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花状镉掺杂ZnO的制备及其光催化降解盐酸四环素的研究

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工业水处理 2023年第7期43卷 120-127页

作者：张化冰杜焱孙厚祥攀枝花学院生物与化学工程学院四川攀枝花617000

以乙酸锌、乙酸镉和柠檬酸三钠为原料,采用沉淀法制备一系列不同Cd掺杂量的花状Cd-ZnO复合光催化材料,并系统研究催化剂投加量、盐酸四环素(TC)初始浓度、初始pH、反应时间等对Cd-ZnO复合光催化材料催化降解TC性能的影响。结果表明,掺... 详细信息

以乙酸锌、乙酸镉和柠檬酸三钠为原料,采用沉淀法制备一系列不同Cd掺杂量的花状Cd-ZnO复合光催化材料,并系统研究催化剂投加量、盐酸四环素(TC)初始浓度、初始pH、反应时间等对Cd-ZnO复合光催化材料催化降解TC性能的影响。结果表明,掺杂适量Cd后ZnO对光的吸收边带发生红移,禁带宽度变窄,光谱响应区域拓宽。在TC初始质量浓度30 mg/L、催化剂投加质量浓度0.6 g/L、初始pH=6.2条件下,催化剂Cd_(0.5)ZnO对TC的催化降解效果达最优,在紫外光照射120 min时体系对四环素的去除率达到85.3%。动力学研究表明,Cd-ZnO复合光催化材料对TC的催化降解行为符合准二级动力学规律,反应过程中h^(+)是主要的活性物种,·OH也发挥了较大的作用。复合催化剂Cd_(0.5)ZnO在循环使用4次后,体系对TC的降解率仅下降2.2%,表明Cd_(0.5)ZnO是一种重复使用效率高且稳定性较好的光催化剂。

关键词：氧化锌镉掺杂光催化盐酸四环素

镉掺杂Bi_2VO_(5．5)的结构、相变、电导性能的研究

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稀有金属材料与工程 2007年第A2期36卷 635-638页

作者：李彬潘伟陈争辉刘燕祎清华大学材料科学与工程系北京100084

通过X射线衍射,DSC和交流阻抗等测试方法研究了镉掺杂Bi_2VO_(5.5)的结构,相变和电性能。由于Cd^(2+)的半径与V^(5+)和Bi^(3+)的半径都比较接近,所以在合成BICDVOX体系时假设了两种模型:Bi_2V_(1-x)Cd_xO_(5.5-3/2x)(x=0.05,0.075,0.10,0.125,0.15)和Bi_(2-x)VCd_xO_(5.5-1/2x)(x=0.10,0.20)。XRD和DSC分析表明了这两种模型可能同时存在。根据交流阻抗谱的结果,当x=0.10时,具有较高的电导率,这归因于此成分使高电导的四方相可以稳定到室温。

关键词：镉掺杂 Bi2VO5.5 电导率相变固体电解质

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镉掺杂纳米氧化锌光催化性能研究

工业水处理 2017年第8期37卷 50-52,56页

作者：李春汪恂朱雷程涛方继敏武汉科技大学城市建设学院给水排水工程系湖北武汉430065

采用有机液相合成法合成了Cd掺杂ZnO纳米材料,并对染料废水进行光催化降解实验,研究了Cd掺杂量对纳米ZnO光催化性能的影响。通过TEM、XRD、XPS对其成分、形貌及晶体结构进行表征。实验结果表明:镉的掺入提高了ZnO的光催化活性,镉锌质量... 详细信息

采用有机液相合成法合成了Cd掺杂ZnO纳米材料,并对染料废水进行光催化降解实验,研究了Cd掺杂量对纳米ZnO光催化性能的影响。通过TEM、XRD、XPS对其成分、形貌及晶体结构进行表征。实验结果表明:镉的掺入提高了ZnO的光催化活性,镉锌质量比为0.9%时光催化性能最好,高压汞灯下反应40 min,活性黄的脱色率和COD去除率分别达到96.7%、63.5%。

关键词：镉掺杂纳米氧化锌光催化

镉掺杂类水滑石催化剂的制备及其在木素超临界催化解聚中的初步应用

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大连工业大学学报 2017年第2期36卷 96-100页

