探究氮掺杂对三氧化钨结构的影响

掺杂是改善光催化材料光能转化效率的重要手段。大量研究表明稀土等金属离子掺杂可显著提高光催化剂的催化活性,然而金属掺杂可能导致催化剂热稳定性降低且引入光生电子和空穴的复合中心从而降低其光转化效率。某些非金属掺杂可能提高半导体材料的稳定性、导电性,并通过在导电和假带之间形成“中间能级”而提高材料对可见光的吸收效率。溶胶

大量研究表明,N掺杂可显著提高TiO2、ZrO2、Ta2O5等半导体材料对可见光的吸收效率,同属n型半导体,通过N掺杂同样可提高WO3-x的可见光吸收效率。

采用溶胶凝胶-氨氧气氛煅烧的方法,制备了氮(N)掺杂三氧化钨光催化剂(WO_(3-x):N),采用SEM、XRD、XPS和DRS对样品结构性质进行了表征和分析,通过对比实验考察了氮掺杂对三氧化钨光解水产氧催化活性的影响。研究结果表明,在NH_3/O_2混合气氛中500℃下烧结3h进行N掺杂后,N进入三氧化钨晶格,但未改变 WO_(3-x)晶型和形貌,WO_(3-x):N仍保持单斜晶体结构,但样品中出现了少量未知新相并导致粒度变细和晶格畸变增加,同时掺杂导致粉体表面 W~(4+)含量和氧空位增加。一定的晶格缺陷和氧空位有利于催化剂响应波长红移,光吸收性能增强。N在紫外光照射下12h平均析氧速率达到66.8μmol/(L·g·h),为纯WO_(3-x)的1.41倍,而其在可见光辐射下光解水速率也比不掺杂样品提高了24.5%。

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多聚配合物法制备三氧化钨电致变色膜

三氧化钨是典型的电致变色材料,尤其是非晶态氧化物有着广阔的应用前景,可用作制备各种电致变色装置和灵巧光窗。目前。制备三氧化钨薄膜的方法有:真空蒸发、高频溅射、电子束蒸发、化学蒸气沉积、阳极氧化法、电沉积法等。这几张方法由于设备昂贵。技术较复杂,因而受到限制。尤其 真空技术对工艺条件要求非常苛刻,不易控制。

采用多聚配合物法制备三氧化钨电致变色膜。浸涂液是在离子交换后的钨酸溶液中加入双氧水。在不同的温度处理下可得到非晶态和晶态氧化钨电致变色膜,对制得的膜进行了光学及电化学测定。并对材料热处理过程进行了红外分析、热重-差热分析、x射线衍射分析及扫描电镜形貌观察。实验表明,用该法制得的氧化钨膜其电致变色特性可与其它方法制备的膜相媲美。

钨酸盐溶液通过离子交换方法制备出新的可溶性钨酸,在钨酸溶液中加入一定量的双氧水,生成多聚配络合钨酸的双氧水配合物。这种多聚配合物不再生成凝胶,是一种稳定的制模溶液。该方法既保持了溶解-凝胶法的优点,又能保持膜的成分固定。实验表明,不同浓度的钨酸钠溶液离子交换后的钨酸溶液浓度不同,在空气中形成凝胶的时间不同,所需加入双氧水的量也不同。钨酸浓度越高,越易聚合,故形成凝胶的时间越短。当浓度大于0.5m时,钨酸钠按溶液在离子交换时未及滴完已形成凝胶,使膜的制备不可能实现。

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黑白钨混合矿选矿与柿竹园法的改进

柿竹园多金属矿石中有用矿物品种多,共生关系十分密切,矿石物质组分复杂,属难选矿石,
柿竹园多金属矿是世界级的特大型钨钼铋矿床,矿石综合利用价值高,具有极高的经济价值和战略意义。
 
在国家“八五”、“九五”科技攻关中,由柿竹园有色金属公司、北京矿冶研究总院、广州有色金属研究院、长沙有色冶金设计研究院等单位联合攻关,提出了以主干全浮流程为基础,以螯合捕收剂浮选为核心的钼铋等可浮、铋硫混选、黑白钨混合浮选、粗晶矿加温精选、黑钨细泥浮选的综合选矿新技术-柿竹园法。
 
