EuFeO3/Eu3Fe5O12混合相纳米颗粒制备及其可见光光催化性质研究

用溶胶-凝胶法制备出EuFeO₃纳米颗粒,通过调节蒸胶温度控制Eu₃Fe₅O₁₂相的生成,X射线衍射测试结果表明当蒸胶温度升高到140℃时,样品会出现EuFeO₃和Eu₃Fe₅O₁₂的混合相.并且随着蒸胶温度的升高,样品的磁性逐渐增强,但可见光下对有机染料罗丹明B的催化降解效率逐渐减弱.当在光催化反应中加入少量H₂O₂后,由于存在非均相芬顿反应,罗丹明B的降解效率有了进一步的提高.     

Na3V2(PO4)3/C正极材料制备与储钠性能综合实验教学设计

设计了“常温预还原-热处理法制备钠离子电池正极材料磷酸钒钠”综合性研究实验,探究了原料种类和热处理温度对Na₃V₂(PO₄)₃/C的物相、晶体结构、晶粒尺寸、微观形貌及电化学性能的影响。研究表明,NH₄VO₃中的V⁵⁺更易被草酸常温还原,机械活化后所得前驱体为无定形结构,由该前驱体热处理制备的Na₃V₂(PO₄)₃/C结晶度更高,且电化学性能更优。通过优化合成温度,发现在700℃下合成的Na₃V₂(PO4₎₃/C具有最高的比容量、最优的倍率性能和最佳的循环性能。在实验中,学生通过材料制备、结构及形貌表征、电池制作与电化学性能分析等环节,能够达到强化理论知识、提高实验技能、激发创新性思维的目的。     

两亲SiO2纳米颗粒的制备及提升聚合物性能

提出了一种两亲SiO₂纳米颗粒的制备方法,借助红外光谱及Zeta电位测试证实了相关基团在SiO₂纳米颗粒两侧成功接枝,探究了其对聚合物聚丙烯酰胺(HPAM)性能的影响。通过稳态和动态流变性测试发现,两亲性和亲水性的SiO₂纳米颗粒都可以增强聚合物溶液黏度和黏弹性。聚合物通过分子间作用力吸附在SiO₂纳米颗粒表面,形成复杂的三维网络结构,由于两亲SiO₂纳米颗粒的两侧非对称结构,其与HPAM分子间存在氢键、静电作用和疏水作用等多重相互作用,促使两亲SiO₂纳米颗粒比未修饰亲水SiO₂纳米颗粒在提升聚合物性能方面效果更为显著。进一步研究发现,与未修饰亲水SiO₂纳米颗粒相比,两亲SiO₂纳米颗粒能够在高温、高盐条件下使聚合物溶液具有更高的黏度保留率。     

石墨烯@银协同提升LiFePO4储锂性能综合实验设计

结合LiFePO₄正极材料电化学特性,设计了石墨烯@银协同提升LiFePO₄储锂性能的综合性实验教学案例。实验采用溶剂热法制备LiFePO₄纳米颗粒,将其与石墨烯和硝酸银均匀混合,并在氮气下经热处理后制备出LiFePO₄/石墨烯@银正极材料。采用XRD、FESEM、TEM、XPS、锂电测试系统和电化学工作站等对产物进行结构表征、性能测试及评价。结果表明,石墨烯@银在LiFePO₄纳米颗粒间形成的三维导电网络增强了电子传导和锂离子传输,进而提升LiFePO₄储锂性能。     

以纳米CaCO3为硬模板合成多级孔Silicalite-1

目的:以纳米CaCO₃为硬模板剂,合成多级孔Silicalite-1分子筛。方法:以纳米CaCO₃为硬模板剂,以四丙基溴化铵为模板剂,水热法合成Silicalite-1分子筛。结果:在结晶过程中,纳米尺寸的CaCO₃可以被捕获到Silicalite-1晶体中。通过酸溶解去除封存于Silicalite-1中的CaCO₃纳米颗粒,在沸石晶体中产生晶内孔。通过XRD、TEM、SEM和N₂吸附等表征了这种分级孔结构。CaCO₃表面的羟基对于获得硬模板效应至关重要。沸石中的次生孔与纳米CaCO₃的形态很好地对应,这证实了纳米CaCO₃的模板效应。结论:使用CaCO₃作为硬模板是合成分级多孔材料的有用方法。     

