异质结g-C3N4/Co3O4复合材料的制备及其丙酮气敏特性研究

为了提升p型半导体金属氧化物Co₃O₄的气敏特性,采用两步法将金属有机骨架衍生的十二面体中空Co₃O₄颗粒与二维石墨相氮化碳(g-C₃N₄)复合制备异质结g-C₃N₄/Co₃O₄复合材料,用于丙酮气体的检测。通过探究该复合物材料的微观结构组成与气敏特性间的构效关系,揭示其气敏机制。结果表明,当g-C₃N₄负载量为0.04 g时获得的g-C₃N₄/Co₃O₄在操作温度为200℃时,对50 mg/L丙酮气体的响应值为140。该复合物对丙酮的检测限为0.7 mg/L,并表现出良好的稳定性和选择性。g-C₃N₄/Co₃O₄复合材料气敏性能的改善源于复合材料比表面...     

金属有机框架衍生的Co3O4/SnO2复合材料制备及其光催化性能

金属有机框架(metal-organic framework,MOF)材料ZIF-67衍生Co₃O₄十二面体纳米块在室温下与SnO₂复合,制备出立方体Co₃O₄/SnO₂复合光催化剂.煅烧后形成的Co₃O₄/SnO₂材料禁带宽度明显降低,荧光淬灭明显,说明Co₃O₄的加入拓展了SnO₂的光响应范围至可见光甚至红外光区域,同时促进了光催化反应过程中光生载流子的分离.以罗丹明B(Rhodamine B,Rh B)为目标反应物,在可见光下考察了MOF衍生的Co₃O₄/SnO₂的光催化降解活性,发现Co₃O₄/SnO₂在60 min内可以降解89.6%的Rh B,分别是纯SnO₂和纯...     

焙烧温度对BaTiO3/Co3O4复合材料相组成、微观结构与催化性能的影响

目的 研究焙烧温度对BaTiO₃/Co₃O₄复合材料催化氧化性能的影响。方法 采用溶胶-凝胶法一步合成铁电BaTiO₃/Co₃O₄复合材料,并以有机染料亚甲基蓝(MB)氧化脱色为模型反应。利用XRD,SEM,EDS,XPS和紫外-可见分光光度计等表征手段研究焙烧温度对样品的相组成、微观形貌及催化氧化性能的影响。结果 随着焙烧温度的升高,BaTiO₃/Co₃O₄复合颗粒的晶粒尺寸逐渐增大,对MB的去除效率呈现出先增大后减小的变化趋势。结论 当焙烧温度为800℃时,所得样品为BaTiO₃/Co₃O₄复合材料,该复合材料对MB展现出较好的氧化降解性能,20 min去除率达到100%。     

SnO2(110)表面In掺杂对NO2气敏吸附性能提升的理论研究

为了阐明In的掺杂能提高SnO₂(110)表面气敏性能的反应机制,采用密度泛函理论研究了NO₂分子在In掺杂SnO₂(110)表面的吸附行为. 计算结果表明:In的掺杂可以提高材料表面的导电性,形成具有氧空位的缺陷表面,有利于发生活性氧在表面的预吸附过程. 掺杂的In_5c/SnO₂(110)表面对NO₂表现出良好的吸附性,对NO₂气体的选择性和灵敏度提高的主要原因是In掺杂后氧空位缺陷表面的形成. 此外,活性氧物种的预吸附对材料表面气敏性能的影响取决于NO₂在材料表面的具体吸附位点,其中Sn_5c位点的吸附促使电荷从表面转移到气体分子,导致表面电阻的增大以及氧空位的产生,从而表现出优异的气敏吸附性能.     

