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2024年 第53卷 第2期
刊出日期：2024-02-15

　　NaI(Tl)闪烁体因具有探测效率高、时间特性好、受温度影响小等特点而被广泛使用。为满足高探测效率的核辐射探测器需求，需要大尺寸、高能量分辨率的NaI(Tl)闪烁体。依据NaI(Tl)晶体的生长特点，中国原子能科学研究院核技术综合研究所对大尺寸NaI(Tl)生长结晶炉的主炉体、温场系统、坩埚、加热电源等部件进行研究及设计，配合大尺寸NaI(Tl)生长结晶炉控制系统，采用创新的熔生法生长出直径超300 mm的NaI(Tl)闪烁体，为后续国内生长大尺寸NaI(Tl)晶体提供了方向与解决方案。

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综合评述

半导体碳化硅衬底的湿法氧化

鲁雪松, 王万堂, 王蓉, 杨德仁, 皮孝东

2024, 53(2):  181-193. 

摘要 ( 203 )   PDF (9989KB) ( 366 )  

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半导体碳化硅(4H-SiC)材料具有硬度高、脆性大、化学性质稳定等特点,一般使用化学机械抛光工艺来加工4H-SiC以获得超光滑平坦表面。湿法氧化作为单晶4H-SiC化学机械抛光的重要过程,直接影响着化学机械抛光的速率和表面质量。本文综述了目前单晶4H-SiC湿法氧化的研究现状,讨论了4H-SiC湿法氧化工艺所选用的氧化剂,如KMnO₄、H₂O₂、K₂S₂O₈等。在此基础上,进一步总结了常用的氧化增效方法,如光催化辅助氧化、电化学氧化、芬顿反应等,并从理论计算的角度分析了单晶4H-SiC湿法氧化的机理,最后展望了4H-SiC湿法氧化未来的研究方向。

高温高压合成掺杂金刚石研究进展

郝敬林, 邓丽芬, 王凯悦, 宋惠, 江南, 西村一仁

2024, 53(2):  194-209. 

摘要 ( 133 )   PDF (13611KB) ( 178 )  

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金刚石具有超高热导率、宽禁带等优点,通过掺杂引入电子和空穴等缺陷,提升载流子浓度,可以使金刚石具有适合半导体应用的电导率,被称为第三代终极宽禁带半导体材料。本文首先介绍了金刚石单晶的高温高压合成方法,接着系统综述了基于高温高压法的金刚石掺杂研究现状和发展,然后分析了N、B、P和S等单元素掺杂及多元素共掺杂对金刚石晶体生长和电学性能的影响,并且对第一性原理计算研究金刚石掺杂进行了分析总结。高温高压退火可以有效改变金刚石中掺杂元素与空位等缺陷组合和分布状态,本文明晰了金刚石中含氮色心形成的原因及高温高压退火对色心的调控机制。最后对金刚石掺杂以及掺杂后金刚石的光学性能和电学性能研究前景进行了展望,指出可进一步探索多元素共掺杂的理论与实验方法,对提升掺杂金刚石性能具有重要意义。

碳化硅同质外延质量影响因素的分析与综述

郭钰, 刘春俊, 张新河, 沈鹏远, 张博, 娄艳芳, 彭同华, 杨建

2024, 53(2):  210-217. 

摘要 ( 209 )   PDF (5600KB) ( 240 )  

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碳化硅(SiC)外延质量会直接影响器件的性能和使用寿命,在SiC器件应用中起到关键作用。SiC外延质量一方面受衬底质量的影响,例如衬底的堆垛层错(SF)会贯穿到外延层中形成条状层错(BSF),螺位错(TSD)会贯穿到外延层中形成坑点或Frank型层错(Frank SF)等。另一方面受到外延工艺的影响,如在外延过程中衬底的基平面位错(BPD)受应力等条件作用会滑移形成Σ形基平面位错(Σ-BPD),衬底的TSD或刃位错(TED)会衍生为腐蚀坑(Pits),以及新产生SF和硅滴等。因此,获得高质量的SiC外延晶片需要从优选SiC衬底和优化外延工艺两方面入手。本文对外延生长过程中晶体缺陷如何转化并影响器件性能进行了系统分析和综述,并基于北京天科合达半导体股份有限公司量产的高质量6英寸SiC衬底,探讨了常见缺陷,如BPD、层错、硅滴和Pits等的形成机理及其控制技术,并对Σ-BPD的产生机理和消除方法进行研究,最终获得了片内厚度和浓度均匀性良好、缺陷密度低的外延产品,完成了650和1 200 V外延片产品的开发和产业化工作。

金属有机框架质子导体及其质子交换膜应用研究进展

付凤艳, 王晓红, 高志华, 邢广恩, 张彦, 范培

2024, 53(2):  218-230. 

