不同nCu2+:nCit3-的Cu(Ⅱ)-Cit3--SiO2溶胶中电沉积制备CuxO-SiO2复合薄膜

以醋酸铜(Cu(Ac)₂)和正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,柠檬酸钠(Na₃Cit)为配合剂,在室温下制备出物质的量之比n_Cu²⁺:n_Cit^3-为1:1和1:2的两种透明稳定的Cu(Ⅱ)-Cit^3--SiO₂复合溶胶。以此为电解液,采用恒电位方法,在ITO阴极上直接制备出了Cu_xO-SiO₂复合薄膜。CV(循环伏安)和XRD(X射线衍射)结果表明,在低过电位和高过电位分别得到Cu₂O-SiO₂和Cu/Cu₂O-SiO₂薄膜。XRD和EDX(X射线散射能谱)结果表明,相同沉积条件下,n_Cu²⁺:n_Cit^3-为1:1溶胶中得到的薄膜中Cu含量较1:2溶胶中的高。薄膜在两种溶胶中的电化学形成机理不同,其原因在于溶胶中Cu(Ⅱ)存在的形式不同。CA(计时安培)和SEM(扫描电镜)结果一致表明,Cu和Cu₂O在两种溶胶中的成核机理与电位有关,随着过电位增大,成核机理从三维连续成核逐渐转向瞬时成核。     

CuO-SiO_2和Cu_2O-SiO_2薄膜的制备及其光学性能

以CuSO_4·5H_2O和正硅酸乙酯为前驱体,配制了稳定透明的Cu~(2+)-SiO_2复合溶胶电解液。采用电化学-溶胶凝胶方法,在恒电位-0.9 V下得到Cu-SiO_2复合膜,该复合薄膜分别在250和450℃的热处理后得到Cu_2O-SiO_2和CuO-SiO_2复合薄膜。采用XRD、SEM/EDX和台阶仪表征了复合薄膜的组成、形貌和厚度;采用紫外-可见光谱和Z扫描技术研究了复合薄膜的线性和三阶非线性光学性能。结果表明Cu2O-SiO_2和CuO-SiO_2复合薄膜中的Cu含量、Cu的形态(如Cu_2O、CuO)及Cu_2O或CuO颗粒大小影响薄膜的光学带隙和三阶非线性光学性能,2种薄膜的光学带隙分别是2.67和2.54 eV,三阶非线性极化率χ(3)分别为2.31×10~(-6)和1.36×10~(-6) esu。     

Ag3PO4/Ag2S/g-C3N4复合光催化剂的制备与性能

通过沉积法和离子交换法成功地制备了Ag_3PO_4/Ag_2S/g-C_3N_4复合型光催化剂。利用X射线多晶粉末衍射仪(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)、N_2吸附-脱附等温线、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱等手段对样品进行了表征。通过降解罗丹明B考察其可见光催化活性及稳定性,研究了硫化钠与磷酸银物质的量的比值(n_(Na_2S)/n_(Ag_3PO_4))、g-C_3N_4添加量对所制备复合光催化材料性能的影响,同时对光催化机理进行了探讨。结果表明,随着n_(Na2S)/n_(Ag3PO4)的增加,所得复合催化材料活性先增加后降低;当n_(Na2S)/n_(Ag_3PO_4)为1.5%、g-C_3N_4与Ag_3PO_4的质量比为3∶7时制备的催化剂ASC1.5的光催化活性最好,在可见光照射下,40 min内可将罗丹明B完全降解,且5次循环使用后仍保持较高的催化活性。和Ag_3PO_4相比,Ag_3PO_4/Ag_2S/g-C_3N_4复合型光催化材料的活性与稳定性都得到明显提高,这主要归因于复合催化剂比表面积和孔结构的增加,载流子分离效率的提高。光催化机理研究表明,空穴(h~+)、超氧阴离子自由基(·O~(2-))和羟基自由基(·OH)都是光催化过程中的主要活性物种。三者作用大小依次为:h~+·O~(2-)·OH。     

TiO2纳米管阵列负载不同形貌Cu2O薄膜的制备及光电性能研究

本论文采用阳极氧化法在金属钛基底上制备高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜,然后采用脉冲电流法在TiO2纳米管阵列上沉积Cu2O,从而制备出Cu2O-TiO2纳米管阵列异质结复合薄膜。借助X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段,详细探讨了Cu2O沉积过程中电解液的不同扰动方式(静止、磁力搅拌和超声搅拌)对复合薄膜物相和形貌的影响。实验结果表明电解液的扰动方式会影响Cu2O沉积过程中的离子扩散和微区化学环境,从而影响Cu2O的形貌。通过漫反射紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光电流性能测试可知所制备的负载Cu2O型TiO2纳米管阵列薄膜具有显著的可见光响应效应。     

