CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-MgO系模铸保护渣微观结构解析

为明晰化学成分变化对模铸保护渣物性的影响机制,采用Raman光谱对CaO-SiO₂-Al₂O₃-Na₂O-MgO系熔融模铸保护渣的微观结构进行了解析.熔体结构解析结果表明,熔渣中存在Q_Si⁰,Q_Si¹,Q_Si²,Q_Si³,Q_Si⁴五种硅氧四面体结构和Q_Al²,Q_Al³,Q_Al⁴三种铝氧四面体结构,随着碱度升高和Al₂O₃质量分数减小,高聚合度四面体结构向低聚合度转变,熔渣非桥氧数增多,聚合程度降低.物理性质测试结果表明,黏度随Al₂O₃质量分数增大而升高,随碱度的升高...     

CaF2对CaO-Al2O3-CaF2熔体结构影响的分子动力学研究

采用分子动力学的方法研究了不同CaF₂含量下CaO-Al₂O₃-CaF₂三元渣系熔体结构的变化规律,包括熔渣的短程结构、中程结构和键角的变化.结果表明:Ca—F,Al—F,Ca—O,Al—O的平均键长分别为0.2345,0.1895,0.2325,0.1745nm.随着CaF₂的加入,Ca²⁺与配位的阴离子(O^2-,F^-)存在动态平衡现象,总配位数维持在6~7之间.研究体系中Al—O四面体结构存在由复杂(Q⁴和Q³)向简单(Q²和Q¹)的转变,同时还会发生Al—O四面体［AlO₄］^5-向［AlO₃F］^4-结构的转变,两种转变的综合作用使熔体的网络结构解聚,为CaF₂改善CaO-Al₂O₃-CaF₂熔渣的流动性提供了合理的微观解释.键角分析表明F^-在体系中更多的是替换原来O^2-的位置,以Al³⁺为核心的网络结构依然为四面体结构,没有引起大规模的原子重新排列.     

含类B3O6型有机平面π共轭基团的紫外非线性光学晶体的研究进展

非线性光学(NLO)晶体材料作为激光科学的重要组成部分，因其在信息存储等领域的广泛应用而越来越受到研究人员的关注.从阴离子基团理论可知，具有π共轭电子结构的平面六元环(B₃O₆)基团是“中国牌”晶体β-Ba₂B₂O₄(BBO)具有优异光学性能的决定性化学组分.因此，利用具有共轭大π键的平面基团进行紫外NLO晶体的分子构筑，已成为探索新型具有良好NLO性能材料的一种非常有效的方式.近年来，为了拓宽紫外NLO晶体的研究范围，具有与(B₃O₆)基团相似构型的一系列有机平面π共轭基团逐渐引起了研究人员的兴趣.目前，研究人员已经发现了许多具有优异光学性能的含类B₃O₆型有机平面π共轭基团的紫外NLO晶体，这些B₃O₆型有机共轭基团可以根据构成六元环的原子分为不同的类别：(H_xC₃N₃O     

Yb3+/Ho3+共掺杂Sc2W3O12荧光粉的上转换发光和温度传感特性

利用水热法结合煅烧制备Sc₂W₃O₁₂:Yb³⁺/Ho³⁺荧光粉,用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对样品进行表征。在980 nm的激光激发下,Sc₂W₃O₁₂:Yb³⁺/Ho³⁺表现出了542、657和752 nm三个特征峰,分别对应于Ho³⁺的⁵F₄/⁵S₂-⁵I₈,⁵F₅-⁵I₈和⁵F₄/⁵S₂-⁵I₇能级跃迁,分别发射出绿光、红光和弱红光。讨论了荧光粉的上转换发光机理,得出绿色和红色上转...     

