基于电子顺磁共振的ZnTPP激发态及其TEMPO各向异性的研究

为了研究卟啉类敏化剂的光致激发态能量转移和电子转移问题,本文基于紫外可见光谱仪和电子顺磁共振波谱仪,构建了以锌卟啉为研究对象的"锌卟啉-稳态自由基-二甲苯"实验体系.锌卟啉的紫外可见光谱显示,在可见光谱的B带和Q带出现明显的特征峰,是锌卟啉分子中电子由基态能级跃迁至激发态能级产生的.低温条件下受紫外可见光辐照的实验体系的电子顺磁共振波谱,检测到了稳态自由基四甲基哌啶氧化物的增强吸收电子顺磁共振波谱.根据分子激发态相关理论、光化学物理反应理论和化学诱导电子自旋极化理论对实验结果进行了分析,结果表明,四甲基哌啶氧化物稳态自由基电子顺磁共振波谱的增强吸收对应于锌卟啉光致激发态的能量转移和电子转移;四甲基哌啶氧化物在低温(143 K)下的电子顺磁共振波谱表现出的各向异性特征现象来源于氮氧自由基电子与氮核的各向异性超精细相互作用.     

电场热处理条件下TiO2薄膜的晶化行为研究

利用溶胶-凝胶法和电场热处理工艺在玻璃表面制备出一层TiO₂薄膜，采用DTA ，Raman光 谱，XRD和AFM等测试手段分析了TiO₂薄膜在电场热处理过程中的晶化行为.然后 在理论上 分析了外电场对TiO₂薄膜热处理过程的影响，提出了通过引入外电场促进TiO2薄膜从无 定形到锐钛矿的相转变的方法.通过甲基橙水溶液的光催化降解实验表明：在520℃电场热处 理条件下的TiO₂薄膜的光催化效率高于未引入电场热处理的TiO₂薄 膜. 关键词： 薄膜 晶化 电场 2')" href="#">TiO₂     

羧酸型聚芴/二氧化钛杂化材料的制备及其荧光猝灭行为

通过Suzuki偶合反应合成了聚[9,9-二辛基芴-9,9-双(丙酸基)芴](PF8COOH),并采用溶胶-凝胶法制备了羧酸型聚芴/二氧化钛(TiO₂)杂化材料。通过核磁共振氢谱(¹H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、X射线衍射(XRD)和荧光发射光谱对聚合物及其杂化材料进行了表征,并研究了杂化材料的荧光猝灭行为。结果表明,所合成的PF8COOH数均分子量为19 600,PF8COOH的紫外-可见吸收和荧光发射光谱较聚(9,9-二辛基芴)(PF8)均发生红移。通过溶胶-凝胶法制得了PF8COOH/TiO₂杂化材料,其中TiO₂主要为金红石型。杂化材料出现明显的荧光猝灭现象,TiO₂含量越大则杂化材料的荧光猝灭现象越明显。羧基的引入可使聚芴与TiO₂之间的相互作用增强,电子更容易从聚芴向TiO₂转移,因而PF8COOH/TiO₂杂化材料的荧光猝灭现象比PF8/TiO₂杂化材料更明显。     

Mn,N共掺杂对锐钛矿相TiO2微观结构和性能的影响

采用第一性原理平面波超软赝势方法,系统研究了Mn,N共掺杂对锐钛矿相TiO₂的晶体结构、缺陷形成能、电子结构、光学性质以及氧化还原能力的影响.研究表明:Mn,N共掺杂锐钛矿相TiO₂后,TiO₂晶格发生了畸变,导致晶体八面体偶极矩增加,有利于光生电子-空穴对的有效分离;在TiO₂带隙中出现了杂质能级,使锐钛矿相TiO₂的光学吸收带边红移,可见光区的吸收系数明显增大,有利于光催化效率的提高;在不考虑 关键词： 2')" href="#">锐钛矿相TiO₂ 第一性原理 Mn和N共掺杂 光催化性能     

N,Fe, La三掺杂锐钛矿型TiO2能带调节的理论与实验研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势方法(PWPP), 利用Material studio 计算N, Fe, La三种元素掺杂引起的锐钛矿TiO₂晶体结构、能带结构和态密度变化. 并通过溶胶-凝胶法制得锐钛矿型本征TiO₂, N, Fe共掺杂TiO₂和N, Fe, La共掺杂TiO₂; 用X射线衍射和扫描电镜表征结构; 紫外-可见分光光度计检测TiO₂对甲基橙的降解效率变化. 计算结果表明, 由于N, Fe, La三掺杂TiO₂的晶格体积、键长等发生变化, 导致晶体对称性下降, 光生电子-空穴对有效分离, 同时在导带底和价带顶形成杂质能级, TiO₂禁带宽度由1.78 eV变为1.35 eV, 减小25%, 光吸收带边红移, 态密度数增加, 电子跃迁概率提升, 光催化能力增加. 实验结果表明: 离子掺杂使颗粒变小, 粒径大小: 本征TiO₂>N/Fe_TiO₂>N/Fe/La_TiO₂, 并测得N/Fe/La_TiO₂发光峰425 nm, 能隙减小, 光催化能力比N/Fe_TiO₂强, 增强原因是杂质能级和电子态数量增加引起.     