摘要 ( 71 )   PDF (6927KB) ( 39 )  

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质子交换膜(PEMs)在燃料电池中起到关键作用,它分离了阴极和阳极,提供了质子传输通道,阻隔了燃料在电池中的渗透。以Nafion为代表的全氟磺酸膜具有优异的化学稳定性、优异的热稳定性和较高的质子传导率,但也存在成本较高、高温下机械性能较差和质子传导率低,以及易降解等问题。金属有机框架结构(MOFs)具有孔隙率高、比表面积大和内部孔道可调控等优点,作为PEMs的潜在材料,直接用于质子导体或用于修饰、改进现有的离子型高分子PEMs,取得了一系列重要进展。本文综述了MOFs结构质子导体常见的四种质子传导方式,总结了MOFs在不同类型离子型聚合物的复合PEMs中的相关研究,并指出了MOFs质子导体在PEMs应用中存在的问题,为其进一步开发和应用提供参考。

研究论文

大尺寸NaI(Tl)生长结晶炉设计

闫平, 李永, 何高魁, 王强, 王国宝, 郑玉来

2024, 53(2):  231-237. 

摘要 ( 115 )   PDF (5111KB) ( 127 )  

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NaI(Tl)闪烁体因具有探测效率高、时间特性好、受温度影响小等特点而被广泛使用。为满足高探测效率的核辐射探测器需求,需要大尺寸、高能量分辨率的NaI(Tl)闪烁体。依据NaI(Tl)晶体的生长特点,本文对大尺寸NaI(Tl)生长结晶炉的主炉体、温场系统、坩埚、加热电源等部件进行研究及设计,配合大尺寸NaI(Tl)生长结晶炉控制系统,采用创新的熔生法生长出直径超300 mm的NaI(Tl)闪烁体,为后续国内生长大尺寸NaI(Tl)晶体提供了方向与解决方案。

基于片状光束扫描的激光晶体内在缺陷表征方法

钱梦雪, 张志荣, 王华东, 张庆礼, 孙彧

2024, 53(2):  238-245. 

摘要 ( 95 )   PDF (3490KB) ( 75 )  

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大尺寸激光晶体是高功率全固体激光器的关键组成部分,然而晶体生长过程中不可避免会产生气泡、包裹物等缺陷,影响激光器性能。为了快速、有效地评价晶体缺陷,本文搭建了基于片状光束扫描的晶体缺陷三维成像系统。系统中利用鲍威尔棱镜对532 nm的点状激光进行整形以获取片状激光,通过远心镜头和CMOS探测器获取晶体缺陷产生的散射光,从而获取晶体缺陷的面分布情况,同时利用高精度位移平台进行面阵的逐一扫描,完成晶体的三维立体分布扫描。进一步结合数字图像处理技术,表征晶体缺陷的面分布特征,并重构晶体缺陷的体分布特征。基于上述系统对尺寸约为50 mm×50 mm×100 mm的Yb∶YAG晶体内在缺陷进行测量,最小缺陷检测分辨率能够达到38.69 μm。本文为准确表征晶体的内在缺陷提供了新方法,同时也为晶体坯料的后期高精度加工提供了可视化的数据支撑。

声学双曲构型超材料的负折射特性研究

刘松, 赵仁洁, 杜一帆, 吴芳, 宋和滨, 高鹏

2024, 53(2):  246-251. 

摘要 ( 50 )   PDF (3948KB) ( 21 )  

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声学双曲超材料是具有双曲色散特性的人工材料,具有极强的各向异性,其负折射特性是研究实现高分辨率聚焦型超透镜的理论依据。针对远场噪声源识别受制于0.5倍波长声波瑞利衍射识别分辨率问题,结合声学超材料对声波的优异调控效果,引进可以实现亚波长超分辨率成像的双曲超材料,利用其负折射特性设计了一种用于工作频率为2 271.5 Hz的声学双曲结构。分析了该构型的双曲结构色散特性及负折射特性,结果表明声波在该双曲超材料中传播的群速度方向垂直于波矢,并沿着色散曲线的法线方向。本文的研究为实现对声波和弹性波的任意调控,以及噪声源的聚焦定位、识别放大等提供了一定的设计参考。

大尺寸GaN微波材料范德瓦耳斯外延机理及应力调控研究

李传皓, 李忠辉, 彭大青, 张东国, 杨乾坤, 罗伟科

2024, 53(2):  252-257. 

