SO_4~(2-)/CeO_2-TiO_2光催化材料的制备与光谱表征（英文）

采用溶胶-凝胶法结合硫酸浸渍法制备了SO_4~(2-)/CeO_2-TiO_2复合氧化物。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis)、X射线光电子能谱价带谱(VB-XPS)及荧光光谱(PL)技术对样品的结构、性质进行了表征,以光催化分解水制氢为模型反应,评价了样品的光催化性能。XRD,FTIR结合PL结果表明CeO_2与TiO_2的复合形成了异质结构,有利于提高光生电子与光生空穴的分离效率,对催化剂活性的提高有促进作用;Py-FTIR谱图证明SO_4~(2-)/CeO_2-TiO_2复合氧化物在表面具有Lewis酸性,Lewis酸性位的产生是由于S_4O~(2-)在样品表面的配位吸附所致,S=O的诱导效应增强了表面金属得电子能力,从而进一步提升光生载流子的分离效率;UV-Vis及XPS价带谱分析说明,半导体氧化物复合能够缩减带隙,拓宽光响应范围,Lewis酸性影响复合氧化物的能带结构,使其导带底位置向负向移动,利于光催化还原能力的提高,进而促进其光催化制氢活性。光催化分解水制氢实验结果表明,SO_4~(2-)/CeO_2-TiO_2复合氧化物具有优于纯氧化物CeO2,TiO2及未经硫酸浸渍的CeO_2-TiO_2复合氧化物的催化活性,5h的产氢速率为1 934.1μmol·g~(-1)·h~(-1)。光谱分析结果结合光催化制氢活性评价结果表明,SO_4~(2-)/CeO_2-TiO_2复合氧化物的异质结构与酸浸渍是影响样品光催化性能的主要因素。     

可见光响应SO_4~(2-)/Ce-TiO_2的光谱特征及催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了Ce掺杂TiO_2,经H_2SO_4处理得到酸化Ce掺杂TiO_2。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis)及X射线光电子能谱(XPS)技术对样品的性质进行了表征,以罗丹明B(RhB)在样品上的可见光催化降解为模型反应,评价了所制备样品的光催化性能。XRD测试结果表明,铈掺杂使TiO_2产生晶格缺陷、粒径减小,有利于光生电荷的转移,继而提高催化剂的活性;FTIR谱图说明SO_4~(2-)以桥式双齿配位吸附形式存在;PyFTIR谱图显示,酸化铈掺杂TiO_2样品表面同时存在Brnsted和Lewis酸位,但以Lewis酸为主。Lewis酸中心的缺电子性质有利于样品表面的光生电子与光生空穴分离,从而改善催化剂的活性;UV-Vis结果表明,Ce掺杂减小了TiO_2的带隙能,引入的杂能级能够捕获导带上的光生电子和价带上的光生空穴,降低光生电子-空穴对的复合几率;同时还可以使能量较小的光子激发杂能级上捕获的电子,拓宽光响应范围;XPS分析表明SO2-4/Ce-TiO_2样品上同时存在Ce3+/Ce4+的混合价态,Ce~(3+)/Ce~(4+)氧化-还原转换有助于TiO_2受光激发后产生的光生电子和空穴的分离,从而提高光量子效率。酸化Ce掺杂TiO_2对RhB的可见光催化降解反应有很好的活性,实验结果证明,H_2SO_4酸化和Ce掺杂的协同作用改善了样品的可见光响应,促进了其可见光催化反应活性。     

