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Ce-MOFS/g-C3N4复合材料的制备及其光催化二氧化碳还原制一氧化碳研究

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功能材料 2025年

作者：张辉孙懿辉吕妍安胜利郭瑞华王瑞芬内蒙古科技大学稀土产业学院内蒙古科技大学内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室内蒙古科技大学稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室

以硝酸铈和尿素为原料,1,3,5苯三甲酸为配体,采用简单的静电自组装法合成了铈金属有机框架（CeBTC）和石墨相氮化碳（g-C3N4）的复合材料（Ce-BTC/g-C3N4）,用于二氧化碳还原制一氧化碳的研究,并探索CeBTC的复合对g-C3N4性能的影响机制... 详细信息

以硝酸铈和尿素为原料,1,3,5苯三甲酸为配体,采用简单的静电自组装法合成了铈金属有机框架（CeBTC）和石墨相氮化碳（g-C3N4）的复合材料（Ce-BTC/g-C3N4）,用于二氧化碳还原制一氧化碳的研究,并探索CeBTC的复合对g-C3N4性能的影响机制。利用X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜、紫外-可见光吸收光谱、荧光光谱、阻抗、光电流测试和CO2还原性能测试对复合材料的结构、形貌、光电学性能及催化性能进行研究。结果表明Ce-BTC与g-C3N4的复合可能使得g-C3N4层间距发生改变,在细化晶体颗粒的同时提高样品比表面积,使复合样品获得更高的可见光捕获能力且载流子的分离效率更高;在仅加入1 mL H2O作为质子提供源的前提下,Ce-BTC/g-C3N4-3拥有最优光催化性能。CO与CH4产率分别为19.02和0.322,分别是g-C3N4的1.80倍和2.10倍,循环测试后催化性能基本保持稳定。

关键词：二氧化碳还原 Ce-BTC 石墨相氮化碳复合光催化材料

Gd掺杂La2(Zr0.7Ce0.3)2O7陶瓷材料抗V2O5+Na2SO4熔盐腐蚀行为研究

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硅酸盐学报 2025年

作者：曲肖夫谢敏宋晓炜张永和宋希文王志刚内蒙古科技大学材料科学与工程学院内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室

优异的抗熔融V2O5+Na2SO4腐蚀能力是热障涂层面层材料选择的关键性能指标。通过Gd掺杂实现了1250 ℃下La2(Zr0.7Ce0.3)2O7陶瓷材料抗熔融V2O5+Na2SO4腐蚀性能的提升，采用固相反应法制备了(La1–xGdx)2(Zr0.7Ce0.3)2O7（x=0、0.5）陶瓷... 详细信息

优异的抗熔融V2O5+Na2SO4腐蚀能力是热障涂层面层材料选择的关键性能指标。通过Gd掺杂实现了1250 ℃下La2(Zr0.7Ce0.3)2O7陶瓷材料抗熔融V2O5+Na2SO4腐蚀性能的提升，采用固相反应法制备了(La1–xGdx)2(Zr0.7Ce0.3)2O7（x=0、0.5）陶瓷材料，并评估了其在900～1250 ℃下的抗熔融V2O5+Na2SO4腐蚀性能。结果表明：Gd2O3掺杂后La2(Zr0.7Ce0.3)2O7陶瓷材料各温度下腐蚀深度分别下降约24%、16%、7%、7%，表现出优异的抗腐蚀性能。(La0.5Gd0.5)2(Zr0.7Ce0.3)2O7陶瓷材料优异的抗V2O5+Na2SO4腐蚀性能主要归因于晶格畸变增加引起的缓慢扩散及化学碱性的协同作用。

关键词：热障涂层材料锆酸镧基陶瓷材料熔融盐腐蚀五氧化二钒硫酸钠

MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)S型异质结的构建及光催化性能研究

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无机材料学报 2023年第10期38卷 1176-1182页

作者：马润东郭雄施凯旋安胜利王瑞芬郭瑞华内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010 稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室包头014010

