Y-Ba-Cu-O mixed oxides for production of diphenols in liquid-solid phase

Superconductor mixed oxides were often used as catalysts at higher temperature in gas phase oxidations, and considered not suitable for lower temperature reactions in the liquid-solid phase; here the catalysis of YBa2Cu3O7+/-x and Y2BaCuO5+/-x in the phenol hydroxylation at lower temperature with H2O2 as oxygen donor was studied, and found that the superconductor YBa2Cu3O7+/-x, has no catalytic activity for phenol hydroxylation, but Y2BaCuO5+/-x does, even has better catalytic activity and stability than most previously reported ones. With the studies of catalysis of other simple metal oxides and perovskite-like mixed oxides, a radical substitution mechanism is proposed and the experimental facts are explained clearly, and draw a conclusion that the perovskite-like mixed oxides with (AO)(ABO(3)) and (AO)2(ABO(3)) structure have better catalytic activity than the simple perovskite oxides with (ABO(3))(3) structure alone, and (AO) structure unit is the key for the mixed oxides to have the phenol hydroxylation activity. No pollution of this process is very important for its further industrial application.

Investigation of Catalysis of Y-Ba-Cu-O Mixed Oxides in Phenol Hydroxylation

Superconductor Y-Ba-Cu-O mixed oxides were synthesized and their catalysis in phenol hydroxylation was studied too. Results show that, Y2BaCuO5 has better activity than that of YBa2Cu3O7-x, With the catalysis study of another mixed oxide La2CuO4 a conclusion that AO structure unit is the key for mixed oxides to have high activity in phyenol hydroxylation was drawn. Meanwhile, the effects of reaction temperature, medium and medium (water) pH on phenol hydroxylation catalyzed by Y2BaCuO5 and the stability of the mixed oxides were also studied.

一个准确测定Y-Ba-Cu-O体系组成的化学分析方法

本文采用离子交换分离,EDTA络合滴定的化学分析方法测定Y-Ba-Cu-O体系中Y、Ba、Cu的组成,其相对误差小于0.5％,本方法准确度高,设备简单、耗时短(约2—3h)。

Y-Ba-Gu-Nb-O的性质(英文)

在Y-Ba-Cu-Nb-O系统中,当Nb的含量较低时(x≤0.3),没有发现其晶格常数和超导转变温度Tc有明显变化,掺Nb能形成YBa_2NbO_6,BaNbO_3等;YBa_2NbO_6的新相比YBCO优先形成。当Nb含量x≥0.3时,少量的Nb进入123相的晶格,这种情况使b-轴变短,斜方变形加大,且Tc降低。