TeO2-SiO2/α-TeO2复合薄膜的电化学-溶胶凝胶制备及非线性光学性能

以异丙醇碲和正硅酸乙酯作为前驱体,配制了稳定的TeO2-SiO2复合溶胶;以之为电解液采用电化学-溶胶凝胶法制备了黑色的凝胶薄膜,将薄膜经热处理后得到灰白色半透明的复合薄膜.分别采用XRD和SEM-EDX研究复合薄膜的晶体结构、表面形貌及其组成,结果表明凝胶薄膜的主要成分为Si,Te,O元素,黑色的凝胶薄膜为TeO2-SiO2/Te,灰白色半透明的复合薄膜为少量Te的SiO2-TeO2/α-TeO2;α-TeO2颗粒和少量Te颗粒均匀分散在TeO2-SiO2凝胶复合薄膜中.采用Z-scan方法测试薄膜的光学性能,结果表明其三阶非线性极化率χ(3)为2.171×10-14(m V-1)2.     

复合半导体MoS_2/Cu_2O的制备及其光催化性能研究

采用两步法制备了MoS_2/Cu_2O催化剂,对其催化降解甲基橙(MO)性能进行了研究.首先,通过液相剥离和梯度离心获得少数层MoS_2纳米片,然后采用水热还原法在MoS_2纳米片上合成Cu_2O纳米颗粒,形成MoS_2/Cu_2O复合半导体,并分别通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、UV-Vis紫外可见漫反射光谱(DRS)等手段对催化剂的结构进行表征.在可见光下,MoS_2/Cu_2O复合半导体降解MO的效率明显高于纯MoS_2和Cu_2O.为了获得最佳光催化活性,探究了MoS_2质量分数(5%、10%、20%、30%、40%、50%)对MoS_2/Cu_2O复合半导体光催化降解MO的影响.最后,经过5次循环实验,MoS_2/Cu_2O降解率下降为82.5%,循环稳定性有待进一步提高.     

Ag2S/Ag3PO4/Ni复合薄膜的制备及其光催化性能

采用电化学方法制备Ag_2S/Ag_3PO_4/Ni复合薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UVVis DRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构、光谱特性及能带结构进行了表征,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜的光催化机理进行了探索。结果表明:最佳工艺制备的Ag_2S/Ag_3PO_4/Ni是由均匀的球形纳米颗粒构成的薄膜,其光催化活性明显优于纯Ag_3PO_4/Ni薄膜和纯Ag_2S/Ni薄膜,且在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用6次。提出了可见光下Ag_2S/Ag_3PO_4/Ni复合薄膜光催化降解罗丹明B的反应机理。     

CuO-SiO2和Cu2O-SiO2薄膜的制备及其光学性能

以CuSO₄·5H₂O和正硅酸乙酯为前驱体,配制了稳定透明的Cu²⁺-SiO₂复合溶胶电解液。采用电化学-溶胶凝胶方法,在恒电位-0.9 V下得到Cu-SiO₂复合膜,该复合薄膜分别在250和450℃的热处理后得到Cu₂O-SiO₂和CuO-SiO₂复合薄膜。采用XRD、SEM/EDX和台阶仪表征了复合薄膜的组成、形貌和厚度;采用紫外-可见光谱和Z扫描技术研究了复合薄膜的线性和三阶非线性光学性能。结果表明Cu₂O-SiO₂和CuO-SiO₂复合薄膜中的Cu含量、Cu的形态（如Cu₂O、CuO）及Cu₂O或CuO颗粒大小影响薄膜的光学带隙和三阶非线性光学性能,2种薄膜的光学带隙分别是2.67和2.54 eV,三阶非线性极化率χ^（3）分别为2.31×10^-6和1.36×10^-6 esu。     

钛基PbO2+nano-WO3电极材料的复合共沉积及析氧活性

利用复合共沉积法,在涂有中间层SnO2-Sb2O5的Ti基体上制备了PbO2+nano-WO3复合电极材料.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和双电层电容法等对复合电极表面的组成、结构、形貌及有效电化学面积进行测试.结果表明,随着纳米WO3掺杂量逐渐增大,复合电极的表面粗糙度和孔隙率逐渐变大,电化学有效面积也随之增大;利用线性扫描及Tafel曲线等电化学测试方法研究了nano-WO3的掺杂对复合电极析氧活性的影响,结果表明,掺杂nano-WO3的复合电极较纯PbO2电极的析氧活性大幅提高,其起始析氧电位发生负移,析氧过电位下降,最大可降低近300 m V.     