摘要 ( 62 )   PDF (4845KB) ( 41 )  

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本文基于金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术,以少层氮化硼(BN)作为插入层在4英寸蓝宝石衬底上开展范德瓦耳斯异质外延GaN微波材料的生长机理及应力调控方面的研究,探讨了AlN成核工艺对GaN缓冲层生长机制的影响,以及与材料晶体质量、应力及电学性能等之间的关联。提出了一种基于AlN/AlGaN复合成核技术的应力调控方案,首次实现了大尺寸范德瓦耳斯(vdW)异质外延材料应力的有效管控,研制的GaN微波材料的弯曲度(Bow)为+20.4 μm,(002)/(102)面半峰全宽为471.6/933.5 arcsec,表面均方根粗糙度为0.52 nm,电子迁移率达到2 000 cm²/(V·s)。最后,基于机械剥离实现了大尺寸晶圆级GaN微波材料与蓝宝石衬底的分离,为高导热衬底转移提供便利,为大功率射频器件的制作创造条件。

Ni,Cu,Zn掺杂四方相PbTiO₃力学性能、电子结构与光学性质的第一性原理研究

王云杰, 张志远, 文杜林, 吴侦成, 苏欣

2024, 53(2):  258-266. 

摘要 ( 48 )   PDF (6555KB) ( 35 )  

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采用第一性原理研究了四方相钙钛矿PbTiO₃以及Ni、Cu、Zn掺杂PbTiO₃的力学性能、电子结构和光学性质。力学性能计算结果表明,Ni掺杂PbTiO₃的体积模量、剪切模量及弹性模量在三种掺杂体系中最大。Ni掺杂体系德拜温度最高。G/B为材料的脆、韧性判据,Zn掺杂PbTiO₃的G/B值最大,说明化学键定向性最高。Ni、Zn掺杂体系的G/B范围为0.56＜G/B＜1.75,均为脆性材料,而本征PbTiO₃和Cu掺杂体系G/B值小于0.56,均为韧性材料。通过电子结构分析,发现掺杂体系相比于本征体系带隙变窄,跃迁能量减小。Ni掺入使得PbTiO₃费米能级处出现杂质能级,而Cu、Zn掺杂PbTiO₃价带顶上移,费米能级进入价带,使得Cu、Zn掺杂PbTiO₃呈现p型导电特性。从复介电函数、光学反射谱和吸收谱分析中发现,掺杂体系的静介电常数相较于本征体系有所提升。Ni、Cu、Zn的掺杂使得PbTiO₃吸收范围扩展到红外波段,且增强了可见光波段的吸收强度,Cu掺杂PbTiO₃材料的光催化特性在本征PbTiO₃和三种单掺PbTiO₃材料中是最好的。

双钙钛矿氧化物A₂BOsO₆(A=Sr, Ca; B=Cr, Mo)磁光克尔效应的第一性原理研究

刘派, 祖宁宁, 李瑞

2024, 53(2):  267-275. 

摘要 ( 39 )   PDF (6378KB) ( 37 )  

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Sr₂CrOsO₆具有双钙钛矿氧化物中最高的磁转变温度(725 K)。使用体积更小的Ca离子取代Sr离子后得到了Ca₂CrOsO₆,其磁转变温度同样高于室温。进一步使用d轨道更加离域化的Mo离子取代Cr离子,得到了Ca₂MoOsO₆。通过密度泛函理论,系统地计算了双钙钛矿氧化物Sr₂CrOsO₆、Ca₂CrOsO₆和Ca₂MoOsO₆的电子结构和磁光克尔效应,电子结构表明,三种材料均为半导体。Sr₂CrOsO₆和Ca₂CrOsO₆的电子结构非常相似,Ca₂MoOsO₆的带隙极小,仅有0.10 eV。观察磁光克尔效应谱线,三种材料在红外到可见光谱的范围内均表现出显著的磁光克尔效应。Sr₂CrOsO₆、Ca₂CrOsO₆和Ca₂MoOsO₆的最大克尔旋角分别为1.18°、0.98°和0.65°。三种材料的最大克尔旋角均大于0.2°,是理想的磁光材料。计算结果表明化合物内同时包含3d(4d)和5d过渡金属离子有助于形成显著的磁光克尔效应。对光学电导率张量的分析表明,三种材料的磁光克尔谱线峰值源自带间跃迁,并且由光学电导率张量的非对角元虚部主导。

Cu_xS_y-MoS₂异质结构的介电损耗调控及其高效电磁波吸收

蒋肖, 李博, 何邦, 曾小军

2024, 53(2):  276-285. 

