Thermodynamics and phase transformations in the recovery of zinc from willemite

Willemite is a common component of zinc and lead metallurgical slags that, in the absence of effective utilization methods, cause serious environmental problems. To solve this problem and increase zinc recovery, we proposed a novel extraction method of zinc from willemite by calcified roasting followed by leaching in NH₄Cl-NH₃·H₂O solution. The thermodynamics and phase conversion of Zn₂SiO₄ to zinc oxide (ZnO) during calcified roasting with CaO were investigated. The mechanism of mineralogical phase conversion and the effects of the CaO-to-Zn₂SiO₄ mole ratio (n(CaO)/n(Zn₂SiO₄)), roasting temperature, and the roasting time on zinc-bearing phase conversion were experimentally investigated. The results show that Zn₂SiO₄ was first converted to Ca₂ZnSi₂O₇ and then to ZnO. The critical step in extracting zinc from willemite is the conversion of Zn₂SiO₄ to ZnO. The zinc percent leached in the ammonia leaching system rapidly increased because of the gradual complete phase conversion from willemite to ZnO via the calcified roasting process.     

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...     

Co2O3掺杂对ZnO压敏电阻性能的影响

运用传统工艺制备不同质量分数Co2O3掺杂的ZnO压敏电阻阀片.采用扫描电镜和X射线衍射仪对样品的显微结构进行分析，研究了Co2O3掺杂质量分数对ZnO压敏电阻显微结构的影响，讨论了其电学性能与Co2O3掺杂摩尔分数的关系.结果表明，随着Co2O3摩尔分数的增大，晶粒尺寸越来越小，衍射角变大，晶面间距减小；压敏电压升高...     

Fe掺杂ZnO稀磁半导体的结构与磁性

以Fe(NO₃)₃·9H₂O与Zn(NO₃)₂·6H₂O为原料, 与适量的柠檬酸配制成溶液, 采用溶胶\|凝胶(so|-gel)法合成干凝胶前驱体, 将前驱体在空气及氩气气氛中烧结得到Zn_1-xFe_xO样品, 并用X射线衍射（XRD)、 透射电子显微镜（TEM）、 X射线光电子能谱（XPS）和振动样品磁强计（VSM）对所制备样品的结构和磁性进行研究. 结果表明, 在氩气中烧结时, Fe在ZnO中的掺杂摩尔分数小于4％,  在空气中烧结时, Fe在ZnO中的掺杂摩尔分数约为10％, 在两种气氛下制备相同掺杂摩尔分数样品的磁性不同, 是由于Fe在样品中所处的价态不同, 从而影响了样品的结构及磁性.      

Ag,Er,Cu双掺杂对Ca3Co2O6热电性能的影响

采用溶胶 凝胶法和常压烧结技术, 制备一系列钴基氧化物热电材料Ca₃Co₂O₆和Ca_2.85M_0.15Co_2-yCu_yO₆(M=Ag,Er; y=0,0.1,0.2), 并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)考察样品的物相组成和微观形貌, 在300~1 000 K测定样品的电导率和Seebeck系数, 分析掺杂不同元素对复合物热电性能的影响. 结果表明: 制备的所有材料均为单一物相, 结构致密; 不同双掺杂元素对材料的热电性能均有提升作用; 当Ag⁺和Cu²⁺的掺杂量分别为0.15,0.2时, 可获得最优的热电性能, Ca_2.85Ag_0.15Co_1.8Cu_0.2O₆在965 K时的功率因子为71 μW/(K₂·m).     

Pr3+∶Y2SiO5晶体中橙—蓝频率上转换过程

测量了Pr³⁺∶Y₂SiO₅晶体的吸收谱, 标定了室温下Pr³⁺在Y₂SiO₅晶体4f²组态内的能级. 利用579 nm激光激发Pr³⁺∶Y₂SiO₅晶体, 观察到480~515 nm上转换荧光带. 运用时间分辨激光光谱技术测量了³P₀能级的上转换荧光衰减曲线. 通过研究上转换荧光的衰减曲线、 吸收谱、 激发谱和上转换荧光强度与泵浦激光单脉冲能量的关系, 确定了以¹D₂为中间态的能量转移上转换主要是上转换机制.      

