机械化学合成CdS/TiO2复合纳米材料及其光催化性能研究

以纳米CdS和TiO2为原料,采用简便的机械化学法合成了CdS/TiO2复合光催化剂.用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、激光拉曼光谱、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)等手段对样品进行表征和分析.以亚甲基蓝为目标降解物,评价了其光催化活性.结果表明,机械化学有效促进了CdS在TiO2纳米颗粒表面的分散和相互作用,形成了CdS/TiO2复合纳米结构的光催化剂,25wt;-CdS/TiO2的可见光催化活性较纯CdS提高了5倍,在可见光照射下,其光电流响应提高了5倍.CdS/TiO2光催化活性的提高归结于CdS的表面杂化作用,提高了光生电子-空穴的有效分离与迁移.     

K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS光催化复合材料的制备及其光催化性能研究

上转换材料与光催化剂复合可以产生吸收光谱“红移”的效果，对提高光催化剂的降解效率具有重要意义。为了提高CdS对近红外光的利用率，通过高温固相反应法合成了冰晶石结构上转换发光材料K₃ScF₆∶Tm³⁺,Yb³⁺,并采用高能球磨法将其与CdS复合制备出一种新型光催化复合材料K₃ScF₆∶Tm³⁺,Yb³⁺/CdS。采用X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)和紫外-可见漫反射吸收光谱对其成分、结构和性能进行了系统表征。同时，对不同复合比例下制备的复合催化剂对罗丹明B(RhB)的光降解效率和K₃ScF₆∶Tm³⁺,Yb³⁺/CdS光催化复合材料的光催化机理进行了研究。结果表明，K₃ScF₆∶Tm³⁺,Yb³⁺和CdS的...     

微乳液法制备二氧化硅包覆ZnS:Mn/CdS纳米晶

采用微乳液法制备核壳结构ZnS:Mn/CdS(～4.5nm)纳米晶,为获得水溶性纳米晶,继续向此微乳液添加硅酸乙酯(TEOS),并使用氨水作为催化剂,通过TEOS水解缩聚反应,在ZnS:Mn/CdS粒子表面生长连续的二氧化硅壳层.采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、光致发光谱(PL)对其表面形貌、结构和光学特性进行表征.ZnS:Mn /CdS纳米粒子表面被二氧化硅壳层完全包覆,粒径大小约为10nm左右,粒子均匀性好.由于二氧化硅相无定形且透光性良好,二氧化硅包覆ZnS:Mn/CdS纳米晶的光学特性与未包覆的ZnS:Mn/CdS极其相似.     

反相微乳液法制备CdS/ZnS纳米晶及其表征

用反相微乳液法制备了CdS纳米粒子,以ZnS对其表面进行包裹,得到了核壳结构的CdS/ZnS纳米晶.采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)表征其结构、粒度和形貌,紫外-可见吸收光谱(UV-VIS)、光致发光光谱(PL)表征其光学特性.制得的CdS纳米微粒近似呈球形,直径约3.6nm;包裹以后颗粒仍为球形,粒径约10nm,以XRD、UV-VIS和PL证实了CdS/ZnS核壳结构的实现.文章还研究了不同Zn/Cd的摩尔比对CdS/ZnS纳米微粒光学性能的影响,UV-VIS谱表明随着壳层厚度的增加CdS/ZnS纳米晶的吸收带边有轻微的红移;PL谱表明壳层ZnS的包覆可减少CdS纳米微粒的表面缺陷,带边直接复合发光几率增大,且具有合适的壳层厚度时,CdS核层的发光效率有较大提高.     

碳包覆Zn2SnO4锂电池负极材料的制备及电化学性能研究

利用Zn2SnO4纳米颗粒和葡萄糖为反应物,通过简单的水热法制备了碳包覆的Zn2SnO4纳米颗粒.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)和拉曼光谱对样品的结构、形貌和性质进行了表征.XRD和SEM结果表明制备了立方尖晶石型Zn2SnO4纳米颗粒.TEM、TG和Raman结果表明制备了碳包覆的Zn2SnO4.电化学性能测试结果表明在200 mA/g的较大电流密度下,碳包覆Zn2SnO4纳米颗粒首次充放电容量分别为1429.2 mAh/g和737.7 mAh/g,库伦效率为51.6;.经过50次循环后放电容量保持374.8mAh/g,表现出良好的循环性能,优于纯Zn2SnO4纳米颗粒.碳材料的引入抑制电极材料体积膨胀同时提高了其导电性能.     