作者：王荣海王兴周景辉大连工业大学轻工与化学工程学院辽宁大连116034

采用化学共沉淀法制备不同镉掺杂量的镉镁铝类水滑石催化剂,并将其用在杨木乙醇木素超临界催化解聚中,解聚溶剂体系为乙醇。通过X射线衍射、热重分析、傅里叶变换红外光谱等方法对催化剂进行表征,确定了可形成镉镁铝类水滑石结构的最佳... 详细信息

采用化学共沉淀法制备不同镉掺杂量的镉镁铝类水滑石催化剂,并将其用在杨木乙醇木素超临界催化解聚中,解聚溶剂体系为乙醇。通过X射线衍射、热重分析、傅里叶变换红外光谱等方法对催化剂进行表征,确定了可形成镉镁铝类水滑石结构的最佳摩尔比。解聚产物GC-MS分析结果表明,木素超临界解聚产物复杂,主要为酯类和含苯环类物质。随着镁离子与镉离子摩尔比的增大,水滑石的结晶度先升高随后降低,其比值为8时结晶度最高,产物中酯类和苯环类物质含量最高,催化剂起到定向解聚的作用。

关键词：木素镉掺杂类水滑石超临界解聚

镉掺杂ZnO/SiO_2纳米复合材料的制备和发光性能

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科技创新导报 2008年第33期5卷 5-6页

作者：洪建和中国地质大学(武汉)材料科学与化学工程学院湖北武汉430074

用溶胶-凝胶法制备了镉掺杂的ZnO/SiO2纳米复合物。X射线衍射和选区电子衍射表明其中的Zn1-xCdxO相在700℃时仍为非晶态。X射线光电子能谱显示锌主要处于ZnO和SiO2的界面上。镉掺杂使得复合物的荧光激发峰发射红移,说明镉被掺入了ZnO相... 详细信息

用溶胶-凝胶法制备了镉掺杂的ZnO/SiO2纳米复合物。X射线衍射和选区电子衍射表明其中的Zn1-xCdxO相在700℃时仍为非晶态。X射线光电子能谱显示锌主要处于ZnO和SiO2的界面上。镉掺杂使得复合物的荧光激发峰发射红移,说明镉被掺入了ZnO相。研究发现在一定的焙烧温度范围内,少量的镉掺杂极大地增强的复合物的荧光发射强度。

关键词：镉掺杂 ZnO/SiO2纳米复合物荧光溶胶-凝胶制备

Cd^(2+)掺杂Cs_(2)ZnCl_(4)黄光荧光粉及其光学性能

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发光学报 2023年第3期44卷 518-527页

作者：张伟郑伟李凌云黄萍陈学元中国科学院福建物质结构研究所中国科学院功能纳米结构设计与组装重点实验室福建省纳米材料重点实验室福建福州350108 福州大学材料科学与工程学院先进材料技术重点实验室福建福州350108 中国福建光电信息科学与技术创新实验室(闽都创新实验室) 福建福州350108

全无机零维金属卤化物因其独特的光学性能和可溶液法加工的特点,有望成为替代铅卤钙钛矿的新一代发光材料,在固态照明和光电探测等领域发挥重要作用。本文报道了一种Cd^(2+)掺杂的Cs_(2)ZnCl_(4)新型黄光荧光粉。该材料在270 nm紫外光... 详细信息

全无机零维金属卤化物因其独特的光学性能和可溶液法加工的特点,有望成为替代铅卤钙钛矿的新一代发光材料,在固态照明和光电探测等领域发挥重要作用。本文报道了一种Cd^(2+)掺杂的Cs_(2)ZnCl_(4)新型黄光荧光粉。该材料在270 nm紫外光激发下,呈现565 nm的宽带、长寿命(11.4 ms)发光,荧光量子产率达到46.0%。通过变温高分辨光谱测试分析,证明了其发光来源于Cd^(2+)的3E→^(1)A_(1)禁戒跃迁,并且在低温下(掺杂金属卤化物的激发态动力学提供了新发现,也为新型高效零维金属卤化物发光材料的设计开发提供了新思路。

关键词：金属卤化物 Cs_(2)ZnCl_(4) 镉掺杂光致发光激发态动力学

ZnO/Ag纳米复合材料的金属、非金属掺杂及其光催化性能研究

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ZnO/Ag纳米复合材料的金属、非金属掺杂及其光催化性能研究

