Ru(bpy)2(NCS)2染料敏化CdS/Zn2+TiO2复合半导体纳米多孔膜的光电化学

采用水热法合成了Zn²⁺离子掺杂的TiO₂纳米粒子[Zn²⁺掺杂量0.5%(物质的量的比)],并用光电化学方法研究了经Ru(bpy)₂(NCS)₂(bpy=2,2′bipyridine₄,4′dicarboxylicacid)分别敏化的掺杂Zn²⁺的TiO₂电极(简写为Zn²⁺-TiO₂)和CdS/Zn²⁺-TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极的光电化学行为.实验证明Ru(bpy)₂(NCS)₂敏化CdS/Zn²⁺-TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极比单独敏化Zn²⁺-TiO₂电极的光电转换效率高,且敏化Zn²⁺TiO₂电极和敏化CdS/Zn²⁺TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极比Zn²⁺-TiO₂电极的光电流产生的起始波长都向长波方向移动.在360600nm范围内,Ru(bpy)₂(NCS)₂敏化CdS/Zn²⁺-TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极光电转换效率最好.     

Zn(Ⅱ)和La(Ⅲ)共掺杂TiO2纳米晶多孔膜电极光电化学行为研究

采用溶胶-凝胶法合成了Zn（Ⅱ）、La（Ⅲ）共掺杂TiO2纳米粒子（掺杂0．5％Zn（Ⅱ）及0．5％La（Ⅱ）），并制成了TiO2、掺杂0．5％Zn（Ⅱ）及共掺杂0．5％Zn（Ⅱ）和0．5％La（Ⅱ）的TiO2纳米晶多孔膜电极，对该3种电极进行了电化学及光电化学研究，实验发现，用Zn（Ⅱ）单独掺杂TiO2纳米多孔膜电极的光电流大于未掺杂的TiO2纳米多孔膜电极，而Zn（Ⅱ）和La（Ⅲ）共掺杂TiO2纳米多孔膜电极的光电流又大于Zn（Ⅱ）单独掺杂TiO2纳米多孔膜电极，对该掺杂电极的光电转换机理进行了探讨。     

水热法制备掺杂铁离子的TiO2纳米粒子及其光催化反应研究

以TiCl⁴为前驱体,采用水热法制备了掺杂铁离子的TiO₂纳米粒子,利用XRD对不同条件下制备的产物进行了表征,探讨了反应温度、胶体溶液pH值和反应时间对水热反应的影响.考察了所制备的Fe³⁺-TiO₂纳米粒子光催化降解罗丹明B的催化性能,实验发现,制备的掺杂0.1%Fe³⁺-TiO₂纳米粒子与纯TiO₂相比,具有更好的催化活性.     

三元Ho3+-TiO2/Bi等离子体复合纤维制备及其可见光催化产氢性能

以电纺Ho³⁺-TiO₂纳米纤维为基质,葡萄糖酸钠为还原剂,采用水热法制备Ho³⁺-TiO₂/Bi等离子体复合纤维光催化剂。 利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和瞬时光电流(IP)等分析测试手段对样品的物相、形貌和光电性能等进行表征。 以三乙醇胺为电子给体,研究了Ho³⁺-TiO₂/Bi光催化分解水产氢的反应过程。 结果表明:在水热过程中,Bi³⁺被葡萄糖酸钠还原成单质Bi纳米颗粒,复合在Ho³⁺-TiO₂纳米纤维表面形成肖特基结。 金属Bi通过局域表面等离子体共振效应结合稀土元素丰富的能级结构和4f电子跃迁特性,对TiO₂进行双重修饰改性,有效提高了TiO₂的光催化活性和稳定性,可见光下产氢速率最大为43.6 μmol/(g·h)。     

n-型多孔Si/TiO2纳米线异质结构的制备及光电化学性能

采用光辅助电化学腐蚀法制备了n-型多孔硅衬底, 再采用水热法在其表面生长TiO₂纳米线制得了三维n-型多孔Si/TiO₂纳米线异质结构. 通过X射线衍射、 扫描电子显微镜和X射线能量散射等表征证实了n-型多孔Si/TiO₂纳米线异质结构的形成. 紫外-可见漫反射光谱测试结果表明, n-型多孔硅与TiO₂纳米线的复合提高了紫外-可见波段的光吸收. 光电性能测试结果表明, 3个样品中n-型多孔Si/TiO₂纳米线异质结作为光电极的光电流最高, 这说明n-型多孔Si/TiO₂纳米线作为光电极具有更高的光电化学分解水性能.     

