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铝掺杂钛酸锶光催化剂的合成及处理模拟放射性废水的研究

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铝掺杂钛酸锶光催化剂的合成及处理模拟放射性废水的研究

作者：任金秋成都理工大学

学位级别：硕士

水是生命之源,废水处理问题一直都是国家、政府、企业、普通老百姓最关切的问题。核能的发展也将放射性污染引入了环境中,对人类的健康造成极大的影响。目前,人们对于水污染处理给予越来越多的关注,而光催化技术因其绿色环保、无毒廉价... 详细信息

水是生命之源,废水处理问题一直都是国家、政府、企业、普通老百姓最关切的问题。核能的发展也将放射性污染引入了环境中,对人类的健康造成极大的影响。目前,人们对于水污染处理给予越来越多的关注,而光催化技术因其绿色环保、无毒廉价、性能稳定、无二次污染等优点,被认为是废物处理的理想技术,同时也符合IAEA提出的核废物处理和处置最小化设计原则。因此,本文以钛酸丁酯为钛源,硝酸锶为锶源,乙二醇为稳定剂,冰醋酸为水解抑制剂,通过采用溶胶-凝胶法,于500℃环境下煅烧3小时合成钛酸锶(Sr Ti O),并以硝酸铝为铝源对其进行不同含量的掺杂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见光漫反射(UV-VIS-DRS)分析了合成材料的晶体结构、表面形貌以及能隙。同时,通过还原有毒金属铬Cr(Ⅵ),氧化大分子有机物罗丹明B(RhB),亚甲基蓝(MB)进行光催化性能评价以及回收利用实验。最后,对核工业中常见的磷酸三丁酯(TBP)进行了验证实验,并对光催化降解TBP的机理进行了探讨。研究表明,我们成功地合成了纳米级的铝掺杂钛酸锶,并负载在纤维布上,回收率高达85%以上,循环利用10次以上不失活。在光催化还原Cr(Ⅵ)方面,我们得知,实验受溶液起始浓度、p H、催化剂用量、添加剂浓度的影响,在最优条件下可将10 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液还原80%以上。在光催化处理有机物方面,合成的钛酸锶30 min便能将10 mg/L的RhB溶液降解92.47%,120 min溶液由紫红色变为无色,COD去除率达80%;20 min就可将MB溶液降解75%以上,120 min内溶液由蓝色变成无色,COD去除率达75%。光催化降解磷酸三丁酯(TBP)时,通过气象色谱氢火焰检测器,以乙醇为内标,测定TBP的含量。乙醇和磷酸三丁酯的保留时间分别是1.5和13 min。紫外光照射后,活化了溶液,产生了大量·OH自由基离子,进攻了磷酸三丁酯P=O键,使其断裂,产生新的自由基离子,发生链式反应。

关键词：铝掺杂钛酸锶重金属污水有机废水

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纳米钛酸锶电子陶瓷材料及纳米铜粉制备

纳米钛酸锶电子陶瓷材料及纳米铜粉制备

作者：金山中国科学院研究生院（青海盐湖研究所）

学位级别：硕士

本文主要研究了两方面的内容,一是用水热法制备纳米钛酸锶电子陶瓷材料;二是研究了液相还原法制备纳米铜粉。钛酸锶具有高的介电常数和高的折射常数、有显著的压电性能和稳定的电滞性质,是重要的铁电体。铜是一种具有良好导电、导热性... 详细信息

本文主要研究了两方面的内容,一是用水热法制备纳米钛酸锶电子陶瓷材料;二是研究了液相还原法制备纳米铜粉。钛酸锶具有高的介电常数和高的折射常数、有显著的压电性能和稳定的电滞性质,是重要的铁电体。铜是一种具有良好导电、导热性的金属,广泛应用于高级润滑剂、催化剂和导电剂等。第一部分中主要研究了以下几个方面的内容: (1):用高压水热法合成了钛酸锶纳米纤维,并讨论了时间和温度的影响。 (2):探讨了用常压水热法代替高压水热法来制备钛酸锶材料的条件,为以后的产业化铺平的道路。 (3):分别用常压水热法和高压水热法合成了钛酸锶钡,并对这两种方法合成的样品进行了比较。第二部分中主要研究了以下几个方面的内容: (1):用乙二醇作为还原剂制备铜粉,并研究了不同浓度的原料对产物的影响。 (2):采用乙二醇作为还原剂还原不同的铜盐来制备铜粉,并对产品进行比较。 (3):用抗坏血酸作为还原剂制备的铜粉。讨论了和用乙二醇作为还原剂时,洗涤条件的差异,并研究了加入分散剂对产品的形貌及粒径的影响。