可见光响应SO2－4／Ce-TiO2的光谱特征及催化性能

采用溶胶‐凝胶法制备了Ce掺杂 T iO2,经 H2 SO4处理得到酸化Ce掺杂 T iO2。利用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、吡啶吸附红外光谱（Py‐FTIR）、紫外‐可见光漫反射光谱（UV‐Vis）及X射线光电子能谱（XPS）技术对样品的性质进行了表征,以罗丹明B（RhB）在样品上的可见光催化降解为模型反应,评价了所制备样品的光催化性能。XRD测试结果表明,铈掺杂使 TiO2产生晶格缺陷、粒径减小,有利于光生电荷的转移,继而提高催化剂的活性;FTIR谱图说明SO2－4以桥式双齿配位吸附形式存在;Py‐FTIR谱图显示,酸化铈掺杂TiO2样品表面同时存在Br?nsted和Lewis酸位,但以Lewis酸为主。Lewis酸中心的缺电子性质有利于样品表面的光生电子与光生空穴分离,从而改善催化剂的活性;UV‐Vis结果表明,Ce掺杂减小了TiO2的带隙能,引入的杂能级能够捕获导带上的光生电子和价带上的光生空穴,降低光生电子‐空穴对的复合几率;同时还可以使能量较小的光子激发杂能级上捕获的电子,拓宽光响应范围;XPS分析表明SO2－4／Ce‐TiO2样品上同时存在Ce3＋／Ce4＋的混合价态,Ce3＋／Ce4＋氧化‐还原转换有助于TiO2受光激发后产生的光生电子和空穴的分离,从而提高光量子效率。酸化Ce掺杂TiO2对RhB的可见光催化降解反应有很好的活性,实验结果证明,H2 SO4酸化和Ce掺杂的协同作用改善了样品的可见光响应,促进了其可见光催化反应活性。     

改性高岭土的制备、表征及其光催化性能

通过焙烧和H₂SO₄浸渍制备了改性高岭土。利用热重-差热(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)结合能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)及BET比表面积测定等手段对所获得样品进行了表征。以甲基橙为模型反应物,评价了样品的光催化活性。同未经酸改性的焙烧高岭土相比,改性高岭土的UV-Vis光谱吸收边带产生明显红移。样品具有更高的光吸收效率,促进了其光催化活性。吡啶吸附红外光谱(Py-IR)分析显示,改性高岭土表面具有酸性。当酸浸过程的H₂SO₄溶液浓度高于30%时,得到的样品同时具有Brnsted和Lewis酸位。光谱分析结果结合光催化评价结果表明,样品的酸性是影响其光催化性能的主要因素。     

掺杂铁的CeO2纳米颗粒的制备与表征

利用反相共沉淀法,合成了掺杂过渡金属铁的CeO2纳米颗粒.通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱等测试手段对产物进行了分析和表征.结果表明,掺杂铁的CeO2纳米颗粒是纯立方莹石结构;过渡金属铁掺入了CeO2的晶格;其相比于不掺铁的CeO2纳米颗粒吸收...     

Ti(SO4)2水热法制纳米SO2-4/TiO2光催化剂的光谱研究

以Ti(SO4) 2 水溶液为前驱物 ,尿素为沉淀剂 ,采用水热沉淀 加热分解 浸渍烧结法制备纳米SO2 -4/TiO2 固体超强酸光催化剂 ,并用XRD ,BET ,FTIR ,DRS和FS等对中间态粒子和产物进行表征 ,以光催化降解罗丹明B为模型反应 ,筛选制备SO2 -4/TiO2 光催化剂的优化条件。结果表明 ,用Ti(SO4) 2 为前驱物 ,水热法能在较低的温度、弱碱性介质中 ,得到纳米锐钛矿型TiO2 晶体 ;在 30 0℃下控制焙烧 4h ,基本能使水热反应副产物 (NH4) 2 SO4等分解 ,又避免H2 SO4大量的流失 ;SO2 -4负载量和烧结时间是影响SO2 -4/TiO2 光催化活性的主要因素 ,当SO2 -4负载量 11%、烧结温度 4 5 0℃时 ,制备的SO2 -4/TiO2 光催化剂活性较高 ,达P 2 5光催化剂的水平     