摘要 ( 42 )   PDF (17430KB) ( 39 )  

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二硫化钼(MoS₂)因高的比表面积和独特的电子结构在电磁波(EMW)吸收领域备受关注,但其高导电性导致EMW吸收性能较差。为了解决这个问题,本文引入Cu_xS_y纳米颗粒,构建一种独特的Cu_xS_y-MoS₂异质结构,以实现适当的阻抗匹配和衰减能力。通过调控Cu_xS_y纳米颗粒,达到调节介电损耗能力,以使Cu_xS_y-MoS₂材料在低、中、高频率下都能表现出优异的EMW吸收性能。Cu_xS_y-MoS₂样品在12.68 GHz的频率下,表现出高达-72.77 dB的反射损耗(R_L),而材料的匹配厚度仅为1.99 mm,优于大多数金属硫化物异质结构。此外,它还具有宽的有效吸收带宽(EAB),在1.73 mm处达到5.1 GHz (12.9~18.0 GHz)。这项工作为设计具有强吸收、宽频带和薄厚度的MoS₂基吸波材料提供了新的策略。

稀土金属Y掺杂锐钛矿TiO₂(101)表面的改性

朱黎原, 王志文

2024, 53(2):  286-292. 

摘要 ( 47 )   PDF (7884KB) ( 35 )  

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为了掌握Y原子掺杂在锐钛矿TiO₂(101)表面的稳定吸附位置和电子结构变化,提高其表面光催化活性,本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了Y原子掺杂在完美的、带有亚表层氧空位和带有表层氧空位的锐钛矿TiO₂(101)表面的结构稳定性和电子性能。结构优化和电荷密度结果表明,Y原子可以稳定吸附在三种不同的表面上。在完美表面吸附时,Y原子最稳定的吸附位置是两个三配位O原子之间的空位;与完美表面类似,在带有亚表层氧空位表面吸附时,Y原子最稳定吸附位置是与氧空位邻近的两个三配位O原子之间的空位;而在带有表层氧空位表面吸附时,Y原子则停留于氧空位邻近的四配位Ti原子位置上最稳定。电荷密度计算结果也表明Y原子与这三种表面结合非常稳固。电子态密度计算结果表明,在带有表层氧空位的锐钛矿TiO₂(101)表面引入Y原子会在费米面附近的带隙中引入缺陷态,带隙从1.67 eV降至1.44 eV,这有可能引起电子的分级跃迁,提高表面光催化能力。本文的研究为利用单原子Y掺杂提高TiO₂(101)表面光催化能力提供了理论支持。

一例锶配合物的合成、结构及表征

保玉婷, 梁毅农, 孙赞

2024, 53(2):  293-299. 

摘要 ( 55 )   PDF (3958KB) ( 50 )  

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在溶剂热条件下,以1,4,5,8-萘四羧酸(H₄L1)为配体,六水合氯化锶为金属源合成了一例锶配合物[Sr(L)₂(H₂O)₄]_n(1)。通过元素分析(EA)、X射线单晶衍射(SXRD)、X射线粉末衍射(PXRD)、红外光谱(IR)和热重分析(TGA)进行结构表征。X射线单晶衍射结果表明,1,4,5,8-萘四羧酸(H₄L1)发生原位反应生成1,3-二氧代-1H,3H-苯并[脱]异色烯-6,7-二羧酸(H₂L)。在配合物1中,每个锶原子位于四方反棱柱的几何构型中,配体连接金属延伸形成一维链状结构,链与链之间通过氢键与π…π堆积作用形成2D超分子结构。探究了配合物的固态发光行为,发现配合物在211 nm的激发波长下产生宽的发射光谱带(450~690 nm),并在535 nm处出现最大发射波长,因此可知配合物是一种潜在的绿光材料。

一种新型苯磺酸-咪唑配合物的结构及催化性能研究

祁金阳, 王敏, 杨瑞杰, 张迎春, 宋志国

2024, 53(2):  300-306. 

