Ag修饰N-石墨烯/TiO2纳米复合材料的光催化活性

采用一步溶剂热法与光催化还原法制备了Ag修饰N掺杂石墨烯/TiO2纳米复合材料,用XRD、SEM、FT-IR、XPS和UV-Vis DRS等技术对样品进行了表征,实验考察了复合材料在模拟太阳光下光催化产氢活性,分析讨论了其光催化产氢反应机理.结果表明,该纳米复合材料具有显著的光催化活性,模拟太阳光照射下10 h内样品的产氢量达到1132.54 μmol,比纯TiO2的产氢量提高了4.3倍,Ag和N掺杂石墨烯的协同效应提高了TiO2半导体的光催化活性和量子效率.     

三种改性方法对纳米ZnO催化剂粉体的光催化性能的影响

以SnCl4·5H2O、ZnNO3·6H2O、HCl、NaOH、FeCl3·6H2O为原料,采用共沉淀法制备Fe掺杂纳米ZnO、纳米ZnO/SnO2和Fe掺杂纳米ZnO/SnO2三种复合催化剂粉体,以降解甲基橙溶液反应为模型,研究了不同比例的ZnO/SnO2复合、Fe元素掺杂量以及SnO2复合Fe元素掺杂同时作用对纳米ZnO粉体光催化活性的影响,采用X射线衍射(XRD)测试方法对不同量Fe元素掺杂纳米ZnO粉体进行了表征.采用透射电镜对三种改性方法ZnO粉体进行表征.结果表明:随着ZnO/SnO2的物质的量比增加,ZnO/SnO2复合光催化剂的催化活性先增加,然后降低;随着Fe掺杂量的增加,纳米ZnO粉体的光催化活性先增加,然后降低.三种改性方法都能提高纳米ZnO粉体的光催化活性,其中Fe元素掺杂以及SnO2复合改性纳米ZnO粉体的光催化效果最好,物相为ZnO和SnO2,颗粒尺寸为15 ～20 nm,分散性好,比表面积为68.7m2/g.     

α-Fe2O3/TiO2光催化剂的制备及可见光催化降解罗丹明B的研究

采用浸渍法制备不同掺杂量的负载型光催化剂 α-Fe2O3/TiO2,通过XRD、SEM-EDX、XPS和N2-sorption等手段对其进行表征,并研究其在可见光照射下对罗丹明B的降解性能.考察了不同掺杂量的复合纳米粒子、不同浓度的H2O2溶液、不同pH等条件对可见光降解罗丹明B的影响.结果表明,复合α-Fe2O3/TiO2催化剂的光催化活性均高于单一的α-Fe2O3或TiO2,其中α-Fe2O3掺杂量为6.0wt;的α-Fe2O3/TiO2的光催化活性和光降解稳定性最好.     

V掺杂TiO2/粉煤灰漂珠光催化降解DMF的研究

以粉煤灰漂珠为载体、钛酸四丁酯为钛源、偏钒酸铵为钒源,采用溶胶凝胶法制备了V掺杂TiO2/粉煤灰漂珠光催化复合材料.采用XRD、UV-Vis/DRS、XPS、SEM、EDS等测试手段对其进行了表征分析,以二甲基甲酰胺(DMF)为有机污染物对其光催化活性进行了研究.结果表明:粉煤灰漂珠表面负载的TiO2为锐钛矿型;掺杂的V以V5、V4的形式存在于TiO2品格中,V的掺杂能够促使TiO2产生可见光响应(红移)而且能够提高催化剂的光催化活性,但是,掺杂过量的V会导致光催化活性降低;确定了当最佳V掺杂量为1;,加入量为0.5g时,暗反应30 min、光催化180 min后对浓度为50 mg/L、pH =3的DMF溶液的去除率达88.2;,循环使用4次后,对DMF溶液的去除率仍在65;以上,显示出较好的光催化性能和稳定性.     

La3+,Al3+共掺杂纳米ZnO光催化降解活性艳蓝X-BR研究

采用溶胶-凝胶法制备了不掺杂和掺杂铝离子、镧离子以及两种离子共掺杂的ZnO,并用X射线衍射(XRD),高分辨透射电镜(HRTEM),紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对其进行了表征.用紫外灯作为光源,一定浓度的活性艳蓝X-BR溶液为光催化反应模型污染物,研究了各种离子掺杂ZnO的光催化性能,考察了掺杂量对降解率的影响.结果表明,镧离子和铝离子掺杂浓度为2 at;和3 at;的共搀杂ZnO的光催化性能最好;在室温下,加入催化剂浓度为0.1 g/L,降解时间为45 min时,对活性艳蓝X-BR溶液的降解率达到96.63;.     