催化剂SiO_2/CNI的制备及其在光解水制氢领域中的应用

以二氰二胺和碘化铵为前驱体,采用水浴-焙烧方法首次制备了CNI与SiO_2不同质量比的SiO_2/CNI复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光光谱(PL)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等对催化剂进行了表征。实验结果表明,与CNI相比,CNI/SiO_2复合光催化剂具有更高的光催化活性。当SiO_2与CNI的质量比为1∶15时,SiO_2/CNI催化剂样品的光解水产氢活性最高,光解水产氢速率为88.6℃mol/h。SiO_2/CNI(1∶15)样品之所以具有高活性主要有两方面原因:适量的SiO_2与CNI复合可以使光生电子-空穴对的复合得到显著的抑制;SiO_2与CNI复合使得SiO_2/CNI对可见光(200~600 nm)吸收能力增强,且其吸收带边向长波方向移动。     

Zn,Cu共掺杂的TiO_2:SnO_2薄膜的制备及性能研究

用溶胶-凝胶法制得Zn,Cu共掺杂的TiO_2∶SnO_2凝胶,旋转法于玻璃基底镀膜,制备出Zn,Cu共掺杂的TiO_2∶SnO_2薄膜,探讨了掺杂比例、煅烧温度对其结构、形貌和性能的影响。采用XRD、FTIR、FESEM、PL等测试技术对薄膜进行表征,并考察了其对甲基橙的光催化降解性能。结果表明:600℃时,薄膜粒子的结晶度较高,粒径小,分布均匀,表面平整且无明显裂痕;紫外-可见光谱(UV-Vis)表明:该薄膜在可见光区和紫外区都有很强的吸收;光催化性能测试表明:与纯相TiO_2对比,该样品对甲基橙的光催化降解率有较大提高,在最佳掺杂量比为n(Ti)∶n(Sn)∶n(Zn)∶n(Cu)=10∶3∶1∶1时,光催化降解率最高。     

CeO_2∶Eu~(3 )粉末的溶胶-凝胶法制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同浓度Eu3 掺杂的CeO2发光粉,样品粉末在紫外光激发下发出明亮的橙红色光。利用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)和光致发光光谱(PL)对样品的结晶过程和发光性质进行了表征。XRD分析表明在0.2at.%～10at.%的Eu3 掺杂范围内,用溶胶-凝胶法合成的样品在500℃就结晶成纯相的CeO2∶Eu3 多晶粉末。由于Ce4 和Eu3 离子半径十分接近,因而Eu3 在CeO2中具有较高的固溶度。PL激发谱中出现在300～390nm的宽带激发峰起源于基质CeO2的吸收,电子吸收能量后,发生O2-—Ce4 的电荷迁移,再将能量传递给Eu3 。PL发射谱显示Eu3 含量为6at.%的样品发光强度最强,随后出现浓度猝灭。导致发光出现浓度猝灭的机制是电偶极-电四极相互作用。样品烧结温度的升高,促使晶粒长大和结晶完整性提高,从而显著提高了CeO2∶Eu3 粉末的发光强度。     

CeO2:Eu3+粉末的溶胶-凝胶法制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同浓度Eu3 掺杂的CeO2发光粉,样品粉末在紫外光激发下发出明亮的橙红色光.利用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)和光致发光光谱(PL)对样品的结晶过程和发光性质进行了表征.XRD分析表明在0.2at.%～10at.%的Eu3 掺杂范围内,用溶胶-凝胶法合成的样品在500℃就结晶成纯相的CeO2:Eu3 多晶粉末.由于Ce4 和Eu3 离子半径十分接近,因而Eu3 在CeO2中具有较高的固溶度.PL激发谱中出现在300～390 nm的宽带激发峰起源于基质CeO2的吸收,电子吸收能量后,发生O2--Ce4 的电荷迁移,再将能量传递给Eu3 .PL发射谱显示Eu3 含量为6at.%的样品发光强度最强,随后出现浓度猝灭.导致发光出现浓度猝灭的机制是电偶极-电四极相互作用.样品烧结温度的升高,促使晶粒长大和结晶完整性提高,从而显著提高了CeO2:Eu3 粉末的发光强度.     

