镧掺杂介孔TiO2光催化剂的制备、表征及其光催化性能

以钛酸四正丁酯和硝酸镧为原料, 以P123为模板剂,采用模板法合成了La掺杂型介孔TiO₂光催化剂, 借助TGA-DSC、BET、XRD及UV-Vis等测试手段对样品进行了表征,并以苯酚为模型污染物考察了镧掺杂量对样品光催化活性的影响．结果表明: La掺杂介孔TiO₂光催化剂孔径分布较均匀(～10 nm),比表面积可达165 m²/g．与纯介孔TiO₂相比,经掺杂改性后的样品在紫外光区及可见光区的吸收显著增强,对光具有更高的利用率,La掺杂可显著提高介孔TiO₂的光催化活性.     

Photocatalytic Activity of N-doped TiO2 Photocatalysts Prepared from the Molecular Precursor (NH4)2TiO(C2O4)2

用不同温度控制分解草酸氧钛铵制备N掺杂TiO₂光催化剂．利用XRD、IR、热分析、N₂吸-脱附等温线、XPS、紫外可见漫反射光谱和SEM表征了N-TiO₂光催化剂的结构．400～600 oC焙烧的N-TiO₂光催化剂为纯锐钛矿相,而700 oC焙烧的N-TiO₂光催化剂为锐钛矿和金红石混合相．N掺杂在TiO₂的间隙位使锐钛矿相TiO₂带隙变窄．在光降解甲基橙的反应中,600和400 oC焙烧的N-TiO₂催化剂分别在紫外光和全波长光照射下有最好活性;700 oC焙烧的N-TiO₂催化剂无论在紫外光和全波长光下都表现出最好的比活性,即最高的光量子效率,这可以归因于700 oC焙烧的N-TiO₂光催化剂良好的结晶程度和锐钛矿-金红石异相结的存在．     

Ag-Cu纳米颗粒修饰的N掺杂TiO2纳米棒阵列及其高效光催化CO2还原应用

本文采用微纳加工方法制备了负载高密度Ag-Cu纳米颗粒的N掺杂TiO₂纳米棒阵列样品. 通过TiO₂的N掺杂，可将其吸光范围调控至与Ag纳米颗粒的等离激元吸收频率相匹配的波段，从而实现复合材料中肖特基结与共振能量转移过程的协同作用. 与此同时，Cu纳米颗粒可以为CO₂还原提供活性位点. 在全谱光照射下，复合样品光催化CO₂还原的活性显著提高，CH₄生成速率可达720 μmol·g^-1·h^-1.     

高比表面积TiO2与g-C3N4复合材料的光催化性能及机理研究

本文通过简单的溶剂热法制备了g-C₃N₄与高比表面积的TiO₂复合材料,该方法操作简单且能耗低. 甲基橙降解实验结果表明,高比表面积的TiO₂有效提高了光催化活性. 光电化学测试结果表明,与g-C₃N₄复合后,TiO₂的电荷载流子迁移速率得到明显改善. g-C₃N₄/高比表面积-TiO₂的光催化活性很强,在100分钟内,6%-g-C₃N₄/高比表面积-TiO₂对甲基橙的降解程度可达92.44%. 6%-g-C₃N₄/高比表面积-TiO₂不仅具有良好的光催化降解性能,还具有较高的稳定性. 本文对6%-g-C₃N₄/高比表面积-TiO₂的光催化机理也进行了系统的研究.     