Ln-Ba-Cu-Ag-O多元复合物制备、结构及电学性质的研究

本文合成了LnBa_2Cu_(3(1-x))Ag_xO_(7-δ) (x = 0.1,0.3,0.5, Cu = Y,Dy,Ho,Er,Gd) YBa_(2(1-x))Cu_3Ag_xO_(7-δ) (x = 0.05,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6); Y_(1-x)Ag_xBa_2Cu_3O_(7-δ) (x = 0.05,0.1,0.2,0.3,0.5); YBa_2Cu_3O_(7-δ)Ag_x (x = 0.2～2.0), CuBaCu_3O_(7-δ)Ag_x (x = 0.5,1.0, Cu = Dy,Ho,Er)及与之对照的空白样品等一系列超导稀土复合氧化物，对它们的结构、电学性质、Ag的存在状态及Ag的加入方式进行了研究。对这方面的研究目前仍无全面系统的报道。对CuBa_2Cu_(3(1-x))Ag_xO_(7-δ)的研究表明Ag并未取代Cu的格位，少量的Ag加入（x<0.1）就使结构发生破坏，当x>0.1时样品即失去超导性，对光加Ag的YBa_(2(1-x))Cu_3Ag_(2x)Cu_3O_(7-δ)的研究表明，当x<0.6时仍为90k左右的超导体，Ag没有取代Ba的格位，Ag的加入使杂相比例加大，Ag的加入改善了样品晶粒间的弱连接状况，使电流密度明显提高，Ag以单质及复合物形式存在于样品之中。后加Ag方式对结构、电性、无影响没有提高Jc。对光加Ag的Y_(1-x)Ag_xBa_2Cu_3O_(7-δ)的研究表明，x<0.5时样品仍为90k左右超导体，Ag的加入使杂相比例减少，Ag部分以单质及与13a、Cu形成对改善弱连接状有益的复合场的形式存在，部分进入晶格可能占据了Y的格位使C轴变长。Ag的加入改善了样品晶粒间的弱连接状况，从而使Jc大幅度提高，当x=0.1时Jc = 362 A/cm~2，后加Ag的方式对结构、电性、无影响没有提高Jc。对YBa_2Cu_3O_(7-δ)Ag_x的研究表明，加Ag的样品的Jc比不加Ag样品的Jc明显加大，随着Ag量的加大Jc增加，当x=1时Jc最大，当Ag量大于2.0mol时将有大量Ag析出，Ag的加入不影响超导正交结构，部分Ag进入了晶格可能占据了Y的格位，C轴增长，部分以单质及复合物的形式存在，Ag的加入不影响样品的临界温度，使样品电阻降低，电镜分析表明，Ag的加入改善了样品晶粒间的连接状况。CuBaCu_3O_(7-δ)Ag_x与上面体子有相同的性质，在加入1mol Ag得到，Jc：DyBaCu_3O_(7-δ)Ag_(1.0) 113A/cm~2；HoBaCu_3O_(7-δ)Ag_(1.0) 164 A/cm~2 ErBaCu_3O_(7-δ)Ag_(1.0) 177A/cm~2的样品。样品加Ag后密度明显加大，最大可达6.321克/cm~3，硬度也加大具有良好的机械性能。针对在YBaCu_3O_(7-δ)样品中添加Ag，可以做为一种大幅度提高Jc的途径的特点，进行了各种工艺探索，到目前为止，合成出了临界电流密度为570 A/cm~2的样品。

Layered La-Ba-Cu mixed oxides with perovskite structure as catalyst for NO reduction by CO

The mixed oxides, including LaBa2Cu3O7, LaBaCu2O5, La4BaCu5O12 with perovskite structure, were prepared. The catalysts were characterized by means of chemical analysis, XRD, H-2-TPR. It was found that their structures were layered ABO(3) perovskite structure and they were the active catalysts for the NO reduction by CO. The existence of Cu3+ is an important factor to give the catalysts a high activity for the NO reduction by CO.

Studies on the elimination of NO over the La-Ba-Cu mixed oxide catalysts with perovskite structure

The mixed oxides, including YBa2Cu3O7, LaBa2Cu3O7, LaBaCu2O5, La2BaCu3O7, La4BaCu5O12 with perovskite structure, were prepared. The catalysts were characterized by means of chemical analysis, XRD, TPD and TPR method. It was found that they were the active catalysts for the NO decomposition and NO reduction by CO. The existance of Cu3+ is an important factor to give the catalysts a high activity for the NO reduction by CO.

I：新型稀土永磁材料Nd-Fe-B氧化过程及抗氧化新体系研究II：CuO、Y_2Cu_2O_5、BaCuO_2和RBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体磁化率及Cu价态研究

