不同载体铜基催化剂生物质热解气低温变换反应性能研究

采用浸渍法制备了不同载体(ZrO_2、CeO_2、Al_2O_3和ZrO_2/CeO_2)负载的铜基催化剂,对不同载体的催化剂进行了XRD、BET、H2-TPR等表征,并且进一步研究了催化剂对于生物质热解气低温变换反应的催化性能.结果表明,载体对于铜基催化剂低温水煤气变换反应催化性能影响很大,ZrO_2/CeO_2作为载体的催化剂催化效果最佳.在400℃条件下,Cu/ZrO_2/CeO_2催化剂的CO转化率可以达到95%.     

不同载体上硫化的钼催化剂甲烷化反应与低温氧吸附的研究

本文研究了不同载体γ-Al_2O_3、ZrO_2、CeO_2和La_2O_3上硫化的钼催化剂的甲烷化反应性能,得到甲烷化活性顺序:Mo/ZrO_2>Mo/γ-Al_2O_3>Mo/CoO_2>Mo/La_2O_3;热稳定性顺序:Mo/La_2O_3>Mo/CeO_2>Mo/γ-Al_2O_3>Mo/ZrO_2。研究了低温氧吸附的预处理条件,并用脉冲色谱法测定了载体,反应前和反应后催化剂的氧吸附量。结果表明反应后低温氧吸附量下降百分数和活性下降百分数有线性关系。讨论了以低温氧吸附与甲烷化活性进行关联的限制和活性中心的本质。     

掺Mn的CeO_2储氧材料对柴油机颗粒氧化活性的影响

由于稀土材料CeO_2本身独特的电子结构而具有良好的储氧/释氧能力及较强的氧化还原性能,故而采用理论计算结合实验研究的方法,探讨了掺杂Mn对CeO2晶体结构、氧空位形成能、电子结构以及对柴油机颗粒催化氧化活性的影响。研究发现:计算得到的纯相CeO_2晶格常数与实验值非常接近,当Mn的质量分数(w(Mn))为50%时,Mn可以较好地进入到CeO_2晶格的内部而形成晶相结构稳定性高的固溶体;在所计算的几种掺杂浓度的Ce_(1-x)Mn_xO_2体系中,氧空位形成能大大降低,且随着w(Mn)的增加而减小,w(Mn)为50%时达到最低,为0.31eV;掺Mn后没有改变CeO_2立方萤石的晶体结构;随着w(Mn)的提高,柴油机颗粒热失重速率整体向低温区域移动,当w(Mn)分别为12.5%、25%和50%时,起燃温度较纯CeO_2分别降低了18、24、42℃,峰值温度分别降低了6、12、32℃;Ce1-xMn_xO_2中的氧空位可能是反应活性位,氧空位越多,越有利于颗粒的氧化。该结果可为汽车尾气净化及其他领域应用提供参考。     

Al_2O_3掺杂对立方ZrO_2材料性能的影响

本文探讨了Al_2O_3掺杂对立方ZrO_2材料电性能和抗热震性的影响.试验中,用X射线衍射分析和扫描电镜观察发现:立方ZrO_2材料的电导率随Al_2O_3含量的增加而下降,但不改变其离子导电的机制;Al_2O_3明显地改善了材料的抗热震性.文中对于这些性能变化的微观机制作了初步分析.     

掺杂剂与ZnO材料的气敏特性

本文报导了金属氢化物BeO,Tl_2O_3,Y_2O_3,ZrO_2在ZnO材料中的掺杂行为及其对ZnO材料气敏性能的影响.     