CuO/SnO2/TiO2复合光催化剂的制备及光催化性能

采用硬脂酸法制备了CuO/SnO2/TiO2复合光催化剂,采用XRD及TG-DTA分析对其物相和热稳定性进行了表征,并通过苯酚的光催化降解行为对所制备催化剂的活性进行了评价.结果表明,经500 ℃热处理的CuO/SnO2/TiO2复合光催化剂属于单一的锐钛矿相,且铜、锡氧化物的引入抑制了TiO2的结晶和晶粒的生长.当催化剂组成为Cu:Sn:Ti=0.25:5:100(物质的量比),焙烧温度为500 ℃,催化剂投加量为0.5 g·L-1,溶液pH为4.0时,经3 h光催化反应苯酚的降解率达97.1;.     

Ti/SnO2 +Sb2Ox/PbO2耐酸阳极的寿命及电催化性能

用电沉积法制备了Ti/SnO2 +Sb2Ox/PbO2耐酸阳极,采用交流阻抗法测定了电极的导电性,利用加速寿命实验测定了电极的加速使用寿命,同时引入循环伏安新方法定量考察不同Sb掺杂物质的量分数对电极表面分形维数的影响,并且讨论了电极在酸性溶液中的析氧电催化性能。结果表明,Sb掺杂物质的量分数在0.02和0.10时Ti/SnO2 +Sb2Ox/PbO2电极的分形维数较高,表明电极表面粗糙程度较大,析氧电催化性能较好,是优良的高析氧电位下的阳极材料,适用于阳极氧化获得产品的电极过程。Sb掺杂物质的量分数为0.06时Ti/SnO2 +Sb2Ox/PbO2电极的导电性最好,加速使用寿命达到89 h。因此,Ti/SnO2 +Sb2Ox/PbO2电极是酸性溶液中较好的阳极材料。     

F掺杂纳米TiO2/硅藻土复合材料光催化性能研究

以硅藻土为载体,钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了F掺杂纳米TiO2/硅藻土复合光催化材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对材料的晶体结构、微观形貌及光学性能进行了表征.结果表明与纯TiO2相比,硅藻土显著提高了材料的吸附能力,有效抑制了催化剂纳米粒子的团聚;F掺杂量为1;时,制备的F-TiO2/硅藻土样品在可见光下对罗丹明B降解效果最好.     

多孔陶瓷负载Sm3+掺杂TiO2降解亚甲基蓝溶液的研究

利用有机先驱体浸渍法制备高气孔率Al2O3多孔陶瓷,再采用真空浸渍及溶胶-凝胶法制备了Al2O3多孔陶瓷负载不同Sm3+掺杂量的TiO2光催化材料,在紫外光下以亚甲基蓝溶液为光催化降解对象,研究稀土掺杂量、亚甲基蓝溶液pH值及溶液初始浓度等对负载型TiO2的光催化活性的影响规律.研究结果表明,相比于单独使用的TiO2粉体材料,负载型TiO2光催化材料不但比表面积大,光催化活性高,还有利于回收利用.在亚甲基蓝溶液的pH值为9、初始浓度为15 mg/L条件下,随着Sm3+掺入量的增加,材料光催化活性呈先上升后下降趋势,掺入l mol; Sm3+的负载型TiO2的光催化活性最高.掺入Sm3不仅有助于空穴与光生电子对的分离,还可以细化TiO2晶粒,改善材料的光催化活性.     

ZnO/g-C3N4复合光催化剂制备及其光催化性能研究

以硝酸锌、三聚氰胺为原料,采用热解法合成ZnO掺杂g-C3N4复合光催化剂.利用XRD、SEM、UV-Vis等对合成产物的组成、形貌及光吸收性能进行了表征.研究了热解温度及ZnO的掺杂量对合成产物性能的影响,并以亚甲蓝溶液为模拟污染物,对合成ZnO/g-C3N4进行光催化性能评价.结果表明:ZnO掺杂有利于提高ZnO/g-C3N4复合材料的光催化性能,当热解温度为650℃、保温时间为60 min、ZnO的掺杂量为2.5wt;时,合成的ZnO/g-C3N4光催化性能最佳,在高压汞灯照射240 min时,对亚甲蓝溶液的降解率为84.1;,比同条件下单一g-C3N4光催化性能提高26.2;.     