MCNOs/CdS双效光催化剂的制备及其性能研究

水热合成法制备了不同磁性纳米洋葱碳(MCNOs)负载量(0%、1%、3%、5%)的MCNOs/CdS光催化剂。并通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见光光谱(UV-Vis)、磁滞回线测定仪(VSM)对其进行表征,探究了MCNOs负载比例对催化剂在可见光下降解RhB性能及机理的影响。结果表明,MCNOs能有效提高CdS的光催化效果,复合3%MCNOs后降解率为96%,与纯CdS相比降解率提高了30%,磁性分析表明,其具有良好的顺磁性并能实现催化剂的有效回收。MCNOs/CdS在可见光下催化降解RhB的一级反应动力学直线有较好的拟合度,表明制备的催化剂有较好的催化活性。     

Ag/ZnS核壳结构纳米棒的制备及其光催化性能分析

在制备的Ag纳米线的基础上,用水热法合成了Ag/ZnS核壳结构纳米棒.使用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、紫外-可见双光束分光光度计(UV-vis)、光致发光扫描仪(PL)等检测设备对样品的成分、形貌、微结构及光学性能进行了表征.结果显示,制备的Ag/ZnS复合材料为ZnS纳米颗粒包覆Ag纳米线的核壳结构,其紫外吸收峰位于350 nm处,相对于ZnS纳米颗粒变宽并发生红移,PL发射峰位于462 nm处,相对于ZnS纳米颗粒发生了蓝移,强度明显降低.光催化结果显示,Ag/ZnS核壳结构纳米棒的光催化性能优于ZnS纳米颗粒,分析了光催化反应机理.     

CdS/TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能

采用阳极氧化法在纯钛箔上制备出TiO2纳米管阵列,再通过化学水浴沉积法在TiO2纳米管阵列上负载CdS纳米颗粒.利用XRD、FESEM和UV-Vis分光光度计对样品的晶体结构、微观形貌和光学性质进行表征,并研究了不同含量CdS负载的复合薄膜对光催化降解气相苯性能的影响.结果表明,CdS纳米颗粒均匀沉积到TiO2纳米管阵列上,所制备的复合薄膜光吸收带边均扩展到了可见光区.CdS的修饰大幅度提高了TiO2纳米管阵列对气相苯的光催化降解活性,其中负载CdS质量分数为3;的TiO2纳米管阵列光催化活性最佳,80 min内对气相苯的去除率为80;,终产物CO2的浓度为640 mg/m3.     

Ag3PO4/ATP纳米复合材料的制备及可见光催化性能研究

以天然矿物凹凸棒石(简称ATP)为载体,在其表面原位生成纳米Ag3PO4,制备Ag3POJATP复合光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(Uv-vis DRS)等测试方法对复合材料的表面结构、形貌、光响应性能进行了研究.结果表明:Ag3PO4/ATP复合光催化剂中Ag3PO4-以纳米微球均匀分布在ATP表面,平均直径12.5 nm.进一步通过150 W碘钨灯下降解甲基橙(MO)的实验,研究了光催化材料的可见光催化性能.实验结果表明,Ag3PO4、Ag3PO4/ATP在可见光下具有光催化活性,Ag3PO4/ATP的光催化性能优于Ag3PO4,2.5h对甲基橙的降解率达到93.4;.     

CuO/氧化石墨烯复合材料合成、表征及光催化研究

以醋酸铜Cu(Ac)2和氧化石墨烯(GO)为原料,去离子水作溶剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)为表面活性剂,通过水热反应制备了CuO/GO纳米复合材料.傅里叶红外光谱(FT-IR)、X-射线粉末衍射(XRD)以及光电子能谱仪(XPS)和透射电镜(TEM)对合成的复合材料结构表征以及形貌分析,结果发现CuO纳米粒子均匀地分散在GO上.并将制备的复合材料对罗丹明B溶液进行光催化降解研究,结果发现在光反应80 min后,罗丹明B的浓度降低率达到85;,因此CuO/GO复合材料对罗丹明B表现出了良好的光催化性能.     

