新型α-Fe_2O_3-SnO_2气敏元件的研制

采用混合盐溶液共沉淀法,我们配制出残存SO_4~(2-)的α-Fe_2O_3-SnO_2气敏材料,通过控制和改善材料的微观构造,提高了不添加资金属催化剂的α-Fe_2O_3的气敏活性。研制出旁热式气敏元件、测试了静态特性。该元件具有成本低、功耗低、输出线性好,不易受乙醇干扰及机械强度高特点。     

添加离子对α—Fe2O3气敏性能影响的研究

本文通过对各种添加微量金属离子的α-FeOOH脱水转变为α-Fe_2O_3的热力学数据及其粒子形貌和其相应材料制备成气敏元件的性能研究,对添加离子于α-FeOOH粒子生成的影响以及脱水后相应α-Fe_2O_3气敏性能影响的原因进行了讨论。并且,根据对添加不同量Sn~(4+)的α-Fe_2O_3样品进行穆斯堡尔谱的测定,讨论了添加离子对α-Fe_2O_3气敏性能影响的机理。     

基于黄铁矿合成α-Fe2O3纳米颗粒及其对NO2的气敏特性

本研究以黄铁矿纯矿物为铁源,采用直接焙烧法合成出α-Fe_2O_3纳米颗粒,并利用XRD和SEM对制备出的α-Fe_2O_3纳米颗粒的晶体结构和微观形貌进行表征。结构表征结果表明,所制备出的α-Fe_2O_3纳米颗粒结晶良好、纯度较高,晶粒尺寸在100～200 nm之间,分散性良好。气敏测试结果表明,α-Fe_2O_3纳米颗粒对NO_2气体具有优良的气敏性能,并在最佳工作温度150℃时获得对10×10~(-6)的NO_2气体的最大灵敏度16.7,同时展现出了良好的稳定性、重现性以及选择性。通过电子耗尽层理论对α-Fe_2O_3纳米颗粒的气敏机理进行了分析和探讨。     

铁系气敏材料及其化学制备技术

γ-Fe_2O_3气敏材料是铁系气敏材料的先导,它具有原料易得、价廉、灵敏度和选择性高以及不受湿度影响的优点.但是它的热稳定性较差.在此基础上开发出了α-Fe_2O_3气敏材料,以克服这一缺点.本文探讨了铁系材料的气敏机理,着重提出了α-Fe_2O_3的气敏机理及其模型.根据机理给出了制备铁系气敏材料的基本工艺.     

α—Fe2O3超微粒的制备及其气敏性能的研究

本文采用制备超微粒的方法制得α—Fe_2O_3,并用该材料制作成α-Fe_2O_3系气敏元件。由该材料及添加微量元素后所制作的元件对乙醇有良好的选择性和灵敏度。文中同时也讨论了不同加热功率、不同的电极材料对元件气敏性能的影响。并对α-Fe_2O_3的气敏机理作了扼要的讨论。     

SO_4~(2-)/TiO_2-Fe_2O_3固体超强酸的制备与表征

以TiCL_4、FeCL_3·6H_2O、NH_3·H_2O和H_2SO_4为原料,采用共沉淀硫酸浸渍法制备SO_4~(2-)/TiO_2-Fe_2O_3固体超强酸,用滴定法测定催化剂的酸性;用FTIR、XRD、TG-DSC、SEM和EDS表征催化剂结构;用粒径分析仪表征催化剂的粒径分布.结果表明:复合氧化物TiO_2-Fe_2O_3中,TiO_2以无定形方式分布在Fe_2O_3表面,以Ti-O-Fe键形成键联,经适宜浓度硫酸浸渍焙烧后,Fe2O3的骨架结构未发生明显变化,SO_4~(2-)负载在TiO_2-Fe_2O_3上.通过试验,得到Ti-Fe摩尔比1∶2,浸渍液硫酸浓度0.5mol/L,在550℃焙烧3h制得的SO_4~(2-)/TiO_2-Fe_2O_3催化剂酸性较强,比表面积较大,催化活性较佳.     