Sr掺杂SiO2膜的制备及其脱盐性能研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅烷前驱体,以氯化锶(SrCl₂)为Sr源,采用溶胶-凝胶法制备了Sr掺杂的SiO₂膜.通过系列表征结果证实:在水解缩合反应过程中Sr被掺杂到SiO₂骨架中,形成了水热稳定的Si—O—Sr键,明显地改变了膜的表面形貌、微观结构和亲水性,从而提高了膜的脱盐性能和稳定性.在优化合成条件(n(Sr):n(TEOS)=0.075:1.000)下所制备的Sr/SiO₂膜的脱盐性能最佳.在60 ℃条件下,当以质量分数为3.5%的NaCl溶液为进料液时,该膜的水通量高达20.7 kg·m^-2·h^-1,盐截留率接近100.0%.此外,在35～60 ℃连续性温度循环测试中,该膜显示出了优异的水热稳定性.     

ZnB2O4 ∶Eu3+,Yb3+的发光性质及能量传递

采用高温固相法制备ZnB₂O₄ ∶Eu³⁺,Yb³⁺近红外发光材料, 通过X射线衍射(XRD)和荧光光谱研究其制备条件及Eu³⁺和Yb³⁺掺杂对材料发光性能的影响, 并考察了反应时间及Eu³⁺和Yb³⁺掺杂摩尔分数对发光强度的影响. 实验结果表明, ZnB₂O⁴ ∶]Eu³⁺,Yb3+材料中的近红外发光是通过Eu³⁺和Yb³⁺间的能量传递实现的.     

NiCo2O4@PANI复合材料的制备及其电化学性能研究

通过水热处理及电化学沉积,在集流体泡沫镍上原位生长出NiCo₂O₄@PANI复合材料.通过扫描电镜观察到泡沫镍上均匀分布着表面粗糙的纳米棒阵列,这种结构有利于电极材料与电解液的充分接触与反应;PANI(聚苯胺)的包覆增加了NiCo₂O₄的导电性,降低了载流子传输的活化能,因而表现出优异的电化学性能.在1 mA·cm^-2的电流密度下,复合材料的比电容为2 307.15 F·g^-1.当电流密度提升到20 mA·cm^-2后,比电容的保留率为78.13%.在10 mA·cm^-2电流密度下,循环2 000次后,比电容保留率为85.46%.测试结果证明该复合材料作为电极材料,在超级电容器的应用中有着巨大的潜力.     

Bi2O3对ZnO基压敏陶瓷性能影响的研究

利用传统陶瓷制备工艺制备具有一定压敏特性的ZnO陶瓷材料，详细分析了Bi2O3掺杂对材料性能的影响及导致这一影响的具体原因，用MY3C-2型压敏电阻器三参数测试仪测试了样品的压敏电压，压比和漏流，并用BD-86型X射线衍射仪进行了物相分析，测试结果表明：在适合掺杂范围内，Bi2O3的增加有利于样品的非线性系数α及压敏电压的提高，且漏流IL随掺杂量的增加减小，超出这一范围后，样品的电学性能将会恶化，物相分析表明在添加Bi2O3，Sb2O3和BaCO3的ZnO陶瓷中，存在ZnO相，Bi2O3相，Zn223Sb0.67O4(尖晶石)相和BaSb2O6(偏锑酸钡)相。     

碱熔融焙烧SiO_2和Zn_2SiO_4反应过程分析

以自制SiO_2和分析纯Zn_2SiO_4为研究对象,NaOH为反应介质,考察了反应温度、物料配比和反应时间对硅提取率的影响.碱熔融焙烧SiO_2的合适反应条件:反应温度450℃,NaOH与SiO_2物质的量比2.4∶1,反应时间60 min.二氧化硅与NaOH反应先生成Na_2SiO_3,随温度升高逐步转化为Na_4SiO_4.碱熔融焙烧Zn_2SiO_4的合适反应条件为反应温度500℃,NaOH与Zn_2SiO_4物质的量比20∶1,反应时间150 min.Zn_2SiO_4与NaOH反应生成Na_2ZnSiO_4和Na_2ZnO_2,在350℃硅氧四面体反应得到Na_2SiO_3,随升温转化为Na_4SiO_4.     

