可循环使用的Sn-TiO2/聚噻吩纳米杂化材料用于可见光下降解有机污染物

采用改进的溶胶-凝胶法在低温制备了Sn-TiO2/聚噻吩纳米杂化材料(SPNH),运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(IR)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-DRS)和BET比表面积分析对所制样品进行了表征。 XRD结果证实聚噻吩(PTh)对TiO2晶相结构没有影响。 IR和UV-DRS结果表明,在掺杂的金属氧化物与PTh的纳米杂化和结合过程中, PTh表面与金属氧化物之间存在相互作用(类似核壳结构)。 XPS结果显示,纳米杂化材料中存在Sn4+以及PTh与TiO2各自所含的元素。催化剂表面吸附污染物结果发现, SPNH的吸附容量高于Sn-TiO2纳米粒子(STN)。在可见光下降解有机污染物硝基苯(NB)和孔雀绿(MG)的反应中, SPNH表现出比单纯STN更高的光催化活性和稳定性。由于STN上存在聚噻吩,使得样品表面吸附NB(24%)和MG(21%)的能力增加,从而导致更高的光催化收率。考察了该光催化剂在可见光下重复使用5次时的光催化活性,未见PTh的消耗和降解。这些高光催化活性的SPNH材料有望在工业水净化中用作光催化剂。     

PTh / ZnO复合纳米粉的固相合成及其光谱特性

0引言导电聚合物/无机物纳米复合材料具有纳米材料和导电聚合物的共同特性,因此在电催化、二次充电电池材料、超级电容器材料等方面具有良好的应用前景[1]。聚噻吩(PTh)以及取代聚噻吩是导电聚合物领域中较早发现的具有环境稳定性和可加工性的材料之一。近年来,有关聚噻吩/无机物纳米复合材料的制备及其光电性能的研究倍受关注,Gebeyehu等[2]用PTh敏化纳米晶TiO2光伏电池,发现其光伏效率明显优于固态光伏电池;Jayant等[3]研究了PTh中的羧基基团的影响以及在纳米晶TiO2     

固相法制备PTh/TiO_2复合纳米粉可见光催化剂

利用Sol-gel法制备了TiO_2纳米颗粒,然后以无水三氯化铁为氧化剂,室温固相氧化聚合噻吩,得到聚噻吩(Polythiophene,PTh)敏化纳米TiO_2形成的PTh/TiO_2复合纳米粉.以XRD、TEM、DRS等方法对其相组成、形貌及其光谱特性进行了研究.结果表明,所得纳米TiO_2为纯锐钛矿晶型,平均颗粒尺寸为18 nm;PTh/TiO_2复合物具有20× 80 nm的棒状形貌;DRS中吸收限在605nm处.以甲基橙作为模型试验了产品的光催化性能,结果表明,在太阳光照射下,120 min时PTh/TiO_2对甲基橙降解率达85.6%,光催化性能优于纯TiO_2、PTh及商品Degussa P25 TiO_2光催化剂.探讨了PTh促进TiO_2光催化性能的机理.     

可循环使用的Sn-TiO_2/聚噻吩纳米杂化材料用于可见光下降解有机污染物（英文）

采用改进的溶胶-凝胶法在低温制备了Sn-Ti O2/聚噻吩纳米杂化材料(SPNH),运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(IR)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-DRS)和BET比表面积分析对所制样品进行了表征.XRD结果证实聚噻吩(PTh)对Ti O2晶相结构没有影响.IR和UV-DRS结果表明,在掺杂的金属氧化物与PTh的纳米杂化和结合过程中,PTh表面与金属氧化物之间存在相互作用(类似核壳结构).XPS结果显示,纳米杂化材料中存在Sn4+以及PTh与Ti O2各自所含的元素.催化剂表面吸附污染物结果发现,SPNH的吸附容量高于Sn-Ti O2纳米粒子(STN).在可见光下降解有机污染物硝基苯(NB)和孔雀绿(MG)的反应中,SPNH表现出比单纯STN更高的光催化活性和稳定性.由于STN上存在聚噻吩,使得样品表面吸附NB(24%)和MG(21%)的能力增加,从而导致更高的光催化收率.考察了该光催化剂在可见光下重复使用5次时的光催化活性,未见PTh的消耗和降解.这些高光催化活性的SPNH材料有望在工业水净化中用作光催化剂.     

TiO2与ZnO复合纳米结构电极的光电化学研究

利用尿素加压共沉淀法以Ti(SO4)2与Zn(NO3)2为原料制备了TiO2-ZnO复合纳米粒子, 其纳米结构电极的光电化学研究结果表明, 反应物摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧制备的复合纳米结构电极的光电转换效率最高. 对吸附染料RuL2(SCN)2∶2TBA的纳米结构TiO2和各种复合纳米粒子的纳米结构电极进行光电研究的结果表明, 染料对各纳米结构电极都起到了敏化作用, 其中也是由反应物摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧制备的纳米结构电极的光电转换效率最高. 对聚3-甲基噻吩修饰的纳米结构TiO2和摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧的复合纳米粒子构成的纳米结构电极进行光电性能研究, 结果表明, 聚3-甲基噻吩与半导体纳米粒子之间存在p-n结, 在一定条件下p-n结的存在有利于光生电子/空穴的分离, 从而提高了光电转化效率.     

