华东理工大学 化工学院, 化学工程联合国家重点实验室, 上海 200237
锰铈氧化物由于较强的氧化还原活性、优良的低温脱硝性能, 已被广泛用于选择性催化还原(SCR)脱硝反应, 但是锰铈氧化物存在活性组分易团聚、比表面积较低等问题, 限制其催化剂活性的提高。本研究以介孔结构的石墨烯基SiO2(G@SiO2)纳米材料为模板, 采用水热法制备了系列石墨烯基介孔锰铈氧化物(G@MnOx-CeO2)催化剂, 并考察了该催化剂在低温下(100~300 ℃)的SCR脱硝性能。结果表明, 与石墨烯基铈氧化物(G@CeO2)相比, G@MnOx-CeO2催化剂具有较高脱硝活性。当Mn、Ce与模板G@SiO2质量比分别为0.35、0.90时, G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂的脱硝活性最佳, 220 ℃下NO转化率达到最高(80%)。添加适量MnOx, 提高了G@MnOx-CeO2催化剂的比表面积、孔容, 降低了催化剂的结晶度; 并且MnOx-CeO2以纳米尺度(2~3 nm)较为均匀地分散于石墨烯片层表面。此外, 由于MnOx与CeO2之间存在协同作用, Mn原子可以部分替代Ce原子掺杂于CeO2的晶体结构中形成MnOx-CeO2固溶体, 使G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂表面存在较高含量的高价态Mn3+和Mn4+、Ce4+以及较高的化学吸附氧浓度, 从而展现出较高的脱硝性能。该工作为MnOx-CeO2基催化剂在低温NH3-SCR中的实际应用提供了基础数据。
石墨烯 铈氧化物 锰氧化物 NO 选择性催化还原 graphene cerium oxide manganese oxide NO selective catalytic reduction
1 上海理工大学材料与化学学院，上海 200093
2 中国科学院上海硅酸盐研究所，上海 200050
CaO-SiO2-P2O5体系生物玻璃微球在骨修复材料领域具有应用前景。适量铈离子可赋予生物玻璃抗氧化、抗炎、促血管生成等功能特性。通过喷雾干燥法制备了不同铈离子含量的生物玻璃(Ce-BG)微球粉体材料，研究了Ce含量对Ce-BG微球的物相组成、降解性能以及体外生物活性的影响。结果表明：Ce-BG微球表面光滑，球形度高，元素分布均匀；BG微球中添加Ce会生成CePO4及CeO2相，且随Ce含量提高，Ce-BG微球降解速率变慢，降解产物引起环境pH值升高逐渐减缓。Ce与Ce+Ca的摩尔比为0.03:1.00的Ce-BG微球浸泡在Tris-HCl缓冲液中7 d后pH值最低。不同Ce含量的Ce-BG微球都具有良好的体外诱导磷灰石沉积的能力。
生物玻璃 铈 喷雾干燥 微球 bioglass cerium spray drying microspheres
天津理工大学 材料科学与工程学院, 功能晶体研究院, 天津市功能晶体材料重点实验室, 天津 300384
硼酸钙镧晶体是一种激光基质晶体, 以其优秀的物理特性而受到广泛关注。稀土离子掺杂的硼酸钙镧晶体在紫外激光器领域的研究尚不多见。本研究采用顶部籽晶法成功生长出尺寸为40 mm×21 mm×6 mm的铈掺杂硼酸钙镧晶体。研究了铈掺杂硼酸钙镧晶体室温光谱性质, 测量了室温下其透过光谱以及紫外-吸收光谱, 发现铈离子掺杂导致晶体在200~288 nm以及305~330 nm紫外波段吸收较强。测试了室温下铈掺杂硼酸钙镧晶体的激发光谱, 并且利用波长260 nm的连续光激发得到发射光谱, 发现主要发射带中心波长位于290, 304, 331和353 nm处, 对应于铈离子5d态到2F5/2和2F7/2态的跃迁。对铈掺杂硼酸钙镧晶体的热学性质进行了研究, 发现其在300 K下具有较高的热导率(6.45 W/(m·K)), 且随着温度升高保持良好的热稳定性。358 K条件下, 热膨胀系数及c方向的晶格常数分别为2.94×10-6 /K和0.91240 nm, 随着温度升高至773 K，线性增加到5.3×10-5 /K和0.91246 nm。研究结果表明：铈掺杂硼酸钙镧晶体具有良好的光学性能和热稳定性, 适合应用于紫外激光领域。
