二元过渡金属氧化物界面结构的研究(Ⅲ): 半导体气敏性能及邻二甲苯选择性氧化制苯酐的催化活性

导电性能测试证明,这些二元氧化物属于N-型半导体,其电阻在邻二甲苯气氛中明显减小,即具有对邻二甲苯的气敏效应,其灵敏度在化学吸附的初期阶段与邻二甲苯蒸气浓度呈线性关系.催化选择性及转化率测定证明,MoO3-V2O3,MTiO3-TiO2及MoO3-WO3体系对于邻二甲苯选择性氧化为苯酐,具有催化活性,但MoO3-ZrO2体系没有催化活性.非晶相分散的MoO3及V2O5对该反应的促进作用较为显著,尤其当组成接近于分散阈值时,选择性最佳.MoO3-FeO3体系则对甲醇氧化为甲醛具有催化活性.     

镧修饰钛酸钡纳米多晶粉体及陶瓷传感元件的工艺优化及特性表征

以Ba(OAc)2,La(OAc)3,Ti(OnBu)4为起始物,对溶胶-凝胶法制备的镧掺杂钛酸钡纳米多晶粉体LaxBa1-xTiO3(x=0.00,0.05,0.10,0.20,0.30)及陶瓷元件进行了多项特性表征,并利用正交设计对工艺参数进行优化溶胶是在70℃,pH=3.8的醋酸介质中,由总浓度为0.7mol/L的起始物进行共溶水解而得;将溶胶在室温下自然浓缩和陈化而得湿凝胶;将湿凝胶置于恒温干燥箱中(50℃/24 h)制得干凝胶;首先取少量干凝胶进行热分析(TG-DTG),以确定大致的焙烧温度范围,然后取一部分干凝胶在此温度范围内的不同温度点上焙烧以制得一系列LaxBa1-xTiO3粉体试样,对其进行EDS、SEM、FT-IR、XRD测试,以比较各试样的金属组分含量、团粒形貌、晶相组成及原始晶粒尺寸.另一部分干凝胶则经研磨过筛之后等静压成型(φ3.0×1.5mm),在不同温度和时间条件下烧结制得陶瓷传感元件,进行湿敏、气敏(包括酒敏)性能及显微结构的测试,从中获得了具有良好选择性和灵敏度的湿敏元件.     

In_2O_3纳米粉体的制备及其气敏特性

以InCl3·4H2O和NaOH为原料,在70℃利用液相沉淀反应合成前驱体,再经煅烧得到In2O3纳米粉体.利用SEM对其形貌进行表征,用XRD分析了不同煅烧温度对合成In2O3粉体尺寸的影响,最后在静态配气测试系统上检测元件的气敏性能.结果表明:该法制备的In2O3纳米粉体具有立方晶系结构、纯度较高、颗粒均匀呈球形、分散性好等特点,平均粒径60nm左右,并且In2O3气敏元件对酒精具有最高的灵敏度,在4.5V工作电压下对10×10-6浓度的酒精灵敏度达24.     

掺CeO2的SnO2基CO气敏元件的气敏特性

研制了一种新的SnO₂掺CeO₂的CO气敏元件;对其在不同温度下对不同气体的气敏特性进行了测定.结果表明,该种气敏元件在较低温度(115℃)时对CO具有高灵敏度、高选择性以及快速响应等特点.对此结果进行了简单的讨论.     

TiO2负载氮化钴钼催化剂的制备及其加氢脱氧性能

利用TiO2负载CoMo氧化物在NH3气流中进行程序升温反应,制备了一系列不同Co负载量的氮化CoMo/TiO2催化剂,采用BET和XRD对其进行了表征.以苯酚为模型化合物,考察了氮化CoMo/TiO2催化剂的加氢脱氧性能,采用拟一级反应动力学对苯酚消耗反应速率常数进行了拟合.结果表明: Co3Mo3N是由CoMoO4氮化生成,而不是由CoO和MoO3混合氧化物氮化生成.随着Co的加入,在催化剂中形成了双金属氮化物新相Co3MO3N.Co的加入对于改变催化剂的比表面积大小和加氢脱氧性能起到了正反两方面的作用.不同催化剂加氢脱氧的反应速率大小顺序为:Co4Mo12＞Co6Mo12＞Co2Mo12＞Co8Mo12＞Co0Mo12＞thermal.     