纳米结构TiO2/3-甲基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物复合膜电极光电化学性能

用光电流作用谱、光电流-电势图等光电化学方法研究了ITO/3-甲基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物(CTCMT)膜电极和ITO/TiO₂/CTCMT复合膜电极的光电转换性质.结果表明,CTCMT膜为p型半导体,禁带宽度为2.36eV,价带位置为-5.52eV.在ITO/TiO₂/CTCMT复合膜电极中存在p-n异质结,在一定条件下异质结的存在有利于光生电子-空穴对的分离.CTCMT膜修饰ITO/TiO₂电极可使光电流增强,光电流起始波长红移至600nm以上,使宽禁带半导体电极的光电转换效率得到改善.     

TiO2纳米管电极金属离子掺杂的表征

采用浸渍法对TiO₂纳米管电极进行Zn²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺离子的掺杂改性,并进行了各种性能表征.扫描电镜(SEM)及X射线衍射光谱(XRD)结果表明,金属离子掺杂后的TiO₂纳米管电极依然保持了良好的表面形态及锐钛矿晶型,纳米管的直径为60-100 nm,其晶面主要为101面;可见紫外漫反射光谱(DRS)分析表明,进行掺杂的TiO₂纳米管电极的光学性质有不同程度的改变,Zn²⁺、Fe³⁺和Cu²⁺掺杂的TiO₂纳米管电极的禁带宽度分别为3.37 eV3、.14 eV、2.86 eV.这表明掺Cu²⁺的TiO₂纳米管电极的吸收边带发生了明显的红移.     

Ti表面修饰纳米TiO2膜电极的电催化活性

用电化学合成法在Ti表面修饰一层纳米TiO₂膜,TEM和XRD测试表明晶型为锐钛矿型,晶粒平均尺寸为25nm.用循环伏安法、循环方波伏安法和电解合成法研究了纳米TiO₂膜电极在硫酸介质中的氧化还原行为以及对硝基苯还原的电催化活性。结果表明,纳米TiO₂膜电极具有异相氧化还原催化行为,膜中的Ti(Ⅳ)/Ti(Ⅲ)作为媒质间接电还原硝基苯为对氨基苯酚,收率和电流效率分别达91.6%和95.2%.     

TiO2多孔纳米固体对罗丹明B的热催化降解作用

以我们研制的体块TiO₂多孔纳米固体为原料,通过强制交换方法,将罗丹明B (RhB)组装进TiO₂多孔纳米固体的孔道中制备了TiO₂/RhB复合材料,用扫描电子显微镜、压汞仪、红外吸收光谱和可见吸收光谱等方法对样品进行了表征.测试结果表明,TiO₂多孔纳米固体的比表面积为60.6 m²/g,主要孔径分布在5～13 nm很窄的范围内.另外,我们从实验上观察到了TiO₂多孔纳米固体在无光照的情况下对RhB具有催化降解作用,而且交换时间、交换温度等因素对这种降解作用有明显的影响.     

Fe3+掺杂TiO2/凹凸棒复合光催化剂的制备和光催化活性

用酸催化溶胶-凝胶法制备了Fe³⁺掺杂TiO₂/凹凸棒（Fe³⁺-TiO₂/ATP）复合光催化剂,对其结构、微观形貌、光吸收性能和可见光下的光催化性能进行了表征。XRD和TEM测试结果表明,Fe³⁺-TiO₂/ATP具有较好的热稳定性,经450 ℃热处理后的ATP晶体结构基本保持不变,锐钛矿TiO2均匀的分布在ATP表面,TiO2颗粒之间无团聚,且平均粒径小于纯TiO₂。UV-Vis-DRS测试结果表明,Fe³⁺的掺杂可明显增强复合光催化剂对可见光的吸收,光响应范围拓展到了整个紫外-可见光区。在可见光下,Fe³⁺-TiO₂/ATP复合光催化剂对亚甲基蓝具有很好的催化降解活性。Fe³⁺-TiO₂/ATP的反应速率常数分别为TiO₂/ATP、P25和纯TiO2的1.37、4.83和6.51倍。复合光催化剂的沉降性能优于纯TiO2和P25,易于分离。     

Near-IR light-sensitized voltaic conversion system using nanocrystalline TiO2 film by Zn chlorophyll derivative aggregate