Electrical conductivity optimization of the Na3AlF6-Al2O3-Sm2O3 molten salts system for Al-Sm intermediate binary alloy production

Metal Sm has been widely used in making Al-Sm magnet alloy materials. Conventional distillation technology to produce Sm has the disadvantages of low productivity, high costs, and pollution generation. The objective of this study was to develop a molten salt electrolyte system to produce Al-Sm alloy directly, with focus on the electrical conductivity and optimal operating conditions to minimize the energy consumption. The continuously varying cell constant (CVCC) technique was used to measure the conductivity for the Na₃AlF₆-AlF₃-LiF-MgF₂-Al₂O₃-Sm₂O₃ electrolysis medium in the temperature range from 905 to 1055℃. The temperature (t) and the addition of Al₂O₃ (W(Al₂O₃)), Sm₂O₃ (W(Sm₂O₃)), and a combination of Al₂O₃ and Sm₂O₃ into the basic fluoride system were examined with respect to their effects on the conductivity (κ) and activation energy. The experimental results showed that the molten electrolyte conductivity increases with increasing temperature (t) and decreases with the addition of Al₂O₃ or Sm₂O₃ or both. We concluded that the optimal operation conditions for Al-Sm intermediate alloy production in the Na₃AlF₆-AlF₃-LiF-MgF₂-Al₂O₃-Sm₂O₃ system are W(Al₂O₃) + W(Sm₂O₃)=3wt%, W(Al₂O₃):W(Sm₂O₃)=7:3, and a temperature of 965 to 995℃, which results in satisfactory conductivity, low fluoride evaporation losses, and low energy consumption.     

团簇NiPS3光谱性质的密度泛函分析

运用密度泛函理论，在B3LYP/def2-tzvp水平下，对团簇NiPS₃的初始构型进行优化计算，获得9种优化构型。从红外光谱、偶极矩、拉曼光谱和极化率这4个方面对团簇NiPS₃的光谱学性质进行分析，结果表明：团簇NiPS₃的所有优化构型均为C1对称，二重平面非对称构型1^（2）最为稳定；二重立体戴帽三角锥构型5^（2）和四重立体戴帽三角锥构型3^（4）的红外活性和拉曼活性均相近；二重立体三角双锥构型2^（2）、四重立体三角双锥构型1^（4）的红外特征振动最高峰以及二重平面非对称构型4^（2）、四重立体戴帽三角锥构型3^（4）的拉曼特征振动最高峰均发生了红移现象；团簇NiPS₃的红外活性受其几何形态的影响，拉曼活性受其极化率张量大小的影响。     

不定方程x2-2l(22h-1+δ)y2=1与y2-Dz2=4h的公解

设p₁,…,p_r为不同的奇素数，h,l,u,v都是正整数，δ∈{±1}以及x₁=4^hl+δ.证明了：当D=2p₁…p_r(1≤r≤4)时除2(4x₁²-3)(4x₁²-1)(2x₁²-1)=Du²或2(2x₁²-1)=Dv²外，不定方程x²-2l(2^2h-1l+δ)y²=1与y²-Dz²=4^h均仅有平凡解(x,y,z)=(±(4^hl+δ),±2^h,0).     

第一性原理研究Ba2O2S的结构、电子和热传输性质

运用第一性原理和机器学习算法预测2种Ba₂O₂S结构,其具有P-3m1和P63/mmc空间群.通过弹性和声子特性计算发现2种结构都满足动力学和弹性稳定性要求.分析电子结构发现2种结构均为直接带隙半导体,带隙分别为4.6和4.5 eV,Ba—S和Ba—O键都是离子键型.B1-Ba₂O₂S和B2-Ba₂O₂S的晶格热导率表现出各向异性,[100]和[010]方向的热导率比[001]方向的晶格热导高约1.6倍.预测的2种结构的多晶热导率约为1.86和1.40 W·m^-1·K^-1,因而Ba₂O₂S可以作为潜在的隔热材料.由于B1-Ba₂O₂S的群速度外积分值要高于B2-Ba₂O₂S,因此导致B1-Ba₂O₂S的热导率略高于B2-Ba₂     

溶胶-凝胶法合成SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料及其影响因素

SrAl₂O₄:Eu₂₊,Dy₃⁺是商用的绿光长余辉发光材料,在许多领域具有实际的应用。本文采用溶胶-凝胶法制备SrAl₂O₄:Eu₂₊,Dy₃₊材料,通过控制变量法指导学生分析铝/锶投料比、铝/尿素投料比和煅烧气氛等几个关键因素对SrAl₂O₄:Eu₂₊,Dy₃₊的发光性质和氧化还原性质的影响。SrAl₂O₄:Eu₂₊,Dy₃₊材料的溶胶-凝胶法的最佳合成条件是化工生产的重要参数,本教学工作有助于培养学生的科学研究的思路和实验操作能力,研究工作也为优化SrAl₂O₄:Eu₂₊,Dy₃₊材料的品质和发光性能提供重要的参考意义。     