γ-Fe_2O_3/LaFeO_3复合选择性丁烷气敏元件的研究

本文根据补偿原理制作了γ-Fe_2O_3/LaFeO_3复合气敏元件,测量了该元件的气敏特性。由于p型LaFeO_3元件对n型γ-Fe_2O_3元件的补偿,有效地抑制了乙醇的干扰,改善了对丁烷的选择性。     

超细α-FeOOH热转变过程规律及热处理工艺 Ⅱ.还原、氧化条件对γ-Fe_2O_3结构及磁性能的影响

研究了热处理过程中α-Fe_2O_3还原、Fe_3O_4氧化机理,考察了还原、氧化条件对γ-Fe_2O_3微观结构及磁性的影响。结果表明,还原温度和还原气空速是影响还原程度的重要参数。当还原温度为380℃、空速为1200h~(-1)时,所获磁粉矫顽力最高。Fe_3O_4烧结为表面扩散控制。Fe_3O_4向γ-Fe_2O_3的相变过程能加速粒子烧结。同时发现,当Fe_3O_4氧化不充分时,立方γ-Fe_2O_3中存在四方γ-Fe_2O_3杂相。     

Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化降解罗丹明B

为了使g-C_3N_4光生电子和空穴容易复合,改善可见光响应低等缺点,该实验中采用溶胶-凝胶法将g-C_3N_4和α-Fe_2O_3进行复合形成g-C_3N_4异质结光催化剂,再采用光沉积法将Ag沉积在α-Fe_2O_3/g-C_3N_4上,构建Z型机制Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4催化剂材料,改善光生电荷的分离和传输能力及可见光响应,进一步增强其光催化降解污染物活性.最后通过XRD、FT-IR、XPS、SEM、TEM、紫外-可见漫反射光谱表征光催化剂结构和性能,并以染料罗丹明B溶液模拟废水,研究催化剂的降解动力学特性,通过活性基团捕获实验探究光催化机制.实验结果表明:(1)α-Fe_2O_3和g-C_3N_4复合形成异质结,当α-Fe_2O_3负载量为3%时,α-Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化性能比纯的g-C_3N_4有了明显的提高,光催化性能降解罗丹明B达到79%.(2)Ag负载在α-Fe_2O_3/g-C_3N_4,当Ag的负载量为3%时,在可见光下3.5 h能够对罗丹明B达到95%以上的降解.(3)Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4增强的光催化剂性归因于α-Fe_2O_3和g-C_3N_4形成异质结以及Ag加入后形成Z型异质结结构.     

α-Fe_2O_3中空微球的制备及其气敏特性

以Fe(NO_3)_3·9H_2O为铁源,不同氨基酸作为表面活性剂,通过水热法制备α-Fe_2O_3样品,并用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及X射线衍射(XRD)表征样品的形貌,测试其气敏性能.结果表明:不同表面活性剂所得α-Fe_2O_3样品的形貌不同,分别为实心粒子和中空微球,且中空微球由粒子堆积而成;基于中空微球的气体传感器对乙醇具有良好的敏感特性.     

α-Fe_2O_3/ZnFe_2O_4复合薄膜光生电荷分离与光电性质研究

采用溶胶-凝胶法分别制备出α-Fe_2O_3和Zn Fe2O_4两种胶体,在ITO透明导电玻璃上制备成不同厚度配比的α-Fe_2O_3/ZnFe_2O_4异质结.XRD检测结果表明,复合薄膜两种组分都达到了良好的结晶状态;而且,各复合薄膜体系都呈现出了异质结复合结构的光吸收特性,但光吸收性质差异不明显.稳态表面光电压谱测试结果表明,两组分的厚度分别在1.3μm(α-Fe_2O_3)和1.8μm(ZnFe_2O_4)时达到最佳光伏响应强度.在正的外电场诱导下,组分厚度分别为1.3μm(α-Fe_2O_3)和1.8μm(Zn Fe_2O_4)的复合薄膜具有更为优越的光伏响应特性.     