γNaF·AlF_3-Al_2O_3-Ceo_2系熔体中CeO_2的活度

利用ZrO_2(+MgO)固体电解质组成氧桥式浓差电池并测得了在不同温度与熔体组成的电池的电动势。由电动势数据进一步求出了熔体中CeO_2活度与各种因素关系的回归方程。讨论了各因素对CeO_2活度的影响。指出CeO_2活度随熔体中CeO_2和Al_2O_3含量的增加而加大,随温度升高略有减小,冰晶石比对它的影响不大。为考查各因素的交互作用,绘制了CeO_2活度的等值图。     

添加剂和杂质对四方相 CeO_2—ZrO_2基陶瓷显微结构及性能的影响

研究了添加剂和杂质对CeO_2-ZrO_2基四方二氧化锆的制备条件、显微结构和力学性能的影响.结果表明:少量Al_2O_3添加剂可降低烧结温度,改善烧结性,并能提高四方ZrO_2的力学性能;工艺过程中混入的SiO_2杂质主要聚集在ZrO_2晶粒之间,使材料呈现一种殊特的显微结构,还对该材料的低弯曲强度和高断裂韧性的成因进行了讨论.     

ZrO2改性Al2O3纳米介孔材料性能研究

采用化学沉淀法制备了ZrO_2、Al_2O_3与ZrO_2-Al_2O_3材料,利用X射线衍射分析考察了焙烧温度对材料的结构性能的影响;利用ZXF-6型自动吸附仪分析了ZrO_2与Al_2O_3之间的相互作用对织构性能的影响;利用氨气程序升温脱附测试了各材料酸性位和酸量大小及其变化.结果表明,ZrO_2和Al_2O_3之间的相互作用对结构性能和织构都有稳定作用,1 000℃高温老化后的ZrO_2-Al_2O_3以四方相的ZrO_2和γ-Al_2O_3两种物相存在,比表面积为88 m2/g,孔容为0. 22 m L/g,孔径为9. 8 nm,属于纳米介孔材料.新鲜材料表面酸性大小排列顺序为,ZrO_2Al_2O_3ZrO_2-Al_2O_3,老化后的ZrO_2-Al_2O_3表面酸性不稳定,有待继续改进.     

溶胶–凝胶温度对Cu_(0.5)Ce_(0.375)Zr_(0.125)O_x结构及催化降解甲苯性能的影响

采用简单的溶胶–凝胶法在不同的温度下制备Cu_(0.5)Ce_(0.375)Zr_(0.125)O_x复合氧化物催化剂,通过XRD、H_2-TPR、O_2-TPD和Raman技术表征催化剂的结构,在固定床反应器中对其降解甲苯性能进行研究.结果表明:溶胶–凝胶的温度对催化剂的结构和活性具有一定影响,适宜的溶胶–凝胶温度有利于增强金属离子的流动性,促进CuO和CeO_2的相互作用,使Cu~(2+)更容易进入到CeO_2晶格中形成Cu-Ce固溶体,形成缺陷结构,产生更多的氧空位.当催化剂制备的溶胶–凝胶温度为70℃时,催化剂降解甲苯的活性最好,其完全降解甲苯的温度为250℃.这归因于该催化剂具有高达0.95的氧空位浓度和对活性起主要作用的活性物种较高的耗氢量.     

基于第一性原理的Co掺杂的BaTiO_3室温多铁性研究

基于密度泛函理论的第一性原理,计算并研究了Co掺杂的BaTiO_3材料的电子结构及磁特性.研究表明,对于单个Co掺杂的没有氧空位的情况下,Co离子没有净磁矩,总的态密度无带隙存在,因而无法实现多铁性.在考虑Co离子、氧空位(Ov)同时存在的情况下,氧空位位于掺杂的Co离子的最近邻形成Co-Ov集团结构时最稳定.此外,为了研究掺杂对体系的磁相互作用的影响,在体系中引入了各种不同构型下的2对Co-Ov集团.研究表明:2对Co-Ov集团更趋向于沿着自发极化(c轴)方向线性排列;由总的态密度可知,体系的带隙存在,从而可以实现铁电性.通过第一性原理计算的方法,不仅研究了氧空位在Co掺杂的BaTiO_3材料中实现多铁性所起的重要作用,能很好地解释了实验现象;而且为在常规铁电材料中通过掺杂的方法实现多铁性提供了一条有效途径.     