关键词：纳米钛酸锶水热法纳米纤维铜粉液相还原法乙二醇抗坏血酸

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受主掺杂对钛酸锶氧敏传感器的影响

硅酸盐通报 2004年第4期23卷 76-78页

作者：梁崇杨德安赵巍徐廷献天津大学材料学院天津300072

简单介绍了汽车用氧传感器,总结Mg2+,Fe3+,Al3+,Li+,Ag+,Mn2+,Cu2+,Ni2+等受主离子掺杂对钛酸锶氧敏性能的影响。综合比较铁、镁掺杂钛酸锶效果较好。

关键词：受主掺杂钛酸锶氧敏传感器尾气排放

铜电子浆料的制备及其在钛酸锶压敏电阻器上的应用

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铜电子浆料的制备及其在钛酸锶压敏电阻器上的应用

作者：张凯南昌大学

学位级别：硕士

电子浆料作为电子信息技术的新型导电复合材料,以其高效、环保、节能、低成本等特点被广泛应用于电子信息等领域。电子行业的高速发展对电子浆料提出了更高的要求,电子浆料向着多功能多领域发展的趋势势不可挡,所以研究电子浆料的开发... 详细信息

电子浆料作为电子信息技术的新型导电复合材料,以其高效、环保、节能、低成本等特点被广泛应用于电子信息等领域。电子行业的高速发展对电子浆料提出了更高的要求,电子浆料向着多功能多领域发展的趋势势不可挡,所以研究电子浆料的开发、革新及应用领域拓展成为电子、材料领域重要研究方向。本文基于简化银电子浆料在钛酸锶压敏电阻器上的印刷工艺、节约银成本和拓展钛酸锶压敏电阻器电极多元化的目的,以铜电子浆料为基础,重点讨论了铜电子浆料在钛酸锶环形压敏电阻器上的烧结行为,浆料中不同组分和不同烧结气氛对样品抗拉强度、抗氧化强度等性能的影响,采用XRD、SEM、EDS等分析方法对样品进行了综合的分析。研究结果如下:(1)正交实验得到了以铜粉、玻璃粉、乙基纤维素、松油醇为组成的基础浆料配方,结果为乙基纤维素/松油醇=8.9%,铜粉:玻璃粉:有机物=78:3:19该配方的浆料有较好的综合性能,对正交结果的显著性进行分析表明,铜粉质量影响显著,乙基纤维素高度显著,松油醇影响显著,玻璃粉有影响;对正交结果的误差进行分析表明,误差平方和很小,可忽略不计。(2)以从高低温向中间包夹的方式研究了最佳的排胶时间和排胶温度,结果表明排胶温度240℃、排胶时间10min较为有利于铜厚膜中有机物的挥发。(3)以铜粉粒径、铜粉含量、玻璃粉含量为研究对象讨论各单因素对烧结温度、电极抗拉强度、E电压、抗氧化强度、形貌等的影响。结果表明:a.铜粉粒径提升,会使得烧结温度的升高,经济性上不利;而铜粉粒径的增大,使抗拉强度增大,E电压值较为合适,大粒径铜粉形成电极膜层抗空气氧化性能较优;综合分析认为1μm铜粉电极膜为较优异单因素条件。b.铜粉添加量增大,能明显提高电极膜层的抗拉强度和E电压值;SEM、XRD分析结果表明,铜导电膜层没有铜氧化物存在,铜粉添加量的增大,电极膜表面愈发平整,连接成良好的导电膜层;分析认为铜粉添加量80g为较为有利的单因素条件。c.抗拉强度随着玻璃粉添加量出现凸函数的变化,E电压出现凹函数变化;据SEM分析结果表明,玻璃粉过量对于抗拉强度和E电压都有弊端,玻璃粉添加量较少不能起到粘结导电填料的作用;综合分析认为玻璃粉添加量在5g为较有利的单因素条件。d.另行添加银粉对电极性能具有一定优势。据SEM和EDS图分析表明,银粉的添加能够改善电极膜层的致密度,提供更为有利的条件。整体反映出,银粉添加量多多益善,但一定量后,其对于铜电极为主要导电相的增益效果就不明显了。(4)以氢气作为还原气氛,对排胶后的铜电极钛酸锶压敏电阻器进行还原。结果表明氢气流量、氢气通入时间、氢气通入温度对于抗拉强度的影响都表现出先增后减的凸函数效果,对于E电压表现先减小后增大的凹函数。氢气流量250mL/min、氢气通入时间5min,氢气通入温度440℃为较为有利的单因素研究成果。