磁性Fe_3O_4/α-Fe_2O_3核壳材料降解水中亚甲基蓝

以Fe_3O_4为核,以α-Fe_2O_3为壳层,合成出一种核壳结构的Fe_3O_4/α-Fe_2O_3纳米复合材料.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X-射线衍射仪(XRD)等表征手段对核壳材料的形貌、组成及结构等进行了表征,并将其应用于亚甲基蓝溶液的降解.结果表明:核壳结构的Fe_3O_4/α-Fe_2O_3纳米粒子粒径约为50~80nm.当H_2O_2用量为0.23mol/L,Fe_3O_4/α-Fe_2O_3投加量为5g/L,pH值为2,亚甲基蓝溶液初始质量浓度为5.0mg/L,60min内亚甲基蓝的降解可达98.7%.Fe_3O_4/α-Fe_2O_3纳米粒子经过3次循环使用后,对亚甲基蓝仍具有较好的降解能力.     

两类异质结构中光生电荷分离效率与光电性质

首先制备Cu4Bi4S9纳米带与石墨烯不同比例复合体系(CBS-graphene),其中石墨烯质量分数分别为:0.4%,0.8%,1.2%,1.6%,2.0%和2.4%.以α-Fe_2O_3为电子受主,CBS和CBS-graphene为电子施主,制备成α-Fe_2O_3/CBS、α-Fe_2O_3/CBS-graphene两类异质结构及体相异质结太阳能电池.XRD检测结果表明,异质结两组分都达到了良好的结晶状态;而且,两类复合体系都呈现出了复合结构的光吸收特性,但光吸收性质无明显差异.对于CBS-graphene,随着石墨烯含量逐步增加其光伏性质逐渐增强,当石墨烯质量分数为1.6%时达到最佳光伏响应强度,此后其光伏性质逐渐减弱.稳态和电场诱导表面光电压谱表明两类异质结都具有优越的光伏性质,但α-Fe_2O_3/CBS-graphene呈现出明显优于α-Fe_2O_3/CBS的光伏响应.基于石墨烯质量分数为1.6%,α-Fe_2O_3/CBS和α-Fe_2O_3/CBS-graphene两类体相异质结太阳能电池最高光电转换效率分别为3.1%和6.8%.从异质结厚度、能级匹配、石墨烯导电网络以及优越的电子传输特性几个方面,详细讨论了光生电荷分离的影响因素及光生电荷传输动力学.     

铁氧化物介导厌氧生物强化降解对硝基氯苯

针对采用传统厌氧生物技术处理含硝基芳香族化合物(NACs)废水时存在降解速率低、系统稳定性差和运行成本高等问题,以α-Fe_2O_3为电子传递介体与厌氧生物系统进行耦合,探究其降解以对硝基氯苯(4-CNB)为代表的NACs的效果,并阐述耦合作用机制。初始质量浓度为45 mg/L 的4-CNB在耦合系统内反应56 h后,其残留质量浓度为(3.24±0.13) mg/L,而在厌氧生物对照系统和α-Fe_2O_3对照系统中分别为(15.47±0.43)mg/L和(44.48±0.01)mg/L,表明α-Fe_2O_3的投加对厌氧生物降解4-CNB具有显著的强化作用。4-CNB在耦合系统内的降解效率与α-Fe_2O_3的投加量在1～3 g/L范围内呈现显著的正相关,当α-Fe_2O_3的投加量为5 g/L时,其对厌氧微生物产生较强的抑制作用。相比于厌氧对照系统,4-CNB在耦合系统内的降解更符合一级动力学,进一步验证了α-Fe_2O_3与厌氧微生物之间在降解4-CNB过程中具有一定的协同效应。此外,α-Fe_2O_3的投加可显著降低厌氧生物系统内的氧化还原电位(ORP)和增强pH自缓冲能力,这些均有利于4-CNB的还原降解。电子传递体系 (ETS) 活性在耦合系统和厌氧生物对照系统中分别为48.77 μg/(g·min)和32.19 μg/(g·min),进一步表明了α-Fe_2O_3可作为厌氧还原4-CNB过程的电子传递介质。综上所述,采用α-Fe_2O_3作为电子传递介质可以强化厌氧微生物的还原活性,可为实现含NACs废水的大规模处理提供新的技术储备。     