聚噻吩/多壁碳纳米管复合材料的导电性能

通过共混多壁碳纳米管(MWNTs)和聚噻吩(PTh), 制备了PTh/MWNTs复合材料, 复合材料表现出良好的导电性能(电导率达16.1 S/m). 通过Raman, TG, XPS, UV-Vis等对复合材料进行了分析, 结果表明, MWNTs和 PTh之间存在强的相互作用, MWNTs上的离域电子与噻吩共轭主链上的π电子之间形成π-π共轭, 电子从MWNTs转移到聚噻吩, 增加了噻吩主链的有效共轭长度, 提高了复合材料的导电性能. FESEM分析表明, MWNTs和它周围被掺杂的聚噻吩通过π-π共轭作用结合在一起, 形成相对独立的导电单元, 在复合材料的导电体系中起到主要作用.     

CdS/TiO2复合纳米粒子的光学性质

在Brij35/正己醇/环己烷/水构成的反相微乳体系中，分别合成了CdS、TiO2纳米粒子和TiO2包覆CdS（CdS/TiO2）的复合纳米粒子.测定了它们的紫外-可见吸收和荧光光谱.结果表明， CdS/TiO2复合纳米粒子在可见光区的吸收比相应的两组分的吸收之和更强.纳米CdS和纳米TiO2均有较强的荧光.而且在相同浓度时纳米TiO2的荧光比纳米CdS的荧光更强.但在CdS/TiO2复合纳米粒子中，TiO2的荧光被淬灭，而CdS的荧光稍有降低.     

聚噻吩的光电化学研究

导电聚合物是由一些具有共轭π键的聚合物经化学或电化学掺杂后形成的导电率可从绝缘体延伸到导体范围的一类高分子材料。其中噻吩及其衍生物具有导电率高、环境稳定性好、成膜性好、禁带宽度小等特点,是用做光伏电池的理想材料。相继报道的有聚3-甲噻吩[1]、聚3-己基噻吩[2],聚(3-十一烷基-2,2’-并噻吩)[3]等。对于聚噻吩的光电化学性质的研究,在国际上很少见报道,国内尚未见报道,本文对聚噻吩(PTh)的光电化学性质进行了研究。1实验部分1.1仪器与试剂光电化学实验采用带石英窗口的三电极电解池,工作电极为ITO/PTh膜电极,参比电极为饱和…     

TiO2浓度对核-壳结构Ag/TiO2纳米复合粒子结构以及三阶非线性光学性质的影响

采用光还原方法制备了核-壳结构的Ag/TiO2纳米复合粒子, 通过TEM、UV-Vis光谱和XRD表征了不同TiO2浓度下Ag/TiO2纳米复合粒子的结构和光学性质. UV-Vis光谱证明了银颗粒的存在, 且复合粒子中的银粒径随着TiO2含量的增加而增加, 同时随着TiO2浓度的增加, 银的吸收峰出现明显的增强和展宽；从TEM照片 发现, Ag/TiO2纳米复合粒子是一种以Ag为核, 外面包覆一层TiO2的核-壳结构, TiO2浓度和Ag+浓度的增加, 使得复合粒子的银颗粒粒径增大. 用Z-扫描技术, 以锁模Ti:sapphire飞秒激光器发出的脉宽为130 fs激光做光源, 在790 nm波长的光作用下, 研究了0.5%(w)Ag+含量, 不同TiO2浓度的Ag/TiO2纳米复合粒子的非线性光学特性. 结果发现, 在790 nm激光作用下, 0.25%(w)TiO2样品膜有双光子吸收和自聚焦非线性折射现象; 而当TiO2浓度为0.70%(w)时, 样品膜的非线性吸收由反饱和吸收转变为饱和吸收.     

离子液体中纳米TiO2/聚3-甲基噻吩复合膜的制备及性质研究

采用溶胶凝胶法制成了纳米TiO2电极,在离子液体中将其应用于3-甲基噻吩的电化学聚合,采用循环伏安法(CV),在线紫外可见光谱(UV-Vis),扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对TiO2/聚3-甲基噻吩(TiO2/PMT)复合膜进行了表征并研究了其电化学性质.实验证明,不论是用循环伏安法,恒电位,还是恒电流方法,都能在电极上得到聚3-甲基噻吩(PMT)膜,并伴随有明显的掺杂和去掺杂过程.对应的在线紫外可见光谱上,也出现了氧化和还原两种不同的吸收状态,还原(去掺杂)过程中在480 nm处有一个吸收峰,而氧化(掺杂)过程中此峰消失,取而代之的是一个可见光区的逐渐增强的吸收.PMT膜是P型半导体,TiO2是n型半导体,两者之间能够形成p-n异质结,使光电转换效率得以提高.SEM给出了TiO2电极和聚合物修饰的TiO2的形貌图,电极的交流阻抗谱则从一个角度说明了聚合物膜修饰电极的导电性.     

