1 上海科技大学上海 201210
2 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
3 中国科学院大学北京 100049
熔盐堆核燃料后处理过程中分离去除裂变产物，回收载体熔盐，既可减少废物量，又有利于实现有用物质的循环利用。采用水合硫化钠（Na2S?5H2O）作为沉淀剂，研究了LiF-BeF2熔体中研究了氟化稀土（Ce、Nd、Sm、Eu、Y、Yb）以及氟化钍的高温沉淀反应，比较了不同条件下稀土的去除率。研究表明：600 °C、稀土与沉淀剂的比例为1∶2时，稀土的去除率均低于90%。为进一步提高去除率，采用沉淀-蒸馏联合的方法，沉淀后的混合盐继续升温至950 °C，压力10 Pa的真空条件下蒸馏20 min，冷凝收集盐中稀土Nd的含量降低至1.39×10-4 g?g-1，Nd的去除率提高至99.6%，同时氧、硫的含量分别为8.5×10-5 g?g-1、1.50×10-4 g?g-1。进一步利用X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）、X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy，XPS）、能量色谱仪（Energy Dispersive Spectrometer，EDS）等手段分析沉淀物的组成，确定沉淀物主要为稀土硫化物及稀土硫氧化物。研究表明，硫化物沉淀法从废熔盐中分离稀土具有可行性，采用沉淀-蒸馏联合处理获得稀土99%以上的分离效率，这为纯化废盐、实现熔盐的重复利用提供参考。
熔盐 硫化物 沉淀 稀土 分离 Molten salt Sulfide Precipitation Rare earth Separation
1 福州大学机械工程及自动化学院，福建 福州 350108
2 莆田学院机电与信息工程学院，福建 莆田 351100
荧光粉沉淀是影响白光LED发光质量和光学一致性的关键因素。为了实现荧光粉沉淀的快速、无损检测，提出一种基于光学相干层析（OCT）技术的荧光粉沉淀检测方法。使用OCT系统对白光LED进行成像，比较白光LED的OCT与切片图像，分析了荧光粉的数量分布和沉淀物形态。根据荧光粉数量与面积分数的关系以及荧光粉沉淀过程中荧光粉数量分布的变化特点，设计了从OCT图像中提取荧光粉面积分数的算法，分析了荧光粉面积分数与荧光粉沉淀程度的变化关系。实验结果表明，OCT技术可以准确检测白光LED的荧光粉沉淀物形态，荧光粉在OCT图像中的面积分数可以量化荧光粉沉淀程度。该方法可以满足白光LED荧光粉沉淀的检测要求，并可用于白光LED的质量检测和封装工艺研究。
光学相干层析 白光LED 荧光粉沉淀 无损检测 量化分析 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0412006
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 2.中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100864
3 3.浙江大学 材料科学与工程学院, 杭州 310027
间接带隙的Cs2NaBiCl6双钙钛矿材料具有近红外宽波段发射特性, 但低发光效率限制了其在近红外发光领域的应用。本工作通过共沉淀法快速制备微米级尺寸的Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+双钙钛矿晶体, 实现了近红外荧光增强, 并系统研究了其光学吸收、光致发射(PL)、光致激发(PLE)、时间分辨光致发光和荧光量子效率(PLQY)等光学性能。共沉淀法制备的Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+的光学带隙为3.06 eV。在350 nm紫外光激发下, 可以观察到峰值位于680 nm的近红外宽峰发射, 这源于自陷激子发光。通过引入Tm3+作为新的发光中心, 实现了810 nm波段的近红外发光增强, 在780~830 nm波段荧光量子效率(PLQY)从1.67%提高到11.77%, 提高了6.05倍。在650~900 nm波段, Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+的近红外PLQY高达25.22%。本研究证明了共沉淀法快速制备的Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+钙钛矿作为新型近红外光源材料的可行性。