离子液体对硫化镉粒径和光催化性能调控研究

以氯化镉和硫代乙酰胺为原料,分别以水,离子液以及两者的混合液为溶剂,用超声法成功合成了不同粒径的硫化镉纳米粒子.用XRD,SEM,IR以及UV-Vis等手段对所制备样品的晶型、形貌和光学特性进行了表征;以紫外光为光源、甲基橙为目标降解物评价了硫化镉纳米粒子的光催化活性.结果表明,离子液的引入使硫化镉纳米粒子的粒径明显变小,带隙能量变大,光催化性能测试表明,离子液介质中合成的CdS纳米粒子具有更高的光催化活性.离子液体对比实验还表明,三乙烯四胺型离子液体中合成的硫化镉具有更高的光催化活性.     

炭吸附水热法制备TmFeO3及其光催化性能研究

利用炭吸附水热法制备钙钛矿型TmFeO₃纳米粉体,通过X射线衍射仪(XRD),热重-差热分析仪(TG-DTA),紫外可见分光光度计(UV-Vis)和气相色谱仪等设备分析晶体比表面积、热稳定性、吸光性能及物相结构。以全谱镝灯为可见光光源,通过催化甲基橙降解,评价TmFeO₃粉体的光催化性能。实验结果表明,炭吸附水热法制得的TmFeO₃粉体有更高的结晶度和热稳定性,且比表面积大,吸收可见光范围增大,吸光性能更好。光催化降解甲基橙实验结果表明,光照140 min时对甲基橙的降解率达88％,是普通水热合成法制得的TmFeO₃催化性能的1.5倍。     

EDTA辅助水热法合成BiYO3及其高效光还原CO2性能研究

新型光催化剂的研制是光驱动下CO₂转化为高附加值化学品或燃料的核心问题,对实现“碳达峰·碳中和”目标具有重要意义。本文通过乙二胺四乙酸(EDTA)辅助水热法合成一系列新型Bi-Y-O光催化剂体系,发现样品的晶体结构随EDTA的添加量不同而发生变化。添加0.4 g EDTA或未添加EDTA时均可得到BiYO₃晶体,而添加0.8 g和1.2 g EDTA时分别制得Bi_1.46Y_0.54O₃和Bi₃YO₆晶体。光催化CO₂还原性能测试结果表明,添加0.4 g EDTA制备的BiYO₃具有最佳光催化CO₂还原活性,其CO产率为18.29 μmol·g^-1·h^-1,且3次循环使用后CO产率仍达17.32 μmol·g^-1·h^-1,明显高于其他样品。结合表征结果分析可知:EDTA的引入不仅可调控BiYO₃的结构形貌,而且拓宽其光响应范围、提高光生电子-空穴的分离效率,从而增强光催化还原CO₂性能,为新型高效B-Y-O光催化体系的研究提供基础科学数据。     

稀土金属Ce3+掺杂ZnO材料的光催化机理

通过溶胶凝胶法制备了光催化活性更高的Ce∶ZnO复合粉体光催化材料,并采用X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振(EPR)、紫外可见光谱(UV-Vis)技术对所制备的粉体样品的晶体种类及结构、自由基种类及含量、光催化效率进行表征分析。复合样品的X射线衍射测试结果显示,随着掺杂浓度的增加,先后检测到CeO₂的(111)和(200)晶面特征峰,且衍射峰强度逐渐增强。此外,适量的掺杂(c(Ce³⁺)=2%)可减小ZnO晶体的晶粒尺寸。电子顺磁共振测试结果显示,Ce∶ZnO复合光催化材料中存在三类自由基,分别是Zn-H络合物、正一价氧空位、CeO₂表面吸附的超氧根离子。紫外可见光谱测试表明,适量的掺杂可有效提高ZnO催化剂的光催化活性,综合分析显示,ZnO光催化活性提高的主要原因是Ce³⁺的掺入使得材料中电子数量增多,进而提高了活性自由基·O^-₂的数量。本文通过EPR技术和XRD衍射技术,成功表征了Ce³⁺掺杂对ZnO材料中自由基种类合成的影响过程,并结合UV-Vis技术,对Ce∶ZnO复合材料光催化降解甲基橙的过程中的电子转移过程作出了合理的解释。     