TiO2-MoO3复合纳米管阵列薄膜的制备及其可见光活性

通过阳极氧化的方法制备TiO₂纳米管薄膜, 在MoO₃存在的条件下对该薄膜进行热处理得到TiO₂-MoO₃复合纳米管阵列薄膜. 利用X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), X射线光电子能谱(XPS), 电化学阻抗谱(EIS), Mott-Schottky 及光电化学方法对得到的薄膜进行了表征. XRD结果表明, TiO₂-MoO₃复合纳米管薄膜中的TiO₂主要为锐钛矿晶型. SEM实验证实了薄膜纳米管结构的存在, 样品中的MoO₃均匀地分散在TiO₂纳米管表面. 利用XPS方法分析了TiO₂-MoO₃复合纳米管薄膜元素的组成, 结果表明, MoO₃在TiO₂表面形成TiO₂-MoO₃复合纳米管薄膜. 研究了热处理温度以及热处理时间对样品的光电化学性能的影响, 相对于单纯TiO₂纳米管薄膜, 适量引入MoO₃提高了样品在可见光区的光电响应能力, 样品的平带电位负移. 在450 °C热处理60 min制得的TiO₂-MoO₃复合半导体纳米管阵列薄膜光电响应活性最高.     

Synthesis and Characterization of Magnetic TiO2/SiO2/NiFe2O4 Composite Photocatalysts

Magnetic TiO2/SiO2/NiFe2O4 composite photocatalytic particles with high crystalline TiO2 shell were synthesized via a mild solution route.The prepared composite particles were characterized with X-ray diffraction(XRD),transmission electron microscopy(TEM),high resolution transmission electron microscopy(HRTEM),scanning electron microscopy(SEM),ultraviolet-visible(UV-Vis) spectroscopy and vibrating sample magnetometer(VSM).The results show that the obtained TiO2/SiO2/NiFe2O4 composite particles were composed...     

N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板, 采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列. 扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明: 两种阵列的纳米管均为六角形结构, 直径约为100 nm, 壁厚约为20 nm; 在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中, 掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面, 仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置; 表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化, 增强了纳米管阵列的光吸收效率, 促进了光生载流子的分离. 光催化实验结果表明, N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.     

N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板, 采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列. 扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明: 两种阵列的纳米管均为六角形结构, 直径约为100 nm, 壁厚约为20 nm; 在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中, 掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面, 仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置; 表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化, 增强了纳米管阵列的光吸收效率, 促进了光生载流子的分离. 光催化实验结果表明, N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.     

N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板, 采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列. 扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明: 两种阵列的纳米管均为六角形结构, 直径约为100 nm, 壁厚约为20 nm; 在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中, 掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面, 仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置; 表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化, 增强了纳米管阵列的光吸收效率, 促进了光生载流子的分离. 光催化实验结果表明, N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.     

N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板, 采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列. 扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明: 两种阵列的纳米管均为六角形结构, 直径约为100 nm, 壁厚约为20 nm; 在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中, 掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面, 仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置; 表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化, 增强了纳米管阵列的光吸收效率, 促进了光生载流子的分离. 光催化实验结果表明, N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.     

N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板, 采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列. 扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明: 两种阵列的纳米管均为六角形结构, 直径约为100 nm, 壁厚约为20 nm; 在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中, 掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面, 仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置; 表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化, 增强了纳米管阵列的光吸收效率, 促进了光生载流子的分离. 光催化实验结果表明, N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.     

N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板, 采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列. 扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明: 两种阵列的纳米管均为六角形结构, 直径约为100 nm, 壁厚约为20 nm; 在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中, 掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面, 仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置; 表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化, 增强了纳米管阵列的光吸收效率, 促进了光生载流子的分离. 光催化实验结果表明, N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.     

N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板, 采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列. 扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明: 两种阵列的纳米管均为六角形结构, 直径约为100 nm, 壁厚约为20 nm; 在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中, 掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面, 仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置; 表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化, 增强了纳米管阵列的光吸收效率, 促进了光生载流子的分离. 光催化实验结果表明, N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.     

N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板, 采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列. 扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明: 两种阵列的纳米管均为六角形结构, 直径约为100 nm, 壁厚约为20 nm; 在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中, 掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面, 仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置; 表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化, 增强了纳米管阵列的光吸收效率, 促进了光生载流子的分离. 光催化实验结果表明, N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.