铁铬系中温变换催化剂反应条件下的穆斯堡尔谱研究

通过对铁铬催化剂S_8在反应条件下(350℃、水蒸汽:半水煤气=2:1、气流速度为250ml/hr。)的穆斯堡尔谱测定表明为Fe_(3-)Cr_xO_4体系。550℃耐热处理后,顺磁部分增加,得到更多的小颗粒固溶体。提高气流速度还原不完全,有γ-Fe_2O_3形成。在该反应条件下γ-Fe_3O_3可视为α-Fe_2O_3还原成Fe_3O_4的中间相。小颗粒固溶体的增加导致催化剂活性的上升。     

SO_4~(2-)/Fe_2O_3型固体超强酸酯化活性的研究

经过对制备方法的某些改进,合成了一种 SO_4~(2-)/Fe_2O_3型固体超强酸。用它作催化剂,对乙酸乙酯的酯化活性作了初步探讨。考察了焙烧温度对SO_4~(2-)/Fe_2O_3型固体超强酸酸度及活性的影响。研究认为,对于SO_4~(2-)/Fe_2O_3一类深色固体超强酸的强酸总量可以用溶剂法的乙醇酸量来计量;单位强酸部位的酯收率可近似作为此类固体超强酸的相对酸强度,而SO_4~(2-)/Fe_2O_3型固体超强酸的相对酯化活性优于浓硫酸催化剂。     

超细α-FeOOH表面包敷剂的作用机制

研究了包敷磷酸盐和稀土氧化物对α-FeOOH分散性、γ-Fe_2O_3热稳定性和磁性能的影响规律。结果发现,包敷磷酸盐能明显提高γ-Fe_2O_3磁性能。此类包敷剂的作用效应为六偏磷酸钠>高聚磷酸钠>焦磷酸钠。La_2O_3可阻止γ-Fe_2O_3烧结和相变,该作册源于La~(3+)在γ-Fe_2O_3晶格母体的填隙和La_2O_3与γ-Fe_2O_3间的界面化学作用。     

Transition-metal-doped Fe2O3 nanoparticles for oxygen evolution reaction

Hematite(α-Fe_2O_3)has been extensively studied as a promising photocatalyst,with the capacity to split water under visible light.To tune its electronic structure and improve the performance for oxygen evolution reaction(OER),high-quality single crystals ofα-Fe_2O_3nanoparticles were synthesized and doped by various transition metals(M=V,Cr,Mn,Zn,Co,Ni,Cu,Nb,Mo,Ti)by a molten-salt flux method.Optical,electronic and catalytic properties of transition-metal-dopedα-Fe_2O_3(TM-dopedα-Fe_2O_3)have been systematically investigated.Cobalt has been identified as the best dopant forα-Fe_2O_3,reducing the OER overpotential by 0.16 V with respect to the undoped.     

甲醛气体传感器的研究

以纳米材料SnO_2、Zn O为原料的气敏传感器对大多数VOC气体具有敏感性.以SnO_2和ZnO为基料制作旁热式甲醛气敏元件,并比较二者的气敏特性.选用对甲醛敏感的SnO_2材料作为元件基料,为改善其对甲醛的气敏特性,选择0.3%La_2O_3、0.5%La2O3、0.7%La_2O_3的3种比例掺杂,运用控制变量法分别在不同烧结温度和不同工作温度下进行测试.结果表明:掺杂0.3%La_2O_3的SnO_2气敏元件在烧结温度为700℃,工作温度为300℃下对甲醛的气敏特性良好.     

抗湿性Υ—Fe_2O_3气敏特性研究

对掺Ni—γ—Fe_2O_3的气敏特性进行了测试研究.掺Ni—γ—Fe_2O_3具有对多种还原性气体和有机溶剂气体普遍敏感的特性。用它作气敏材料制得气敏元件,工作条件适宜,响应恢复时间短,效果好,同时,发现掺Ni—γ—Fe_2O_3材料具有良好的抗湿特性。可用于我国南方高湿地区.对γ—Fe_2O_3的体控型气敏机理也进行了讨论。