关键词：电子浆料铜厚膜电极钛酸锶还原

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分子动力学模拟非晶态钛酸锶

分子动力学模拟非晶态钛酸锶

作者：李庆刚西华大学

学位级别：硕士

钛酸锶材料是重要的钙钛矿结构材料,同时也是重要的铁电原型材料。具有非常优良的铁电/介电性能,是近年来大量研究的功能材料之一。其薄膜型材料被选用于高频率敏感微波器件;铁电薄膜还可以作为一种新型介电材料,在非挥发性动态随机存... 详细信息

钛酸锶材料是重要的钙钛矿结构材料,同时也是重要的铁电原型材料。具有非常优良的铁电/介电性能,是近年来大量研究的功能材料之一。其薄膜型材料被选用于高频率敏感微波器件;铁电薄膜还可以作为一种新型介电材料,在非挥发性动态随机存储器上拥有非常好的应用前景。对钛酸锶而言,低温物理沉积或SOL-GEL方法制备的钛酸锶薄膜为非晶态,为了应用钛酸锶的特殊性能,需要做晶化处理。研究非晶态及其晶化过程中的结构特征、动力学特征及其原子、离子的微观运动机制是研究其晶化机制与动力学的重要内容。随着计算机技术的日益发展和推广普及,计算机模拟技术已经成为一种重要的研究手段,且具有实验研究技术不可替代的优势,在许多领域得到了很好的应用。在原子级别的模拟中,分子动力学(Molecular Dynamics,简称MD)模拟以其具有实在的动力学含义和原子运动轨迹的优势,在材料模拟中的应用正逐步扩大。本文采用分子动力学模拟方法模拟非晶态钛酸锶的结构特征与动力学特征。因为非晶态材料结构无序的特征,分子动力学模拟非晶态材料的困难在于建立正确的非晶构型。目前常用的方法是在模拟中将晶体熔化,然后快速冷至室温得到的构型作为晶化的起始构型。分子动力学模拟假定绝热近似严格成立,原子的受力全部归结到相互作用势中,原子运动遵从哈密顿力学方程(可化为牛顿运动方程)。模拟体系的原子在牛顿运动方程控制下运动,形成运动轨迹,通过统计物理的方法,获得体系

关键词：钛酸锶分子动力学熔化淬火非晶态与动力学特征

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掺杂改性钛酸锶制备与光催化性能研究

掺杂改性钛酸锶制备与光催化性能研究

作者：单晶晶黑龙江大学

学位级别：硕士

为了满足社会需求和进步,人们过度地使用化石燃料导致能源急剧消耗和环境日益恶化。其中,CO浓度迅速上升造成严重的温室效应,威胁着人类的生存。然而,CO能够作为化学合成和燃料生产的碳源,因而受到了广泛地关注。因此,以CO作为原料,使... 详细信息

为了满足社会需求和进步,人们过度地使用化石燃料导致能源急剧消耗和环境日益恶化。其中,CO浓度迅速上升造成严重的温室效应,威胁着人类的生存。然而,CO能够作为化学合成和燃料生产的碳源,因而受到了广泛地关注。因此,以CO作为原料,使用绿色、可持续的光催化还原CO技术将其转换为CO或CH等碳氢化合物,可以有效地解决能源和环境问题。SrTiO具独特的能带结构,使其在光催化方面有着一定的优势,但正是其宽带隙的特点又限制了它的应用。因此,针对SrTiO自身的光生电荷分离差、表面催化能力弱等问题,本文使用硼酸盐修饰、稀土Er掺杂和B掺杂等方法对SrTiO进行改性,来提高光生电荷分离并赋予其表面助催化的作用,深入研究其光催化还原CO的性能及机制。主要研究内容如下:(1)利用溶剂热法-煅烧法制备了SrTiO纳米晶,并使用硼酸盐对SrTiO进行表面修饰,得到的样品具有较高的光催化还原CO活性。通过羟基自由基和电化学等测试结果表明,硼酸盐的修饰有利于光生电子和空穴的分离。而电化学还原CO测试结果表明,表面对CO的催化能力增强,从而提高了光催化还原CO活性。(2)通过溶剂热法-锻烧法制备出Er掺杂的SrTiO,而Er掺杂对样品的结构及形貌没有发生明显改变。此外,羟基自由基测试、光致发光光谱等测试结果表明,Er掺杂有利于提高样品的光吸收和表面对CO的催化能力增强,从而提高了光催化还原CO活性。(3)使用TiB作为特殊的B源和Ti源,并用固相法成功地制备出B掺杂的SrTiO。一系列测试结果证实了样品为层状多面体结构并表明了B掺杂有利于拓展可见光,提高电荷分离和增强SrTiO对CO表面吸附和催化活性,从而提高光催化还原CO活性。