近红外发光 自陷激子 共沉淀 双钙钛矿 Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6 near-infrared emission self-trapped excitons coprecipitation double perovskite Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6
1 吉林化工学院化学与制药工程学院, 吉林 132022
2 吉林化工学院分析测试中心, 吉林 132022
为了获得具有明亮红光发射的上转换发光材料, 采用简单的化学沉淀法制备了一系列Yb3+、Er3+、Mn2+掺杂的Gd2O3微晶, 并对其形貌、结构和发光性能进行了表征。结果表明, Gd2O3:10%Yb3+,1%Er3+微晶呈花状, 平均粒径为2.28 μm, 经高温煅烧后呈现结晶性良好的立方相Gd2O3结构, 且少量Mn2+掺杂并不会影响微晶的形貌和晶相。在980 nm近红外光激发下, Gd2O3:10%Yb3+,1%Er3+微晶表现为橙红色发光, 归属于Er3+的4F9/2→4I15/2跃迁。同时, 随着Mn2+掺杂浓度x(原子数分数)的增大, Gd2O3:10%Yb3+,1%Er3+,x%Mn2+微晶的上转换发光强度呈现先增强后减弱的趋势, 发光颜色也逐渐向红光移动, 与CIE色坐标颜色区域相一致。同时, 根据发光强度与激发功率关系分析了Gd2O3:10%Yb3+,1%Er3+,x%Mn2+微晶的上转换发光机制及可能存在的能量传递过程。
上转换发光 掺杂Gd2O3 红光发射 能量传递 花状微晶 化学沉淀法 up-conversion luminescence Gd2O3 doping red emission energy transformation flower-like microcrystal chemical precipitation method
1 昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
2 百色市质量综合检验检测研究院, 广西 百色 533002
3 共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术国家重点实验室, 昆明 650503
为了改善锌镍二次电池中锌负极存在的严重极化问题, 并提高锌负极的电化学性能和循环稳定性, 采用水热-共沉淀法制备了表面沉积CaSn(OH)6的锌酸钙, 研究了CaSn(OH)6的沉积对锌酸钙的形貌结构和电化学性能的影响。结果表明: 水热-共沉淀法可以让CaSn(OH)6沉积在锌酸钙表面, 且制得的锌酸钙结晶度高。CaSn(OH)6的沉积降低了锌酸钙的电荷转移电阻, 加快了电化学反应速率, 并提升了锌酸钙的耐腐蚀能力和电荷传递速率, 有效的改善了锌电极的极化现象。将表面沉积CaSn(OH)6的锌酸钙用作锌镍电池负极活性物质时, 电池在0.2 C充放电循环70次后的容量保持率为85.34%。
锌酸钙 水热-共沉淀 锌镍电池 电化学性能 calcium zincate hydrothermal-coprecipitation method zinc-nickel batteries electrochemical properties
1 沈阳化工大学, 辽宁省化工应用技术重点实验室, 沈阳 110142
2 沈阳化工大学, 辽宁省镁钙无机功能材料工程研究中心, 沈阳 110142
3 沈阳化工大学, 沈阳市镁钙资源利用技术重点实验室, 沈阳 110142
本文以硝酸铜为原料, 采用氨气沉淀法制备了多种形貌的碱式硝酸铜。研究了反应过程中温度、通氨时间和通氨速率对产品微观形貌和产品收率的影响, 在最佳反应条件, 即反应时间40 min、反应温度90 ℃、通氨速率500 mL/min时, 产品收率达到50%, 产品形貌为类六方片状, 分散性好, 粒径分布接近于正态分布。在产品中发现由纳米级碱式硝酸铜颗粒紧密排布而成的二维纳米网状结构, 上面分布有纳米级微孔。采用Morphology及CASTEP程序对碱式硝酸铜生长习性进行理论分析, 计算结果与实验吻合, 由温度引起的(001)晶面显露程度变化是导致宏观形貌不规则的重要因素。
硝酸铜 碱式硝酸铜 氨气沉淀法 纳米结构 形貌 copper nitrate basic copper nitrate ammonia precipitation nano-structure morphology
中国地质大学(北京)工程技术学院, 北京 100083