A Zn chlorophyll-a derivative, Zn chlorin-e6 (ZnChl-e6), adsorbed onto a nanocrystalline TiO2 film (ZnChl-e6/TiO2) electrode was prepared, and the photovoltaic properties of the ZnChl-e6/TiO2 electrode were studied. The absorption peaks of ZnChl-e6/TiO2 observed at 420, 654, and 795 nm were attributed to the ZnChl-e6 molecules aggregating onto TiO2 film. The fluorescence attributed to the ZnChl-e6 monomer and aggregate was observed at 710 and 820 nm, respectively, and the fluorescence in both cases was quenched by TiO2 particles. The maximum of the incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) value in the photocurrent action spectrum was 800 nm, and the IPCE value was 7.0%. ZnChl-e6 molecules formed aggregates on a nanocrystalline TiO2 film electrode. From the photocurrent-photovoltage characteristics of the ZnChl-e6/TiO2 electrode irradiated with 100 mW cm(-2), the short-circuit photocurrent (I(SC)) was found to be 0.19 mA cm(-2) and the open-circuit photovoltage (V(OC)) was found to be 375 mV. The maximum power was estimated to be 28.7 microW cm(-2), and the fill factor (FF) was estimated to be 40.1%. A near-IR light induced photovoltaic conversion system using a ZnChl-e6 aggregate formed onto a nanocrystalline TiO2 film electrode was achieved.     

聚3-甲基噻吩修饰硫化物量子点连接纳米结构TiO2膜的光电化学研究

采用原位化学法在纳米结构TiO₂膜上制备了量子点CdS, PbS (Q-CdS, Q-PbS), 并用电化学方法在TiO₂/Q-CdS, TiO₂/Q-PbS表面聚合3-甲基噻吩[poly(3-Methylthiophene, PMeT)]. 用光电化学方法研究了PMeT修饰Q-CdS, Q-PbS连接TiO₂纳米结构膜, 实验结果表明, PMeT和Q-CdS, Q-PbS单独修饰纳米结构TiO₂电极和PMeT修饰Q-CdS, Q-PbS连接纳米结构TiO₂电极的光电流产生的起始波长都向长波方向移动; 一定条件下在可见光区光电转换效率均较纳米结构TiO₂的光电转换效率有明显的提高; 聚3-甲基噻吩(PMeT)与Q-CdS, Q-PbS连接的纳米结构TiO₂之间存在p-n异质结. 在一定条件下p-n异质结的存在有利于光生电子/空穴的分离, 在本文实验条件下PMeT修饰Q-CdS, Q-PbS连接纳米结构TiO₂电极最高的单色光的光电转换效率分别为11%和7%.     

聚3-甲基噻吩修饰量子点硫化铅连接TiO2纳米结构膜的光电化学研究

采用原位化学法在纳米结构TiO2电极上制备了量子点PbS(Q-PbS), 并用电化学方法在TiO2/Q-PbS表面聚合3-甲基噻吩[poly(3-Methylthiophene), PMeT]. 研究结果表明, PMeT和Q-PbS单独修饰纳米结构TiO2电极和PMeT修饰Q-PbS连接纳米结构TiO2电极的光电流产生的起始波长都向长波方向移动; 在可见光区光电转换效率均比纳米结构TiO2的光电转换效率提高显著; PMeT与Q-PbS修饰的纳米结构TiO2之间存在p-n异质结. 在一定条件下p-n异质结的存在有利于光生电子/空穴的分离, 提高了光电转换效率.     

高活性Ti基纳米TiO_2膜催化电极的制备

采用“牺牲阳极法”恒槽压电解含有 0 .0 0 5mol·L- 1四乙基溴化铵的乙醇溶液 ,加入微量乙酰丙酮作稳定剂 ,电合成TiO2 前驱体钛酸乙酯Ti(EtO) 4 ,经水解、涂膜、煅烧制备Ti基纳米TiO2 膜电极 (Ti/nano_TiO2 ) .TEM、SEM、XRD测试表明 :TiO2 颗粒尺寸在 10～ 35nm ,膜厚达 0 .5μm ,主要为锐钛矿晶型 ,膜为多孔三维网状结构 .循环伏安法研究了纳米TiO2 膜电极对草酸还原为乙醛酸、硝基苯还原为对氨基苯酚反应的电催化活性 ,结果发现纳米膜中的Ti(Ⅳ ) /Ti(Ⅲ )氧化还原电对起一种中介作用 ,可使有机物如草酸和硝基苯间接电还原 ,且电极催化活性高 ,性能稳定     

掺杂过渡金属离子的TiO2复合纳米粒子光催化剂──罗丹明B的光催化降解

在悬浮液体系中进行的半导体光催化降解反应中,催化剂的导带电子(或被俘获到半导体表面的电子)还原电解质溶液的O2分子(受主)是反应的决速步骤,O2分子接受电子后形成的超氧自由基O2-或羟基自由基HO·具有很强的氧化能力,能将污梁物氧化降解[13].     

