超顺磁纳米γ-Fe_2O_3/SiO_2复合材料的制备和磁性能研究

本文以正硅酸乙酯(TEOS)、Fe(NO3)3.9H2O、无水乙醇(Eth)、盐酸(HCl)和去离子水作为原料,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了纳米γ-Fe2O3/SiO2复合材料.主要研究了CTAB、热处理温度以及Fe2O3的浓度对纳米γ-Fe2O3/SiO2复合材料的形成及磁性能的影响.用X射线衍射分析(XRD)对纳米粒子进行表征以及用Quantum Design Model物理性质测量系统(PPMS)测量纳米颗粒的零场冷却(ZFC)和加场冷却(FC)时的磁化强度随温度的变化关系.通过对XRD衍射图和ZFC/FC曲线分析,可知制备纳米γ-Fe2O3/SiO2复合材料最佳热处理温度为700℃左右,Fe2O3最佳浓度为30wt%左右.尤其加CTAB改性后,所得的纳米γ-Fe2O3/SiO2复合材料较纯正和表现出超顺磁性.     

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。     

TiO2/SnO2复合光催化剂的制备及性能

采用特殊液相沉淀法制备纳米级的TiO2/SnO2复合粒子,对制备的纳米TiO2/SnO2采用XRD、TEM等手段进行了表征。用它做催化剂在日光下对甲基橙溶液进行了光催化实验。结果表明,纳米级TiO2/SnO2复合催化剂比纯TiO2的催化活性好,当SnO2摩尔百分数为20%时效果最佳,在60min内对10mg/L的甲基橙水溶液的降解率高达90.2%,具有较好的光催化活性。     

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.     

有机膨润土负载ZnO/TiO2光降解催化剂的研制及性能

以六水硝酸锌、酞酸丁酯和有机膨润土为原料,采用沉淀法制备ZnO/TiO2膨润土复合光催化材料,用IR和XRD对光催化剂的组织构造和微观结构进行表征,实验了光催化剂对亚甲基蓝废水的降解性能。结果表明：ZnO/TiO2成功负载于膨润土片层表面,ZnO的含量为有机膨润土的8%,反应温度为70℃,焙烧温度为420℃,催化剂用量为12mg/L时,亚甲基蓝废水的降解率可达97%以上。     

纳米ZnO-SiO2自清洁增透薄膜的制备及其性能

以乙酸锌醇热法ZnO纳米粒子为基料, 通过溶胶-凝胶浸渍提拉法制备纳米ZnO-SiO₂自清洁增透薄膜. 采用透射电镜, 光谱椭偏仪, 扫描电镜, X-射线衍射, 差热分析仪和UV-vis等技术对样品进行表征, 以亚甲基蓝的光催化降解为目标反应, 评价其光催化活性. 结果表明, ZnO纳米粒子为球粒状结构, 直径约12-20 nm, 特征紫外吸收波长位于375 nm 处; 与未涂覆纳米ZnO-SiO₂自清洁增透薄膜的石英玻璃基底相比, 涂覆后石英玻璃在400-800 nm波长范围内平均透光率提升达4.17%, 具有良好的宽光谱增透行为; 且在紫外光激发下对亚甲基蓝染料具有光催化降解特性, 进而具备良好的自清洁性能.     

高稳定性Mn:ZnO/Mn2O3纳米复合光催化剂的制备及光催化特性

采用修饰的高分子网络凝胶法成功制备了Mn₂O₃复合Mn掺杂ZnO纳米复合光催化剂(Mn:ZnO/Mn₂O₃)，并基于模拟太阳光照射下罗丹明B(RhB)及亚甲基蓝(MB)染料的光降解研究了催化剂光催化降解有机染料的特性。X射线衍射，扫描电子显微镜及BET比表面积测试结果显示，微量(0.1 mol%)Mn掺杂再复合微量(0.2 mol%)Mn₂O₃后，Mn:ZnO/Mn₂O₃的颗粒尺寸减小且分散性提高，有效比表面积增大。紫外-可见光吸收光谱表明，相对于纯ZnO,Mn:ZnO/Mn₂O₃在可见光区域的光吸收能力明显提高。光致发光光谱表明微量Mn掺杂和微量Mn₂O₃复合促进了光生电子-空穴对的分离。结合X射线光电子能谱，发现可见光吸收能力和光生电子-空穴对分离率的提高源于催化剂表面氧空位的增加以及Mn:ZnO和Mn₂     

磁性光催化剂TiO2/Fe3O4的制备和表征

以Fe3O4为磁核,制备了易于分离的磁性光催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIP)等手段表征催化剂的表面形貌、晶型组成、化学结构等.结果表明,TiO2包覆在Fe3O4表面,且包覆较为牢固.利用降解斯蒂酚酸考察其光催化性能,制得的催化剂具有较高的光催化活性和较好的可分离性.     