铈掺杂硼酸钙镧晶体 光学性能 热稳定性 Ce3+ doped La2CaB10O19 crystal optical property thermal stability 吴锦绣 1,2,3,*秦思成 1,2,3牛小超 1,2,3齐源昊 1,2,3[ ... ]张晓伟 1,2,3
1 内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010
2 内蒙古自治区高校稀土现代冶金新技术与应用重点实验室, 包头 014010
3 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
本文以稀土石膏为原材料研究了制备方法对硫酸钙晶须(CSW)形貌和结构的影响, 并以二水硫酸钙(分析纯)为原材料, CeCl3·7H2O为铈源, 探究稀土铈的加入对CSW的结构和形貌的影响。利用SEM、XRD、XPS和FL等表征手段对CSW的结构、形貌和组成及其荧光性能等进行表征和分析。研究结果表明: 采用微波法可以制备高长径比的CSW, 其平均长度为263 μm, 平均长径比为39.50。Ce3+以原子置换的形式进入CSW, 对晶须的晶体结构不产生影响, 但改善了CSW的形貌。添加2%(质量分数)的Ce3+能够促进晶须向一维生长, 使得CSW的长径比显著增加, 而过量的Ce3+会促使晶须横向生长。研究证明稀土石膏中含有微量的稀土元素Ce, 同时发现由稀土石膏制备的CSW具有发射蓝光的特性, 这对开发利用稀土石膏具有重要的理论指导意义。
稀土铈 稀土石膏 硫酸钙晶须 微波法 长径比 荧光性能 rare earth cerium rare earth gypsum dehydrate calcium sulfate whisker microwave method length to diameter ratio fluorescence property
哈尔滨工业大学(深圳)理学院，广东 深圳 518055
质子导体固体氧化物燃料电池中的电解质是影响其性能和稳定性的关键。通过固相反应法制备了B位阳离子掺杂的BaCe0.9M0.1O3-δ(BCM，M=Sc、Y、Zr、Nb)质子导体陶瓷，通过材料表征和纳米压痕测试探究了B位掺杂对烧结特性和力学特性的影响规律。结果表明，三价离子掺杂会促进BCM烧结过程中颗粒的生长而高价离子掺杂则会抑制颗粒生长。在力学特性上，掺杂后的BCM的弹性模量随着同稳定价态掺杂元素(Sc和Y)的离子半径的增大而减小，随着不同稳定价态掺杂元素(Y、Zr和Nb)的价态的增加而减小。
固体氧化物燃料电池 质子导体电解质 力学特性 烧结特性 铈酸钡 solid oxide fuel cell proton conducting electrolyte mechanical properties sintering characteristic barium ceriate
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
本文研究了纳米氧化铈（CeO2）掺杂的双单体丙烯酸酯光致聚合物（TMPTA/EP828）材料的全息存储性能。通过引入纳米CeO2以及优化配方比例来提升材料的全息性能，分析了CeO2掺杂浓度及预聚合温度对衍射效率的影响。实验结果显示，厚度为100 μm的透射光栅样品在衍射效率（~95%）、光谱透过率（96.1%）、皱缩率（0.504%）、带宽和角度选择性等方面均表现出优秀性能。CeO2的引入可有效提高TMPTA/EP828系统的交联网络结构和记录介质之间的兼容性，促进聚合反应，抑制体积皱缩，减小复用角度间隔，从而提升全息存储的角度复用性能和材料的稳定性。进一步经过光固化和老化实验证明，优化后的光致聚合物配方具有抗老化和耐高温性能。同时，材料制备工艺流程简便、周期短、易保存，可记录多路复用全息图像，在高密度数据存储等领域具有较广泛的应用前景。
衍射效率 衍射光学 纳米氧化铈 光致聚合物 全息光存储 diffractive optics nano-cerium oxide photoinduced polymer holographic optical storage