Cu掺杂La0.5Ba0.5CoO3-δ阴极材料动力学性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构La_0.5Ba_0.5Co_1-xCu_xO_3-δ(LBCC_-x,0≤x≤0.4)氧化物,系统地研究了Cu部分取代Co对LBCC_-x阴极材料的晶体结构、电导率和电化学性能的影响.研究结果表明：Cu掺杂La_0.5Ba_0.5CoO_3-δ增加了晶格体积和氧空位浓度,降低了电极材料的电导率.Cu部分替代Co有效改善了LBCC_-x阴极材料的电化学性能.当温度为750℃时极化阻抗为0.043Ω·cm^-2,La_0.5Ba_0.5Co_0.7Cu_0.3O_3-δ,(LBCC₃)表现出最优的氧还原反应活性.弛豫时间分布(DRT)分析表明,气体扩散是LBCC_-x阴极材料电催化...     

水热法制备非稀土元素Mn掺杂的SrGe_4O_9红色荧光粉及其发光性能

采用水热法合成Mn4+掺杂的SrGe4O9红色荧光粉,利用X射线衍射仪(XRD)和荧光光谱仪(FS)表征荧光粉的晶体结构并分析其荧光性质,利用电子顺磁共振谱(EPR)确定Mn的化学形态.讨论掺杂不同摩尔分数Mn4+对样品发光强度的影响,并比较水热法与固相法制备荧光粉的发光特性.结果表明,SrGe4O9∶Mn4+在423nm激发下发射656nm红光,对应于Mn4+的2E2→4A2跃迁.     

Zn掺杂MoS2的构型、电子结构及电催化析氢性能的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对二硫化钼(MoS₂)完整表面和不同掺杂浓度下过渡金属Zn原子掺杂MoS₂表面(Zn-MoS₂)的构型、电子结构及其电催化析氢性能进行了研究.研究结果表明:与MoS₂完整表面相比,Zn掺杂单层MoS₂的氢吸附吉布斯自由能(-0.09 eV)明显减小,接近理想值(约0 eV),表现出优异的析氢催化反应性能.电子结构研究结果表明:Zn掺杂MoS₂表面后,体系费米能级附近出现了Zn-3d轨道的带隙态,这表明有效调控了MoS₂催化材料的电子结构.在费米能级附近还出现了与Zn原子相邻的S原子的3p轨道的新电子态,可有效增强S-3p轨道和H-1s轨道的重叠,从而提高吸附氢的性能、优化电催化析氢性能.进一步对不同Zn掺杂浓度下Zn-MoS₂体系的研究结果表明提高Zn掺杂浓度仍能保持优异的电催化析氢反应性能.该文通过引入不同Zn掺杂浓度的方法,对MoS₂电催化剂的电子结构进行调控,从而有效提升电催化析氢反应性能.     

