NSO-X(X=Cl,F)晶体双折射性质的第一性原理研究

为了拓宽双折射晶体的探索范围，更为便捷地探索新型的双折射晶体，本文根据阴离子基团理论，参考了硼酸盐等性能优异的双折射晶体结构，从众多晶体中选择了结构类似、含有平面π共轭电子体系的N₃PS₂O₂Cl₄晶体和CN₅S₅O₃F晶体，对其晶体结构进行分析.其中N₃PS₂O₂Cl₄晶体主体部分为N₃PS₂六元环，而S₄N₄八元环为CN₅S₅O₃F晶体提供了共轭π键.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了其能带、态密度及双折射率等性质.结果表明，两种晶体在特定波段的双折射率大于0.1,存在成为优异双折射晶体的可能，其中CN₅S₅O₃F...     

BiOBr/ZnFe2O4磁性纳米复合材料的制备与其光催化性能的研究

利用水热法分别合成了BiOBr、ZnFe₂O₄纳米晶体和BiOBr/ZnFe₂O₄磁性纳米复合材料.通过X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)分析了三种样品的结构和微观形态.分别以其为光催化剂,通过紫外-可见分光光度计(UV-3600)对有机污染物四环素(TC)的催化降解过程进行了记录,对三种样品的催化性能进行对比研究,并利用振动样品磁强计(VSM)对其磁学性能进行分析.结果表明,三种催化剂均能够有效降解有机污染物TC,BiOBr/ZnFe₂O₄磁性纳米复合材料的催化性能最强,并且可以进行磁回收,循环5次后仍保持优异的光催化性能.这项研究为光催化剂的性能优化提供了独特的思路,并在有机废水的处理方面具有广泛的应用前景.     

WB3O3+/0/-团簇结构与性质探究

本文基于第一性原理预测了WB₃O₃^+/0/-团簇的结构和性质。结果分析表明WB₃O₃⁺(1,³A)呈一个扭曲的“三角形”状结构，三个O分别位于三角形的三个顶点，表现出多个多中心作用。WB₃O₃^-(2,⁵B₂)具有C_2v对称性，其中心W分别连接3个端B≡O基团。而中性WB₃O₃有两个能量相近的结构，分别为3(C_s,²A’)和3’(C_s,²A’’)，结构3具有π芳香性，包含一个“W-B-B”三角形、2个端B≡O和1个端W≡O基团，其中三角形通过B-Bσ作用与一个B≡O相连接；另外一个与之能量相近的结构呈“扇形”，其中W与1个O之间形成1个σ和2个π轨道，与另外3个B以及2个O以三...     

B2O3对无氟CaO-Al2O3-BaO基保护渣性能的影响

借助高温物性测试仪、黏度仪、原位热分析仪及傅里叶变换红外光谱仪等,研究了B₂O₃含量对无氟CaO-Al₂O₃-BaO基保护渣熔化温度、黏度和结晶性能的影响。结果表明,当B₂O₃含量为7%时,无氟CaO-Al₂O₃-BaO基保护渣熔化温度、黏度和结晶性能最佳。     

Mineral-phase evolution and sintering behavior of MO-SiO2-Al2O3-B2O3 (M=Ca,Ba) glass-ceramics by low-temperature liquid-phase sintering

In this work, network former SiO₂ and network intermediate Al₂O₃ were introduced into typical low-melting binary compositions CaO·B₂O₃, CaO·2B₂O₃, and BaO·B₂O₃ via an aqueous solid-state suspension milling route. Accordingly, multiple-phase aluminosilicate glass-ceramics were directly obtained via liquid-phase sintering at temperatures below 950℃. On the basis of liquid-phase sintering theory, mineral-phase evolutions and glass-phase formations were systematically investigated in a wide MO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃ (M=Ca, Ba) composition range. The results indicate that major mineral phases of the aluminosilicate glass-ceramics are Al₂₀B₄O₃₆, CaAl₂Si₂O₈, and BaAl₂Si₂O₈ and that the glass-ceramic materials are characterized by dense microstructures and excellent dielectric properties.     