作者：王慧青岛科技大学

学位级别：硕士

本文研究了ZnO/Ag纳米复合材料的金属掺杂和非金属掺杂工艺及其掺杂后的光催化性能。研制出光催化性能较好的铁掺杂ZnO/Ag、镉掺杂ZnO/Ag、氮掺杂ZnO/Ag纳米复合材料。1.以Zn(SO4)2、NH4HCO3、AgNO3、Fe2(SO4)3等为原料,采用两步液相沉... 详细信息

本文研究了ZnO/Ag纳米复合材料的金属掺杂和非金属掺杂工艺及其掺杂后的光催化性能。研制出光催化性能较好的铁掺杂ZnO/Ag、镉掺杂ZnO/Ag、氮掺杂ZnO/Ag纳米复合材料。1.以Zn(SO4)2、NH4HCO3、AgNO3、Fe2(SO4)3等为原料,采用两步液相沉淀法对ZnO/Ag纳米复合材料进行过渡金属铁掺杂。考察铁的掺杂比和掺铁反应物浓度对ZnO/Ag纳米复合材料光催化性能的影响规律。采用TEM、XRD等测试方法对铁掺杂ZnO/Ag纳米复合材料的微观形貌和物相结构进行表征。通过观察甲基橙溶液宏观颜色变化及采用UV-vis对铁掺杂ZnO/Ag纳米复合材料光催化降解甲基橙溶液的结果进行表征。结果表明:铁掺杂可以改善ZnO/Ag纳米复合材料的光催化性能。铁掺杂ZnO/Ag纳米复合材料粒径较小、分散好、团聚程度小。掺铁反应物浓度为0.134 mol?L-1、铁的掺杂比为5 %时甲基橙的降解速率最高,3 h后对甲基橙溶液的降解率达到97.2 %。2.以Zn(NO3)2、(NH4)2CO3、AgNO3、Cd(NO3)2、NH3·H2O等为原料,采用配位均匀共沉淀法对ZnO/Ag纳米复合材料进行过渡金属镉掺杂。考察镉的掺杂比和掺镉反应物浓度对ZnO/Ag纳米复合材料的光催化性能的影响规律。采用TEM、XRD、FT-IR、ICP等测试方法对掺杂材料的微观形貌、物相结构、组成、组分含量进行表征。通过观察甲基橙溶液宏观颜色变化及采用UV-vis对镉掺杂ZnO/Ag纳米复合材料光催化降解甲基橙溶液的结果进行表征。结果表明:镉掺杂可以改善ZnO/Ag纳米复合材料的光催化性能。镉掺杂ZnO/Ag纳米复合材料分散性较好,粒径在20 nm左右。掺镉反应物浓度0.084 mol?L-1、掺杂比1:12时镉掺杂ZnO/Ag纳米复合材料的光催化性能最好,3 h后对甲基橙溶液的降解率达到97.9 %,此组掺杂材料中Cd、Zn、Ag的质量比为5:33:3。3.以Zn(SO4)2、NH4HCO3、AgNO3、N2、H2等为原料,采用等离子法对ZnO/Ag纳米复合材料进行非金属氮掺杂。考察渗氮时间对ZnO/Ag纳米复合材料的光催化性能的影响规律。采用TEM、XRD、元素分析等测试方法对掺杂材料的微观形貌、物相结构、氮含量进行表征。通过观察甲基橙溶液的宏观颜色变化及采用UV-vis对氮掺杂ZnO/Ag纳米复合材料光催化降解甲基橙溶液的结果进行表征。结果表明:等离子法氮掺杂可以明显改善ZnO/Ag纳米复合材料的光催化性能。氮掺杂ZnO/Ag纳米复合材料分散性较好,粒径在20 nm左右。渗氮时间30 min对应的氮掺杂ZnO/Ag纳米复合材料的光催化性能最好。2h后对甲基橙溶液的降解率达到99.7 %。4.以Zn(SO4)2、NH4HCO3、AgNO3、C3N3H6等为原料,用气相法对ZnO/Ag纳米复合材料进行非金属氮掺杂。通过正交实验考察渗氮温度、掺杂比、保温时间对ZnO/Ag纳米复合材料光催化性能的影响规律。采用TEM、XRD、ICP、元素分析等测试方法对掺杂材料的微观形貌、物相结构、氮含量进行表征。通过观察甲基橙溶液宏观颜色变化及采用UV-vis对氮掺杂ZnO/Ag纳米复合材料光催化降解甲基橙溶液的结果进行表征。结果表明:气相法氮掺杂可以明显改善ZnO/Ag纳米复合材料的光催化性能。氮掺杂ZnO/Ag纳米复合材料分散性较好,粒径在20 nm左右。渗氮温度、掺杂比和保温时间均对ZnO/Ag纳米复合材料的光催化性能有影响,其中掺杂比对ZnO/Ag纳米复合材料的光催化性能影响最大。降解30 min后,渗氮温度380℃、掺杂比1、保温时间2.5 h的氮掺杂ZnO/Ag纳米复合材料对甲基橙溶液的降解率达到94 %,此组纳米复合材料中含氮量为2.564 %。