本论文由两大部分组成。第一部分是新型稀土永磁材料Nd-Fe-B氧化过程及抗氧化新体系的研究。Nd-Fe-B永磁体是1983年问世的新型稀土永磁材料。和原有的铁氧体及Sm-Co体系相比，具有磁能积高（50MGOe）。价廉源广，制备简单等三大优点；也有居里温度低（310℃），温度系数大（－0.126%/K），易氧化等三大缺点，我们对Nd-Fe-B合金的氧化过程进行研究，发现该材料热稳定性差，容易发生氧化反应，氧化使材料的结构受到破坏，并给材料的磁性造成不可恢复的损失，整个氧化过程是分阶段的。在室温和干燥的空气中材料基本是稳定的。150℃以下材料磁性受到破坏的主要原因是体系中Nd的氧化。230℃以上材料主体成分Fe也开始氧化，温度升高使反应进程大大加快。到800℃左右反应基本结束，最终产物主要为Fe_2O_3, Nd_2O_3·FeNdO_3和NdBO_3。增加体系中B的相对含量和添加某些新的元素均能提高材料的抗氧化能力，新研制的Nd-Fe-B-Si四元体系和原来的Nd-Fe-B体系相比具有下列显著优点：新体系的抗氧化能力大大提高，经过150℃的长期恒温试验，材料的结构，磁性均未受到破坏，某些体系甚至能在更高的温度下使用，另外，新体系的居里温度Tc也大为提高。比原有Nd-Fe-B磁体高40℃左右。因此该体系是一种大有发展前途的新材料。此外，我们用动态热重法研究了Nd-Fe-B合金的氧化动力学过程，但由于我们新合成的体系构相较为复杂，未能达到预期效果。第二部分是CuO，Y_2Cu_2O_5，BaCuO_2和RBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体（R稀土元素）磁化率及铜价态研究，铜的氧化物具有复杂的化学计量关系和磁学性质。在对CuO的磁化率研究中，我们发现在低温区（77K－110K）和一定磁场下，CuO由顺磁突变为抗磁。这种转变与磁场强度有很大关系。这一结果与前人的工作有较大的出入。而与超导体的形为极为相似。所不同的是，转变温度与样品的重量也有关系。实验结果重复。由于铜氧性质在R-Ba-Cu-O超导体中起决定作用，因此有必要对CuO的低温磁性作进一步研究。此外，我们对文献尚未报道的Y_2Cu_2O_5的磁化率在77－300K温度区间进行了测量，发现它是顺磁性物质，室温有效磁矩μ_(eff) = 2.13μB。高于Cu~(2+)的理论有效磁矩（1.73μB）。经过碘量法价态分析，发现Y_2Cu_2O_5中有部分Cu~(3+)，这与磁化率的测定相符合。Tc在90K左右的Y-Ba-Cu-O体系是近期才发现的具有超高温超导材料。该体系有着独特的结构和性质。在对R-Ba-Cu-O及R-Ba-Cu-O-Ag超导体的研究中，我们发现此类超导体属II类超导体，在临界温附近该超导体由顺磁转变为抗磁，此种变化与磁场强度有很大关系，当场强大于一定值后，则观察不到这种转变。在对RBa_2Cu_3O_(7-δ) (R = Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm)超导体和具有相同配比但由于合成工艺条件不同而不超导的R'Ba_2Cu_3O_(7-δ) (R' = Y, Sm, Eu, Gd)非超导体的铜价态分析中，我们发现此两类化合物中均含有一定量的Cu~(3+)。且超导体中Cu~(3+)的含量高于非超导体中Cu~(3+)的含量（同样比例）。我们还发现Cu~(3+)对水极为敏感，将RBa_2Cu_3O_(7-δ) (除R = Gd, Dy, Er)超导体在未干燥容器中测出的Cu~(3+)量远远低于干燥容器中所测得的值。我们认为这可能是引起超导体不稳定的重要原因。由于尚缺乏用其它手段检测到超导体中Cu~(3+)存在的例证。故对此问题还有待于今后继续作进一步的研究。