关键词：光催化还原CO2 钛酸锶表面修饰 Er3+掺杂 B掺杂

钛合金Ti6Al4V表面钛酸锶生物薄膜的水热合成

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生物医学工程研究 2016年第4期35卷 245-249页

作者：孙嘉懋付涛张耀仁西安交通大学生命科学与技术学院陕西西安710049

采用氢氧化钠和硝酸锶混合溶液对Ti6Al4V合金进行水热处理，温度180℃，时间1、3和6 h。X射线衍射、扫描电镜、电子能谱和X射线光电子能谱分析表明，水热处理后钛合金表面形成了钛酸锶的纳米颗粒薄膜，颗粒尺寸80～230 nm，薄膜中含有... 详细信息

采用氢氧化钠和硝酸锶混合溶液对Ti6Al4V合金进行水热处理，温度180℃，时间1、3和6 h。X射线衍射、扫描电镜、电子能谱和X射线光电子能谱分析表明，水热处理后钛合金表面形成了钛酸锶的纳米颗粒薄膜，颗粒尺寸80～230 nm，薄膜中含有极少量铝和钒元素。在无钙Hank’s平衡盐液中的动电位极化和电化学阻抗实验表明，与抛光试样相比，水热处理3h试样的耐蚀性大幅提高。显微硬度压入实验表明，钛酸锶薄膜具有良好的附着性和内聚力。水热处理制备钛酸锶薄膜的方法可用于钛合金Ti6Al4V骨科植入体的表面改性。

关键词：钛合金水热钛酸锶薄膜骨质疏松腐蚀附着性

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化学共沉淀法制备钛酸锶纳米粉体新工艺

电子元件与材料 2009年第6期28卷 12-15页

作者：张昊畅柱国崔斌西北大学化学与材料科学学院合成与天然功能分子化学教育部重点实验室陕西省物理无机化学重点实验室陕西西安710069

以提纯的工业级偏钛酸和分析纯硝酸锶为主原料,采用化学共沉淀法合成了平均粒径约60nm的钛酸锶纳米粉体。通过ICP、XRD和TEM等测试手段,研究了原料纯度、合成条件以及原料钛锶摩尔比等对产物纯度、相组成和微观形貌的影响。结果表明,最... 详细信息

以提纯的工业级偏钛酸和分析纯硝酸锶为主原料,采用化学共沉淀法合成了平均粒径约60nm的钛酸锶纳米粉体。通过ICP、XRD和TEM等测试手段,研究了原料纯度、合成条件以及原料钛锶摩尔比等对产物纯度、相组成和微观形貌的影响。结果表明,最佳合成条件为:偏钛酸、双氧水和氨水物质的摩尔比为1.0:6.5:2.5,原料钛锶摩尔比为1.10:1.00,煅烧温度为600℃。以廉价的偏钛酸为主原料,可为降低钛酸锶纳米粉体的生产成本提供借鉴。

关键词：无机非金属材料钛酸锶化学共沉淀法偏钛酸纳米粉体

新型多孔铂及钛酸锶纳米材料的制备及其催化性能研究

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新型多孔铂及钛酸锶纳米材料的制备及其催化性能研究

作者：黄冰梅广西大学

学位级别：硕士

随着全球工业化进程的加快,人们对能源的需求量与日俱增。燃烧化石燃料是人们能源获取的方式之一,然而化石燃料的大量燃烧导致CO等温室气体的过量排放,引发了温室效应、冰山融化、海平面上升等一系列问题。发展可替代化石燃料的新能源技... 详细信息