化学水浴沉积法制备硫化镉薄膜的微结构和性能

采用化学水浴沉积法在不同氨水用量下制备了Cu(In,Ga)Se₂太阳能电池的缓冲层CdS薄膜,根据化学平衡动力学计算出混合溶液中反应粒子的初始浓度、pH值和离子积,利用台阶仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、量子效率测试仪(EQE)和IV测试仪对制备样品的薄膜厚度、表面形貌、晶体结构、量子效率和光电转换效率进行了表征和分析。结果表明:提高氨水用量可以抑制同质反应,促进异质反应,使CdS薄膜晶体结构从立方相向六方相转变,晶粒形状从柳絮状向颗粒状转变,晶粒尺寸逐渐增大,粒径分布更加均匀,薄膜表面更加平整,制备电池的EQE、V_oc、J_sc、FF、R_s等电学参数得到优化,光电转换效率从7.64%提高到13.60%。     

Preparation of dendritic‐like CdS by hydrothermal method and its photocatalytic performance

In this article, dendritic‐like CdS has been prepared by a hydrothermal method using thiourea as the sulfur source, and the effects of experimental conditions on the morphologies of CdS have been investigated. The performances of CdS have been analyzed by X‐ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), and the fluorescence and photodegradation properties of CdS have also been investigated. The XRD result indicates that the dendritic‐like CdS are of hexagonal phase and they are highly crystallized. Also, the FESEM results show that the ratio of raw material affects the yield of CdS, the reaction time affects the morphology of CdS. The best morphology of CdS is dendritic structures and the length is about 6 μm. The fluorescence spectrum shows three peaks at 470 nm, 513 nm and 547 nm, which indicates that the dendritic‐like CdS mainly emits green and blue fluorescence. Moreover, the dendritic‐like CdS exhibits good photocatalytic activity and its photodegradation rate to methylene blue can reach 92%. The growth mechanism for the formation of CdS with dendritic structure is also described.     

Ce3+掺杂CsPbBr3纳米晶的制备与性能

采用热注入法制备Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶,利用XRD、TEM、XPS、UV-Vis、PL、Time-resolved fluorescence spectroscopy、J-V曲线测试等对样品的晶体结构、微观形貌、化学组成、光吸收性能、发光性能、荧光寿命和荧光太阳能集光器(LSC)的光学效率进行表征。实验结果表明:采用热注入法成功制备出分散性良好、平均晶粒大小为12.26 nm的立方相Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶。Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶的光学带隙和荧光发射峰强度随着Ce/Pb摩尔比的增加呈现先增大后减小的变化趋势,当n(Ce)/n(Pb)=0.25时,光学带隙达到最大为2.416 eV,发光强度最强,荧光发射峰由纯CsPbBr₃纳米晶的515 nm蓝移到510 nm,Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶的发光性能与稳定性均得到增强。Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶与聚苯乙烯溶液制备复合薄膜型LSC器件的光学效率ηopt最高达到6.81%。     

不同形貌TiO2薄膜的可控制备及其光电化学性能研究

采用水热法在FTO(fluorine-doped tin oxide)基底上制备不同形貌的锐钛矿结构TiO₂薄膜。通过不断增大反应前驱物中盐酸浓度,TiO₂薄膜由球状颗粒薄膜逐渐演变生长成大面积高能(001)面裸露的TiO₂纳米片阵列薄膜。通过对形貌演化规律及X射线衍射图谱变化规律进行分析,提出了不同形貌TiO₂薄膜的生长演化机制,并对盐酸在其中的作用进行了说明。为了进一步改善TiO₂薄膜的性能,采用连续离子层吸附反应法对不同形貌的TiO₂薄膜进行CdS量子点敏化。采用紫外可见吸收光谱分析法和三电极体系对复合薄膜的光吸收性能和光电化学(PEC)性能进行了研究,实验数据显示CdS/TiO₂复合薄膜的光电化学性能皆明显优于单纯TiO₂薄膜,而且纳米片阵列薄膜的性能明显优于其他形貌薄膜,说明了大面积高能(001)面裸露的TiO₂纳米片阵列薄膜的性能优越性。     

WS2/MgAl-LDH复合材料的制备及其光催化性能研究

采用两步水热法制备了WS₂/MgAl-LDH(水滑石)复合材料,通过X-射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X-射线光电子能谱仪等测试分析,表明在MgAl-LDH层间原位合成了WS₂纳米粒子。将该复合材料作为催化剂来降解150 mg/L,pH值为3的甲基橙溶液,其结果是:在模拟可见光条件下辐照75 min,该甲基橙溶液的降解率超过80%,且循环性能优异。由此表明,WS₂/MgAl-LDH复合材料是一种极具应用潜力的光催化剂。