关键词： ZnO/Ag纳米复合材料铁掺杂镉掺杂氮掺杂光催化降解

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富锂锰基正极材料的合成与掺杂改性研究

富锂锰基正极材料的合成与掺杂改性研究

作者：杨培南京大学

学位级别：硕士

近年来,锂离子电池高容量体积轻便等特点使其大量应用于电动车和便携手机设备等领域。然而社会需求不会停滞于此,锂离子电池性能仍需提高。而对于锂离子电池,其发展问题转化为了正极材料的发展问题。而富锂正极材料则作为新兴材料而广... 详细信息

近年来,锂离子电池高容量体积轻便等特点使其大量应用于电动车和便携手机设备等领域。然而社会需求不会停滞于此,锂离子电池性能仍需提高。而对于锂离子电池,其发展问题转化为了正极材料的发展问题。而富锂正极材料则作为新兴材料而广受青睐,其放电容量大可以满足应用需求,低廉的价格又满足市场需求,若能解决其缺点并成功普及商业化,对全球的能源和环境战略将有很大帮助。本文选择Li NiMnO作为研究对象,针对其容量和电压衰减快的缺点,对材料的制备方法以及掺杂等方面进行研究,旨在提升其电化学性能,增强循环性,减少衰减,解决该正极材料最大的问题。本文采用高温固相法合成了富锂锰基材料LiNiMnO。在合成过程中通过调节烧结时间、温度,并控制降温速率,制得形貌优良性能较好的样品材料。经测试,作为正极材料组装成电池后首次放电比容量可达272.2 m Ah/g。经实验证明,该方法制备的材料电化学性能与材料合成温度有关,当合成温度在900℃时,材料所表现出的性能最优。此外,数据还说明烧结后的冷却速率越快,材料的性能也越好。本文采用掺杂过渡元素的方法来改善上述层状富锂正极材料的结构,通过优化其微观结构,达到提升电化学性能的效果。通过掺杂Y元素,制得系列材料LiNiMnYO(x=0.01,0.02,0.03,0.04),由于摩尔比的不同,所得出的结果也存在差异。该结果整体可以说明,掺杂Y元素可以对该富锂锰基材料的电化学性能和倍率性能进行改善,当LiNiMnYO中x=0.03时,材料的电化学性能达到最佳,在恒温进行100次0.1 C条件下的充放电工作后,电池比容量仍维持在91.2%,而原样仅有74.2%,这说明掺杂Y元素可以抑制材料循环中的结构不可逆转变。通过HRTEM分析微观结构可以发现掺杂Y能使层间距变大,XRD分析结果也表明掺杂Y可以使晶格层间距变大,锂离子转移更佳。通过掺杂Cd元素到LiNiMnO中制得系列材料LiNiMnCdO(x=0.01,0.02,0.03,0.04),不同摩尔比的Cd元素对于材料的性能影响也不尽相同。结果表明,掺杂Cd元素也能对该富锂锰基材料的各性能进行优化,而0.03则是Cd的最佳掺杂摩尔比。在恒温进行100次0.1 C条件下的充放电工作后,材料的比容量仍能维持在87.1%,效果比Y元素掺杂稍差,可能由于其离子半径较大,在掺杂时难以完全进入晶格导致。

关键词：锂离子电池高温固相法富锂锰基正极材料钇掺杂镉掺杂

银锌锡硫硒阳离子掺杂及相关异质结能带排列的研究

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银锌锡硫硒阳离子掺杂及相关异质结能带排列的研究

作者：贾金环吉林大学

学位级别：硕士

现今社会在高速发展经济的同时,需兼顾发展所带来的环境问题,“绿色,环保,高效”的发展理念被提到了越来越重要的位置。太阳能电池是将清洁、可再生的太阳光直接转化为电能的器件,是国内外研究的热点之一。目前,铜锌锡硫(CZTS)基薄膜太... 详细信息