太阳光活性的ZnTiO3 /TiO2纳米复合催化材料的制备及其表征

通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了ZnTiO3/TiO2纳米复合光催化剂,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FTIR)和ζ电位等技术进行了表征。以亚甲基蓝(MB)的降解为模型反应,考察了煅烧条件对复合材料光催化性能的影响。结果表明:600℃下焙烧3 h时所得样品具有最佳的光催化效果。如太阳光下7 h可使MB溶液的脱色降解率达92.9%,而TiO2的催化脱色率仅为68.9%;该催化剂还具有良好的稳定性能,重复使用5次后仍能保持MB溶液的脱色降解率在80%以上,且该催化剂易于离心分离去除。样品的结构缺陷-氧空位和TiO2-ZnTiO3相结与其催化性能有密切关系。     

Ga_2O_3改性Cu/SiO_2催化剂降低水蒸气催化重整产物中CO选择性

采用蒸氨法制备的xGa-Cu/SiO_2催化剂可以同时产生Cu~0和Cu~+物种,加入Ga后催化剂的二甲醚水蒸气重整反应活性和选择性都有很大程度的提高,其中5Ga-Cu/SiO_2催化剂在380°C时的二甲醚转化率为99.8%,CO选择性为4.8%。通过透射电子显微镜(TEM),氢气-程序升温还原(H_2-TPR),N_2O滴定和X射线光电子能谱(XPS)结果发现,Ga与Cu物种之间的相互作用,一方面可以提高Cu物种的分散度,另一方面可以促进Cu~+的形成。通过改变Ga负载量可以调变Cu~+/(Cu~0+Cu~+)的比例,氢气的时空收率结果表明,Ga通过调变Cu~+/(Cu~0+Cu~+)影响催化活性,并且当Cu~+/(Cu~0+Cu~+)=0.5时,氢气时空收率达到最大值为5.02mol·g~(-1)·h~(-1)。程序升温表面反应(TPSR)结果表明,Ga通过促进水气变换反应提高反应产物CO_2选择性。     

n型Cu2O薄膜的简易水热法制备及其光电化学性能

采用一种简单的水热法,通过控制反应时间,使用铜片在只含有Cl~-的非含铜前驱物的NaCl溶液中生长出了n型Cu_2O薄膜。对制备的样品进行了X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和光电化学等表征或测试。本水热法相对其他的水热法工艺更简单,成本更低且能进行快速大规模化的生产。且得到的n型Cu_2O薄膜晶化程度高,经过Cl~-掺杂后,载流子浓度高达9.75×10~(17) cm~(-3),在可见光照射下表现出较好的光电转换性能。光电化学和电化学阻抗谱表明在中等浓度(0.1 mol·L~(-1))NaCl溶液中90℃的条件下水热反应50 h制备的Cu_2O薄膜具有最好的光电性能。     

Bi2O3 /TiO2复合纳米颗粒的可见光光催化性能

采用溶胶与水热相结合的方法合成了具有可见光光催化活性的复合纳米颗粒Bi2O3/TiO2,并对其进行了X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射谱、红外光谱、低温N2吸附脱附及电子顺磁共振分析。结果表明,复合少量的氧化铋可显著抑制TiO2由锐钛矿到金红石的相转移过程,并将光吸收范围扩展到可见光区。可见光照射下(λ>420 nm),利用电子顺磁共振技术检测到明显的羟基自由基(.OH)信号。铋的最佳掺杂量为Bi/Ti质量比2.0%,适量铋的掺入能显著改善锐钛矿TiO2的结晶度,抑制光生电子-空穴对的复合,提高光催化量子效率。通过可见光照射下,4-氯酚的降解实验测试Bi2O3/TiO2复合纳米颗粒的可见光光催化活性。同时,利用气-质联用仪对4-氯酚降解过程的中间产物进行了测定,并提出可见光照射下的Bi2O3光敏化机理。     

CuMnCeLa-O/γ-Al2O3催化剂助燃脱硝性能研究

采用等体积浸渍法制备了Cu Mn-O/γ-Al_2O_3、Cu Mn Ce-O/γ-Al_2O_3和Cu Mn Ce La-O/γ-Al_2O_3催化剂.用XRD、BET、SEM、XPS和H_2-TPR技术对其物相和表面性质进行了表征.在连续固定床微反装置上评价了催化剂的CO+O_2和CO+NO反应性能.结果表明,催化剂样品中观测不到Cu O、Mn O_x、Ce O_2和La_2O_3的XRD晶相峰,活性组分在γ-Al_2O_3载体表面呈高度分散状态.Ce、La的引入对催化剂的比表面积、孔容和孔径分布影响不大.SEM谱图中未观测到活性组分的形貌,金属氧化物在载体表面均匀分布.Ce~(3+)!Ce~(4+)之间的可变价转换,引起Cu Mn Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂表相Cu O中具有非完整结构的[Cu~(2+)_(1-x)Cu_x~+][O_(1-2)1_x□1_(2x)]增多,Cu~+/Cu~(2+)比例增大,表相氧空位增多,H_2-TPR还原峰温度向低温区偏移.Ce~(4+)、La~(3+)之间不平衡电荷以及共生过程中Cu-Mn-Ce-La-O之间的强相互作用,加大了Cu O和Mn O_x结构的不完整性,导致Cu Mn Ce La-O/γ-Al_2O_3催化剂样品表相产生更多的Cu~+、Mn~(2+)、Mn~(3+)和氧空位,相应的H_2-TPR还原峰温度进一步向低温区偏移.催化氧化CO和CO催化还原NO实验结果表明,在反应空速20 000 h~(-1),350℃反应温度下,Cu Mn Ce La-O/γ-Al_2O_3催化剂CO催化还原NO反应的CO转化率达到88.2%,NO转化率达到了96.1%,表现出了较好的氧化还原活性.     