La-Ba-Cu-Sn-O钙钛矿型多元复合氧化物的制备、组成、结构、电学性质和气敏性质的研究

本文合成了LaBa_2Cu_(3-x)Sn_xO_(6.5) + x (x = 0.2; 0.5; 0.7; 1.0; 1.2; 1.5; 1.7; 2.0; 2.2; 2.5; 2.7; 3.0)系列，2aBaCu_(2-x)Sn_xO_(4.5) + x (x = 0; 0.2; 0.5; 0.7; 1.0; 1.2; 1.5; 1.7; 2.0)系列和La_3Cu_(3-x)Sn_xO_(7.5) + x (x = 0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 2.2; 2.5; 2.7)系列等二十八个新复合氧化物。这三个系列二十八个新复合氧化物直至目前为止，文献上未见过报道。我们通过x-ray粉末衍射图分析了它们的结构，肯定了它们是新的单一化合物，计算了它们的晶胞参数并确定它们的所属晶系。元素化学分析表明，所有这些化合物均可用原始计算配比化学式表示。干湿两种合成方法所合成的结构相同。对于这三个系列二十八个瓣复合氧化物，我们选用LaBa_2-Cu_(3-x)Sn_xO_(6.5) = x (x = 0.5;1.0;1.5;2.0;2.5),LaBaCu_(2-x)Sn_xO_(4.5) = x(x = 0.5; 1.0; 1.5;2.0), La_3Cu_(3-x)Sn_xO_(7.5) + x (x = 0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5)等十四个化合物，对它们的低温，高温和高湿下的电阻率和导电类型进行了测试，绘得了它们的电阻率和温度的关系曲线。在一定温度下，一个系列内的化合物电阻率随锡的分子含量增加而增大。La_3Cu_(3-x)Sn_xO_(7.5) = x系统人物的电阻率明显大于其它二个系列相应化合物的电阻率。所有化合物在液氮至室温温区内，基本上呈半导体导电类型。在高温以上温区，当温度升至一定温度时之前，化合物呈本导体导电类型达到一定温度之后，当金属导电类型所有新复合氧化物在高温均属P型半导体。本文还研究了这三个系列化合物和将它们掺入二氧化锡中的气敏性能。结果表明：所有这类化合物和将它们掺入二氧化锡中作为添加剂做成的气敏材料，除LaBa_2Cu_(1.5)Sn_(1.5)O_8掺入SnO_2做成的气敏材料外，在本文实验条件下做成的气敏元件对氧化性和还原性气体均无或只有很差的气敏性。LaBa_2Cu_(1.5)Sn_(1.5)O_8作为添加剂掺入SnO_2中(摩尔比0.2:0.8; 0.1:0.9)所制得的气敏文件对高浓度(1%-10%)的一氧化碳，液化气和煤气具有很好的气敏线性响应，当加热电流为300mA时，酒精，汽油和石油醚等还原性气体基本上无干扰。实验表明当摩尔比为0.1:0.9时，材料的气敏性能最佳，但重现性较差，当摩尔比为0.2:0.8时，气敏性稍低，但重现性较好。本文还合成了La_xBa_(1-x)SnO_3(x = 0; 0.05; 0.10; 0.15, 0.20)系列化合物，并确定了它们的结构和所属晶系。从结构上分析我们认该系列化合物相互之间为置换固溶体。其晶胞参数随镧的加入量增加而减小。该系列均属几型半导体材料。我们利用该系列材料进行了过敏性研究。结果表明。由La_(0.1)Ba_(0.9)SnO_3制得的高热式气敏器件对低浓度酒精(<1000 ppm)有很好的气敏线性响应。在加热电流为250 mA时，基本上排除了煤气，一氧化碳，液化气和汽油等可燃性气体的干扰。但香烟烟雾对器件检测酒精有一定的影响。La_(0.1)Ba_(0.9)SnO_3气敏材料多添加1%而制得的器件，机械强度达到很好的效果，器件对酒精的灵敏度有降低，而响应浓度区间宽度增加近一倍，选择性几乎不变。该材料具有较好的实验重现性。该系列的其它化合物在本实验条件下所制得的器件对可燃性气体的敏感性较差。

La-Ba-Cu复合氧化物在催化消除NO反应中催化性能的研究

合成了具有钙钛石结构的复合氧化物ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７、ＬａＢａ２Ｃｕ３Ｏ７、ＬａＢａＣｕ２Ｏ５、Ｌａ２ＢａＣｕ３Ｏ７和Ｌａ４ＢａＣｕ５Ｏ１２．考察了它们对ＮＯ分解和ＮＯ＋ＣＯ反应的催化性能．结合化学分析、ＸＲＤ、ＴＰＤ和ＴＰＲ对催化剂的表征结果，探讨了该系列复合氧化物对ＮＯ分解和ＮＯ＋ＣＯ反应的催化机理.