光催化剂SO2- 4/TiO2和TiO2 的光谱行为比较

用ＩＲ、Ｒａｍａｎ和ＤＲＳ光谱研究了ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２光催化剂和ＴｉＯ２光催化剂的光谱行为差别。结果表明,ＴｉＯ２光催化剂的表面只有Ｌ酸中心,而ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２光催化剂表面既有Ｌ酸中心也有Ｂ酸中心。ＴｉＯ２的硫酸化有效地抑制了晶相转变和晶粒度的增加。与ＴｉＯ２相比,ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２光催化剂的锐钛矿相含量较多、晶粒较小、光谱吸收边蓝移,从而增大了光吸收阈值,增强了光生空穴和电子的氧化     

CeO_2负载多孔碱激发钢渣基催化剂的制备及其光催化性能

固体废弃物高附加值利用是资源可持续发展的重要途径之一,创新性的提出了以丙烯酸树脂乳液为孔形成剂,对碱激发钢渣基胶凝材料的孔结构进行调变,制备出新型多孔碱激发钢渣基胶凝材料,采用初湿浸渍法合成了一种新型的CeO_2负载的多孔钢渣基催化剂。利用XRF,XRD,BET,UV-Vis DRS等手段对光催化剂的组成、结构及光谱性能进行了表征,评价了其光催化分解水制氢活性。结果表明:孔形成剂的加入,改变了碱激发钢渣基胶凝材料的孑L结构,其介孔体积增加了70.27%,负载8 Wt%CeO_2的光催化剂介孔体积增加了144.14%。在模拟太阳光源辐照6 h后,负载8 Wt%CeO_2的光催化剂的最高产氢活性(7 653μmol·g~(-1))和产氢速率[1 275.5μmol·(g·h)~(-1)]归因于介孔体积增加了水分子的传质速率以及高分散的CeO_2活性组分与载体中FeO形成的耦合半导体促进了光生电子-空穴对的高效分离。     

离子液体辅助N,S,F共掺杂纳米TiO2的制备与表征

以TiCl4、硫脲和离子液体([C6mim]+[BF4]-)为原料,采用微波催化水解法合成掺杂的纳米TiO2前驱体,在NH3/N2气氛中经程序升温煅烧处理制得N,S,F共掺杂TiO2光催化剂(N—S—F—TiO2)。采用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis/DRS)等对该光催化剂的结构和性能进行表征。结果表明,该光催化剂为锐钛矿晶型,具有较高的纯度和结晶度,掺杂在TiO2晶体中形成Ti—O—N键,Ti—O—S键,Ti—S键,而F以TiOF2形态掺杂。在可见光区400～550nm具有强吸收,且在600～800nm出现一个较强的吸收带。实验表明,使用[C6mim]+[BF4]-与H2O的体积比为5/95所制得的光催化剂对甲基橙降解的催化活性最高,可见光照射200min降解率达95%。多掺杂的协同效应使得N—S—F—TiO2具有对可见光的强烈吸收和较高的可见光催化活性。     

Ti(SO_4)_2水解-水热法制备锐钛型纳米TiO_2及其光催化性能

以Ti(SO4)2水溶液为原料,在水热条件下直接水解合成了锐钛型纳米TiO2颗粒。利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、BET低温吸附和紫外-可见光谱(UV-Vis)等方法对产物进行了表征,并研究了样品光催化降解甲基橙(MO)的性能。结果表明所制得纳米TiO2颗粒为锐钛矿型,晶型良好,平均粒径为24 nm,BET比表面积约为56.20 m2.g-1。光催化活性与商品纳米TiO2(P25)相近,具有良好的工业应用前景。     

SnO2-TiO2复合颗粒的形态结构及其光催化活性

在气溶胶反应器中,利用ＴｉＣｌ４高温氧化反应制备超细ＴｉＯ２,采用均匀沉淀法在ＴｉＯ２表面沉积ＳｎＯ２制备ＳｎＯ２－ＴｉＯ２复合颗粒,应用ＴＥＭ、ＥＥＤＳ、ＳＲＤ、ＢＥＴ比表面积测试等手段对粒子进行表征。以活性艳红Ｘ－３Ｂ复合颗粒,应用ＴＥＭ、ＥＤＳ、ＸＲＤ、ＢＥＴ比表面积测试等手段对粒子进行表征。以活性艳红Ｘ－３Ｂ溶液为处理对象考察复合颗粒的光催化活性。结果表明ＳｎＯ２－ＴｉＯ２复合颗粒的光催化     