臭氧修饰(001)晶面TiO2纳米片及其光催化降解甲苯研究

本文系统研究了臭氧修饰对(001)主导晶面锐钛矿型TiO₂光催化剂降解甲苯性能的影响. 利用自行搭建的光催化VOCs降解装置对催化剂光降解甲苯的性能进行了测试. 通过多种表征手段，结合原位DRIFTS和DFT计算研究了臭氧表面修饰及甲苯吸附和降解机理. 结果表明，用臭氧进行表面修饰可以显著提高(001)主导晶面TiO₂光催化降解甲苯的性能. (001)晶面上丰富的5c-Ti不饱和配位是臭氧分子的吸附位点，其解离后形成的Ti-O键与H₂O分子结合，在表面生成大量孤立的Ti_5c-OH. Ti_5c-OH 是甲苯分子的吸附位，它的形成显著提高了对甲苯分子的吸附能力. 在光照下Ti_5c-OH与光生空穴结合能形成·OH自由基. 通过臭氧解离产生的O₂也可以与光生电子结合形成超氧自由基. 这些具有强氧化性活性自由基的形成促进了对气相甲苯的光催化降解速率.     

铈和磷钨酸共掺杂纳米二氧化钛中空纤维的制备及其光催化活性

以棉花纤维为模板,以钛酸四正丁酯、硝酸铈铵和磷钨酸为原料采用模板法制备了一系列铈和磷钨酸共掺杂的、具有中空纤维结构的TiO₂光催化材料, 利用扫描电子显微镜、X射线衍射、BET和紫外-可见光谱等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征. 以苯酚溶液的光催化降解为模型反应,考察了不同掺杂量的样品在紫外和可见光下的光催化性能. 结果表明,用模板法制备的TiO₂纤维材料具有中空结构,共掺杂的TiO₂纤维在紫外和可见光条件下较纯TiO₂纤维和单掺杂TiO₂纤维对苯酚溶液具有更好的光催化降解效果, 且铈和磷钨酸的掺杂量显著影响该纤维材料的催化性能;当铈掺杂量为0.3mol%和磷钨酸掺杂量为2mol%,在500 oC焙烧2 h所得中空纤维材料的催化性能最佳,4 h即可使苯酚溶液的降解率达98.5%;重复使用4次仍可使苯酚溶液的降解率保持在87%以上,且该催化剂材料易于离心分离去除.     

铁和镧共掺杂纳米二氧化钛光催化剂的制备、表征及其光催化活性

以葡聚糖为模板,钛酸四正丁酯、硝酸铁和硝酸镧为前驱体采用模板法制备了一系列铁、镧单掺杂及共掺杂纳米TiO₂光催化剂. 利用SEM、XRD、BET比表面积测定和UV-Vis等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征. 以甲基橙溶液的光催化降解为模型反应,考察了不同掺杂的样品在紫外和可见光下的光催化性能. TiO₂材料具有较大的比表面积(约150 m²/g),铁和镧共掺杂纳米TiO₂在可见光区域有较强的吸收,在紫外和可见光条件下较纯TiO₂和单掺杂TiO₂对甲基橙溶液具有更好的光催化降解效果,且铁和镧的掺杂量显著影响该材料的催化性能. 当铁掺杂量为0.5mol%、镧掺杂量为0.3mol%,在500 ℃焙烧2 h所得光催化材料的催化性能最佳,焙烧4 h即可使甲基橙的降解率达98.8%,且该复合材料有较高的循环回收利用率,重复使用4次仍可使甲基橙的降解率保持在88%以上.     

从可溶性单源分子前驱体采用溶胶凝胶法制备ZnO/TiO2 纳米复合物

合成了单源分子前驱体Cl₂TiZn(dmae)₄ (dmae为2-二甲基乙醇胺),并以乙醇为溶剂,加入等摩尔量的水对其进行可控水解得ZnO/TiO₂纳米复合凝胶,经pH=9沉淀,在200、400和600 oC 烧结得到不同的产物T₂₀₀、T₄₀₀、T₆₀₀. XRD分析表明未烧结产物为无定形粉末并随着烧结温度升高晶型改善. ZnO呈纤锌矿结构(六方晶系),TiO₂呈板钛矿型结构(正交). BET分析和扫描电镜表明颗粒的大小随着烧结温度的提高而增加. 红外光谱证明Zn-O和Ti-O的特有的振动频率,OH基团烧结后的产物中被去掉. 所有的样品都显示良好的光催化活性, 且T₆₀₀活性最高.     