准平面无机类苯B12团簇的成键模型

硼团簇B₁₂是最典型准平面类苯体系。已有文献对其化学成键和芳香性进行分析，但其合理的成键模型仍未建立。本文运用系列现代化学键分析工具，详尽地对B₁₂团簇进行成键分析，包括正则分子轨道(CMO)、适应性自然密度划分(AdNDP)和自然键轨道(NBO)等方法。研究结果表明：该团簇具有类凯库勒式6π芳香性和共芯双重2σ/10σ芳香性。其中σ离域展示在空间上彼此分立的2σ三角形内核和10σ环形外带。另一方面，6π离域主要集中于团簇外带的短边，本质上体现苯环凯库勒式结构。团簇B₁₂的三重6π/2σ/10σ芳香性均符合休克尔(4n+2)电子计数规则。     

Activity coefficient of NiO in SiO2-saturated MnO–SiO2slag and Al2O3-saturated MnO–SiO2–Al2O3slag at 1623 K

As a part of the fundamental study related to the reduction smelting of spent lithium-ion batteries and ocean polymetallic nodules based on MnO–SiO₂slags,this work investigated the activity coefficient of NiO in SiO₂-saturated Mn O–Si O₂slag and Al₂O₃-saturated Mn O–SiO₂–Al₂O₃slag at 1623 K with controlled oxygen partial pressure levels of 10^-7,10^-6,and 10^-5Pa.Results showed that the solubility of nickel oxide in the slags increased with increasing oxygen partial pressure.The nickel in the Mn O–Si O₂slag and Mn O–Si O₂–Al₂O₃slag existed as Ni O under experimental conditions.The addition of Al₂O₃in the Mn O–Si O₂slag decreased the dissolution of nickel in the slag and increased the activity coefficient of Ni O.Furthermore,the activity coefficient of Ni O(γN_(i O)),which is solid Ni O,in the Si O₂saturated Mn O–Si O₂slag and Al₂O₃saturated Mn O–Si O₂–Al₂O₃slag at 1623 K can be respectively calculated asγN_(i O)=8.58w(Ni O)+3.18 andγN_(i O)=11.06w(Ni O)+4.07,respectively,where w(Ni O)is the Ni O mass fraction in the slag.     

La2O3掺杂量对0.06BiYbO3-0.94Pb(Zr0.48Ti0.52)O3三元系压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统的固相反应法制备0.06BiYbO₃-0.94 Pb(Zr_0.48Ti_0.52)O₃-xwt.%La₂O₃(BY-PZT-xLa,x=0～0.6)三元系压电陶瓷，并研究了La₂O₃掺杂量对BY-PZT-xLa压电陶瓷微观结构和电学性能的影响.研究结果显示，BY-PZT-xLa压电陶瓷为纯的四方钙钛矿结构，晶格常数随x的增加而减小，表明La₂O₃成功掺入BY-PZT压电陶瓷的钙钛矿结构中，La³⁺取代A位的Pb²⁺抑制了陶瓷的晶粒增长；随着x的增加，BY-PZT-xLa压电陶瓷的介电损耗因子和居里温度逐渐降低，但少量La₂O₃掺杂(x=0.1)可以大幅度提高体系的相对介电常数，并降低介电常数的温度系数；采用修正的居里—外斯定律研究了BY-PZT-xLa压电陶瓷在居里温度以上的介...     