多取代茚并[1,2-b]吡喃-2-酮的合成和结构表征

多取代茚并[1,2-b]吡喃-2-酮(C₂₀H₁₃NO₂)是由邻苯二甲醛、2-(1-对甲苯基亚甲基)丙二腈在三乙胺条件下,在N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂中反应得到的.其结构通过单晶X-射线衍射测定,其晶体属单斜晶系,空间群为P₂₁,a=0.773 05(8)nm,b=0.782 46(8)nm,c=1.292 82(12)nm,α=90.00°,β=102.68(10)°,γ=90.00°,V=0.762 94(13)nm³,相对分子质量M_r=299.31,晶胞密度D_c=1.303 g·cm^-3,Z=2,λ=0.071 073 nm,吸收系数μ(Mo Kα)=0.085 mm^-1,F(000)=312,晶体结构用直接法解得,使用全矩阵最小二乘法对原子参数进行修正,最终偏离因子R=0.041 6,w_R=0.066 0.最终差值电子云密度的最高峰为137 e·nm^-3,最低峰为-187 e·nm^-3.最后精修过程中的最大移动值(Δ/σ)_max=0.000,S=1.039.新形成的吡喃环和茚环上的五元环接近共面,生成的吡喃环形成共轭体系.     

静电纺丝制备太阳光活性空心Ce/ZnO复合纳米纤维

以Ce(NO3)3·6H2O为铈源、Zn(CH3COO)2·2H2O为锌源、聚丙烯腈为载体,运用静电纺丝技术结合高温焙烧制备了Ce掺杂的ZnO(Ce/ZnO)纳米催化剂.采用扫描电镜、热重分析仪、X-射线衍射对制得的复合纳米材料的结构进行分析,并对其光催化降解孔雀石绿的性能进行研究.研究结果表明:在制得的催化剂样品中C...     

Co掺杂对单斜LiMnO_2结构与性能的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究Co掺杂对单斜LiMnO2结构与性能的影响.结果表明:Co掺杂可缩短阴阳离子间的距离、抑制Jahn-Teller畸变、减小材料的绝缘带隙;掺杂体系中Co3+的电子组态为t62geg0,处于非自旋态,Mn3+的电子组态为t23geg1,处于高自旋态,由于过渡金属原子与氧原子间存在较强的共价相互作用,因此该掺杂体系并非理想的离子晶体.     

钕离子掺杂锰酸锂纳米颗粒的自蔓延燃烧制备与性能研究

采用自蔓延燃烧法制备钕离子掺杂锰酸锂(LiMn_1.99Nd_0.01O₄)纳米颗粒,通过XRD、SEM、CV等表征分析了材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能.结果表明:钕离子掺杂不影响晶体结构,但可减小LiMn₂O₄颗粒粒径,进而提高其电化学性能.在0.2C倍率下的放电比容量高达125.6 mAh·g^－1.在1C倍率下的首次放电容量为118.4 mAh·g^－1,循环100次后的放电比容量为110.4 mAh·g^－1,容量保持率为93.2%.     

Cu/Al共掺ZnO光学性质的第一性原理计算

利用Material Studio2017软件中基于密度泛函理论的CASTEP模块,仿真建立2×2×2的ZnO超晶胞,在相同情况下用不同比例的Cu/Al(Cu-Al、2Cu-Al和Cu-2Al)替换超晶胞中的Zn原子,得到Zn_1－x－yCu_xAl_yO体系,对本征ZnO和各掺杂体系ZnO的电子结构和光学性质进行了第一性原理计算.结果表明:上述各掺杂体系在低能区的光吸收均发生红移,体系为简并半导体.可针对ZnO的不同用途,通过控制Cu/Al掺杂比来提高该体系在可见光范围内的光吸收或光透射.在可见光范围内,Zn_{0.812 5}Cu_0.125Al_{0.062 5}O体系的光吸收最强,可用于制作太阳能电池板的光电极材料等;Zn_{0.812 5}Cu_{0.062 5}Al_0.125O体系的透光率高,可用于制作高透光ZnO半导体薄膜.     

元素掺杂对二维Ga2O2电子性质的影响

基于密度泛函理论的VASP(Vienna ab-initio simulation package)软件包计算5种金属和非金属掺杂对二维Ga₂O₂晶体结构和电子性质的影响. 结果表明： 掺杂B,C,Mg,Si,P元素可使晶体结构发生改变, 并改变掺杂体系的电子性质； 与本征Ga₂O₂晶体相比, 这几种掺杂元素体系的带 隙均减小, 这是由于掺杂原子与近邻原子间电荷重新分布所致.