柿竹园法的研究成功,使柿竹园有色公司连续新建并投产两座大型选矿厂,使该公司一跃成为钨矿山生产规模大、经济效益最好的钨矿企业。
 
在历经十年科技攻关形成的柿竹园法基础上,目前柿竹园选矿技术又有重大突破,首次采用“高梯度强磁分流黑白钨矿物-黑白钨矿物分别浮选”的磁-浮和浮-磁两种选别新工艺代替原有的主干全浮工艺,实现了低品位黑白钨矿物的和谐、高效分选,并为下一步的萤石、石榴子石的综合回收创造了有利条件。工业生产结果表明:该流程可使钨的综合回收率提高5-10%

黑白钨矿
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钨铜合金电极制备新技术——微波熔渗法

微波熔渗法实际上是将微波烧结技术与传统熔渗工艺相结合所形成的一项新的工艺,其不但具有微波烧结本身的优势,如选择性加热(物质材料与微波的耦合能力强弱、吸收微波的能力大小都与物质本身的性质有关,如电导率、磁导率、介电常数等参数,这样一来在给定的微波场中放入不同物质时将会得到不同的加热特性。)、体积加热(物体各个部分在获取热能后对该部分物质进行加热,使该部分物质温度上升。)、非热效应(通常指与相同热力学条件下的传统烧结相比具有显著优势的物理现象,如粉体材料的活化烧结以及原子扩散速率。),还具有熔渗工艺组织结构均匀的优点。因此,这使得微波熔渗法具有较快的升温速度、较短的烧结时间、较高的能源利用率以及制品材料显微组织均匀、性能优良的特点。微波熔渗中的微波烧结设备是通过磁控管所产生的微波由波导管导入加热腔中后,对放置在腔体中的试样进行加热烧结。其设备的结构示意图如下:

 

钨铜合金电极

微波烧结炉的主要技术参数包括工作区域、最高工作温度、测温方式、红外测温范围、温控精度、微波输出功率、炉膛真空极限、微波泄露水平等。如今所微波烧结使用的加热腔主要包括谐振式和非谐振式两种,而谐振腔中还可细分为单模谐振腔和多模谐振腔。在相同的电磁场功率下,单模谐振腔具有更强的磁场强度而更适合于低耗介质的加热。而多模谐振腔具有多种谐振模式,电磁场分布较为均匀,结构也相对简单,适合于各种不同的加热负载,但是难以较为精确地分析数据。

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弗朗茨磁选仪与多钨酸钠重液联用分离纯矿物

多钨酸钠水溶液为一种无毒无味、中性稳定的新型重液,它适用于绝大多数含氧盐和氧化物的分离,已被广泛应用于精细矿物和牙形石的分离实验。使用前先根据配方图选择所需相对密度重液的配方,例如为分离微斜长石与磷灰石,可配制20℃下相对密度为2.6的重液,即选择图中的A点。

重液相对密度配方

本文介绍了弗朗茨磁选仪与多钨酸钠重液联用分离纯矿物的案例,样品为橄榄白榴黄长岩,实验步骤如下:
1. 将岩石手标本用铁砧在油压机上压碎并过筛,选取0.075mm 至0.250mm颗粒洗净烘干。再用手磁铁去除磁铁矿。
2. 分别选择20°侧角、5 A、1.2 A电流和5°侧角1.0 A电流进行磁分离,在非磁性端的最终分离产物中富含方解石、磷灰石、白榴石、六方钾霞石。
3. 将168 g多钨酸钠粉末充分溶于32 mL蒸馏水中,配成温室相对密度为2.94的重液,置于重液漏斗中,将上述最终分离产物倒入漏斗。
4. 磷灰石由于相对密度大,迅速沉降于重液漏斗底部,静置15 min后旋开漏斗下方开关,放出沉降物,用抽滤机抽去重液后将磷灰石纯样反复水洗烘干。然后放出漏斗中所有重液并抽滤回收。
5. 双日镜下检查,经上述操作后磷灰石纯度已接近100%,可直接用于X射线粉晶衍射及红外光谱和拉曼光谱的测试。
 
综上所述,弗朗茨磁选仪与多钨酸钠重液联用法由于方便易行、无毒有效,已成为国外许多岩矿实验室中实验分析用纯矿物分离的常用方法。该方法的广泛应用,将会大大减少矿物研究者镜下挑选单矿物的单调劳动。
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