Fe(Ⅲ)掺杂对W18O49超细纳米线结构和气敏性能的影响

针对纯氧化钨纳米材料丙酮传感器存在灵敏度低、选择性差、检测温度高等问题，通过简单的溶剂热法制备Fe掺杂氧化钨(Fe-W₁₈O₄₉)超细纳米线，优化氧化钨材料对丙酮的敏感性能. 结果表明:Fe(Ⅲ)的掺杂不仅抑制了W₁₈O₄₉晶相向WO₃晶相的转化，起到了稳定W₁₈O₄₉晶相的作用，而且优化了其气敏性能. 当掺杂比n(Fe)/n(W)为0.10时，其气敏性能最佳. 该材料在最佳工作温度(220 ℃)下对丙酮(体积分数为5×10-5)的灵敏度达11.4，响应/恢复时间为14/16 s，并且对丙酮有很好的选择性.     

超小SnO2纳米颗粒的制备及其气敏特性

以葡萄糖和SnCl₄·5H₂O溶液为原料,采用水热法制备超小SnO₂纳米颗粒.在合成过程中,向溶液中加入不同量的磷酸(PA).利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积测试仪对SnO₂进行表征,研究添加磷酸对气敏性能的影响,并分析其气敏机理.结果表明：最终产物具有超小的颗粒尺寸和较大的比表面积,其中掺杂0.6 mmol磷酸的SnO₂所制备的气体传感器气敏性能最好,在最佳工作温度200℃下,灵敏度达7.5,且具有良好的稳定性;其气敏特性的提高归因于超小的颗粒尺寸和较大的比表面积,有利于乙醇气体吸附.     

MgO掺杂SnO2甲醛传感器的气敏性能

用MgO掺杂SnO₂材料(SnO₂/MgO)研制了旁热式甲醛传感器,采用紫外光激发的方式使传感器能在室温下工作.利用X射线衍射仪、热场发射扫描电镜、比表面积与孔隙率分析仪对SnO₂和SnO₂/MgO材料进行了物相组成、微观形貌的表征和比表面积的测定,并在不同退火温度、不同紫外光照射强度下对传感器进行了性能测试.结果表明:掺杂后的材料比表面积更大、吸附能力更强,当退火温度为650 ℃、紫外光照射强度为1.75 mW/cm2时SnO₂/MgO传感器的灵敏度最好.在以相同体积分数的O₂、C₂H₆O作为干扰气体时,SnO₂/MgO气敏传感器对甲醛具有良好的选择性.研究结果为探索高灵敏的甲醛检测新技术提供了参考.     

CuO/In2O3复合纳米材料的制备及其正丁醇气敏性能研究

p-n结独特的势垒效应能够显著地改变半导体复合材料的光学和电学性能,同时也能影响气敏元件的灵敏度。通过两步水热法制备出不同质量比的CuO/In₂O₃复合纳米材料。利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和X射线光电子能谱等方法分析了材料的形貌和结构。观察到CuO为球形分级结构,In₂O₃纳米颗粒附着在其表面。通过气敏性能测试发现,CuO/In₂O₃复合纳米材料中CuO与In₂O₃的质量比为1∶2时,样品在225℃下对体积浓度为100×10^-6的正丁醇的灵敏度为107,相对纯In₂O₃纳米颗粒提升了57%。另外,该样品也对正丁醇表现出很好的选择性和稳定性。     

Na2S改性CoSO4催化氨硼烷水解放氢

以Na₂S和CoSO₄为原料,采用水热法和烧结制备了一种CoSO₄和Co₃O₄两相共存的Co基催化剂(命名为Co₃O₄-CS(NS))用于催化氨硼烷水解.研究表明,由于CoSO₄和Co₃O₄的协同效应使得该催化剂对氨硼烷水解表现出良好的催化性能.在催化剂直接添加量为10 wt.%、水料比为25 mL/g和反应温度为40℃的反应条件下,每0.2 g AB/Co₃O₄-CS(NS)复合物在2.5 min内放氢量达到440.06 mL,对应的放氢速率为8 801.2 mL/(min·g_cat),氢转化率为92.6%,反应活化能为50.4 kJ/mol.     