谈谈双氧水跟KI、FeCl2溶液反应的化学表达式

我不知道化学教学同仁是否愿意讨论这个问题。就笔者的经历,我知道这是大家很难回避而又颇感棘手的问题。中学化学教材上不涉及这个问题,课堂上教师有理由可以绕过它,可是它早已铺天盖地遍及多种教参、教辅以及多种应试练习题,作为任课教师你还能在课外回避得了吗?一、双氧水跟碘化钾人们根据在KI溶液中滴入双氧水,溶液显橙黄色表示有I₂（实为KI₃）,提出了如下的答案:2KI+H₂O₂=2KOH+I₂,这种表达式似乎顺利地解释了反应是生成I₂,     

“白变黑”诱导纳米TiO2产生光热转换性能的综合实验设计

设计了黑色纳米二氧化钛(TiO₂)制备及“白变黑”诱导产生光热转换性能的综合性实验。以锐钛矿和金红石结构的白色纳米TiO₂为原料,以硼氢化钠(NaBH₄)为还原剂,采用高温还原法制备了具有光热转换性能的黑色纳米TiO₂,研究了还原剂浓度和反应时间对纳米TiO₂“白变黑”光吸收性质的影响,比较了两种结构纳米TiO₂“白变黑”诱导的光热转换性能。当NaBH₄与TiO₂的质量比为1∶3、反应温度和反应时间为350℃和120 min时,得到的黑色纳米TiO₂的光吸收性能最佳;在808 nm激光照射下,黑色纳米TiO₂显示出优异的光热转换性能,且在同等条件下,金红石结构黑色纳米TiO₂具有更好的光热转换性能。教学实践表明,纳米TiO₂“白”变“黑”实验不仅培养了学生在纳米材料制备、表征和数据分析方面的能力,而且对纳米材料的形貌-结构-性...     

复杂金属间化合物Al3Mg2相的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了立方晶系高温相β-Al₃Mg₂和六方晶系低温相β’-Al₃Mg₂的力学性质及电子结构。弹性常数的计算结果表明：β-Al₃Mg₂的晶体结构在力学上是不稳定的,β’-Al₃Mg₂具有力学稳定性结构。体模量B、剪切模量G、杨氏模量E、泊松比v、弹性各向异性指数A^U和硬度H的计算结果表明：在弹性范围内,β-Al₃Mg₂抵抗形变的能力远大于β’-Al₃Mg₂;β-Al₃Mg₂为硬脆性相,β’-Al₃Mg₂为韧性相;β’-Al₃Mg₂的弹性各向异性指数A^U=0.01,接近各向同性。电子结构的计算结果表明：低温相β’-A...     

外电场下BeF2分子结构及光谱特性

采用基于密度泛函理论B3LYP方法,对不同外电场下BeF₂分子的基态稳定构型进行优化,并对外电场作用下BeF₂分子键长、总能量、电偶极矩、分子轨道能量和红外谐振频率等进行分析,然后再采用DT-DFT方法对BeF₂分子的紫外-可见光谱进行计算和分析.结果表明：外电场作用下,分子结构发生明显变化,随外电场增大,BeF₂分子键长R(1Be-2F)逐渐减小,键长R(1Be-3F)逐渐增大,分子总能量逐渐减少,偶极矩呈线性增大,LUMO轨道能量逐渐减小、HOMO轨道能量逐渐增大,能隙不断减少;BeF₂分子不同振动模式的振动频率和红外光谱强度受外电场的影响不一;另外,随着外电场的增大,紫外光谱吸收峰发生红移,摩尔吸收系数减小.     