改质钢渣中铁/磷富集相形核与长大行为研究

回收钢渣中的铁（Fe）和磷（P）,不仅可以减轻钢渣堆积带来的环境负担,而且是钢铁工业发展循环经济、实现可持续发展的必由之路。本文旨在通过研究B₂O₃改质钢渣中富铁相（Fe₃O₄）和富磷相（Ca₁₀P₆O₂₅）的结晶动力学规律确定Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体可控生长的温度制度。本研究采用高温激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）在线观测CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体的结晶行为,使用经典的结晶动力学理论计算Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体的形核和长大速率。研究结果表明,CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体在冷却过程中初晶相Fe₃O₄析出温度范围为1300–1150°C,棒状的第二相Ca₁₀P₆O₂₅在1150–1000°C温度区间内析出,且Fe₃O₄相的结晶能力大于Ca₁₀P₆O₂₅相。综合考虑Fe₃O₄相与Ca₁₀P₆O₂₅相的形核与长大速率,最终确定两相选择性结晶长大的最佳温度区间为(1055 ± 25)°C,即在1080–1030°C温度范围内对CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体进行缓慢冷却有利于Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体的结晶长大,从而为后续从渣中选择性分离Fe₃O₄相与Ca₁₀P₆O₂₅相创造了必要条件。     

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。     

GO/PPy/Pb3O4修饰电极的制备及其在电化学传感中的应用

通过制备氧化石墨烯/聚吡咯/四氧化三铅(GO/PPy/Pb₃O₄)复合材料,用于构建电化学传感器,以实现对对苯二酚的电化学检测。通过利用π-π共轭效应,实现吡咯单体在氧化石墨烯表面的原位聚合。以GO/PPy纳米复合材料为基底,通过水热反应制备得到具有微/纳结构的GO/PPy/Pb₃O₄复合材料。以扫描电镜(SEM),傅里叶红外(FTIR)和X射线衍射(XRD)等对复合材料进行表征,用差分脉冲伏安法研究对苯二酚在修饰电极上的电化学行为。通过对比不同修饰电极的电化学传感性能,发现GO/PPy/Pb₃O₄修饰电极展示了良好的导电性和优异的电催化性能。结果表明,该电化学传感器在1.0~35 μg/L范围内与其氧化峰电流呈良好的线性关系,其检测限为0.3 μg/L。此外,该电化学传感器还具有良好的重现性和稳定性。     

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...     

Bi5O7I-Bi2O2(OH)(NO3)纳米复合纤维的制备与光催化性能研究

采用溶剂热法制备Bi₅O₇I-Bi₂O₂(OH)(NO₃)纳米复合纤维,采用X射线衍射、微观形貌分析、紫外-可见光漫反射光谱、 N₂吸附-脱附、荧光光谱、电化学性能测试等手段对制得的复合样品进行表征,并进行光催化降解罗丹明B活性测试。结果表明：Bi₅O₇I纳米纤维表面负载有少量的Bi₂O₂(OH)(NO₃)纳米片,与Bi₅O₇I和Bi₂O₂(OH)(NO₃)相比,复合样品光催化降解罗丹明B活性明显提高,最佳复合样品的表观降解速率常数分别是纯相Bi₅O₇I和Bi₂O₂(OH)(NO₃)的1.29、 2.48倍,并且重复使用性良好;Bi...     

pg-C3N4/CQDs复合物可见光下光催化产过氧化氢的性能研究

光催化产过氧化氢(H₂O₂)相比于传统的蒽醌法，具有清洁环保、条件温和、功耗低等优点。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种很有前途的产H₂O₂的光催化剂，但由于其比表面积小、光响应范围窄、光生电子-空穴易复合等缺点，产H₂O₂的效率比较低。利用盐酸三聚氰胺作为前驱体合成多孔石墨相氮化碳(pg-C₃N₄),同时在其表面负载碳量子点(CQDs),制备得到pg-C₃N₄/CQDs复合光催化剂，并通过XRD、TEM、UV-Vis、TP、PL等表征测试样品的结构、形貌、光学和电化学性能。该催化剂具有较大的比表面积，同时基于CQDs的光学特性和良好的捕获、转移电子的性质，极大地提高了复合光催化剂的光响应范围(甚至达到近红外区域),并有效地抑制了光生电子-空穴的复合。在可见光产H₂O₂的实验中，pg...     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3四元渣系Al2O3活度预测模型