Fe3O4/GO/ZnO材料的制备及其对盐酸土霉素吸附研究

首先采用工艺较为简单的溶剂热法制备Fe₃O₄材料,对其进一步修饰后可得到Fe₃O₄/GO复合材料,最后通过化学共沉淀法制备得到具有磁性的纳米材料Fe₃O₄/GO/ZnO,并将该材料用于盐酸土霉素的吸附研究中。考察了盐酸土霉素的起始浓度、pH以及吸附剂的用量等因素对盐酸土霉素吸附效果的影响,还考察了纳米材料的再生循环次数及最大吸附量。结果表明：盐酸土霉素起始浓度为18 mg/L,pH值为3,材料用量为0.003 2 g等最佳条件下,该材料的最大吸附量达到191.93 mg/g,前再生3次吸附量保持在150 mg/g左右,故制备的Fe₃O₄/GO/ZnO磁性纳米材料对盐酸土霉素具有较好的吸附能力和稳定性。     

外尔半金属Co3Sn2S2薄膜的制备和电磁性质研究

外尔半金属Co₃Sn₂S₂是一种新型的拓扑量子材料，具有独特的拓扑能带结构，被认为是一种非常有潜力的自旋电子材料，而制备电子器件的重要一步是该材料的薄膜化.采用磁控溅射方法分别在Si O₂(300 nm)/Si(100)和Al₂O₃(0001)衬底上生长Co₃Sn₂S₂薄膜.X射线衍射(XRD,X-ray Diffraction)显示Co₃Sn₂S₂薄膜的结构随厚度而变化.在不同衬底上，Co₃Sn₂S₂薄膜的生长情况也不同，较薄的Co₃Sn₂S₂ (<200 nm)适合生长在Al₂O₃(0001)衬底上，而较厚的Co₃Sn     

锂离子电池电极材料Li4Ti5O12@TiO2的制备及性能

用水热法制备Li₄Ti₅O₁₂@TiO₂复合材料与同样方法制备的尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂进行对比.对2种材料采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、光电子能谱仪(XPS)进行表征;N₂吸附-脱附曲线进行比表面积分析;恒电流充放电测试和电化学交流阻抗(EIS)技术进行电化学性能分析.结果表明Li₄Ti₅O₁₂@TiO₂和Li₄Ti₅O₁₂均呈颗粒状,粒径分别约为50和70 nm.XPS分析显示Li₄Ti₅O₁₂@TiO₂中的Ti为+4价态.电化学测试结果显示Li₄Ti₅O₁₂复合了锐钛型TiO₂...     

WO3/石墨烯的湿化学法制备及其室温光激发甲苯气敏性能

采用简单的低温化学合成法成功制备出WO₃/石墨烯纳米复合材料,该材料在室温下表现出极佳的光激发甲苯气敏性能。结果表明:石墨烯的加入会使WO₃片层尺寸减小到300 nm左右,同时会组装成球状结构。在复合材料中石墨烯与WO₃会以化学键结合,有效降低WO₃中氧空位的浓度。在蓝光激发下,WO₃/石墨烯复合材料对100 mL/m3甲苯的气敏响应性能比WO₃材料提高了3.3倍。该甲苯传感材料在易爆、易燃和有毒环境中有很好的应用前景。     

PVC-Li4Mn5O12复合离子筛的锂吸附性能

采用PVC粘合成型技术对实验室合成的Li₄Mn₅O₁₂粉体进行成型,制备出直径约为3.5mm的球形PVC-Li₄Mn₅O₁₂复合材料,并通过SEM、孔径分布、吸附动力学和选择性测试等手段研究成型前后离子筛的形貌和吸附性能。结果表明:PVC-Li₄Mn₅O₁₂复合样品中的离子筛仍为纳米棒;且球形离子筛具有较大的比表面积,在模拟卤水中对Li⁺具有良好的选择性吸附性能。     

基于NiO纳米薄膜的NO2传感器

以四水合乙酸镍(NiC₄H₆O₄·4H₂O)、氨水(NH₃·H₂O)和乙二醇甲醚(C₃H₈O)为前驱体,采用溶胶–凝胶提拉涂膜法制备NiO纳米薄膜,考察了提拉速度与涂膜层数对NiO纳米薄膜形貌结构与NO₂气敏特性的影响.结果表明,在提拉速度为400μm/s,涂膜层数为2层的条件下可获得表面形貌均一、疏松多孔的NiO纳米薄膜,其主要由直径为20~30nm面心立方结构的NiO晶体颗粒构成.气敏检测结果表明,NiO纳米薄膜呈现p型半导体特性,在工作温度150℃条件下对NO₂表现出良好的响应-恢复特性与可逆性,并对其气敏机理进行了探讨.     