氧分压对Zn0.99Mn0.01O稀磁薄膜结构和磁学特性的影响

采用脉冲激光沉积技术在Al2O3衬底上制备了Mn掺杂的ZnO稀磁薄膜.通过不同氧压下所制备样品的微观结构、光学性质和铁磁特性分析,研究了氧分压对Zn0.99Mn0.01O稀磁薄膜微观结构和磁学特性的影响.结果表明,所沉积薄膜均具有良好的c轴择优取向.在氧分压为5 Pa时得到的(002)衍射峰半高宽最小,但薄膜的室温铁磁...     

C/Cr掺杂氧化钛粉体的制备与氧空位调控

采用球磨法合成碳、铬掺杂的氧化钛材料,碳、铬掺杂用于调节材料的氧空位缺陷度.应用X射线衍射仪、紫外—可见分光光度计、荧光分光光度计等表征手段测试了样品的结构和光学性能.结果表明:碳、铬掺杂使材料的氧空位缺陷发生不同程度的改变.此外,对碳、铬掺杂的氧化钛的可见光吸收增强的来源作了相应解释.     

铋掺杂氧化铟锌薄膜晶体管的研究

采用射频磁控溅射法制备了以非晶铋掺杂氧化铟锌(a-IZBO)为沟道层的薄膜晶体管(TFTs).相比本征的氧化铟锌薄膜晶体管,a-IZBO-TFTs显示出更低的关态电流,正向偏移的开启电压,表明铋掺杂能有效抑制载流子浓度.在铋掺杂含量为原子百分比8.6%时达到最佳的电学性能:载流子迁移率为7.5cm~2/(V·s),开关比为3×10~8,亚阈值摆幅为0.41V/decade.使用光致发光激发谱和X射线光电子能谱评价了a-IZBO沟道层中的氧空位缺陷,分析结果证实了铋的掺杂确实有效地减少了氧空位,从而抑制了半导体沟道层中的载流子浓度,对a-IZO-TFTs的总体电学性能改善起到较大的作用.     

压力及缺陷对蓝宝石电子结构影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论下的平面波超软赝势方法,计算了蓝宝石在三种结构相(Corundum相、Rh2O3(II)相、CaIrO3相)下的晶格参数随压力变化的关系,并得出了不同压力下的晶格常数间的比值。同时还计算了在131.2 GPa压力下不同点空位缺陷(VO+1、VO+2、VAl-1、VAl-2、VAl-3)对80个原子的超原胞AL2O3(CaIrO3相)晶体参数影响。最后为了进一步分析蓝宝石的电子结构,本文还计算了131.2 GPa压力下的AL2O3(CaIrO3相)下的理想晶体和含+2价氧空位时的总和分态密度,并将二者作了对比,结果表明+2价氧空位存在时有电子缺陷态出现。     

基于第一性原理研究三氧化二钇本征点缺陷的热动力学性质

通过第一性原理计算软件VASP和晶格动力学软件GULP对氧化钇晶体中的晶格常数、振动熵、热力学跃迁能级和本征点缺陷形成能进行模拟计算,在考虑晶格振动熵贡献的情况下,得到空位、填隙以及反位的缺陷形成能与温度和氧偏压之间的变化关系。计算结果表明,当压强一定时,随着温度的不断升高,价带顶附近最稳定的缺陷为Yi···,导带底附近最稳定的缺陷由V′Y′′过渡到O i′′。计算结果还表明,可利用改变温度和控制氧偏压来调节氧空位的类型和浓度。给出了点缺陷随环境条件变化的二维、三维分布图,可为晶体生长和退火环境的选取提供理论依据。     