水热法制备In2O3/ZnO异质结及其高的光催化性能

采用简单的两步水热法合成了不同In₂O₃质量比的In₂O₃/ZnO异质结复合材料．通过X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的结构、形貌和性能进行了表征．同时还使用UV-vis分光光度计测试了异质结降解罗丹明B(RhB)的光催化活性．实验结果表明,与纯ZnO和In₂O₃相比,In₂O₃的引入将ZnO的吸收光谱扩展到可见光区域,从而提高了其光生电子和空穴的分离．此外,In₂O₃/ZnO异质结在可见光照射对RhB具有较高的光催化活性．5 wt%-In₂O₃/ZnO异质结对RhB的降解率为84.3%,且具有良好的光催化稳定性．In₂O₃/ZnO异质结复合材料在有机染料废水的降解中有更广阔的应用前景．     

铁掺杂TiO2/膨润土光催化剂的制备及表征

以溶胶-凝胶法制备了过渡金属铁掺杂的Fe-TiO2/膨润土复合光催化剂,通过XRD、FTIR技术对该系列催化剂的结构进行了表征,并以亚甲基蓝染料废水为模型,考察了紫外光和日光下铁掺杂量对催化剂性能的影响。结果表明,催化剂中有锐钛矿型TiO2生成,铁掺杂TiO2进入了膨润土的蒙脱石层间,改变了蒙脱石层间的有序性,生成了Ti—O—Si键,实现了TiO2粒子与膨润土的复合;适量Fe3+的掺杂降低了TiO2粒子的粒径,并且部分Fe3+还可能进入了TiO2的晶格,形成了缺陷位,拓宽了TiO2的光谱利用范围,提高了光催化活性。     

共聚改性g-C3N4-N可见光催化降解RhB的研究

染料废水的排放对人类健康和生态系统构成严重威胁,光催化技术因其操作简单、绿色环保等优点在解决环境污染问题上已显示出巨大的潜力。类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）由于成本低且具有良好的化学稳定性,被认为是光催化领域最有前景的新型光催化剂之一,但由于单一g-C₃N₄的比表面积小、可见光吸收能力低、光生电子-空穴复合率高影响了其光催化性能。以邻氨基苯甲腈和尿素为原料,通过高温共聚改性制备高催化活性的g-C₃N₄-N光催化剂,研究g-C₃N₄-N在不同pH值、g-C₃N₄-N投加量和RhB溶液浓度条件下对RhB光催化降解的影响,并结合红外光谱、XRD、BET、UV-Vis对g-C₃N₄-N光催化降解RhB的机理和染料降解路径进行解析。结果表明,经共聚改性制备的碳化氮为类石墨型纯相g-C₃N₄-N,具有稳定的光催化活性、大的比表面积和多孔结构,在初始pH值为3时,加入50 mg的g-C₃N₄-N在可见光条件下光催化降解10 mg·L-1 的RhB可达到最好的光催化降解效果,RhB在暗反应30 min内的吸附去除率可达30%左右,120 min的去除率达到97.7%。在光催化作用下,g-C₃N₄-N将吸附在光催化剂表面的罗丹明B分子通过快速N-脱乙基过程形成DER、EER和AR等大分子中间体,它们在空穴与·OH和·O-₂作用下,共轭结构裂解、开环,生成丁二酸、间苯二酚、丙酸等小分子,脱除的乙基被逐步氧化为乙二醇,这些小分子可以被转化为CO₂和H₂O。     

Ag-TiO_2/KIT-6复合纳米光催化剂的研究

以有序介孔SiO2(简称KIT-6)为载体,采用钛酸丁酯水解法将纳米TiO2与KIT-6复合,并通过沉积沉淀法将纳米Ag粒子负载于其上,首次制得Ag-TiO2/KIT-6复合光催化剂,并采用相同的方法制备了一系列相关的催化剂.以光催化降解甲基橙来评价其催化性能,光催化活性顺序为Ag-TiO2/KIT-6＞Ag/TiO2＞TiO2/KIT-6＞TiO2＞Ag/KIT-6.利用XRD、N2物理吸附、XPS、UV-Vis DRS和TEM对系列催化剂进行表征,结果表明Ag-TiO2之间形成的异质结和催化剂的大比表面积是Ag-TiO2/KIT-6具有最高光催化活性的重要原因.其中Ag-TiO2之间的异质结结构,有效抑制了光生电子和光生空穴在TiO2表面和体相内部的复合,提高了光催化活性;此外Ag-TiO2/KIT-6的大比表面积大大提高了催化剂的吸附能力,增加了催化剂与污染物的接触,达到快速光催化降解污染物的目的.     