随着全球工业化进程的加快,人们对能源的需求量与日俱增。燃烧化石燃料是人们能源获取的方式之一,然而化石燃料的大量燃烧导致CO等温室气体的过量排放,引发了温室效应、冰山融化、海平面上升等一系列问题。发展可替代化石燃料的新能源技术,一直是科研人员研究的热点。太阳能具有取之不尽用之不竭的巨大优势,基于太阳能转化为电能以及直接利用太阳能技术,通过电催化、光催化的方法将自然界中廉价易得的小分子化合物(如CO、N)转化为具有经济价值的化学品(如醇类、NH),以实现能量的高效转化,是发展新能源技术的方法之一。纳米材料(如铂纳米粒子、钛酸锶)具有优异的光电化学性能,可利用其实现上述转化,但铂(Pt)或钛酸锶(STO)在CO还原/固氮应用上具有一定局限性,比如Pt对CO有很强的吸附能力且析氢严重;STO对光谱响应范围窄并且光生电子-空穴对复合率高。因此,需对Pt与STO进行改性以实现高效CO还原/固氮。在改性策略中,已有研究工作表明通过纳米工程化技术改变Pt表面结构和形貌,可显著改善其催化性能。此外,有研究人员发现氧空位(OVs)与碳量子点(CQDs)可有效扩大材料对光谱的响应范围以及降低光生电子-空穴对的复合效率。基于上述改性策略的优势,本论文对Pt与STO进行了一些改性以实现Pt高效CO还原以及STO高效固氮,研究内容分为两个部分:(Ⅰ)通过纳米工程化技术改变Pt表面结构与形貌后进行电化学CO还原;(Ⅱ)基于纳米介孔钛酸锶材料的光催化固氮。具体内容如下:1、我们采用两步法成功地制备了分级有序的Pt纳米通道阵列(HPNAs),该制备方法不受固有面积限制,并且很容易按所需比例扩大材料面积。制备得到的HPNAs的三维电催化界面上有大孔道阵列和介孔。其中,大孔道阵列有利于界面上物质传输的高效进行,而介孔壁上有大量高活性的催化位点,该催化位点可用于CO吸附和还原。HPNAs独特的三维电催化界面对于CO转化制醇具有高选择活性,其主要产物为甲醇和乙醇。在51m A·cm电流密度下,产物醇的法拉第效率、产率分别为23.91%、2.1×10mol·s·cm。此外,我们对HPNAs进行了电化学表征(线性扫描伏安测试、计时电位测试、阳极溶出伏安测试、循环伏安测试)以研究其电催化性能优异的原因。2、首先,我们通过电化学方法制备了形貌均一、粒径为3.5～6 nm且表面富含-OH与-COOH亲水官能团的碳量子点(CQDs)。通过紫外分光光度计(UV)对CQDs进行分析,发现其对光的吸收范围可拓宽至可见光区域;通过对比向CQDs中加入猝灭剂前后的光致发光谱图,证实了其在可见光下既是优异的电子给体又是优异的电子受体。其次,我们采用水热/溶剂热法成功的合成了纳米介孔钛酸锶(STO),制备得到的STO纯度高、无其他杂质组分。随后进行了多组单因素实验,系统地研究了材料形貌、光照强度、光催化剂浓度、氢气(15.0 vol%)热处理温度、异质结构中碳量子点含量、牺牲介质等因素对光催化剂固氮性能的影响。得到以下结论:(1)光照强度为2个太阳(200 m W·cm)且光催化剂浓度为0.25 g·L时,光催化剂单位产氨量最高。(2)表面粗糙的纳米介孔STO光催化固氮性能优于表面光滑的STO。(3)表面粗糙的纳米介孔STO光催化固氮性能随氢气(15.0 vol%)热处理温度升高而增强,当氢气热处理温度≥1000℃时,其光催化固氮性能基本不变。(4)碳量子点/钛酸锶(CQDs/STO)异质结构的固氮性能随CQDs负载量的增加,先增加后基本不变,为使CQDs利用率最高,CQDs负载量为3wt%。最后,根据单因素实验结果优化材料合成方案,制备出了富含氧空位(OVs)的介孔钛酸锶以及富含氧空位的钛酸锶与碳量子点的异质结构。通过SEM、TEM、XRD、Raman、XPS、IR、PL、UV等仪器对合成的材料进行表征,并解释了材料固氮性能优异的原因。将材料分别在N、N、Ar气氛中于常温常压条件下进行了光催化固氮性能测试,并用UV、NMR对产物进行了分析。实验结果显示,与纯的介孔STO相比,富含氧空位的介孔STO光催化固氮性能提升了近1倍。将纯的介孔STO、OVs、CQDs三者相结合得到的CQDs/STO异质结构,其光催化固氮性能较纯的介孔STO提升了近6倍。CQDs/STO异质结构光催化剂显示出了优异的光催化固氮性能。

关键词： Pt催化剂 CO2还原钛酸锶氧空位碳量子点异质结构光催化固氮