FTIR与XRD的均匀粒度分布Ce-Cu/TiO2空心微球制备机理研究

随着社会经济的发展,环境空气品质已经成为研究热点。TiO₂是一种化学稳定性高,耐腐蚀性强,对人体无毒无害的N型半导体材料。利用TiO₂的光催化性能提高室内环境空气品质已经成为研究焦点,但是由于TiO₂只能在紫外光源下才具有较高的光催化效率,而在可见光源下的光催化效率较低,从而极大的限制了TiO₂在室内环境领域的发展。因此,研发在可见光源下具有良好光催化性能的TiO₂复合材料势在必行。利用元素掺杂改性技术与提高比表面积方法可以改善光催化反应过程中量子效率和对光能的利用率,以加快电子和空穴向表面迁移的速率同时降低光生载流子的复合机率。以二氧化硅SiO₂为模板、聚乙烯吡咯烷酮为成膜剂、硝酸铈Ce(NO₃)₃·6H₂O和硝酸铜Cu(NO₃)₂·3H₂O为改性剂采用溶胶-凝胶法制备均匀粒度分布的Ce-Cu/TiO₂空心微球,并将制备过程分为四个阶段,即纳米SiO₂球模板的制备、Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球凝胶的制备、Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球的制备和Ce-Cu/TiO₂空心微球的制备。利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）与X射线衍射仪（XRD）对Ce-Cu/TiO₂空心微球的制备过程各阶段生成物进行测试与分析,即在纳米SiO₂球模板的制备阶段从微观角度研究纳米SiO₂球模板的搭建过程,在Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球凝胶的制备阶段研究TiO₂附着于纳米SiO₂球模板的过程,在Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球的制备阶段研究煅烧工艺对Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球中晶相与结构的影响,在Ce-Cu/TiO₂空心微球的制备阶段研究氢氧化钠溶液对Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球中纳米SiO₂球模板洗涤效果的影响。利用紫外-可见分光光度计（UV-Vis）对Ce-Cu/TiO₂空心微球的光响应性能进行测试与分析,以研究Ce-Cu/TiO₂空心微球对可见光源的利用效率。利用激光粒度分析仪（LPSA）与扫描电子显微镜（SEM）对Ce-Cu/TiO₂空心微球的粒度分布与微观形貌进行测试与分析,以研究Ce-Cu/TiO₂空心微球的均匀粒度分布效果。结果表明：以Si-O-Si基团构建非晶体结构的无定形态纳米SiO₂球模板,有利于聚乙烯吡咯烷酮在纳米SiO₂球模板表面附着,从而控制Ce-Cu/TiO₂空心微球的空腔结构。Ce-Cu掺杂基本进入TiO₂晶体,极少进入纳米SiO₂球模板晶体,从而抑制了Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球中TiO₂由锐钛矿相向金红石相的转变。Ce-Cu掺杂TiO₂可以促使TiO₂内部形成新的能级,实现能量较小的光子捕获e-和h+,从而提高Ce-Cu/TiO₂空心微球对可见光源的利用效率。Ce-Cu/TiO₂空心微球的表面光滑且不存在明显的缺陷,其形貌呈现良好的球体且粒径分布均匀,即d₉₀为219.54 nm,d₅₀为151.60 nm、d₁₀为103.84 nm,以及d₉₀-d₁₀为115.70 nm。研究结果为进一步获得可见光源下具有良好光催化性能的均匀粒度分布Ce-Cu/TiO₂空心微球提供理论依据和研究基础。     

Cu掺杂纳米TiO2光催化还原CO2实验研究

利用溶胶凝胶法制备不同掺杂量的CuO-TiO₂纳米粉体,采用热重差热分析仪（TG-DTA）,X射线衍射仪（XRD）,场发射扫描电镜（FSEM-EDX）等手段对其进行表征;在波长为253.7nm的紫外灯照射下,进行CO₂光催化还原实验研究,探究CO₂光催化资源化利用可行性,。结果表明,溶胶凝胶法制备所得CuO掺杂TiO₂纳米粉体,粒径大小在20～30 nm之间;CO₂光催化还原主要产物为甲醇,掺杂量为5%（质量分数）CnO-TiO₂纳米粉体催化效果最好,反应10 h后得到甲醇产量为27mg·（g-cata）^-1;随着反应时间的增加,产物中甲醇含量也逐渐增加。     