Ag负载WO3/TiO2光催化剂的合成及其催化性能

以钛酸丁酯、无水乙醇、钨酸铵为原料,采用溶胶-凝胶法合成了WO3/TiO2复合光催化剂;采用光还原技术制备了Ag负载WO3/TiO2光催化剂,借助X射线粉末衍射(XRD)和UV-Vis光谱等技术对样品的组成和光吸收性能进行了表征,并以罗丹明B为模型污染物考察样品的光催化活性。XRD分析表明,所得粉体均为锐钛矿型纳米TiO2,且与WO3复合后,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;UV-Vis光谱分析表明,载银使得催化剂在400—700nm的可见光区域对光响应,且在紫外光区吸收显著增强,对光具有更高的利用率;以罗丹明B为降解物的光催化实验表明,WO3复合对纳米TiO2光催化活性有显著的影响,而载Ag后其光催化活性进一步提高,将该光催化剂用于炼油厂废水的处理,效果较好。     

Pr掺杂TiO2光催化剂的制备及其对酸性品红降解反应的催化性能

以钛酸四丁酯为前躯物,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同含量Pr的TiO2光催化剂,利用XRD,TG-DTA,AFM,UV-Vis,FTIR等手段对催化剂进行了表征。并通过酸性品红光催化降解实验对其光催化性能进行了评价,考查了实验条件,如催化剂用量,烧结温度,掺杂量等对催化剂催化活性的影响。Pr2O3的掺杂阻碍了TiO2晶相由锐钛矿型向金红石型的转变,使TiO2的粒径减小,比表面积增大,催化活性增强。当Pr掺杂量为0.8%,催化剂用量为0.03g,烧结温度为500℃时,酸性品红的降解率达到97%以上,酸性品红的降解反应为准一级反应。     

Cr和C共掺TiO_2的电子结构和光学性质的研究

利用第一性原理计算,研究了Cr与C共掺锐钛矿型TiO_2的能带的结构,态密度和光学性质.我们构建了两种不等价的Cr与C紧邻共掺体系:CrC_1-TiO_2和CrC_2-TiO_2.CrC_1-TiO_2体系在价带上方出现了主要由C-2p轨道和Cr-3d轨道耦合成的子带.同时,由于姜-泰勒变形效应,Cr-3d轨道的t_(2g)轨道进一步分裂的成Cr-3d_(yz)轨道在导带底形成附加带,有效带隙较纯TiO_2相比变窄了0.84eV.CrC_2-TiO_2体系带隙中有深带隙态存在,由于深间隙态的存在,价带顶到深带隙的能量宽度为0.84eV,电子从价带顶转移到导带底的所需要的能量将大大减小.最后,我们对纯TiO_2和Cr与C紧邻共掺TiO_2的光学特性进行了计算.结果显示Cr与C共掺TiO_2的光学吸收谱都有很好的可见光区域分布,大大提高了太阳光的利用率.     

TiO2柱撑蒙脱土的制备及其对品红降解的催化反应

基于TiO2光催化剂的优良光催化活性,采用酸性溶胶法合成了TiO2柱撑蒙脱土复合光催化剂,利用IR,UV-Vis,TG/DTA,XRD及SEM等手段对复合催化剂进行了表征,通过太阳光对酸性品红光催化降解实验,考察了催化剂的光催化活性。该催化剂比纳米TiO2对酸性品红的光催化降解反应表现出更高的催化活性,而且更易于沉降、回收。当TiO2柱撑蒙脱土光催化剂的用量为0.2 g.(100 mL)-1,酸性品红溶液的pH值为3时,在太阳光下40 min内酸性品红基本降解完全,而且该降解过程符合Langmuir-Hin-shelwood方程。X射线衍射(XRD)分析表明钛柱撑蒙脱土的层间距较钠基蒙脱土有明显的增大,紫外-可见吸收光谱表明TiO2柱撑蒙脱土比纳米TiO2具有更高的光吸收效率。