Cu替位与空位及Cu、S共掺SnO2的光磁性质研究

运用第一性原理,基于密度泛函理论,计算了Cu分别以替位和空位两种方式掺杂SnO2的电子结构和光电特性,并对两种掺杂方式做了一定的比较研究;磁性方面,主要研究了Cu、S共掺SnO2后的磁学性能.计算表明,两种方式掺杂,都使SnO2具有半金属特性,Cu原子将与周围的O原子发生强烈的交换作用,Cu原子对态密度的贡献主要在费米能级附近.相比之下,空位掺杂后的晶胞体积略大于替位掺杂后的SnO2,对光的能量损耗也比替位掺杂的低.对于Cu、S共掺的体系,计算表明:每个Cu原子的掺入将产生0.46μB的磁矩,而一个S原子将引入0.36μB的磁矩,Cu原子周围的O原子也对磁矩有一定的贡献.经过分析,发现体系的磁性来源主要是Cu-3d和S-3p,以及Cu-3 d与O-2 p间的强烈耦合作用.     

SnO2/氮掺杂石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学性能研究

采用温和的水热法在氧化石墨烯(GO)片层上原位生长纳米SnO2颗粒, 通过氨水调节体系pH值并对石墨烯进行掺氮,成功制备出了SnO2/氮掺杂石墨烯(N-rGO)和SnO2/石墨烯(rGO)纳米复合材料,并对它的电池和电催化性能进行研究.XRD和SEM等分析结果表明,SnO2颗粒均匀地分布在N-rGO和rGO表面,粒径分别为50 nm和100 nm左右.进一步的TEM结果表明,SnO2颗粒是由更细小的粒径为5~7 nm SnO2颗粒所组成的二次团聚体.半电池性能测试结果表明:在100 mA/g电流密度下,SnO2/N-rGO和SnO2/rGO的可逆容量分别为901 mAh/g、756 mAh/g,比同等条件下纯的纳米SnO2高6.0和4.9倍;在2 A/g的高电流密度放电情况下, SnO2/N-rGO和SnO2/rGO的放电比容量分别可以达到619 mAh/g和511 mAh/g,表现出优异的倍率性能.电催化性能测试表明:SnO2/N-rGO的催化活性要高于SnO2/rGO,催化氧还原反应(ORR)主要按照四电子转移过程进行,为非铂催化剂的研究提供了一个新的思路.     

低温引入碳对锂离子电池材料SnO2阳极行为的影响

以SnO2和葡萄糖为原料,采用一种简单的低温水热法制备了SnO2/C复合材料.采用SEM, TEM, XRD, TG和电化学测试系统对SnO2/C复合材料进行研究,研究结果表明:样品由亚微米大小球形颗粒组成,碳含量大约1.5 wt;.作为锂离子电池负极材料,SnO2/C复合材料展现了高达52.7;的起始库仑效率和753.4 mAh/g的可逆容量,而没有碳复合的SnO2材料仅显示了39.8;的起始库仑效率和548 mAh/g的可逆容量.SnO2/C复合材料也展现了良好的循环性能和稳定的高倍率性能.这表明水热法低温引入碳是SnO2/C复合材料具有良好电化学性能的重要影响因素.     

稀土元素Sm与C共掺SnO2的电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用第一性原理密度泛函理论,计算了Sm-C共掺SnO2体系的能带结构、能态密度、光学性质.计算结果表明:Sm-C近邻共掺体系的晶胞的结构比较稳定.在电子结构方面,共掺体系的禁带宽度值最小,表明电子从价带激发到导带所需的能量最小.在光学性质方面,掺杂体系都发生了红移,其中Sm-C共掺体系的红移程度最大,增强了对可见光的响应范围;在可见光区,掺杂体系的反射系数、静态介电常数、静态折射率的值都大于纯SnO2,且Sm-C共掺杂体系的值最大.     

Mg-N阴阳离子共掺杂SnO2的第一性原理研究

基于密度泛函理论,利用第一性原理计算Mg-N阴阳离子双受主共掺杂SnO₂的电子结构、电荷密度分布和缺陷形成能.Mg、N分别取代SnO₂晶体中的Sn和O,掺杂浓度分别为4.17at;、2.08at;,Mg-N键之间的共价性明显高于Sn-O键,富氧条件下,Mg-N共掺杂的缺陷形成能为2.67 eV,有利于进行有效的受主替代掺杂.Mg单受主掺杂SnO₂时,增加了带隙宽度,费米能级进入价带,Mg-N共掺杂SnO₂时,带隙窄化,表现出明显的p型导电类型.     