制备高效稳定的光催化剂对于光催化技术的发展至关重要。本研究采用超声辅助沉积加低温煅烧的方法制备了2H相MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)S型异质结光催化剂(MGCD),并综合考察了材料的相结构、微观形貌、光吸收性能、X射线光电子能谱、电化学... 详细信息

制备高效稳定的光催化剂对于光催化技术的发展至关重要。本研究采用超声辅助沉积加低温煅烧的方法制备了2H相MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)S型异质结光催化剂(MGCD),并综合考察了材料的相结构、微观形貌、光吸收性能、X射线光电子能谱、电化学交流阻抗和光电流等对光催化性能的影响。结果表明:经过超声辅助沉积-煅烧处理,MoS_(2)微米球发生破碎分散结合在g-C_(3)N_(4)纳米片层表面上并形成异质结。可见光下5%MGCD(添加5%MoS_(2))对罗丹明B(RhB)在20 min时的降解率达到了99%,且样品重复使用5次后对RhB的降解率仍能达到95.2%,表现出良好的光催化性能及稳定性。从内建电场形成的角度进一步分析表明,异质结中MoS_(2)与g-C_(3)N_(4)间耦合形成的内建电场引起的能带弯曲可以有效引导载流子的定向迁移,并促进光生载流子的分离,从而提高了光催化反应效率。异质结光催化剂的自由基捕获实验表明:O_(2)^(–)和·OH在催化降解RhB中是主要的活性物种,h^(+)的贡献次之。

关键词：石墨相氮化碳 MoS_(2) S型异质结稳定性光催化机理

Y2O3掺杂对ZnO-B2O3-SiO2玻璃黏度及成玻能力的影响

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中国稀土学报 2019年第4期37卷 451-456页

作者：方龙杨佳李梅柳召刚胡艳宏张晓伟王觅堂内蒙古科技大学材料与冶金学院轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室

探索Y2O3掺杂对55ZnO40B2O35SiO2玻璃黏度及成玻能力的影响,采用同步热分析仪(DSC)、热膨胀仪、高温旋转黏度计和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)等测试方法研究了Y2O3掺杂量对55ZnO40B2O35SiO2玻璃的特征温度、热膨胀系数、黏度和玻璃结构... 详细信息

探索Y2O3掺杂对55ZnO40B2O35SiO2玻璃黏度及成玻能力的影响,采用同步热分析仪(DSC)、热膨胀仪、高温旋转黏度计和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)等测试方法研究了Y2O3掺杂量对55ZnO40B2O35SiO2玻璃的特征温度、热膨胀系数、黏度和玻璃结构的影响。通过动力学脆性指数的计算推断Y2O3掺杂对玻璃成玻能力的影响。适量的Y2O3掺杂可以增大55ZnO40B2O35SiO2玻璃黏度以及成玻能力,降低玻璃的热膨胀系数和脆性指数,这主要是由于Y2O3掺杂对55ZnO40B2O35SiO2玻璃结构的影响所致。

关键词：锌硼硅玻璃氧化钇黏度成玻能力脆性动力学指数

萤石在HCl-AlCl3体系的解离反应研究

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稀有金属 2018年第12期42卷 1309-1315页

作者：张晓伟马超李梅司羽张小庆内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014000 轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古包头014000

萤石是包头稀土矿物中的一种重要伴生矿物,在研究包头稀土精矿络合浸出工艺理论过程中发现萤石对络合解离过程影响较大,针对萤石矿在HCl-AlCl3体系中的解离反应规律展开了深入研究。分别探讨了反应温度、反应时间、液固比、HCl浓度、Al... 详细信息