锐钛矿型TiO2空位缺陷性质的第一性原理研究

近年来运用减小TiO2禁带宽度的方法来提高TiO2的活性在实验上被广泛研究。本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法研究了锐钛矿相TiO2点空位缺陷性质和在具有点空位缺陷情况下的晶体结构、能带结构与态密度状况。分析发现缺陷使晶体结构发生畸变;近邻缺陷氧原子有靠近氧空位而远离钛空位的趋势,而近邻缺陷钛原子有靠近钛空位而远离氧空位的趋势;氧空位缺陷使费迷能级升高大约2．6eV而钛空位缺陷使费米能级降低,并在价带顶部产生一个与价带顶能量相差约0．25eV的杂质能级。结果表明,氧空位使导带变宽是n型杂质而钛空位使导带变窄是P型杂质,氧空位附近多余电子的主要贡献在价带,引起电荷布居数变化并改变了晶体中电子局域化运动的性质。     

锐钛矿型TiO_2空位缺陷性质的第一性原理研究

近年来运用减小TiO2禁带宽度的方法来提高TiO2的活性在实验上被广泛研究.本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法研究了锐钛矿相TiO2点空位缺陷性质和在具有点空位缺陷情况下的晶体结构、能带结构与态密度状况.分析发现缺陷使晶体结构发生畸变;近邻缺陷氧原子有靠近氧空位而远离钛空位的趋势,而近邻缺陷钛原子有靠近钛空位而远离氧空位的趋势;氧空位缺陷使费迷能级升高大约2.6 eV而钛空位缺陷使费米能级降低,并在价带顶部产生一个与价带顶能量相差约0.25 eV的杂质能级.结果表明,氧空位使导带变宽是n型杂质而钛空位使导带变窄是p型杂质,氧空位附近多余电子的主要贡献在价带,引起电荷布居数变化并改变了晶体中电子局域化运动的性质.     

Study on Defects in Fe-Doped SrTiO_3 by Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy

SrTi_(1-x)FexO_(3-d) ceramics were prepared using a traditional solid-state reaction method. From X-ray diffraction(XRD) result, we found that the doped Fe~(3+) dissolved in the lattice, and no secondary phase was observed. Cation vacancies in perovskite oxides were identified via positron annihilation lifetime spectroscopy(PALS) measurements. Undoped and Fe-doped SrTiO_3 ceramics and single-crystal SrTiO_3 were measured by PALS at room temperature. The results show that the main defects in undoped SrTiO_3 ceramics are Ti-related defects, and the isolated Ti vacancy lifetime is about 183.4 ps. With the increase of Fe~(3+), the concentration of the Ti vacancies decreases accompanied by the appearance of the V 'Sr-nVggO(defect association of Sr vacancies and multiple O vacancies) vacancy defect complexes.     

Al和氧空位对ZnO:Co稀磁半导体磁性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Al共掺杂和氧空位缺陷对Co掺杂ZnO磁性质的影响,发现Al原子共掺杂引入的自由电子载流子会稳定体系的反铁磁性从而减弱Co原子间的铁磁性交换,而氧空位缺陷束缚的电子载流子对提高体系的铁磁性具有积极的作用.氧空位引入的电子载流子部分转移到Co原子和近邻Zn原子,形成以电子载流子为媒介的Co原子间的耦合作用,稳定体系的铁磁态,增强Co原子间的交换耦合作用.     

氧化锆试样电子导电特征氧分压的测定

采用双电池电动势法测定了氧化镁部分稳定的氧化锆试样在1633—1729K温度范围内的电子导电特征氧分压，并计算了氧化锆试样在空气、碳饱和铁液等气氛中的氧离子迁移数。结果表明：可以用双电池电动势法评估氧化锆试样的电子导电特征氧分压的大小。对于实验中选用的2．18％氧化镁部分稳定的氧化锆试样在1683K空气条件下，氧离子迁移数等于1，在碳饱和铁液条件下，氧离子迁移数较小。