乙醇在TiO2(110)表面光催化解离的动力学和超快电子动态学 (cited: 2)

采用实时双光子光电子能谱和时间分辨双光子光电子能谱技术分别研究了乙醇在该表面光催化解离的动力学和超快电子动态学过程. 通过测量与乙醇光催化解离相关的电子激发态随时间的演化,发现这个反应满足分型动力学. 乙醇在还原性TiO₂(110)上的光催化解离比在氧化性表面快,这归结于缺陷的存在降低了反应能垒. 这样一个反应的加速过程很可能是与缺陷电子相关的. 通过干涉双脉冲相关的测量,得到了乙醇-TiO₂界面电子激发态的超快动态学. 与甲醇的情况类似,这个电子激发态的寿命为24 fs. 激发态的出现为TiO₂和它周围环境的电子转移提供了一个通道.     

光沉积Ru和RuO2的锐钛矿TiO2纳米片的光解水产氧

采用水热法以HF作为结构调控剂合成了主要暴露（001）面的锐钛矿TiO₂纳米片,通过光沉积方法分别合成了负载Ru和RuO₂物种的光催化剂。利用X射线衍射、透射电镜和氢气程序升温还原等分析表征了催化剂的结构性质。通过光解水产氧反应来研究催化剂的催化性能,详细考察了Ru含量、负载方式以及氧化和还原处理等因素的影响,光解水产氧速率的差异证明了Ru物种在不同晶面的电荷-空穴分离效应。与负载单一助催化剂的Ru/TiO₂和RuO₂/TiO₂样品相比,活性最优的0.5%Ru-1.0%RuO₂/TiO₂样品由于负载了双助催化剂,其催化活性得到更大的提高,证实了在锐钛矿TiO₂上的晶面电荷-空穴分离效应.     

基于约束非平衡溶剂化理论的对硝基苯胺π-π*光谱移动 (cited: 1)

采用共沉淀法制备不同组分类水滑石前驱体Co-M-Al和Co-M-Ce-Al (M=Zn, Ni, Cu)复合氧化物催化剂催化分解N₂O. 结果表明,Co-M-Al系列氧化物催化剂的催化活性Co-Ni-Al系列>Co-Zn-Al系列>Co-Cu-Al系列;CeO₂添加使得催化剂催化活性进一步提高,N₂O分解温度T₅₀和T₉₀均下降80 oC;继续负载碱金属K也使氧化物催化剂催化活性提高,N₂O分解温度T₅₀和T₉₀下降约50 oC.     

分级多孔Cafe2O4/C的合成及其微波催化活性

以天然木棉为模板,利用造孔及纳米颗粒自组装两步法合成了分级多孔的Cafe₂O₄/C复合催化剂. Cafe₂O₄/C复合催化剂保留了木棉模板的中空纤维形貌,且该中空纤维是由碳及均匀分布在碳表面的Cafe₂O₄纳米颗粒组成. 该复合催化剂具有较强的甲基紫微波催化降解活性. 研究了Cafe₂O₄负载量、微波功率、催化剂用量、甲基紫的初始浓度和pH值对微波诱导甲基紫降解的影响. 结果表明,Cafe₂O₄/C微波降解甲基紫的催化反应具有较高的反应速率和较短的反应时间. 其降解反应符合一级动力学模型. Cafe₂O₄/C 高的催化活性得益于催化反应和吸附特性之间的协同作用.     