摘要 ( 55 )   PDF (4519KB) ( 27 )  

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本文以NiSO₄·6H₂O、咪唑(Im)和苯磺酸钠(C₆H₅SO₃Na)为原料,利用溶剂热法合成了一种新型镍的苯磺酸-咪唑配合物Ni(Im)₆(C₆H₅SO₃)₂。通过单晶X射线衍射、电感耦合等离子体发射光谱、红外光谱、粉末X射线衍射和热重分析技术对其结构、组成、纯度及热稳定性进行了表征,确定了分子结构;通过氮气吸附/脱附测试确定了其比表面积和孔隙结构。结果表明,该配合物属于单斜晶系P2₁/c空间群,为三维空间立体结构,具有较高的相纯度和热稳定性,其晶胞参数a=8.377 3(4) Å,b=10.151 8(5) Å,c=20.526 3(10) Å,α=90°,β=90.292 0(10)°,γ=90°,V=1 745.63(15) ų,Z=2,M_r=781.52,F(000)=812,μ=0.737 mm^-1,D_c=1.487 g·cm^-3,最终结构残差因子R₁=0.042 1,wR₂=0.110 3。并以Knoevenagel反应为探针,考察了配合物的催化性能,实验结果证明,室温无溶剂条件下,该配合物可在较短时间完成催化反应,且具有较高的催化活性。

基于5-氨基烟酸的锰金属有机框架的合成、结构及荧光传感性质

江涛, 梁晓彤, 廖思燕, 刘小慧, 余嘉俊, 邹霖, 邱燕璇

2024, 53(2):  307-314. 

摘要 ( 43 )   PDF (6083KB) ( 29 )  

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室温下,通过溶液法将5-氨基烟酸(5-Hana)与MnCl₂反应,成功合成了一例新的三维Mn(II)金属有机框架[Mn₂(5-ana)₄(H₂O)]_n(命名为Mn-MOF)。通过X射线单晶衍射、X射线粉末衍射、元素分析、红外光谱、热重分析、紫外-可见光谱和荧光光谱法对配合物的结构和性质进行表征。结构分析表明,配合物属单斜晶系,具有双节点(2,8)-c配位网络结构,其中[Mn₂(CO₂)₂(H₂O)]二聚单元作为8-连接节点,5-ana^-配体作为2-连接节点。分子范德瓦耳斯表面静电势(ESP)分析表明,5-ana^-配体的第一反应位点在羧基氧原子附近,ESP最小值为-143.37 kcal·mol^-1,第二和第三反应位点分别位于吡啶环和氨基氮原子附近。Mn-MOF常温下具有良好的热稳定性。荧光光谱测试显示配合物在256 nm光激发下的最大发射波长为402 nm。更重要的是,Mn-MOF可以通过荧光猝灭实现对Fe³⁺的选择性识别,且猝灭效率达到98.71%,可作为潜在的荧光探针分析水溶液中的Fe³⁺。

基于四核铜簇单元构筑的配位聚合物及光催化降解性能

潘会宾, 吴婷婷, 葛婧, 黄沛沛, 拓梦琪, 卢久富

2024, 53(2):  315-321. 

摘要 ( 55 )   PDF (6998KB) ( 22 )  

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以1,3-双咪唑基丙烷(1,3-BIP)、1,3,5-苯三甲酸(H₃BTC)和Cu(NO₃)₂·3H₂O为原料,在溶剂热条件下合成了Cu(II)配位聚合物[Cu₂(μ₃-OH)(1,3-BIP)(BTC)]_n(SNUT-20),并用元素分析、热重分析、红外光谱、单晶X射线衍射等表征手段对配位聚合物进行了表征。单晶X射线衍射解析结果表明,配位聚合物SNUT-20是一个以四核铜簇作为次级结构单元,通过混合配体的进一步连接,形成一个3,8双节点的拓扑结构。此外,配位聚合物SNUT-20对罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)表现出良好的光催化降解性能,对RhB、MB、MO的降解率分别达到了81.5%、89.4%和48.3%。

非稀土激活耐高温蓝紫色Zn₃B₂O₆∶Bi³⁺荧光粉的发光特性研究

绳星星, 吕锦彬, 肖峰

2024, 53(2):  322-328. 