萤石是包头稀土矿物中的一种重要伴生矿物,在研究包头稀土精矿络合浸出工艺理论过程中发现萤石对络合解离过程影响较大,针对萤石矿在HCl-AlCl3体系中的解离反应规律展开了深入研究。分别探讨了反应温度、反应时间、液固比、HCl浓度、AlCl3浓度等条件对萤石解离过程的影响。结果表明:液固比、HCl浓度和Al Cl3浓度对萤石分解影响较大,确定了萤石最佳的分解工艺参数为:反应温度90℃、反应时间40 min、液固比20∶1、HCl浓度3. 0 mol·L^-1、Al Cl3浓度1. 7 mol·L^-1。此时萤石的分解率达到95. 4%。通过条件实验的研究掌握了萤石在HCl-AlCl3体系中的分解规律,通过X射线衍射(XRD)物相分析确定浸出渣的主要成分是Si O2,扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)分析发现含铁化合物已经被分解进入溶液,矿物粒度对分解过程也存在一定影响。

关键词：萤石精矿分解浸出渣

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聚乙烯吡咯烷酮调控合成特殊形貌碳酸铈

化工进展 2019年第9期38卷 4212-4217页

作者：李二小胡艳宏李梅柳召刚王觅堂张晓伟左文娟张旭内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古包头014010

以硝酸铈[Ce(NO3)3]为原料,碳酸氢铵(NH4HCO3)为沉淀剂,弱阳离子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为软模板剂,通过控制初始PVP浓度、加料反应时间、陈化时间制备得到颗粒均匀、类似花状结构的碳酸铈[Ce2(CO3)3]粒子。采用扫描电子显微镜(S... 详细信息

以硝酸铈[Ce(NO3)3]为原料,碳酸氢铵(NH4HCO3)为沉淀剂,弱阳离子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为软模板剂,通过控制初始PVP浓度、加料反应时间、陈化时间制备得到颗粒均匀、类似花状结构的碳酸铈[Ce2(CO3)3]粒子。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)对制得的碳酸铈样品进行分析表征。结果表明,制备颗粒均匀、形状规则的花状碳酸铈粒子的最佳条件为:初始PVP浓度为2g/L,加料反应时间为1h,搅拌速度为300r/min,陈化时间为4h。并对PVP调控合成特殊形貌碳酸铈的调控机理进行了初步探究:PVP通过酮基中的O吸附在碳酸铈晶体表面,阻碍了(002)和(040)晶面的生长,限制了晶体晶面的生长速度,从而调控碳酸铈的形貌。XRD结果表明最终产物为八水合碳酸铈。

关键词：聚乙烯吡咯烷酮模板吸附调控合成八水合碳酸铈

四元体系Na^(+)//F^(-),CO_(3)^(2-),PO_(4)^(3-)-H_(2)O的相平衡研究

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中国稀土学报 2022年第6期40卷 1098-1106页

作者：卢子钰刘永刚马瑞峰柳召刚胡艳宏吴锦绣内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古包头014010

包头稀土矿湿法工艺中氟、磷的回收是行业难题,目前对废水中氟、磷钠盐的回收率低、分离成本高。本文采用等温溶解平衡法研究了四元体系Na^(+)//F^(-),CO_(3)^(2-),PO_(4)^(3-)-H_(2)O在298.15,318.15和333.15 K的相平衡。并测定了该体... 详细信息

包头稀土矿湿法工艺中氟、磷的回收是行业难题,目前对废水中氟、磷钠盐的回收率低、分离成本高。本文采用等温溶解平衡法研究了四元体系Na^(+)//F^(-),CO_(3)^(2-),PO_(4)^(3-)-H_(2)O在298.15,318.15和333.15 K的相平衡。并测定了该体系的溶解度和平衡液相密度,采用X射线衍射法测定了平衡固相。绘制了四元体系Na^(+)//F^(-),CO_(3)^(2-),PO_(4)^(3-)-H_(2)O干基图、水图和密度组成图。结果表明,四元体系Na^(+)//F^(-),CO_(3)^(2-),PO_(4)^(3-)-H_(2)O干基图属于简单四元相图,相图中包含1个共饱点,4条单变量曲线,3个单盐结晶区(NaF,Na_(2)CO_(3)·H_(2)O,Na_(3)PO_(4)·8H_(2)O)和1个复盐结晶区(Na7F(PO_(4))_(2)·19H_(2)O);共饱点平衡固相中均包含NaF,Na_(2)CO_(3)·H_(2)O,Na_(7)F(PO_(4))_(2)·19H_(2)O。

