化物(NO_x、NO_2、NO)浓度变化规律进行分析,并探究O_3与NO_x和气象条件的相关性。结果表明O_3浓度的时间分布特征呈单峰单谷变化,早上8点浓度最低,下午4点浓度最高,且夏季污染最为严重;O_3浓度变化与NO_x(NO、NO_2)污染浓度变化呈负相关(r=-0.483,α0.01),控制NO_x的浓度是控制O_3污染的关键之一;天气因素对O_3浓度的影响显著,其中温度升高和日照积累能使近地面O_3浓度升高,湿度的增加并不利于O_3的生成与累积;武威易受到东南偏东方向的大气输送的影响,导致O_3浓度增高;同时弱风或静风条件也会使污染物累积使浓度增大。     

吸收对对称性一维三元光子晶体能带的影响

利用复折射率及传输矩阵理论,研究了光子晶体的吸收对对称性一维三元光子晶体能带及透射峰的影响,研究表明:在反射波中,禁带的反射率随消光系数的增加而迅速降低,当k增加到0.005时,禁带边缘模糊,不存在明显的禁带;在透射波中,随着消光系数的增大,禁带边缘逐渐模糊,当k增加为0.003时,透射率降为0.35;光子晶体的消光系数对禁带内透射峰的透射率有着明显的影响,当k为0.001时,透射率下降到0.15,随着消光系数的增加,透射峰的半峰全宽随之增加,但对透射峰的中心波长没有影响.     

FeO—Fe_2O_3—SiO_2渣系的作用浓度计算模型

根据共存理论的基本观点,从FeOn—SiO_2渣系的相图和粘度数据及FeOn—Fe_2O_3相图确定了本渣系的结构单元为Fe~(2+),O~(2-)简单离子和SiO_2,Fe_2O_3,Fe_3O_4及Fe_2SiO_4分子。在此基础上利用Fe_2SiO_4和Fe_3O_4的标准生成自由能数据推导了计算Feo—Fe_2O_3—SiO_2渣系各组元作用浓度的模型。 计算的NFe_tO与实测的αFe_tO符合,且NFe_tO、NSiO_2、NFe_2SiO_4和炉渣总质点数∑n随B_1=∑nFeO/∑nSiO_2而改变,而NFe_2O_3和NFe_3O_4随B_2=∑nFeO/∑nFe_2O_3而改变,表明Fe_2SiO_4和Fe_3O_4的混合是理想的,两者间的相互影响是不大的。     

质子辐照后的KNbO3晶体的光折变响应特性

实验研究了质子辐照的KNbO₃晶体随光强变化的光折变响应特性,并测量了其光折变时间常数。实验结果揭示出在质子辐照后的KNbO₃晶体中存在着2种不同的光栅,其一是慢成分,是由晶体本身的光折变效应所产生;另一个则是快成分,是由于质子辐照后所产生的辐照效应。实验结果还反映出这2种光栅是由2种不同种类的载流子产生的。     

Fe掺杂对水热合成In_2O_3结构与光催化性能的影响

通过水热合成法制备了不同Fe掺杂浓度的Fe-In_2O_3复合材料,采用扫描电镜、元素能谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱等技术分析了样品的形貌与微观结构,并以罗丹明B为目标降解物测试了其光催化性能.结果表明,随Fe掺杂量的增加,In_2O_3晶粒的形貌由短纤维构成的不规则厚片状向纤细的薄片状变化,最终呈现花朵状.表面形貌的改变使样品的吸附性增强,并导致OH键(H_2O)的振动加强,样品形成了新的化学键Fe—O—In,使晶体衍射峰的峰位发生偏移.Fe掺杂也抑制了In_2O_3晶粒的长大,同时随Fe含量的增加,In_2O_3的光吸收范围逐渐向可见光方向移动.最终发现Fe掺杂可以明显提高In_2O_3的光催化性能,在紫外光照射下其对罗丹明B的降解率可达96%.光催化降解罗丹明B的过程符合一级反应动力学方程,活性物种捕获实验证明空穴和超氧自由基是光催化体系中的主要活性物种.     

La_2O_3改性Ni/α-Al_2O_3催化剂中镍分散度对抗积碳性能的影响

本文考察了La_2O_3改性后的Ni/α-Al_2O_3催化剂中镍晶粒度的变化,及其对抗积碳性能的影响。平均镍晶粒度采用X-射线宽化法测定,积碳速率通过在动态热重装置中正庚烷的蒸汽转化进行考察。结果表明,加La_2O_3有效地提高了镍在载体上的分散度,同时也明显地改善了催化剂的抗积碳性能。La_2O_3的这些效应与其加量有明显的关系,而且存在着一个最合适的加量。在低于此加量时,镍分散度和抗积碳性能均随La_2O_3加量的增加而迅速增加,积碳速率随平均镍晶粒度的减少而近似直线性地下降;高于此加量时,增加La_2O_3的加量,镍分散度与抗积碳性能均无进一步的明显变化。按理论分析计算La_2O_3的量适当加量,接近而略低于La_2O_3在载体表面的最大单层分散量。当载体表面La_2O_3量高于最大单层分散量时,适当变化活性组份镍的含量,对催化剂的平均镍晶粒度和抗积碳性能均无显著的影响,但此时积碳速率和甲烷转化活性有相当一致的变化关系。从不同温度下的积碳速率的计算证明,加La_2O_3改性,能使低温下的积碳活化能大大提高。     

