氧化钨薄膜电极的光学特性

下图为不同热处理温度下WO3薄膜的紫外-可见吸收光谱,其中前驱体溶胶pH=2.8,PEG含量为50%,热处理时间均为3h。从图中可以看出,所有样品的光吸收范围没有明显区别,均在470nm以下。随着热处理温度的上升,薄膜在300~450nm波长范围内的光吸收率有所增加。这主要是因为样品的结晶度随温度升高而升高,使得其光吸收效率提高。

WO3紫外光吸收曲线WO3紫外光吸收曲线

下图为不同柠檬酸添加量条件下的样品紫外-可见吸收光谱。与上图相比,所有样品的光吸收范围也均在470nm以下,与WO3理论禁带宽度2.7eV相吻合。随着柠檬酸添加量的增加,薄膜在300~450nm波长范围内的光吸收率有所增加,主要是薄膜表面颗粒尺寸和粗糙度增大的原因。大颗粒纳米晶粒的散射效应增加了光子在纳米晶粒薄膜中的传播路程,提高了薄膜吸收光子的概率,有利于提高光能吸收效率。

WO3紫外光吸收曲线

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复相WO3/CdS/W光触媒

半导体复合意义首先在于复合具有不同能带结构的半导体微粒,为利用窄带隙的半导体敏化宽带隙的半导体纳米颗粒提供了可能性;其次,在二次元复合半导体中,两种半导体之间的能级差使得光生载流子由一种半导体微粒的能级注入到另一种半导体的能级上,从而使得电荷分离有效且长期;另外,不同金属离子的配位及电荷性不同而产生过剩电荷,也会增加半导体俘获质子或电子的能力,从而提高光触媒的活性。
 
WO3/CdS/W复相光触媒是一种复相半导体,研究者们通过不断的探讨光催化反应机理,讨论了复相催化剂的组成、用量、试液pH值、光照时间与COD、色度去除率的关系。实验结果表明,当在以WO3/CdS/W为复相光触媒的组成为m(WO3)/m(CdS)/m(W)的质量比为60:39:1、试液pH为6.5、光照10h的条件下,印染废水的COD、色度去除率最高。

三氧化钨和硫化镉
 
硫化镉(CdS)有两种形式的晶体:α-式呈柠檬黄色粉末;β-式呈桔红色粉末。高纯度硫化镉是良好的半导体,对可见光有强烈的光电效应,可用于制光电管、太阳能电池、光敏电阻、光催化剂等。研究表明,在WO3中加入适量的CdS能够提高光触媒的催化活性。因WO3是禁带宽度Eq=2.8eV(较大),而CdS的禁带宽度为Eq=2.12eV(较小),WO3与CdS的复合使用,其对可见光吸收率大为提高。
 
同时,试剂用量、试液pH值、光照时间也影响WO3/CdS/W光触媒的效用:
1. 随着试剂用量的增加,COD、色度去除率逐渐增大,当超过一定量时,其去除率的增加变得缓慢;
2. 控制其它变量稳定的前提下,随着pH值的升高,COD、色度去除率逐渐增大,但当pH>6.5时,其去除率开始下降,当pH=6.5时,其COD、色度去除率达到最大,可知其最适宜的pH为6.5;
3. 固定催化剂的用量,且其组成为m(WO3):m(CdS):m(W)= 60:39:1,试液pH为6.5,改变光照时间,可得到随着反应时间的延长,光催化反应的COD、色度去除率逐渐升高;而当反应时间超过8小时后,COD、色度去除率的升高幅度变得非常缓慢;当反应时间达到10h时,其COD、色度去除率达到最高;
反应时间与COD、色度去除率的关系
其中,横坐标代表反应时间(h);纵坐标代表去除率(%);a表示光催化反应色度去除率;b表示光催化反应COD去除率;c表示暗反应COD去除率;d表示空白实验COD去除率。
 
4. 另外,通过暗反应(同样催化剂的量,在无光条件下搅拌反应),空白实验(不加催化剂,在光照下搅拌反应)和光催化反应的对比可得出,单纯的添加光触媒(只添加光触媒,无光照)和光照(只光照,无光触媒)的情况下都不能进行光催化氧化反应,故而可得出结论,光催化反应必须在光触媒和光照同时存在的条件下方可发生。
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掺杂对钨青铜型铌酸盐的影响(2/2)

TB 型铌酸盐晶体结构内部存在着 5 种类型的结构位置, 这给其引入其它离子进行掺杂改性提供了极为有利的条件。常见的掺杂离子有: 一价阳离子 Cu2+,二价阳离子 Mg2+、Ca2+及Cu2+等,三价阳离子子 Cr3+ 、Fe3+ 等, 四价阳离子 Zr4+ 、Ti4+ 等, 五价阳离子 Ta5+ 、V5+ 及六价阳离子 W6+ 等。