Schiff碱单核及双核配合物拟酶催化性能的研究

系统地研究了新型Schiff碱单核及双核配合物在拟酶催化PhIO单加氧化环己烷反应中的催化性能.结果表明,双核配合物MnML{M=Mn(Ⅱ),Fe(Ⅲ)Cl,Cr(Ⅲ)Cl,Cu(Ⅱ),Co(Ⅱ),Ni(Ⅱ),Zn(Ⅱ);L=双[N,N'亚乙基2,2'(苯亚甲基)二(3,4二甲基吡咯5醛缩亚胺)]}的催化活性比对应的单核配合物MnH₂L与MH₂L之混合物的催化活性高.因此,我们认为在双核配合物中两金属离子间存在协同作用,并发现这种协同作用一般随双核配合物中成单d电子数增加而增大.     

N,N′-对羧苄基吲哚三菁敏化纳米TiO2电极的研究

应用光电化学方法研究了N, N′-对羧苄基吲哚三菁（Cy5）染料敏化TiO2纳米晶电极的光电化学行为,优化了敏化的条件.结合Cy5的循环伏安曲线和光吸收阈值,初步确定Cy5电子基态和激发态能级位置.结果表明,Cy5电子激发态能级位置能与TiO2纳米粒子导带边位置相匹配,因而使用该染料敏化可以显著提高TiO2纳米晶的光电流,使TiO2纳米晶电极吸收波长由紫外光区红移至可见光区和近红外区,光电转换效率得到明显改善,在膜厚为6.5μm、敏化时间为6 h的条件下IPCE值（incident photo-to-electricity conversion efficiency）最高可达46.4％,总的光电转换效率η为1.70％.     

具有慢磁驰豫和发光性质的基于多胺酚配体的Dy(Ⅲ)和Zn/Ni-Dy(Ⅲ)配合物

合成了4个新的基于多胺酚配体的Dy(Ⅲ)和Zn/Ni-Dy(Ⅲ)配合物:[Dy(CH_3OCH3)L](1),[Dy2(μ-H2O)L2](2),[Zn2DyL2]ClO4·H2O(3)和[Ni2DyL2]ClO4·H2O (4)(H3L=N,N′,N″-三(3,5-二甲基-2-羟基苯酚)-1,4,7-三氮杂环壬烷)。X射线单晶衍射分析表明,配合物1和2分别为单核和双核Dy(Ⅲ)配合物,3和4为M-Dy(Ⅲ)-M三核配合物(M=Zn (3),Ni (4))。磁性测试表明,配合物1和2具有场诱导的慢磁弛豫行为,且2具有多个磁弛豫过程,配合物3和4中没有观察到明显的慢磁弛豫行为。荧光测试表明,配合物1~3具有Dy(Ⅲ)离子典型的窄带特征发射,由于Ni(Ⅱ)离子的荧光猝灭作用,配合物4没有明显的荧光产生。     

Use of 2-(tert-butoxy)-N-(3-carbamothioylphenyl)acetamide and graphene oxide for separation and preconcentration of Fe(Ⅲ),Ni(Ⅱ),Cu(Ⅱ) and Zn(Ⅱ) ions in different samples

A simple and selective method using a column packed with graphene oxide(GO) as a solid phase extractant has been developed for the multi-element preconcentration of Fe(Ⅲ),Ni(Ⅱ),Cu(Ⅱ) and Zn(Ⅱ)ions prior to flame atomic absorption spectrometric determinations.The method is based on the sorption of mentioned ions on synthesized GO using 2-(tert-butoxy)-N-(3-carbamothioylphenyl)acetamide as a chelating agent.Several parameters on the extraction and complex formation were optimized.Under the optimized conditions(pH 6,flow rate 9 mL/min),metal ions were retained on the column,then quantitatively eluted by HNO3solution(5 mL,3.0 mol/L).The preconcentration factor was calculated as250.The detection limits for the analyte ions of interest were found in the range of 0.11 ng/mL(Ni2+) to0.63 ng/mL(Cu2+).The column packed with GO was adequate for metal ions separation in matrixes containing alkali,alkaline earth,transition and heavy metal ions.     

两个新型的1，10-菲罗啉桥联多胺配体及其配合物的合成与热力学性质

合成了2个新型的多齿配体：2，9-二-[1′-（2″-苯并咪唑基）-2′-氮杂-正丙基]-1，10-菲罗啉(L₁)和2，9-二-[2′-（2″-苯并咪唑基）-3′-氮杂-正丁基]-1，10-菲罗啉(L₂)并且用元素分析和 ¹H NMR谱作了表征。在25 ± 0.1 ℃，运用pH电位滴定法对这2个新的配体及其与过渡金属离子M(Ⅱ)(M=Co，Ni，Cu，Zn)和稀土金属离子Ln(Ⅲ)(Ln=La，Nd，Sm，Eu，Gd)的配合物进行了热力学稳定性研究。结果表明配体和金属离子的配位比为1∶1，但是，这2个系列的配合物在稳定性方面存在很大差异。