Fe3O4、ZSM-5改性施氏矿物活化H2O2去除甲基橙

Sch/Fe₃O₄/ZSM-5复合光催化剂通过化学浸渍法制备,并用于活化H₂O₂去除甲基橙.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射分析(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)以及比表面积分析(BET)对Sch/Fe₃O₄/ZSM-5进行形貌和结构表征.考察了溶液初始pH、H₂O₂浓度、Sch/Fe₃O₄/ZSM-5投加量对UV/Sch/Fe₃O₄/ZSM-5/H₂O₂体系去除甲基橙的影响.结果表明,当甲基橙初始质量浓度为10 mg·L^-1、初始pH为3、H₂O₂浓度为3 mmol·L^-1、Sch/Fe₃O_...     

Cr3+掺杂Y3Al5O12-Al2O3的光致发光和温度传感特性研究

为了开发具有高发光效率和高测温灵敏度的光学温度传感材料,采用高温固相法合成了一系列Cr³⁺掺杂Y₃Al₅O₁₂-xAl₂O₃(x=0,0.5,1.25,2,2.75,3.5)固熔体。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、稳态激发和发射光谱表征,详细研究了Y₃Al₅O₁₂中Al₂O₃的掺杂浓度对其结构和发光性能的影响。研究表明,提高Al₂O₃掺杂量可以增加固熔体中的八面体配位,同时削弱了晶体场强度,有利于Cr³⁺的发光。在303～773 K温度范围内,利用该材料中Cr³⁺荧光寿命以及热耦合能级荧光强度比的温度依赖特性进行测温研究,两种方法的相对测温灵敏度分别在500 K时达到最大值0.802%K^-1,在303 K时达到最大值0.97...     

复合催化剂SO42--H3PW12O40/TiO2(P123)的制备及其光催化降解二硝基甲苯

 采用溶胶-凝胶与溶剂热相结合的方法制备了系列介孔复合光催化剂SO₄^2--H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂ （P123）,并对其进行了表征和分析。N₂吸附表面分析及扫描电镜（SEM）图片显示,复合催化剂的粒径明显减小,比表面积高达211m²/g,是TiO₂的5 倍。紫外漫反射吸收光谱（UV-Vis）显示,与TiO₂相比,复合催化剂的吸收光谱发生了明显的红移,且吸收强度明显增强。运用L₁₆（4⁵）的正交实验设计探讨了H₃PW₁₂O₄₀负载量、模板剂P123 的添加量、溶液初始pH 值、催化剂加入量以及H₂SO₄浓度5 个因素对二硝基甲苯（DNT）降解性能的影响,并对正交实验结果进行了直观分析和方差分析。结果表明,该降解过程符合L-H 表观一级反应动力学,在催化剂用量为1.2g/L、H₃PW₁₂O₄₀负载量为20%、模板剂P123 的加入量为2g、溶液初始pH 为2、H₂SO₄的浓度为1mol/L 条件下,经氙灯光源辐照4h 后,DNT 的降解率达到98.7%,DNT 降解的半衰期为0.7162h,取得了良好的光催化效果。     

Al2O3含量变化对CaO–SiO2–Cr2O3–Al2O3熔渣粘度及结构的影响

熔渣粘度对冶炼过程中渣金反应的传质有着至关重要的作用，适当的熔渣粘度能够有效促进渣金反应，提升传质效率。为了促进含铬熔渣中铬的回收利用，本文使用柱体旋转法研究了Al₂O₃含量变化对CaO-SiO₂-Cr₂O₃-Al₂O₃渣粘度和结构的影响规律。熔渣在高温下表现出良好的牛顿流体行为。当Al₂O₃含量从0%增加到10wt%时，酸性渣的粘度首先从0.825增加到1.141 Pa·s，然后当Al₂O₃含量进一步增加到15wt%时，粘度降低到1.071 Pa·s。当Al₂O₃含量从0增加到15wt%时，碱性炉渣的粘度首先从0.084增加到0.158Pa·s，然后当Al₂O₃含量进一步增加到20wt%时，粘度降低到0.135 Pa·s。此外，含Cr₂O₃的炉渣比无Cr₂O₃的炉渣需要更少的Al₂O₃才能达到最大粘度；对于酸性和碱性炉渣，熔渣粘度达到最大值所需的Al₂O₃含量分别为10%和15%。熔渣的活化能变化规律与粘度结果一致。拉曼光谱表明，熔渣中仅有少量Al₂O₃时，Al以[AlO₄]四面体形式出现，随着Al₂O₃含量的逐渐增加，[AlO₄]四面体被[AlO₆]八面体所取代，对硅酸盐结构的分峰解谱结果也与粘度结果一致。     