关键词：水盐相图相平衡氟化钠磷酸钠包头稀土矿

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半胱氨酸镧对天然橡胶硫化性能的影响

中国稀土学报 2022年第3期40卷 484-492页

作者：张文涛柳召刚李帅郝伟胡艳宏吴锦绣内蒙古科技大学材料与冶金学院轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室内蒙古包头014010

以LaCl_(3)和半胱氨酸为原料,采用复分解法合成了新型环保促进剂半胱氨酸镧(La-Cys),研究其对天然橡胶(NR)的硫化特性和力学性能的影响。采用元素分析、热分析和FT-IR分析等表征方法对产物进行表征并确定其分子式为La(C_(3)H_(7)NO^(2)S... 详细信息

以LaCl_(3)和半胱氨酸为原料,采用复分解法合成了新型环保促进剂半胱氨酸镧(La-Cys),研究其对天然橡胶(NR)的硫化特性和力学性能的影响。采用元素分析、热分析和FT-IR分析等表征方法对产物进行表征并确定其分子式为La(C_(3)H_(7)NO^(2)S)_(3)Cl_(3)·3H_(2)O。利用无转子硫化仪、平衡溶胀法和万能试验机测试La-Cys对天然橡胶的硫化特性、交联密度和物理力学性能的影响。结果表明:促进剂La-Cys添加后,天然橡胶的物理力学性能得到有效地改善。此外,当La-Cys的添加量为1 phr时,对天然橡胶的硫化促进作用达到最佳,并且能够有效延长焦烧时间,保证胶料的加工安全性。通过进一步的动力学计算发现,随着La-Cys添加量的增加,交联前驱体的反应活性增加,活化能降低。

关键词：稀土天然橡胶硫化促进剂活化能

高熵磷化物双功能催化剂的制备及高效电解水性能

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无机材料学报 2024年第11期39卷 1265-1274,I0008-I0010页

作者：张文宇郭瑞华岳全鑫黄雅荣张国芳关丽丽内蒙古科技大学材料科学与工程学院包头014010 内蒙古科技大学内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室包头014010 内蒙古科技大学轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室包头014010

在电解水制氢过程中,析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的缓慢电催化动力学限制了其能量转换效率。高熵材料具有独特的结构特征和优异的性能,是一种潜在的电解水催化剂,有可能取代传统的金属氧化物和贵金属。由于金属与非金属之间的不相容性... 详细信息

在电解水制氢过程中,析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的缓慢电催化动力学限制了其能量转换效率。高熵材料具有独特的结构特征和优异的性能,是一种潜在的电解水催化剂,有可能取代传统的金属氧化物和贵金属。由于金属与非金属之间的不相容性,关于高熵化合物特别是高熵金属磷化物合成的报道很少。本研究以柠檬酸为络合剂、磷酸二氢铵为磷源,采用低温溶胶-凝胶法,通过添加不同组元金属合成了一系列以碳为基底的高熵合金磷化物纳米颗粒。在1 mol·L^(-1)的KOH介质中,FeCoNiMoCeP/C表现出良好的电解水性能,在电流密度为10 mA·cm^(-2)条件下,FeCoNiMoCeP/C电极电催化HER和OER所需的过电位分别为119和240 mV。在全解水研究中,FeCoNiMoCeP/C表现出优异的催化活性。在电流密度为10 mA·cm^(-2)条件下,FeCoNiMoCeP/C同时用作阴极和阳极的电解水反应所需过电位仅为1.53 V。这是由于高熵磷化物催化剂原子之间的协同作用可以提供更多的反应位点,增加反应活性和选择性。本研究可拓展高熵合金在电催化领域的潜在应用范围。

关键词：高熵金属磷化物双功能催化剂全解水协同效应