层状La-Ba-Cu复合氧化物在CO还原NO反应中活性的研究

氮氧化物是严重的空气污染物,催化消除氮氧化物是环保催化研究的热点问题,在已有报道的催化剂体系中复合氧化物和含铜分子筛受到人们的普遍关注,文献中已有报道ABO_3(A=Ln;B=Cr,Mn,Fe,Co,Ni)型复合氧化物作为CO还原NO反应的催化剂.但迄今尚未见有合成LaCuO_3的报道,有关含铜复合氧化物作催化剂的大多是A_2BO_4型的.呈ABO_3结构的含铜复合氧化物只有成层状的超导体如YBa_2Cu_3O_7,本文为了探讨复合氧化物晶体结构对催化活性的影响,首次研究了3种层状ABO_3结构的La-Ba-Cu复合氧化物对CO还原NO反应的活性,发现它们均具有较高的活性,并首次提出了Ba离子在此反应中的作用.1 实验方法催化剂的制备和Cu价态分析见文献[4,5]CO还原NO反应在固定床流动反应体系中进行,反应管为内径6mm石英管,催化剂粒度为40～80目,用量0.2g,空速为7000h~(-1),原料气为NO7.5×10~(-3),CO8.0×10~(-3),He平衡.采用英国产的Pyc Pan气相色谱分析检测N_2O,CO_2,0.5nm分子筛色谱柱检测NO,CO转化率. H_2-TPR在自制装置上...

Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_3O_(7-y)超导材料的研究

研究了Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_3O_(7-y)系超导材料,当x≤0.15时,钙离子部分置换了123相中钇离子而形成固溶体,导致正交相晶胞参数稍微增大。钙含量增加,三价铜的含量上升,T_c却下降。由于钙离子取代钇离子后主要影响邻近的Cu(2)-O层的性质,这说明Cu(2)-O层的性质对超导电性起了很重要的作用。

某些钙钛矿型复合稀土氧化物的合成及其性质的研究

本文研究了具有钙钛矿结构的LnAlO_3:Re~(3+)发光材料和Y-Ba-Cu-O超导材料的合成、结构、组成、掺杂取代对其性能的影响。工作主要以Y-Ba-Cu-O超导体的研究为主，分以下几个方面：1、建立了一个准确测定Ba-Y-Cu-O体系中的Ba、Y、Cu组分的化学分析方法，并结合其工艺过程推测了一些结果。2、Y-Ba-Cu-O体系超导样较理的烧结工艺过程，通常需要预烧，高温烧结，低温退火三个步骤，低温退火能提高超导相的含量。3、作了Y、Ba、Cu的比例对超导性能的影响，具有抗磁性的Ba的范围为0.8-2.3; Y为0.4-3；Cu为2.5-5。由此得出Cu量的变化对超导相的形成及超导性能的影响最小。Y次之，Ba最大，此部分工作为以后的掺杂取代提供了量的依据。4、研究了Y_1Ba_(1.8)Mo_(0.2)Cu_3O_y (M = Sr, Na, K, Cs)体系中M对其结构和超导性能的影响。Sr~(2+)取代了Ba~(2+)格位，且随Sr量的增大，Tc降低，Na~+嵌于晶胞的原子间隙，K~+, Cs~+的引入对其结构没什么影响，在较小的范围内，Na~+, K~+, Cs~+的加入对Tc影响很小，在相同条件下制备的Y_1Ba_(1.8)M_(0.2)Cu_3O_y (M = Na~+, K~+, Cs~+)超导体随M~+离子半径的增大，电流密度增大。5、研究了Y_1Ba~(2-x)K_xCu_3O_y体系中K部分取代Ba格位时对其结构和超导性能的影响，实验结果表明，尽管K~+与Ba~(2+)的离子半径非常接近。但K~+并未取代Ba格位。与Sr相比，K量在较宽的范围内(0.1-0.5)不影响零电阻转变温度。6、Y_1Ba_2Cu_3O_y体系中掺入一定量的K后，使得工艺过程大大改进，从原来的十几个小时降到3小时左右，并且不需作退火处理。另外，研究了K在其中的作用：加快样品在冷却过程中Cu的氧化速度以及吸氧和分散氧的速度，即加快四方相－正交相的转化，形成超导相。通过对样品进行X－射线，拉曼、顺磁，电镜以及铜的价态，氧含量分析，K可能部分取代了Cu格位，从而导致在不同的制备条件下制出与Y_1Ba_2Cu_3O_(7-δ)超导体性能相近的超导材料。目前，对于掺钾的工作不未见任何报导。LnAlO_3中Ce~(3+), Tb~(3+), Dy~(3+)的发光及Ce-Tb, Ce-Dy的敏化发光本文采用BuF_2作为助焙剂和抑制剂经固相反应合成了一系列以LnAlO_3 (Ln = La, Gd, Y)为基质的磷光体，系统地研究了LnAlO_3中Ce~(3+), Tb~(3+), Dy~(3+)的发光及Ce-Tb, Ce-Dy的敏化发光。LnAlO_3属于钙钛矿结构，但随Ln~(3+)的不同，其晶型结构不同，LaAlO_3为负方晶系, GdAlO_3, YAlO_3为正交晶系，这样LnAlO_3作为基质对激活剂的发光性质影响不同，其影响不仅与晶型结构有关，而与其内部的共价程也有关系，本工作得到了一些规律性结果。