二元过渡金属氧化物界面结构的研究(Ⅰ):XRD及BET方法测定双边分散阈值

应用XRD及BET方法研究了MoO3-Fe2O3,MoO3-V2O5,MoO3-TiO2(锐钛矿),MoO3-WO3和MoO3-ZrO2五种二元过渡金属氧化物界面上的相互作用及非晶相自发分散.这些二元氧化物均含有0～100%之间的十个不同掺杂配比的MoO3,经干混和适宜温度下焙烧而得.XRD晶相定量分析及外推法证明,每种组分氧化物都在界面上自发分散为非晶相,并具有各自的分散阈值.当配比大于分散阈值时,各组分氧化物焙烧后的剩余晶相量与加入晶相量之间为线性关系,其中MoO3和ZrO3的斜率显著小于1.BET测定证明,所有试样的比表面积(3.71～11.25m2/g)较常见载体如SiO2等小得多.MoO3在五种二元氧化物界面的分散阈值各不相同(0.33～1.43 g/100m2),远大于唐有祺等人根据O2-密置模型计算得的在高比表面载体上的单层饱和容量(0.117g/100m2).这预示着界面上可能存在非单层分散及表面化学反应,XRD晶相分析及后续文章中FT-IR等表征手段证实了此点.     

SnO_2簿膜(掺Sb)光学气敏选择性的实验研究

郑顺旋等人观察到常用的气敏-电阻型材料氧化锡薄膜的光学性质和气敏特性有关.这一发现突破了近半个世纪以来氧化物的气敏特性仅与电阻有关的模式.使得可以用光学量去探索至今还未清楚的氧化物气敏机理.也为新型气敏传感技术提供了有效的敏感材料.然而与气敏-电阻效应一样,纯SnO_2器件的气敏-光学效应对各种还原性气体的灵敏度几乎相同,因此制造出气体选择性良好的元件很不容易.为了提高SnO_2薄膜气敏光学效应的气体选择性,在纯SnO_2薄膜中掺杂了0.1wt%的Sb.实验观察     

气敏特性静态测试仪在我院研制成功

近年来,气敏材料气敏元件等方面的研究发展较快,性能优越的新材料、新元件层出不穷,研究制作高性能的气敏元件测试系统,已经成为气功敏传感领域的发展趋势.     

胶溶-水热法制备超细PAA/TiO2纳米粉体的研究

以四氯化钛为原料、聚丙烯酸(PAA)为修饰剂,采用胶溶-水热处理工艺制备了超细PAA/TiO2纳米粉体.利用XRD、BET、XPS等分析技术对PAA/TiO2进行了结构表征.实验结果表明:由于PAA能有效抑制在水热过程中TiO2粒子的生长和团聚,从而制得同时具有小粒径、大比表面积、高晶化度的锐钛矿相PAA/TiO2纳米...     

SO_4~(2-)/TiO_2光催化降解甲基橙溶液的研究

采用不同浓度的硫酸溶液浸渍处理TiO2,制得不同SO42-负载量的SO42-/TiO2光催化刺.考察了光催化剂对甲基橙溶液的光催化行为.发现SO42-/TiO2的光催化活性高于TiO2的光催化活性,浸渍液中H2SO4的浓度对SO42-/TiO2的催化活性有一定的影响,H2SO4溶液的最佳浓度为0.4 mol/dm3,催化剂的焙烧温度与光催化活性间也存在一定的关系,最佳焙烧温度为500℃,光强度与光催化反应速率相对应.     

氯掺杂TiO2光催化剂的水热法制备及其对苯酚降解性能研究

采用水热法,以Ti（SO4）2为钛源,NaCl为氯源制备了具有高催化活性的氯掺杂二氧化钛（Cl/TiO2）光催化剂.X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和紫外可见漫反射光谱（DRS）等手段对样品进行表征.结果表明,焙烧温度、氯投加量等都影响Cl/TiO2光催化剂的光催化活性.750℃焙烧、氯投加量为15%（与钛的物质的量比）时的Cl/TiO2具有最佳的光催化活性,其平均粒径大小为67.0nm,比表面积为9.3m2/g.该催化剂是锐钛矿和金红石相的混晶,其中锐钛矿含量为74.1%.苯酚降解实验表明：该催化剂的光催化活性高于商品二氧化钛P-25,200min光照时苯酚的降解率可达90.6%.     