ZnO/Cu_2O异质结纳米阵列制备及光催化性能

利用湿化学法在FTO玻璃基底上制备了高度规整的ZnO纳米棒阵列(ZnO NRAs),以此为衬底,采用磁控溅射法在ZnO NRAs表面沉积Cu_2O薄膜。分别用X射线衍射仪、X射线光电子能谱、扫描电镜、光致光谱、紫外可见分光光度计和电化学工作站对样品的物相、形貌、吸收光谱、光电性能进行了表征,用甲基橙(MO)模拟有机物废水研究复合材料的光催化性能。结果表明:ZnO纳米棒为六方纤锌矿结构,其直径约为80~100 nm,长约2~3μm,棒间距约100~120 nm。立方晶系的Cu_2O颗粒直径约为100~300 nm,形成致密膜层并紧密覆盖在ZnO NRAs表面上,构成ZnO/Cu_2O异质结纳米阵列(ZnO/Cu_2O HNRAs)结构。与纯ZnO NRAs和Cu_2O相比,ZnO/Cu_2O HNRAs在可见光范围内的吸收显著增强,吸收波长向可见光方向偏移。ZnO/Cu_2O HNRAs的载流子传递界面的电荷转移速度快,有效促进了光生电子和空穴的分离。在紫外-可见光照射65 min后,ZnO/Cu_2O HNRAs的降解效率为94%,分别是纯ZnO NRAs和Cu_2O的18倍和1.7倍。     

CuO/Cu2(OH)3Cl的制备及其光催化降解染料光谱性能研究

以CuCl2和NaOH为原料、微波液相加热法制得CuO/Cu2(OH)3Cl粉体作为光催化剂,XRD和FTIR进行了表征.用光度分析法测定了不同光源、溶液的酸度、催化剂的用量、光照时间等条件对染料脱色率的影响.结果表明,用太阳光作为光源照射4h,溶液的酸度为pH8,CuO/Cu3(OH)3 Cl的用量为40 mg/50 mL,氨基黑、靛蓝二磺酸钠等染料脱色率达到90%以上.加入Fe3 ,H2O2等其他物质可提高染料的脱色率.通过红外光谱和紫外光谱分析,表明染料分子在催化剂和光照条件下发生了降解.     

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Bi2SJBiOCl中的质量分数为26.5％时,Bi2 SJBiOCl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.     

不同光照条件下CO3O4纳米粉体的光催化性能

用沉淀-热解法制备Co₃O₄纳米粉体,并对其进行XRD和扫描电镜分析。分别使用300W高压汞灯及模拟可见光的氙灯为光源,使用该催化剂对B-GFF黑等3种不同模拟染料废水进行光催化降解,取得了较好的效果。实验结果表明,Co₃O₄催化剂在高压汞灯照射下有较好的光催化效果;在模拟可见光的氙灯条件下,也具有明显的光催化效果,具有一定的对可见光的利用能力,有很好的实际开发应用价值。     

Cu掺杂SnO_2/TiO_2复合薄膜的制备及性能研究

制备Cu掺杂的纳米Sn O2/Ti O2溶胶,采用旋涂法在载玻片上镀膜,经干燥、煅烧制得Cu掺杂的Sn O2/Ti O2薄膜,通过对比实验探讨掺杂比例、条件、复合形式等对结构和性能的影响。采用XRD、SEM、EDS、UVVis等测试手段对样品进行表征,并以甲基橙为探针考察了其光催化降解性能。XRD测试结果显示薄膜的晶型为锐钛矿型,结晶度较高。SEM谱图显示薄膜表面无明显开裂,粒子分布均匀,粒径约为20 nm。EDS测试结果表明薄膜材料中含有Cu元素,谱形一致。UV-Vis吸收光谱表明Cu掺杂以及Sn O2/Ti O2的复合使得在近紫外区的光吸收比纯Ti O2明显增强。光催化实验表明Cu掺杂后使得Sn O2/Ti O2复合薄膜对甲基橙的光催化降解效率进一步提高,Sn O2/Ti O2复合薄膜的光催化活性在10%Cu掺杂时达到最高。     

Cu-Fe-TiO2/膨润土复合光催化剂的表征及性能

以膨润土为载体,用溶胶-凝胶法制备了不同焙烧温度的Cu-Fe双金属掺杂的TiO2/膨润土复合光催化剂,采用XRD、TG-DSC和N2吸附技术对其结构进行了表征,通过光催化降解直接天蓝染料废水,考察了焙烧温度对催化剂光催化性能的影响.结果表明,当焙烧温度高于300℃时,催化剂中出现了锐钛矿型TiO2,掺杂的Cu2+、Fe3+可能进入了TiO2晶格取代了部分Ti4+,使其晶格产生了一定程度的畸变,形成了复合半导体,拓宽了TiO2的光谱响应范围,并且Cu2+、Fe3+掺杂的TiO2复合半导体进入了蒙脱石层间,与膨润土成功复合,增大了催化剂的比表面积并改善了催化剂的孔体积,提高了光催化剂活性和再生性.     

TiO2/SiO2多层膜的带隙结构及光催化性能

利用传输矩阵法设计了由SiO2、TiO2组成的多层膜高透射率光子晶体结构,并分析了其透射谱特性,根据等效层原理改变多层膜一维光子晶体的自身结构来提高通带内特征波长附近的透射率,获得了最佳结构参数。研究结果表明,当晶格参数为150nm,填充比为0.346,周期数为6时,400nm波长附近吸收带处的透射率最低也可达96.5%,并且不论是TM模式还是TE模式,入射角在0°～45°范围内仍保持高的透射率,该结构可望用于空气净化装置以提高SiO2、TiO2光催化剂的光催化效率。     

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