基于KY(CO3)2基质的白光荧光粉设计及光谱特性研究

为提高白光照明的显色性,利用稀土离子Ce³⁺、Tb³⁺和Eu³⁺设计KY(CO₃)₂基的白光照明材料。实验中,利用X射线衍射仪分析Ce³⁺、Tb³⁺和Eu³⁺掺杂KY(CO₃)₂后的物相结构;利用荧光光谱仪分析发光材料的光谱特性,计算相应光谱的色度坐标。实验结果表明：制备的KY(CO₃)₂:Ce³⁺、KY(CO₃)₂:Tb³⁺和KY(CO₃)₂:Eu³⁺3种发光材料均为单斜结构的纯相样品;在275 nm紫外光的激发下,3种样品分别发射出蓝紫色、绿色和红色3种不同颜色的光线。通过优化三基色的成分比例,得到色度坐标为(0.37,0.34)的高质量白光,实现光色可调的白光荧光粉的设...     

利用厨房材料探究Na2CO3、NaHCO3的性质

利用厨房常见材料设计实验，以化学视角探究日常用品Na₂CO₃、NaHCO₃的性质。可以在家中利用常见材料进行探究，认识Na₂CO₃、NaHCO₃的外观、水溶性、溶解过程的热效应、碱性、与酸反应的过程、热稳定性，进而能够科学、有效地在生活中应用，同时使学生感受到生活与科学的紧密联系。     

不同形貌CeO2催化剂用于CO催化氧化研究

为了探究具有不同形貌的CeO₂ 催化剂在CO催化氧化反应中的性能差异,对反应物中的有机配体富马酸的添加量进行调控,通过煅烧获得了片型CeO₂ 、哑铃型CeO₂ 和雪花型CeO₂ 。采用XRD、Raman和SEM测试对三种催化剂的微观结构和形貌进行分析。采用CO催化氧化装置评价了三种催化剂的性能,结合XPS和H2-TPR表征结果分析了雪花型CeO₂ 性能较为优异的主要原因。高结晶性的雪花型CeO₂ 含有丰富的氧空位和活性氧,结合其纳米片自组装的特殊形貌,在催化反应中表现出最低转化温度。     

水热合成纳米MnO2的物相调控与生长机理

以KMnO4与MnSO4为原料,采用水热法制备了α-MnO2纳米线;采用XRD、IR、SEM、EDS、DTA-TG等对样品的物相、结构、形貌、成分及热稳定性进行了表征;初步研究了反应温度、水热时间及溶剂种类对纳米结构MnO2合成的影响,并探讨了MnO2的晶型转变和-αMnO2纳米线的生长过程。结果表明:①所得α-MnO2纳米线粗细均匀,分散度好,其直径约为50~60 nm;②在水体系中,温度较低和反应时间较短时生成具有层状结构的锰的羟基化合物和-δMnO2,随着反应温度的升高(180~220℃)和水热时间的延长(6~48 h)产物转化为-αMnO2;③将溶剂改为正丙醇,在与②相同的条件下得不到MnO2;④α-MnO2纳米线的生长过程为:MnO4-与Mn2+反应生成MnO(OH),MnO(OH)发生氧化反应生成Mn(OH)4,Mn(OH)4发生脱水反应生成MnO2,产物由无规则球形纳米颗粒最终转化为纳米线。实验中通过控制反应参数达到调控MnO2物相和形貌的目的,为氧化物的可控制备及性能调控提供思路。     

Al2O3膜对高温环境下NiCrAlY-SiC复合镀层内部反应的阻隔及涂层耐磨性研究

为了解决以SiC颗粒为磨料的叶尖耐磨复合镀层在高温工况下SiC与涂层中Ni元素反应导致涂层耐磨性下降等问题,采用化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)工艺方法在SiC颗粒表面制备了Al₂O₃膜以阻隔SiC与涂层中Ni元素的反应。研究了0.5～1.0μm和5.0～10.0μm这2种厚度范围的Al₂O₃膜对NiCrAlY-SiC@Al₂O₃叶尖耐磨镀层中SiC颗粒与NiCrAlY镀层在1 100℃高温环境下反应的阻隔效果,并测试了2种Al₂O₃膜厚度的NiCrAlY-SiC@Al₂O₃叶尖耐磨镀层在1 100℃高温环境下保温500 h后的耐磨性。结果显示,5.0～10.0μm厚度的Al₂O₃膜可有效阻隔SiC颗粒与NiCrAlY镀层的高温反应,使NiCrAlYSiC@Al₂...     