摘要 ( 41 )   PDF (7707KB) ( 19 )  

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完全人工光控植物生长技术的快速发展对光源的要求精益求精,发光强度高、热稳定性良好的蓝紫色荧光粉是植物生长的关键材料。本文采用固相法合成了非稀土Bi³⁺激活耐高温蓝紫色Zn₃B₂O₆∶xBi³⁺(0≤x≤0.03)荧光粉。X射线衍射和能谱分析结果表明Bi³⁺成功进入Zn₃B₂O₆基质晶格。荧光光谱观察到Zn₃B₂O₆∶xBi³⁺荧光粉在430 nm(³P₁~¹S₀)处呈现窄带蓝紫光,半峰全宽仅为56 nm,最佳Bi³⁺掺杂浓度为0.02。依据激发光谱峰形和寿命衰减行为,证明了Bi³⁺在Zn₃B₂O₆基质中仅占据Zn格位。另外,Zn₃B₂O₆∶0.02Bi³⁺荧光粉发射光谱在423 K下的发射峰强和积分面积均为室温下的85%,表明该样品具有优良的热稳定性和潜在的高温器件应用。Zn₃B₂O₆∶0.02Bi³⁺的发射光谱分别占叶绿素a/b吸收光谱(370~525 nm)的70.4%和84.6%,表明该合成蓝紫色荧光粉在植物生长领域的潜在应用。

全TOPCon电池正面多晶硅层硼掺杂工艺

张博, 宋志成, 倪玉凤, 魏凯峰

2024, 53(2):  329-335. 

摘要 ( 113 )   PDF (5225KB) ( 111 )  

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为提升隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池光电转换效率,本文通过高温扩散在n型TOPCon电池正面制作p型隧穿氧化层钝化接触结构,提升发射极钝化性能,减少正面金属复合。本文研究了不同沉积时间、推进温度、推进时间等工艺参数对实验样品钝化性能及掺杂曲线的影响。实验结果表明,当沉积时间为1 500 s,推进温度为920 ℃,推进时间为20 min时,掺硼多晶硅层可获得较优的钝化性能及掺杂浓度,其中样品多晶硅层硼掺杂浓度达到1.40×10²⁰ cm^-3,隐开路电压(iV_oc)大于720.0 mV。依据该参数制备的TOPCon电池光电转换效率可达23.89%,对应的短路电流密度为39.36 mA/cm²,开路电压(V_oc)达到726.4 mV,填充因子(FF)为83.54%。

多晶型MnO₂-Ru复合催化剂的制备及其电催化水解析氧性能的研究

李佳, 袁仲纯, 姚梦琴, 刘飞, 马俊

2024, 53(2):  336-343. 

摘要 ( 43 )   PDF (11061KB) ( 21 )  

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在二氧化锰(MnO₂)中引入杂原子是调整电化学水氧化催化活性位点的有效方法。在电催化析氧反应(OER)中,虽然已经研究出了许多MnO₂的改性方法,但很少有研究以MnO₂为主体,讨论MnO₂晶型对催化活性的影响。基于此,本文制备了4种晶型的MnO₂(α-MnO₂、β-MnO₂、γ-MnO₂和δ-MnO₂),并系统地研究了Ru加入MnO₂制备得到的催化剂(x-MnO₂-Ru)的OER性能。线性扫描伏安法和计时电位法测试结果表明,β-MnO₂在Ru加入后得到的催化剂(β-MnO₂-Ru)电化学性能最佳,在电流密度为10 mA·cm^-2时拥有300 mV的较低过电位,而且运行24 h后仍保持较好的催化活性。结合表征发现,β-MnO₂-Ru具有较多的Mn³⁺和缺陷氧空位,从而具有优异的电催化性能。

电石渣改性制备高效CO₂复合吸收剂

张媛, 高彩云, 李东, 李梅

2024, 53(2):  344-354. 

摘要 ( 47 )   PDF (24260KB) ( 32 )  

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电石渣是典型的高钙工业固体废弃物,具有优异的CO₂吸收性能,但是在钙循环中纯电石渣的反应活性和CO₂吸收性能会随着循环次数的增加而降低。本文以电石渣为钙源,以MgO和ZnO为掺杂剂合成高效稳定的钙镁锌复合吸收剂,在固定床反应器中探究了合成工艺条件及掺杂量对复合吸收剂CO₂吸收性能的影响,以及循环吸收过程中吸收剂内部结构的变化。结果表明,利用干物理混合法合成的吸收剂比湿混合法具有更丰富的孔隙结构,Mg和Zn元素在电石渣表面分散均匀,有效改善了电石渣的抗烧结性能和反应活性,改性后的复合吸收剂在循环过程中具有更高的CO₂吸收性能,且20次循环后,干物理混合法合成的复合吸收剂CO₂吸收量仍可达0.42 g/g。