1 厦门大学能源学院, 福建 厦门 363102
2 福建省能源材料科学与技术创新实验室(IKKEM), 福建 厦门 361005
固体氧化物电解池能够利用可再生电能将CO2转化为CO等储存, 但其阴极材料仍面临活性位易烧结和积碳等问题。通过原位析出策略在A位缺陷钙钛矿阴极材料La0.4Ca0.4Ti0.94Ni0.06O3-δ表面构筑金属Ni纳米颗粒, 并优化不同的合成手段(掺杂、浸渍、混合)引入CeO2, 构筑了“氧化铈-金属-钙钛矿”三相复合阴极。结果表明: 机械混合CeO2对阴极的抗积碳性能与电化学性能的提升最为显著: 在800 ℃, 70% (体积分数) CO2/30% CO, 1.4 V电解电压下, 电流密度提高3倍, 衰减速率降低58%, 该改性结果与其表面氧空位浓度增加及CO2吸附强化有关。
固体氧化物电解池 二氧化碳转化 原位析出 钙钛矿阴极 二氧化铈修饰 抗积碳 solid oxide electrolysis cell conversion of carbon dioxide in-situ exsolution perovskite cathode modification of cerium oxide carbon deposition resistance
面向高性能固体氧化物燃料电池(SOFC)低成本制备及长寿命运行需求, 提出了一种致密氧化铈基隔离层的制备方法。将阳极支撑半电池的Y2O3稳定ZrO2(YSZ)电解质浸没于硝酸钆和硝酸铈水溶液中, 并在180 ℃水热条件下处理36 h, 获得了原位生长的致密Gd2O3掺杂CeO2(GDC)薄膜; 进一步将其与La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ阴极在1 075 ℃共烧结, 得到阳极支撑SOFC单电池。结果表明, 水热原位生长制备的GDC隔离层连续且致密, 组成约为Gd0.044Ce0.956O2-δ, 厚度约为0.23 μm; 阳极支撑单电池在750 ℃的欧姆阻抗约为0.101 Ω·cm2, 相较于传统丝网印刷GDC隔离层单电池降低了约38%, 在室温加湿氢气燃料下的最大功率密度达到了约1.038 W/cm2, 表现出较好的长期运行稳定性。报道的水热原位生长法能满足多构型、多尺寸SOFC致密隔离层薄膜的低成本规模化制备, 具有工业应用前景。
固体氧化物燃料电池 隔离层 氧化钆掺杂氧化铈 水热原位生长 陶瓷薄膜 solid oxide fuel cell barrier layer gadolinium-doped ceria in-situ hydrothermal growth ceramic thin film
为了消除水中的有害抗生素, 在水热条件下制备了不同质量分数比的铈(Ce)掺杂ZnFe2O4光催化材料。优化后的样品ZnFe1.96Ce0.04O4在模拟太阳光照射下, 40 min内对盐酸四环素的降解率为56.6%。样品的光电流信号响应研究证实, Ce的引入有助于提升ZnFe2O4中光生电荷对的分离。捕获剂测试实验表明, 羟基自由基和超氧自由基是最主要的活性氧物种, 直接参与了抗生素的光降解过程。此外, 在模拟太阳光照射下, ZnFe1.96Ce0.04O4的光解水产氢速率达到了230.4 μmol/(g·h)。
铁酸锌 铈掺杂 光催化 降解抗生素 产氢 zinc ferrite cerium doping photocatalysis antibiotic degradation hydrogen production
1 北京工业大学材料与制造学部, 北京 100124
2 河北南玻玻璃有限公司, 廊坊 065600
探究了单一型及复合型紫外截止剂和配合料氧化还原指数（Redox）对超白玻璃紫外光谱透过率的影响。研究结果表明: 在CeO2和MoO3共同作用下, 当超白玻璃的紫外透过率降至54.50％时, 可见光透过率依然可以保持在92.56％。配合料Redox在7~10时, 不影响超白玻璃色度值（颜色）和紫外-可见光的透过率。
超白玻璃 紫外截止剂 氧化铈 氧化钼 氧化还原指数 ultra-white glass UV cut-off agent CeO2 Mo2O3 redox index