高炉渣系各组元活度对高炉冶炼和产品质量具有重要的影响作用. 基于分子-离子共存理论,建立CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元渣系Al₂O₃活度预测模型;结合试验测定值对其进行验证与修正,最终建立了修正的CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元渣系Al₂O₃活度预测模型;同时,依据模型计算结果探究R(w(CaO)/w(SiO₂)),w(MgO)/w(Al₂O₃)和w(Al₂O₃)对Al₂O₃活度的影响. 研究结果表明:修正后的CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元渣系Al₂O₃活度预测模型具有较高的预测精度,能够很好地预测熔渣Al₂O₃活度;当w(MgO)/w(Al₂O₃)=0.40,w(Al₂O₃)=20%时,随着R增加,Al₂O₃活度逐渐减小;当R=1.25,w(Al₂O₃)=20%时,随着w(MgO)/w(Al₂O₃)增加,Al₂O₃活度逐渐减小;当w(MgO)/w(Al₂O₃)=0.40,R=1.25时,随着w(Al₂O₃)增加,Al₂O₃活度逐渐增大.     

单斜相SrAl2Si2O8陶瓷的烧结及其对Sr的固化

Monoclinic SrAl₂Si₂O₈ ceramics for Sr immobilization were prepared by a liquid-phase sintering method. The sintering temperature, mineral phase composition, microstructure, flexural strength, bulk density, and Sr ion leaching characteristics of the SrAl₂Si₂O₈ ceramics were investigated. A crystalline monoclinic SrAl₂Si₂O₈ phase formed through liquid-phase sintering at 1223 K. The introduction of four flux agents (B₂O₃, CaO·2B₂O₃, SrO·2B₂O₃, and BaO·2B₂O₃) to the SrAl₂Si₂O₈ ceramics not only reduced the densification temperature and decreased the volatilization of Sr during high-temperature sintering but also impacted the mechanical properties of the ceramics. Product consistency tests showed that the leaching concentration of Sr ions in the sample with flux agent B₂O₃ was the lowest, whereas that of Sr ions in the sample with flux agent BaO·2B₂O₃ was the highest. These results show that the leaching concentration of Sr ions depends largely on the amorphous phase in the ceramics. Meanwhile, the formation of mineral analog ceramics containing Sr is an important factor to improve Sr immobilization.     

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%。     

(Cu,Mn)3O4尖晶石晶体的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论方法,构建了不同Mn、Cu比例的Mn₂CuO₄和MnCu₂O₄尖晶石晶体模型,优化了晶体模型的结构,分析并揭示了两种尖晶石晶体的导电性质和光学性质随Mn、 Cu比例的变化规律。计算结果表明,当Mn-Cu比例由2:1变为1:2时,尖晶石体系的带隙宽度会变窄。通过分波态密度分析可知,这是由于Cu比例增高导致体系费米能级附近的d态电子增加引起的,故而MnCu₂O₄表现出更好的导电性。而Mn₂CuO₄尖晶石具有更小的静态介电函数值,即Mn₂CuO₄载流子迁移率较小。分析光吸收和光反射函数图可知,Mn₂CuO₄与MnCu₂O₄均对紫外线区域具有强烈的吸收和反射作用。该工作可以推动(Cu, Mn)₃O₄系尖晶石晶体在金属连接体涂层上...     

V2O5/ZrO2-Al2O3催化甲醇选择性氧化合成二甲氧基甲烷

采用浸渍法制备了V₂O₅质量分数不同的V₂O₅/Al₂O₃催化剂,采用Zr对Al₂O₃载体进行改性并应用于催化甲醇选择性氧化制备二甲氧基甲烷(DMM)的反应中。经X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、N₂吸附-脱附(BET)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)和NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)表征分析,结果表明:与单一Al₂O₃负载的钒基催化剂相比,Zr改性提高了钒氧化物的分散性与稳定性,加强了催化剂中各组分间的相互作用,有效调变了催化剂的酸性和氧化性,进而提高了DMM的选择性。考察了反应条件对甲醇选择性氧化制备DMM的影响,最佳反应温度为175 ℃,经20%V₂O₅/12%ZrO₂-Al₂O₃催化氧化,甲醇转化率为27.9%,DMM选择性为99.9%。     

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.     