Bi2S3/BiOCl复合光催化剂的水热合成及其高活性

采用一种简便的水热法在433 K的温度下成功合成了具有不同Bi₂S₃质量分数的Bi₂S₃/BiOCl复合光催化剂,利用各种技术对其进行了表征.在紫外光照射下,以甲基橙水溶液的光催化降解为模型反应,评价了Bi₂S₃/BiOCl复合光催化剂的活性.研究结果表明:与纯Bi₂S₃和纯BiOCl相比,Bi₂S₃/BiOCl样品明显具有更高的光催化性能,尤其当Bi₂S₃在Bi₂S₃/BiOCl中的质量分数为26.5%时,Bi₂S₃/BiOCl复合催化剂的光催化活性与商业P25(TiO₂)的活性非常接近,而这种商业P25在紫外光照射下是公认的高效光催化剂.这种明显提高的光催化活性主要归功于光生电子和空穴在Bi₂S₃和BiOCl形成异质结界面上的有效转移,降低了电子-空穴对的复合.     

室温下超声波辐照制备介孔结构的TiO2及其光催化性能

在室温条件下,利用超声波辐照方法合成了一系列具有大比表面积的介孔结构TiO₂光催化剂。应用N₂-物理吸附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段对合成的样品进行了表征。考察了超声波强度、发射时间对TiO₂的结晶度、比表面积、孔体积、孔径等物理结构的影响,并提出了超声波辐照下TiO₂的介孔结构的形成机理。以λ=365 nm的紫外光为光源,评价了该系列催化剂光催化降解染料甲基橙的性能。结果表明超声波功率的增加将增加TiO₂的结晶度和孔径,并使其晶粒发生细化,提高催化剂的分散性。声化学合成的样品具有较高的光催化活性,其主要原因是超声波辐照方法合成的TiO₂具有较高的结晶度和较大的比表面积和孔体积。      

非晶钛酸铋的晶化过程

利用差热分析、X射线衍射和透射电子显微镜等技术对溶胶-凝胶法合成的凝胶的晶化过程进行了分析，实验结果表明，Bi₄Ti₃O₁₂非晶凝胶晶化过程经历了四个过程：首先在433℃先形成了Bi₂O₃和TiO₂亚稳相，然后在488℃时TiO₂亚稳相与Bi₂O₃反应形成Bi，Ti复合氧化物亚稳相Bi₂T 关键词： 钛酸铋 铁电材料 溶胶凝胶 非晶 晶化过程     

Preparation of S-TiO2 photocatalyst and photodegradation of L-acid under visible light

S-doped TiO₂ (S-TiO₂) photocatalyst was synthesized by sol–gel method with tetrabutyl titanate and thiourea as precursor. S-TiO₂ was characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), UV–vis absorption spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM) and the photocatalytic activity was evaluated by 1-naphthol-5-sulfonic acid (L-acid) under UV, visible light and solar light radiation. The results showed that doped S could improve photoabsorption property of TiO₂ in the visible region, leading the increase in the photocatalytical activity of TiO₂.

The average particle size of the S-TiO₂ photocatalyst is about 10 nm. The S-TiO₂-4 photocatalyst contains 100% anatase crystalline phase of TiO₂. In the S-TiO₂-4 photocatalyst, S does not exist independently, but is incorporated into the crystal lattice of TiO₂. In the inner crystal lattice of the S-TiO₂-4 photocatalyst, S as S²⁻ replaces O in TiO₂, while on the surface of crystal lattice, S exists as S⁴⁺ and S⁶⁺.

The photocatalytical activity of S-TiO₂-4 photocatalyst for the photodegradation of L-acid is better than that of pure TiO₂. Under the same conditions, the photodegradation efficiency of L-acid for the S-TiO₂-4 photocatalyst and the solar light irradiation is 85.1%, while it is only 26.4% for pure TiO₂. In addition, the final products of the photocatalysis of L-acid using the S-TiO₂-4 photocatalyst are not organic compounds with low molecular weight, but the inorganic compounds.     