铜的多元复合物组成、结构和电学性质的研究

本论文包括三个部分的内容，第一部分研究了Y-Ba-Cu-O材料中，钙、钾、氟离子的掺入对材料结构和电、磁学性质的影响。1、在Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_3O_(7-y)系列中，当x ≤ 0.15时，钙离子进入了YBa_2Cu_3O_(7-y)晶格中钇离子的位置，使晶胞参数略为增大，但没有引起正交 → 四方相变。钙离子渗入导致123相中Cu~(3+)含量上升，同时材料的监界超导转变温度下降。因此，Cu~(3+)含旱管高可能是对超导电性不利的。由于钇离子位置紧邻着Cu(2)-O平面而与Cu(1)-O链相隔较远。因此，钇离子被钙离子替代时主要影响了Cu(2)-O平面的性质。少量钙离子的渗入即明显影响材料的超导电性，这说明Cu(2)-O平面的性质与超导电性密切相关，并可能起着关键的作用。2、在Y(Ba_(1-x)Ca_x)_2Cu_3O_y系的研究中，当x = 1，YCa_2Cu_3O_y是一个单一的化合物，文献未见报道，本文研究了它的结构，电学性质与热学性质，确定它的结构属正交晶系，a = 5.286 A、b = 7.636 A、c = 9.286 A。热分析表明YCa_2Cu_3O_y在1080 ℃分解，分解前于380 ℃ 和608 ℃出殃失氧现象。这个化合物是黑色n型半导体。室温电阻率1.2 * 10~5Ω·cm。与热分析中的失氧温度相对应，lnρ-1/T曲线上在370 ℃、620 ℃ 出现两个转折点。3、在Y-Ba-Cu-O材料中渗入钾离子能细化材料晶粒，降低超导转变宽度，提高零电阻温度，但由于KOH、K_2CO_3等强吸湿性杂质的存在也降低了材料的稳定性。4、在Y-Ba-Cu-O材料中间时掺入钾和氟离子时，材料的超导电性的变化与仅掺钾时相似。这种变化可能主要是钾离子的影响造成的。第二部分中，我们研究了Ca-Sr-Ca-O系的相图和新化合物Sr_3Cu_5O_(8+x)、CaSrCu_3O_(5+x)的结构和电学性质。在第三部分中，广泛研究了组成为Bi_tSr_vCa_wCu_zO_y超导材料的制备，结构和超导电性。铋系超导材料的形成貌与YBa_2Cu_3O_y材料有较大差异，前者是片状层叠的晶粒堆积而成，后者是球状小颗粒堆积而成的。我们合成的材料最高起始转变温度124K，最高零电阻温度112K，与国际上已达到的最高Tc值一致。Jc值达到131A/cm~2。