进入晶体中的掺杂离子, 往往对晶体产生以下影响: ( a) 晶格常数的变化。( b) 晶体对称性的畸变。( c) 影响晶体的相变。使用X 射线衍射技术研究了掺Cr 对 SBN 晶体结构的影响。所有测试均是在 D/ MAX-2Y 旋转阳极 X 射线衍射仪上进行的。关于掺铬 T B 型铌酸盐晶体中 Cr3+ 的占位, Neurgaonkar R R 推测 Cr3+ 有可能占据晶体结构中 9 配位体的 C 位置和 6 配位体的 Nb5+ 的位置。在 Sr3Ba2Nb10O30( SBN∶60) 晶体中,保持 Ba 的比例不变, 通过调整 Nb 及 Sr 的比例, 进行大比例的掺铬研究, 结果证明 Cr3+ 通常进入 6 配位体Nb5+ 的位置。掺铬 SNB∶60 晶体的晶格常数见表3。表 3 中数据显示, 随着Cr3+ 在SBN 晶体中掺入SBN 的晶格常数逐渐减小, 且减小的幅度随Cr3+ 掺入量增加而慢慢减小。这是由于晶体 Cr3+ 取代Nb5+ 以及Sr2+ 的量逐渐增多所致。Cr3+ 与Nb5+ 构成异价类质同象代换, Cr3++ Sr2+ →Nb5+ 。当Cr3+ 取代 1/ 10 的Nb5+ 时,Cr3+-SBN 晶体结构中, 十五配位体的A1 位置, 十二配位体的A 2 位置均被充满, 晶体为A 位充满型晶体。上述 Cr3+-SBN 的晶体通式可以表示为:Sr3+ xBa2CrxNb10- xO30( 0≤x ≤1) 。


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硬质合金辊环

相比于其他材质的辊环,硬质合金辊环具有高硬度、高抗弯抗压强度、与钢亲和力低、低膨胀系数以及优良的耐磨性等优点。不仅如此,其在使用过程中能有效提升轧制速度,极大地减少了轧机的停机次数,实现了高速轧制,有效提升整体作业效率;辊环基本不发生划伤、烧熔以及粘钢的现象,且所需的修磨时间较短;所轧制的产品尺寸精度高、表面质量好,综合性能有着明显的提升。根据材料的不同,硬质合金辊环还可分为WC-Co硬质合金、TiC基硬质合金以及钢结硬质合金,另外为了满足对耐腐蚀以及耐磨性等特殊需求时,还会相应地加入一定量的Ni、Cr等元素。通常硬质合金辊环中的硬质相WC含量在70%-97%之间,减少粘结相金属Co的含量或减小WC颗粒尺寸,都会提高辊环的硬度。

而整体型的硬质合金辊环,对于用户来说需要一次性的投资成本相对较高,这也一直是推广使用中的一个阻碍因素。因此研究人员基于性能与成本的考虑,研发了新型的硬质合金复合辊环,其可大量节约硬质合金的使用量,有效降低了生产成本。它是由硬质合金外环与其他材料的内环复合而成的。外环的硬质合金材料保证了高温高压、高速摩擦下辊环不发生变形,从而制品的质量和尺寸精度不受影响;内环材料一般采用球磨铸铁或钢,具有良好的强度、韧性以及延展性等优点,其主要起传递轧制力的作用,在冲击条件下能有效降低辊环的失效发生率。此外,其还可以通过球墨铸铁加工出键槽并通过键槽配合将多个辊环(最多可达4个)安装在辊身上,相比于整体型硬质合金辊环的锥度配合换辊方便了许多。

硬质合金辊环

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掺杂对钨青铜型铌酸盐的影响(1/2)

在晶体材料的合成中, 掺杂是提高晶体生长质量、改善晶体性能的一种有效而简便的方法。近年来, 关于铌酸盐晶体的掺杂研究非常活跃, 如掺镁的铌酸锂( Mg∶LiNbO3) 晶体, 掺铁的铌酸钾晶体( Fe∶KNbO3), 无论在生长质量还是晶体性能的研究上, 均取得了很好的效果。在光折变晶体中, 钨青铜( T B) 结构的铌酸盐, 由于其独特的晶体结构, 通过掺杂可以有效的提高其光折变性能及生长质量, 如掺铜的钾钠铌酸锶钡晶体( Cu∶KNSBN)在获得大尺寸晶体及其性能提高等方面均有所突破。掺杂改性在晶体材料的研究中越来越受到重视。研究掺杂的机制、掺杂与晶体的分子设计及其组成变化的关系, 是十分必要的。 作为光折变晶体, TB 型铌酸锶钡( SBN) 和钾钠铌酸锶钡( KNSBN ) 晶体的掺杂研究近年来十分活跃。
 
在光折变晶体中掺入容易被入射辐射造成光致电离的杂质, 会使晶体的光折变灵敏度大幅度提高。例如: 掺铜的KNSBN 晶体中, Cu+ 经由下述反应被光电离, Cu2+ 离子为电子施主, Cu2+离子为电子陷阱, Cu2+ 和Cu2+ 的两种价态同时存在, 增强了晶体的空间电荷场, 从而改善了晶体的光折变性能。此外, 晶体中的掺杂离子还有以下作用, 其一, 使晶体的生长条纹减少, 晶体不易开裂, 从而容易生长出大尺寸的晶体材料。其二, 使晶体具有良好的极化性能, 不易产生退极化现象。未掺杂和掺杂的 SBN 晶体的生长性能见表 1。几种掺杂 KNSBN 晶体的性能见表 2。
 
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