通过构建Li2ZnTi3O8@LiAlO2复合物来实现高性能的储锂材料

立方尖晶石结构的Li₂ZnTi₃O₈（LZTO）具有成本低和安全性高的优势,被认为是代替碳材料作为锂离子电池负极材料的理想选择。然而,Li+和Zn2+离子位于LZTO的四面体位点,在一定程度上阻碍了离子的迁移,导致LZTO电导率差,锂离子扩散系数低。LiAlO₂的包覆有效避免了电极表面与有机电解质的接触,从而减少了副反应的发生。因此,本文采用简单的高温固相法合成了Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂复合材料。结果表明:LiAlO₂改性未改变LZTO的形貌和粒径,但是提高了其结构稳定性、锂离子脱嵌的可逆性和电化学活性,促进了锂离子的迁移。Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂ (8wt%)在0.5 C、1 C、2 C、3 C和5 C时的充电容量分别为203.9、194.8、187.4、180.6和177.1 mAh·g?1,表现出良好的倍率性能。然而,在相同的倍率下,纯LZTO仅有134.5、109.7、89.4、79.9和72.9 mAh·g?1的容量。即使在较大的充放电倍率下,Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂(8wt%)材料也表现出良好的循环性能。在5 C倍率循环150次后后,Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂(8wt%)仍具有263.5/265.8 mAh·g?1的充放电容量。LiAlO₂的引入增强了LZTO材料的电子导电性,使Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂复合材料具有优异的电化学性能。     

α-Fe2O3晶面调控及其非均相光芬顿催化降解甲基橙特性

针对非均相光芬顿中两相传质阻力导致催化性能较低的缺陷,采用水热法制备了α-Fe₂O₃{110}/{113}晶面不同暴露比例的催化剂。采用X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM/HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及紫外可见固体漫反射(UV-vis DRS)对催化剂进行表征分析,分别考察了H₂O₂浓度、催化剂投加量、甲基橙初始质量浓度以及初始pH对其催化降解甲基橙的影响,结果表明：FeCl₃·6H₂O浓度为33 mmol/L,摩尔比FeCl₃·6H₂O∶NaH₂PO₄∶NaF为1∶1∶15,180℃反应24 h所得α-Fe₂O₃催化性能最佳,在H₂O₂浓度为20 mmol/L,催化剂投加量为200 mg/L,甲基橙初始质量浓度为40 mg/L以及初始pH=5的条件下...     

具有优异抗渣性能的CA6/AlON复合材料的制备研究

六铝酸钙(CA₆)作为一种具有优异综合性能的高温陶瓷备受关注。然而，CA₆独特的磁铅石结构容易导致晶粒各向异性生长形成板片状，不利于CA₆烧结致密化，当用作钢包内衬耐火材料时易因气孔率高导致其耐熔渣侵蚀和渗透能力下降。因此，提高CA₆的烧结致密性是目前亟需解决的问题。已有研究表明，第二相的加入是提高材料致密化的有效方法之一。受此启发，本文分别采用一步法和两步法在CA₆中加入不同量的AlON来提高CA₆的致密度进而提升其抗渣性能。其中，以Al₂O₃、CaCO₃和Al的混合物为原料的一步法制备过程中容易形成AlON团簇，最终导致CA₆/AlON复合材料孔隙率偏高。采用两步法时，先分别制备CA₆和AlON，然后将两者混匀并再次进行烧结，可形成CA₆和AlON均匀分布的复合材料。进一步通过实验优化，两步法中AlON的最佳添加量被确定为10wt%。在此条件下，CA₆/AlON复合材料的显气孔率(20%)相较于纯CA₆(29%)得到了明显改善。最后，以纯CA₆为对照组的试验表明，采用两步法制备的CA₆/AlON复合材料具有更好的抗熔渣腐蚀性能。原因主要有以下两个方面:（1）AlON的加入会在很大程度上减少CA₆/AlON复合材料的孔隙率，并且会降低复合材料在熔渣中的润湿性；（2）AlON会被熔渣释放的O2?离子氧化生成Al₂O₃，Al₂O₃与Ca2+和O2?离子发生反应，形成致密连续的CA₂层，可有效抑制熔渣的进一步渗透和腐蚀，从而提高CA₆/AlON复合材料的抗渣性能。