FeO影响CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3-Cr_2O_3体系中含铬尖晶石晶体析出的热力学分析

不锈钢渣中的铬以尖晶石矿物相状态赋存时不易溶出,有利于钢渣的资源化利用。本文基于熔体非平衡凝固理论,采用热力学数据库FactSage 7.0研究了FeO添加量对CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3-Cr_2O_3不锈钢渣体系中尖晶石晶体析出温度、析出量、化学组成及铬元素赋存状态的影响规律。模拟计算结果表明,尖晶石晶体为高温析出相,主要由MgCr_2O_4和FeCr_2O_4组成;随着FeO添加量不断增多,尖晶石晶体的析出温度逐渐降低,其最终析出量逐渐增加,析出物中FeCr_2O_4所占比例增加而MgCr_2O_4相对减少;铬元素的赋存状态未受FeO添加量变化影响,仍以尖晶石固溶体形式存在。     

纤维态电解二氧化锰的半导体性质与电池活性的关系

本文探讨质子和电子在MnO_2晶体内部的扩散速率对MnO_2电池活性的影响。研究表明,在400℃以下不同温度加热处理的纤维态电解二氧化锰(FEMD)粉末样品均表现出n-型半导体的特征,在105—400℃的温度范围内,FEMD粉末样品的电子浓度和电子迁移率随热处理温度升高而增大。FEMD的放电反应速率在第一放电反应阶段(MnO_2—MnO_(1.75))由质子在晶体内部的扩散速率决定,在第二放电反应阶段(MnO_(1.75)—MnO_(1.5))则由电子电导决定。     

在Cu-ZnO-Al_2O_3催化剂上合成甲醇动力学

使用常压外循环无梯度反应器,研究了在Cu—ZnO—Al_2O_3工业催化剂上一氧化碳加氢合成甲醇动力学,得到了速率方程,并提出反应机理。考察了二氧化碳对反应动力学的影响,发现随二氧化碳浓度的改变,速率方程中的参数有规律性变化。     

掺杂三氧化二铁多晶压片电极的光电化学特性

用电极反应方法实现水的光电分解,是利用太阳能的一条途经.但这一方法的主要障碍是能量转换效率低.原因之一是目前能用于光解水的大部分半导体材料的禁带宽度大,只能吸收太阳谱带中很小的一部分能量.例如,TiO_2的禁带宽度约为3电子伏,相应吸收波长小于413nm 的光子,其能量只占整个太阳能的3%左右.而一些禁带宽度比较小的半导体材料,如禁带宽度为1.43电子伏的GaAs,光照时,在电解液中易发生腐蚀溶解.寻找既能吸收长波方向的光子,在电解液中又比较稳定的半导体材料,提高能量转换效率,是一项有意义的探索.Fe_2O_3是一种有希望的材料,它的禁带宽度为2.2电子伏,相应吸收光的波长小于564nm,理论上可以利用整个太阳能的25%以上,在pH>4的电解液中是稳定的.自1976年K.L.Hardee 和A.J.Bard 报道了用CVD 法制得氧化铁光敏电极以来,相继又报道了单品α—Fe_2O_3半导体电极,金属热氧化法及压片烧结法等不同的制备方法及材料的光电化学性能.在本文中,我们试就Fe_2O_3 掺TiO_2经压片烧结后获得的电极,测试其光电响应,以期探讨杂质对Fe_2O_3电极的影响.     

对不同掺杂浓度La~(3 )∶PbWO_4晶体电子结构的研究

采用缺陷化学方法讨论了PbWO4晶体中不同浓度掺La3 时可能存在的缺陷团簇模型.通过GULP计算软件模拟计算了缺陷团簇中La3 离子最可能的替位位置,并通过基于密度泛函理论的离散变分DV Xα方法计算得到相应的La3 ∶PWO4晶体的电子态密度.计算得到低浓度掺杂时晶体的禁带宽度变宽,高浓度掺杂时晶体的禁带宽度变窄.实验测得低浓度掺La3 时晶体的吸收边紫移,高浓度掺La3 时晶体的吸收边红移,计算结果与实验结果相符.计算表明,La3 ∶PWO4晶体中掺La3 可以有效地抑制420 nm吸收.     

硅晶体中禁带宽度与应力关系的光学研究

本文采用光电导光谱分布法和红外光弹法初步研究了硅晶体中禁带宽度与应力的关系。对数块硅晶体进行不同条件的热处理,测试了禁带宽度的变化以及应力状态的变化。发现半导体硅晶体中禁带宽度与应力有明显的对应关系:存在应力时,禁带宽度增加;清除应力后,禁带宽度减少。文中还对实验结果作了理论分析。     

聚偏二氟乙烯(PVF_2)纤维结构性能的研究

本文对不同分子量的 PVF_2熔纺纤维,用广、小角 X 衍射,DSC,双折射和力学性能测定法进行了研究,对其α晶体取向、β晶体的产生和样品力学性能随纺丝张力变化的规律作了研究.结果表明,α和β晶体共存于高分子量样品中,产生β晶体的临界张力约为3×10~6Pa,β晶体含量随纺丝张力而增加,结晶取向和力学性能与纺丝张力有关而在一定范围内与分子量大小无关.