Probing reaction mechanisms in mixed phase TiO2 by EPR

Charge separation processes in mixed phase TiO₂ photocatalysts are investigated by electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. The mechanisms of interfacial electron transfer, subsequent charge migration and recombination at surface sites, and other interfacial effects on chlorophenol/TiO₂ chemistry have been probed. Distorted interfacial sites have been observed and are proposed as catalytically reactive hot spots. This detailed knowledge of charge transfer processes is critical to the nanoscale design of catalysts and subsequent improvement of catalytic efficiency.     

Sonochemical and visible light induced photochemical and sonophotochemical degradation of dyes catalyzed by recoverable vanadium-containing polyphosphomolybdate immobilized on TiO2 nanoparticles

Na₅PV₂Mo₁₀O₄₀ supported on nanoporous anatase TiO₂ particles, TiO₂–PVMo, was used as an efficient photocatalyst for photocatalytic degradation of different dyes by visible light using oxygen as oxidant. This catalyst showed a good catalytic activity in the sonocatalytic and sonophotocatalytic decomposition of different dyes in aqueous solutions. The TiO₂–PVMo composite showed higher photocatalytic and sonocatalytic activity than pure polyoxometalate or pure TiO₂.     

Inverted organic solar cells with solvothermal synthesized vanadium-doped TiO_2 thin films as efficient electron transport layer

We investigated the effects of using different thicknesses of pure and vanadium-doped thin films of TiO_2 as the electron transport layer in the inverted configuration of organic photovoltaic cells based on poly(3-hexylthiophene) P3HT:[6-6] phenyl-(6) butyric acid methyl ester(PCBM). 1% vanadium-doped TiO_2nanoparticles were synthesized via the solvothermal method. Crystalline structure, morphology, and optical properties of pure and vanadium-doped TiO_2 thin films were studied by different techniques such as x-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmittance electron microscopy, and UV–visible transmission spectrum. The doctor blade method which is compatible with roll-2-roll printing was used for deposition of pure and vanadium-doped TiO_2 thin films with thicknesses of 30 nm and 60 nm. The final results revealed that the best thickness of TiO_2 thin films for our fabricated cells was 30 nm. The cell with vanadium-doped TiO_2 thin film showed slightly higher power conversion efficiency and great J_(sc) of 10.7 mA/cm~2 compared with its pure counterpart. In the cells using 60 nm pure and vanadium-doped TiO_2 layers, the cell using the doped layer showed much higher efficiency. It is remarkable that the external quantum efficiency of vanadium-doped TiO_2 thin film was better in all wavelengths.     

Spectroscopic properties of ZnWO4 single crystal doped with Fe and Li impurities

The influence of Fe and Li co-doping on optical properties of ZnWO₄ crystals have been investigated by optical spectroscopy and electron paramagnetic resonance (EPR). The iron ions were added to the ZnWO₄ composition in the form of Fe⁰, FeO or Fe₂O₃. EPR has been used for determination of the Fe³⁺ concentration. The luminescence and excitation spectra obtained at different temperatures are presented. Under excitation 325 nm, two bands were observed: blue-green emission peaked at 490 nm and red peaked at 650 nm. The blue- green emission is related to Fe³⁺ and their shape depends on the doping method. The red emission is not related to the Fe³⁺.     

T4有机染料敏化薄膜的超快动力学特性

利用飞秒瞬态吸收光谱和基于飞秒荧光上转换技术的飞秒时间分辨荧光动力学对T4有机染料敏化的Al₂O₃薄膜和TiO₂薄膜中的激发态过程进行了研究。对这两种敏化薄膜中的荧光动力学进行了多指数拟合。所得到T4染料敏化TiO₂薄膜中的电子注入效率为93%。此外,通过静态非均匀电子耦合模型拟合,得到T4敏化TiO₂薄膜中的电子转移速率为1.17 ps^-1。     

碳量子点负载TiO_2纳米棒阵列的光电化学性能

研究了碳量子点负载的Ti O2纳米棒阵列光阳极的光电化学过程和光催化行为。实验发现碳量子点的引入使Ti O2纳米棒阵列在可见光区域的吸收强度增强,对可见光的响应电流提高3倍,光照下的开路电位增加了2.5%,光生载流子的转移和传输能力得到相应提高。光阳极对亚甲基蓝的降解特性显示,碳量子点的引入使Ti O2纳米棒在可见光照射下的催化效率由25%提高到33%。利用电化学交流阻抗谱(EIS)、MottSchottky曲线讨论了光影响下的电荷运动过程,表明Ti O2纳米棒阵列负载碳量子点后的电荷转移电阻减小,电子寿命增加;碳量子点的负载使Ti O2纳米棒的平带电位负移,导带位置提高,电子的还原能力增强。