Cu2+诱导黄铁矿合成α-Fe2O3纳米多面体的生长机理

以黄铁矿为原料,通过焙烧、化学浸出、除杂得到Fe³⁺浸出液,随后采用水热合成法通过加入适量Cu²⁺溶液成功诱导合成出α-Fe₂O₃纳米多面体,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱对所获产物的结构和形貌进行表征,并对其成核及晶体生长过程进行探讨.研究结果表明,Cu²⁺诱导黄铁矿合成的α-Fe₂O₃纳米多面体具有六方相晶体结构,其粒径在500nm左右.通过对不同水热时间所获产物的形貌进行观察并结合溶液化学计算分析,可以推断α-Fe₂O₃纳米多面体的形成是沉淀-溶解-再结晶的过程,Cu²⁺的存在主要起到诱导Fe₂O₃晶核在生长过程中趋向形成多面体结构的作用.     

w(CaO)/w(Al2O3)对钙铝基保护渣结晶性能的影响

利用热丝法测试技术,结合扫描电镜和能谱分析,研究了不同w(CaO)/w(Al₂O₃)条件下钙铝基保护渣的结晶性能.结果表明,较低w(CaO)/w(Al₂O₃)下,保护渣结晶物相为LiAlO₂和CaO·Al₂O₃.其析出由渣中的Li⁺离子和Ca²⁺离子分别对高聚合度铝氧四面体结构的电荷补偿所致.而且,Li⁺离子优先参与,LiAlO₂优先析出.较高w(CaO)/w(Al₂O₃)下,结晶物相转变为LiAlO₂和3CaO·Al₂O₃.其变化原因为,CaO相对质量分数提高,保护渣聚合度降低,Ca²⁺离子和低聚合度铝氧四面体结构单元Q²结合而形成3CaO·Al₂O₃并析出.随着w(CaO)/w(Al₂O₃)由1.13提高至1.82,钙铝基保护渣析晶能力先减弱然后增强.在w(CaO)/w(Al₂O₃)为1.50和1.82时分别具有最弱和最强的析晶能力.     

Te和Y共掺杂提高n-Mg3.2Sb1.5Bi0.5热电性能的研究

Mg₃Sb₂材料是优秀的中温区热电材料，具有极低的热导率，然而其载流子浓度偏低。通过机械合金化法结合放电等离子烧结(SPS)技术制备n型Mg_3.2Y_0.05Sb_1.5Bi_0.5Te_δ样品，并研究了其热电传输性能。结果表明阴离子位掺杂元素Te可以进一步提高阳离子位掺杂的Mg_3.2Y_0.05Sb_1.5Bi_0.5材料的载流子浓度。载流子浓度从5.02×10¹⁹ cm^-3增加到9.76×10¹⁹ cm^-3,接近理论预测的最佳值，同时功率因子也从10.89μW·K^-2·cm^-1提高到15μW·K^-2·cm^-1.此外，Te元素进入晶格后，材料的晶格热导率也有大幅的降低，从0.92 W·m...     

Al2O3/LiAlO2表面包覆改性LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元正极材料研究

三元正极材料因比容量高、成本低和较为环保而备受研究者的关注和青睐,但其循环稳定性与倍率性能较差。通过固相包覆法制备了纳米Al₂O₃以及LiAlO₂包覆的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料,对所制备材料的结构及形貌进行系统表征,结果表明,两种包覆均在保持正极材料结构的基础上成功形成了表面包覆层。电化学性能测试表明,用质量分数为1%的Al₂O₃包覆时,其初始放电容量从原始材料的159 mA·h·g^-1提升至162.57 mA·h·g^-1,循环35次的容量保持率由74.38%提升至94.89%;用质量分数为3%的LiAlO₂包覆时,初始放电比容量提升至164.85 mA·h·g^-1,前35次的容量保持率较未包覆材料均有所提高。此外,经包覆后正极材料循环性能和倍率性能均有所提高,电压衰减和电化学阻抗降低,...