大规模合成具有氧空位的多孔Bi2O3用于有效降解亚甲基蓝

光催化降解有机污染物由于其具有低能耗和绿色环保的特点，已经成为研究的热点. 氧化铋纳米晶体的带隙在2.0∽2.8 eV之间，利用它催化可见光降解有机污染物具有较高的活性，从而引起了越来越多的关注. 尽管近年来已经开发了几种制备Bi₂O₃基半导体材料的方法，但是仍然难以用简单的方法大规模地制备高活性的Bi₂O₃催化剂. 因此，开发简单可行的大规模制备Bi₂O₃纳米晶体的方法对于工业废水处理的潜在应用具有重要意义. 本文通过蚀刻商用BiSn粉末，然后进行热处理，成功地大规模制备了多孔Bi₂O₃. 获得的多孔Bi₂O₃在亚甲基蓝(MB)的光催化降解中表现出优异的活性和稳定性. 对该机理的进一步研究表明，多孔Bi₂O₃合适的能带结构允许生成活性氧物种，例如O₂^-·和·OH，可有效降解MB.     

网状钼酸铋的可见光催化活性

采用无助剂、无模板的水热法成功合成网状Bi₂MoO₆. pH值对这一形貌的形成起重要作用. 所制备的网状Bi₂MoO₆样品表现出优异的可见光催化活性,其光催化活性比固相法合成的块状Bi₂MoO₆样品高得多.     

圆盘状Bi2WO6-BiPO4异质结的水热合成及光催化性能 (cited: 1)

采用水热法制备Bi₂WO₆-BiPO₄异质结光催化剂．利用模拟太阳光照射下的罗丹明B降解实验评价了Bi₂WO₆-BiPO₄复合物的光催化性能．结果表明,Bi₂WO₆-BiPO₄光催化活性比Bi₂WO₆和BiPO₄高得多．当Bi₂WO₆与BiPO₄的摩尔比为1:1时复合光催化剂对罗丹明B的降解率最高．Bi₂WO₆-BiPO₄催化活性增强主要归结为两者之间形成了有效的异质结结构,其内建电场能够促进光生载流子的分离．同时,Bi₂WO₆的加入增强了其对可见光的吸收．研究表明O₂· ^-和h⁺在光催化降解过程中是主要的活性物种     

ATP synthase: from single molecule to human bioenergetics

ATP synthase (F_oF₁) consists of an ATP-driven motor (F₁) and a H⁺-driven motor (F_o), which rotate in opposite directions. F_oF₁ reconstituted into a lipid membrane is capable of ATP synthesis driven by H⁺ flux. As the basic structures of F₁ (α₃β₃γδε) and F_o (ab₂c₁₀) are ubiquitous, stable thermophilic F_oF₁ (TF_oF₁) has been used to elucidate molecular mechanisms, while human F₁F_o (HF₁F_o) has been used to study biomedical significance. Among F₁s, only thermophilic F₁ (TF₁) can be analyzed simultaneously by reconstitution, crystallography, mutagenesis and nanotechnology for torque-driven ATP synthesis using elastic coupling mechanisms. In contrast to the single operon of TF_oF₁, HF_oF₁ is encoded by both nuclear DNA with introns and mitochondrial DNA. The regulatory mechanism, tissue specificity and physiopathology of HF_oF₁ were elucidated by proteomics, RNA interference, cytoplasts and transgenic mice. The ATP synthesized daily by HF_oF₁ is in the order of tens of kilograms, and is primarily controlled by the brain in response to fluctuations in activity.     

使用发射光谱对H2稀释情况下的感应耦合H2/C4F8等离子体中碳氟基团的研究

在射频输入功率为400W，气压为0.8Pa的条件下，使用光强标定的发射光谱方法研究了感应耦合H₂/C₄F₈等离子体中CF, CF₂, H和F基团的相对密度随流量比R=H₂/(H₂+C₄F₈)的变化情况，而HF基团相对密度的变化由四级质谱仪探测得到。结果表明等离子体活性先随着R的增加而升高，然后随着R的进一步增加而下降。在流量比从0逐渐上升到0.625的过程中，CF和CF₂基团的相对密度不断降低。实验中测得的CF基团的相对密度[CF]与理论计算得到的[CF]有很好的一致性说明了电子与CF2基团的碰撞反应是CF基团产生的主要原因。文中还讨论了HF基团。