现今社会在高速发展经济的同时,需兼顾发展所带来的环境问题,“绿色,环保,高效”的发展理念被提到了越来越重要的位置。太阳能电池是将清洁、可再生的太阳光直接转化为电能的器件,是国内外研究的热点之一。目前,铜锌锡硫(CZTS)基薄膜太阳能电池所保持的最高记录为12.6%,与实现商业化生产还有一定的距离。CZTS吸收层内部存在大量的Cu反位缺陷,导致了严重的开路电压损失,并且CZTS基电池吸收层与CdS缓冲层的能带匹配也并非最佳的类型,这些因素的存在限制了CZTS基电池光电转换效率的进一步提高。寻找性能优越的新型吸收层材料是提高CZTS基薄膜太阳能电池效率的重要课题之一。研究表明,在银锌锡硒(AZTSe)内部反位缺陷浓度得到了有效抑制,其带尾参数与CZTS相比,更加接近CuInGaSe(CIGS)的带尾参数,并且AZTSe为n型导电材料,使吸收层与缓冲层间的导电类型转换成为可能。此外,AZTSe带隙为1.34 eV,同时也具有高于10cm的吸收系数,是很有希望的吸收层材料。作为太阳能电池的吸收层,除了薄膜本身的性质外,与缓冲层的能带匹配也是影响电池效率的关键问题,但目前还缺乏对AZTSe/CdS异质结能带排列的深入研究。同时发现,AZTSe载流子浓度低,电阻率高,这一关键问题减慢了AZTSe的应用发展,提高AZTSe的导电性能是很重要的课题。此外,AZTSe为n型导电材料,结合p型的CZTSe一起作为吸收层是加快AZTSe发展应用的有效途径之一,但考虑到硒化过程中Cu元素的扩散,研究Cu掺杂对AZTSe性能的影响十分必要。本论文的工作主要围绕这三个问题展开,分别研究了AZTSe/CdS异质结的能带排列和不同Cd掺杂浓度和Cu掺杂浓度对AZTSe薄膜性能的影响,取得了如下所述的研究结果:1.结合实验和第一性原理计算详细研究了AZTSe/CdS异质结的能带排列。实验上利用XPS确定相关元素的芯能级来对齐价带,得到的能带排列类型为I型,导带偏移量(CBO)为0.310 eV。理论上,利用平均静电势来对齐价带,确定的能带排列也为I型。考虑到高温硒化过程中元素的扩散,本论文同时研究了在CdS界面处高Ag浓度,在靠近背电极处高Cu浓度的(CuAg)ZnSnSe/CdS异质结,得到了I型的能带排列,且导带偏移量为0.277 eV,表明(CuAg)ZnSnSe/CdS异质结具有理想的能带排列结构。2.本文采用溶胶-凝胶法成功制备了不同Cd掺杂浓度的AgZnCdSn(S,Se)薄膜。缺陷形成能计算表明,Cd在AZTSe中占据Zn位,同时发现Cd的形成能比AZTSe内主要施主缺陷Zn和Sn的形成能低。在Cd占Zn位的基础上,通过分析AgZn-x CdSnSe的态密度,发现Cd掺杂主要影响AZTSe的导带底。进一步分析Cd掺杂对AZTSe内本征缺陷形成能的影响,发现在富Ag的化学环境中,Cd掺杂可以有效降低Zn和Sn缺陷的形成能,有利于提高AZTSSe薄膜的导电能力。3.我们在实验上制备了不同Cu掺杂浓度的(AgCu)ZnSn(S,Se)薄膜。XRD分析和缺陷形成能计算表明Cu在AZTSe中占据Ag位,值得注意的是Cu缺陷的形成能低于0.3 eV,当Cu掺杂量较多时,会对AZTSe中的施主缺陷造成补偿。吸收光谱和态密度分析表明Cu掺杂可以改变AZTSe的电子结构,减小AZTSe的带隙。

关键词：银锌锡硫硒能带排列缺陷形成能镉掺杂铜掺杂第一性原理计算