Sn1-xNxO2材料光电性质的研究

基于密度泛函理论的第一性原理,采用广义梯度近似(GGA)下的线性缀加平 面波(FP-LAPW)方法,应用WIEN2K软件计算了超晶胞结构Sn1-xNxO2材料的总态密度、能带结构和光学折射率及介电函数虚部.计算结果表明掺杂后费米能级向低能方向移动,随着掺杂量的增加,Sn1-xNxO2材料的价带和导带的分裂程度增强,禁带宽度逐渐减小,并且在1.35～ 2.50 eV的能量范围上形成了杂质带,其主要来源是N的2p态上的电子.分析Sn1-xNxO2材料的能带结构可知掺杂前后均是直接跃迁半导体,掺杂后其介电函数谱和折射率也与带隙相对应地发生红移,介电谱的跃迁峰与电子从价带到导带的跃迁有关,从理论上指出光学性质与电子结构之间的内在关系.     

La2O3掺杂对SnO2基陶瓷显微结构与电阻率的影响

以La2O3作掺杂剂,制备了La2O3掺杂的SnO2陶瓷.采用XRD、SEM以及其它测试手段对该陶瓷进行测试.结果表明:掺入适量的La2O3能够降低SnO2基陶瓷电阻率,促进SnO2晶相的形成和生长,对SnO2基陶瓷的致密化起到良好的作用.     

掺Sr2+溴化铈晶体的生长与闪烁性能研究

采用坩埚下降法生长了直径为25.4 mm的纯溴化铈晶体和0.1%、0.2%和0.5%(摩尔分数)Sr²⁺掺杂的溴化铈晶体。将所生长晶体加工成直径25.4 mm、厚度10 mm的坯件,并进行紫外和X射线激发荧光光谱、¹³⁷Cs源激发多道能谱等测试。结果表明:Sr²⁺掺杂会导致晶体X射线激发下的发射光谱出现轻微红移,而随着Sr²⁺掺杂量的增加,晶体的能量分辨率依次提高,光输出依次降低;当Sr²⁺掺杂量为0.5%时,溴化铈晶体的能量分辨率最高,达3.83%@662 keV,但过高含量的Sr²⁺掺杂会造成晶体生长困难。综合考虑晶体性能和生长情况,Sr²⁺掺杂量为0.2%时较为适宜,所获得的ϕ25.4 mm×25.4 mm CeBr₃∶0.2%Sr晶体封装件的能量分辨率为3.92%@662 keV。     

SnCl4醇水溶液制备SnO2电子传输层及其在钙钛矿太阳电池中的应用

二氧化锡因其具有高透过率及高电子迁移率已被广泛应用于钙钛矿太阳电池中作为电子传输层.本文采用无水SnCl4作为锡源前驱,乙醇作为溶剂,水作为氧化剂,通过SnCl4的水解反应制备了SnO2电子传输薄膜.研究发现改变溶液中水的比例,可以调控SnO2薄膜的形貌及光电性能.通过制备工艺优化、将其作为电子传输层最终获得了效率高达17.38;的平面钙钛矿太阳电池.     

Ce3+激活NaSr4(BO3)3荧光粉的格位占据和发光性质研究

采用高温固相法制备了一系列可被紫外光有效激发的Na_1+xSr_4-2x(BO₃)₃∶xCe³⁺荧光粉,并通过X射线衍射、扫描电镜、荧光光谱等测试方法对样品的物相结构、形貌和发光特性进行了表征及分析。X 射线衍射结果显示,Ce³⁺成功掺入到基质NaSr₄(BO₃)₃中;利用高斯峰拟合、多光谱对比等手段,分析并验证了发光中心Ce³⁺占据了NaSr₄(BO₃)₃中Sr²⁺(1)和Sr²⁺(2)两个格位;研究了不同浓度Ce³⁺的掺杂对发光位置和发光强度的影响,随着Ce³⁺掺杂浓度的提高,发射光谱出现红移,发光强度出现增强→减弱→再增强的趋势;将荧光粉的发射光谱与植物光合色素吸收光谱进行对比,发现它不仅可以吸收300~350 nm的紫外光,发射光谱还很好地覆盖了植物光合色素所需的蓝光区吸收波段,证明其在农业生产的转光剂方面有潜在应用价值。