C与SiO2反应的热力学分析

从热力学角度分析C与SiO₂反应生成CO而非CO₂的原因;指出在实际生产温度下,Si和SiO₂均呈液态,理论上不应引用298 K时的生成焓与标准熵;计算了2200 K时反应的热力学函数,并进一步讨论了298~2500 K温度范围内反应焓变与熵变对298 K时相应数值的偏离情况,绘制了较精确的ΔrG_m^θ-T图;发现对于C与SiO₂的反应而言,在此温度范围内,热力学函数对298 K时相应数值的偏离程度较小。     

绿色催化剂Al2(SO4)3·18H2O合成乙酸乙酯

酯化反应是高中非常重要的实验,但是浓硫酸作为催化剂存在危险性高、副产物多、环境污染性强等缺点,将常见、便宜、低毒性、具有高效催化效率的Al₂(SO₄)₃·18H₂O作为催化剂,利用无水乙醇和冰醋酸合成乙酸乙酯,反应结束后,Al₂(SO₄)₃·18H₂O通过简单过滤即可回收利用,适合应用于中学课堂实验中。     

溶液燃烧法制备Nb2O5及其快速储锂性能综合实验设计

该文设计了基于溶液燃烧法制备具有快速储锂性能的五氧化二铌(Nb₂O₅)电极的综合实验。使用XRD和SEM分析样品物相和形貌,采用恒流充放电测试研究不同晶相Nb₂O₅的电化学性质,并使用恒电流间歇滴定技术研究Li⁺扩散动力学,同时以循环伏安(cyclic voltammetry,CV)测试考察赝电容行为。结果表明：经950℃煅烧得到的H-Nb₂O₅具有最优储锂性能,在100 C的超大电流密度下可逆比容量达104 mAh/g。该综合实验设计简单,涵盖了材料的合成、结构表征和电化学测试等知识点,便于学生理解材料结构与性能的关系,同时能够提升学生的科研创新意识和综合实践能力。     

MoS2/SiO2/Si异质薄膜器件的制备与NH3探测性能实验研究

采用磁控溅射技术，通过改变制样工艺条件在SiO₂/Si基片上沉积MoS₂薄膜，以形成异质薄膜器件，并对其微观结构、形貌特征和NH₃探测性能进行表征和分析。研究结果表明，在室温条件下MoS₂/SiO₂/Si异质薄膜器件表现出了明显的NH₃响应性能，并且器件的响应与薄膜厚度和沉积温度存在关联，最高可达230%,远超过单一薄膜。同时，器件的响应速度较快，响应/恢复时间为7.4 s/24.8 s。进一步通过构建界面能带结构图，对器件的气敏机理作了深入阐释。     

再看NO2与H2O反应

通过对“NO₂与H₂O反应并无NO生成”这一异常现象进行探究,发现通常利用NO₂与H₂O反应制备HNO₃的过程是分步进行的,NO₂与H₂O反应先生成HNO₃和HNO₂;HNO₂不稳定,随后分解生成NO和HNO₃。     

SiO2基核壳结构的稀土发光材料的研究进展

SiO₂基核-壳结构的稀土发光材料因其具有优异的性能而受到关注。研究表明SiO₂基核壳结构的稀土发光材料具有强发光效率、强光稳定性、无毒性、寿命长、价格低廉等特点。这些特性使它们在光学设备、等离子显示器、荧光灯、生物医学领域成像、指纹和防伪标签等方面得到广泛的应用。本文重点阐述了SiO₂基核壳结构的稀土发光材料的制备方法,包括固相法、湿化学法、燃烧法等。从核壳结构的稀土发光材料的制备方法入手探究目前的研究进展,其中溶胶凝胶法研究最多。最后对SiO₂基核壳结构的稀土材料进行了总结与展望。