电压对氮掺杂TiO_2/Ti光催化剂在可见光下催化性能的影响

为拓展TiO2对可见光的响应范围,采用先恒流再恒压的阳极氧化法制备了TiO2/Ti光催化剂,并运用等离子体基离子注入(PBII)技术对TiO2/Ti光催化剂进行了氮的掺杂改性研究。通过SEM和XRD对不同电压下制备的氮掺杂TiO2/Ti光催化剂进行了分析。结果表明,TiO2氧化膜粗糙多孔,主要是由锐钛矿相和金红石相组成,其最佳的制备电压为160V,离子注入条件为-30kV,4×105N.cm-2。氮元素主要以三种形态存在于TiO2的薄膜上,即原子β-N、分子γ-N和O-Ti-N。在可见光的照射下与未掺杂的TiO2/Ti光催化剂相比,氮掺杂的TiO2/Ti光催化剂表现出较好的光催化活性,其对罗丹明B的去除效率提高了12%。     

表面修饰纳米TiO2光催化动力学及EIS分析

采用溶胶-凝胶法以掺杂Fe3+和沉积Ag做表面修饰,制备了TiO2、0.03%Fe3+-TiO2、3%Ag-TiO2三种纳米材料工作电极,并用XRD表征了膜的晶相结构和晶粒尺寸.考察了膜电极催化降解反应.以高压汞灯为光源,通过紫外-可见分光光度计测定证实RhB在催化剂作用下的光催化动力学为一级反应,反应速率常数及在同一实验条件下的降解率依TiO2、0.03%Fe3+-TiO2、3%Ag-TiO,的顺序增大.用IM-6e电化学阻抗仪进行了电化学阻抗谱(EIS)的测量,设计了模拟电路并得到了拟合值.在实验的扫描范围内(10-5-105Hz)发现此光催化反应的速控步为电荷转移过程,得到的Nyquist图的圆弧半径及其模拟阻值大小与光催化降解动力学常数及降解率变化趋势相反.     

光催化还原法制备载银二氧化钛

利用重金属离子光催化还原技术在不同条件下制备不同的Ag/TiO2,并用TEM等方法对这些催化剂的载银量、银的分布进行表征,同时利用这些Ag/TiO2催化剂对亚甲基蓝和甲基橙进行降解实验。结果表明Ag/TiO2对亚甲基蓝和甲基橙的脱色效果较TiO2有很大提高,而且载银量存在最佳值。在还原体系中加入EDTA时,可以适当提高催化剂的载银速度。     

纳米复合Y_2O_3/TiO_2催化剂的光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备复合半导体Y2O3/TiO2纳米材料.以酸性红B溶液的光催化降解反应为实验模型,考察了TiO2掺杂Y2O3后的光催化氧化活性,探讨了Y2O3掺杂量、pH值、焙烧温度及时间对Y2O3/TiO2复合氧化物催化剂光催化活性的影响及溶液浓度、光照时间、催化剂用量对酸性红B溶液降解率的影响.结果表明,Y2O3掺杂量为0.1%时,其催化活性是同样条件下催化剂TiO2的2.1倍;最适宜焙烧温度为400~450℃;焙烧时间为3h,凝胶pH=10时,催化效果最佳.在酸性红B溶液浓度为20mg/L的条件下,催化剂用量为0.15g,光照时间为2.5h对酸性红B溶液的降解率可达96.8%以上.     

赝三元热电材料的机械合金化冷压烧结法制备

本文采用机械合金化法成功制备了N型和P型赝三元(Bi2Te3-Sb2Te3-Sb2Se3)合金粉体材料,利用XRD和SEM对材料的合金化程度和材料粉体粒度进行了分析,该材料颗粒均匀、细小,颗粒尺寸平均在100nm量级左右．在此基础上采用冷压烧结法制备了赝三元机械合金化冷压烧结热电材料,并对材料的电学性能进行了测试和分析．     

纳米TiO_2粉末的球磨法制备及其表征

采用球磨法制备纳米TiO2粉末,并利用X射线衍射仪（XRD）和透射电镜（TEM）对其结构和形貌进行表征．结果表明,制备的TiO2粉末为锐钛矿型;随着球磨时间的增加粉末粒度达到纳米级后锐钛矿型TiO2逐渐发生了相转变,出现金红石型和锐钛矿两结构共存的形态,并有完全向金红石型转变的趋势．     

SO42-/TiO2型固体超强酸的制备及催化合成丁酸己酯的研究

以固体超强酸SO42-/TiO2为催化剂,由丁酸与己醇合成丁酸己酯.讨论了醇酸比、pH、陈化时间和焙烧温度对酯化收率的影响,确定了合成固体超强酸SO42-/TiO2的最佳实验条件,结果表明SO42-/TiO2作为催化剂,活性高,选择性好,对设备无腐蚀,可重复使用.     

固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2催化剂及丁酸异戊酯催化酯化的研究

以工业原料制备ＳＯ２－４／ＴｉＯ２型固体超强酸催化剂，考察了制备条件对催化剂表面酸性强度酯化活性的影响，并对丁酸异戊酯的催化进行了工艺条件最优化试验，丁酸转化率可达９８％以上．