CO2对Fe2O3催化剂NH3-SCR脱硝性能影响

考虑到CO₂是固定源和移动源废气中的主要组分,Fe₂O₃是铁基催化剂中的重要活性物质,研究了CO₂对Fe₂O₃催化剂NH₃-SCR脱硝性能的影响.结果表明,CO₂的加入在300℃以下明显抑制了催化剂的NH₃-SCR性能.这主要是因为CO₂的存在改变了催化剂表面NH₃/NO_x的吸附行为,从而影响了NH₃-SCR反应.原位漫反射傅里叶变换红外光谱和程序升温脱附实验结果表明,CO₂可以被吸附活化成碳酸盐物种;这些碳酸盐物种可以作为新的酸性位点吸附NH₃物种,促进催化剂对NH₃的吸附;但同时CO₂和NO_x之间存在竞争吸附,这会导致催化剂表面生成的关键NO₂物种和硝酸盐物种的减少,从而...     

NiCo2O4纳米材料在柔性超级电容器领域的研究进展

轻质、超薄、柔性和高性能的超级电容器是柔性超级电容器研究的目标,尖晶石结构NiCo₂O₄因其理论比电容高、成本低、电化学活性高,是柔性超级电容器电极材料领域的热点材料。近些年,为获得性能优异的柔性超级电容器,人们针对NiCo₂O₄基纳米材料开展了大量研究。主要从NiCo₂O₄基纳米材料的柔性导电基底的制备和选择、材料形貌调控及形成复合材料等提升材料性能的角度探讨NiCo₂O₄基柔性电极材料的研究进展,以期对后续研究提供参考。     

In2O3多孔有序薄膜的制备及其对丁酮气敏特性

利用气/液界面自组装法和溶液浸渍转移法制备了单层和双层氧化铟多孔有序气敏薄膜,并对其进行了气敏特性测试,同时利用多物理场耦合进行气敏特性仿真研究.结果表明,制备的气敏薄膜具有规则的孔道结构,孔壁呈现为具有大比表面积的片状结构.基于该气敏材料的气体传感器对丁酮表现出优良的气敏特性,单层In₂O₃多孔有序气体传感器在最佳工作温度350℃的条件下对质量分数为100×10^-6的丁酮的灵敏度为15.37,响应时间仅为4.3s;双层In₂O₃多孔有序气体传感器在最佳工作温度375℃的条件下对质量分数为100×10^-6的丁酮的灵敏度为20.45,响应时间为22.7s.仿真结果与气敏特性测试结果吻合较好.     

CaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃/Al2O3系低温共烧陶瓷流延工艺优化及性能研究

为优化CaO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂(CABS)玻璃/Al₂O₃系低温共烧陶瓷(LTCC)流延工艺,提高CABS玻璃/Al₂O₃系LTCC材料性能,采用偶联剂对CABS玻璃/Al₂O₃复合粉体进行表面改性并对黏结剂的种类和用量进行优化,借助扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、X线衍射仪(XRD)等分析流延工艺优化对LTCC材料性能的影响。结果表明：偶联剂能有效提高CABS玻璃/Al₂O₃复合粉体在有机溶剂中的润湿性,提升浆料固含量和生瓷带密度,当硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)质量分数为1.5%时,浆料固含量为66.58%,生瓷带的密度为1.90 g/cm³,均达到最大值;通过探究3种不同分子量的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)对生瓷带性能的...     

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。