黄土特殊的结构和矿物组成导致其遇水易崩解, 并引起边坡失稳、湿陷性沉降等一系列岩土工程问题。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术是一种新型微生物矿化技术, 本文通过自制崩解仪探究了养护龄期和胶结液浓度对MICP改良黄土崩解时间和崩解率的影响, 根据非饱和土的单值有效应力公式, 从孔隙水压力和孔隙气压力的角度建立了非饱和土崩解的力学模型, 利用推导出的崩解率-时间公式拟合黄土试样的崩解曲线。结果表明: MICP改良试样的崩解率均低于未改良的试样; 随着养护龄期增加, 0.6 mol/L胶结液改良黄土的崩解时间由12 min增加到28 min; 养护14 d时, MICP改良黄土的崩解率达到最低值0.02%, 崩解率-时间公式对崩解率曲线的调整拟合优度均在0.90以上。
微生物诱导碳酸钙沉淀技术 黄土 崩解性 微分方程 孔隙气压力 曲线拟合 microbially induced calcite precipitation technolo loess disintegration property differential equation pore air pressure curve fitting
1 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院, 景德镇 333403
2 景德镇陶瓷大学机械电子工程学院, 景德镇 333403
以核桃壳粉、八水氧氯化锆(ZrOCl2·8 H2O)和正硅酸乙酯(TEOS)等为原料, 采用溶胶-沉淀法制备了硅酸锆包裹炭黑(C@ZrSiO4)黑色色料。通过TG-DSC、FT-IR、XRD、SEM、TEM等对试样的热效应、化学结构、物相组成和微观结构进行了表征, 研究了不同热处理温度、核桃壳粉/硅酸锆质量比(理论合成, 下同)等对色料组成和色度的影响规律。结果表明, 当热处理温度为1 100 ℃、核桃壳粉/硅酸锆质量比为1∶3时, 合成的C@ZrSiO4色料发色性能最佳, L*=31.3、a*=+1.4和b*=+1.3; 在透明釉中外加5%(质量分数)C@ZrSiO4色料, 经1 200 ℃烧成所制备的黑釉具有较好的呈色效果, 其色度值L*=41.2、a*=+1.2和b*=+1.7。
核桃壳粉 溶胶-沉淀法 C@ZrSiO4色料 物相组成 微观结构 呈色性能 walnut shell powder sol-precipitation method C@ZrSiO4 pigment phase composition microstructure chromatic performance
1 昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
2 云南铜业科技发展股份有限公司, 昆明 650101
废旧锂电池因其具有极高的资源性和危害性成为研究的热点, 湿法回收是目前处理废旧锂电正极材料的主要方法, 而从废旧正极材料浸出液中回收有价金属元素已成为湿法回收的关键。因此, 以废旧锂电池高锰正极材料苹果酸浸出液为原料, 通过臭氧氧化沉淀镍、钴、锰得到最佳沉淀条件, 并制备出高锰基前驱体。研究发现: 在最佳沉淀条件下, 镍、钴、锰的沉淀率分别为18.2%、41.5%、85.8%; 臭氧沉淀渣中的镍、钴、锰含量分别为0.85%、1.63%、41.30%。可以看出, 该臭氧氧化沉淀渣为高锰基前驱体, 前驱体经补锂再生为LiMn2O4正极材料, 该正极材料的首次放电比容量为95.4 mA·h/g, 首次充放电效率为84%, 高倍率下的放电比容量保持率为67.4%, 100次循环后的放电比容量保持率为80%。
废旧锂电池 臭氧 氧化沉淀 再生正极材料 充放电性能 spent lithium-ion batteries ozone oxidation precipitation regenerated cathode material charge-discharge performance
1 南华大学化学化工学院, 湖南 衡阳 421001
2 南昌理工学院, 南昌 330044
3 湖南师范大学物理与电子科学学院, 长沙 410081
开发具有优异电化学性能的阴极材料对混合超级电容器的应用至关重要。通过沉淀法成功合成了NiC2O4?2H2O 阴极材料，并对其微观结构、形貌及其电化学性能进行研究。结果表明：NiC2O4?2H2O 呈现出尺寸约0.5~2.0 μm 独特多面体颗粒结构，且每个颗粒由多晶所组成的，在1 A/g 的电流密度下可实现1 096.2 F/g 的高比容量。组装后的草酸镍//活性炭混合超级电容器在3.7 kW/kg 的高功率密度下，仍保持10.2 Wh/kg 的能量密度。将两个混合器件串联可以点亮绿色和黄色发光二极管。NiC2O4?2H2O 作为一种新型、成本低廉、环境友好型阴极材料在电化学储能中具有潜在的应用前景。
草酸镍 沉淀法 电极材料 混合超级电容器 nickel oxalate precipitation method electrode material hybrid supercapacitors