Sb2O3/BiVO4/WO3异质结构建及光电催化合成过氧化氢

采用溶剂热法-旋涂法构建了Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃半导体异质结,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等手段表征了其物化性质。在1.23 V(vs RHE)电位下,BiVO₄/WO₃的光电流密度相对于BiVO₄提高了2倍。进一步复合Sb₂O₃之后,虽然Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的光电流密度有所下降,但其光电催化产H₂O₂的法拉第效率和产生速率得到明显提升。在1.89V(vs RHE)电位下,3c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜产H₂O₂的法拉第效率提高到约19%;1c-Sb₂O     

Dy3+，Eu3+共掺的LiGd(MoO4)2单一相荧光粉的合成、发光及能量传递

采用溶胶-凝胶法制备了LiGd(MoO_4)_2∶Dy~(3+),Eu~(3+)系列荧光粉。用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、荧光光谱仪等对所得样品的结构、形貌和发光性能进行了表征,并研究了其能量传递机理。结果表明:白钨矿结构的Li Gd(Mo O_4)_2∶Dy~(3+),Eu~(3+)荧光粉的形貌为不规则颗粒,其粒径为1.8μm。在354 nm近紫外光激发下,该荧光粉显示出Dy~(3+)的特征黄、蓝光发射和Eu~(3+)的特征红光发射。计算Dy~(3+)和Eu~(3+)的临界距离为1.383 nm,Dy~(3+)→Eu~(3+)之间能量传递机理为偶极-四极相互作用。通过调节Dy~(3+)、Eu~(3+)的掺杂浓度,荧光粉可实现暖白光发射。此外,详细研究了稀土离子(Dy~(3+),Eu~(3+))的掺杂浓度与荧光粉的色温值之间的关系。     

CoFe_2O_4/TiO_2磁性复合薄膜的制备及表征

以钛酸丁酯和金属盐酸盐为原料,采用溶胶-凝胶工艺制备了CoFe2O4/TiO2复合薄膜,分析了不同热处理温度对复合薄膜晶粒生长及薄膜表面形貌的影响.通过XRD射线、拉曼光谱、扫描电子显微镜、偏光显微镜对薄膜热分解中物相变化过程及其表面形貌进行了观测,用振动样品磁强计(VSM)测定了样品的磁性.实验结果表明:溶胶-凝胶法制得的复合薄膜,两相组分晶体各自析出长大,CoFe2O4组分均匀地分布在TiO2基体中,随着热处理温度的升高,薄膜的磁性增强.     

APS/Fe2+复合氧化剂快速引发合成聚2,3-二甲基苯胺及其性能研究

采用乳液法,以过硫酸铵(APS)和硫酸亚铁(FeSO4)为复合氧化剂(COD),快速引发合成聚2,3-二甲基苯胺(P(2,3-DMA)).通过开路电位(OCP)、循环伏安(CV)和塔菲尔(Tafel)测试,探讨了Fe2+对2,3-DMA聚合速率的影响,优化了APS/Fe2+摩尔比(n(APS)/n(Fe2+))及COD用量.通过红外光谱(FTIR)和X-射线衍射(XRD)对比分析,印证了P(2,3-DMA)电化学性能的表征结果.结果显示,APS/Fe2+复合氧化剂引发合成的P(2,3-DMA),其FTIR的主要特征峰发生了红移,表明所得产物的结构更加完整,电子离域程度更大;当n(APS)/n(Fe2+)为10∶1,n(COD)/n(2,3-DMA)为3∶1时,产物的各项性能达到最佳;开路电位显示,Fe2+的加入使得2,3-DMA的聚合速率得到显著提高,采用复合氧化剂APS/Fe2+制备P(2,3-DMA)的产率增大,电化学性能和结晶性更佳.     

异质结型Er2O3/TiO2复合纳米纤维制备及光催化性能

采用静电纺丝技术与溶剂热法相结合,制备了异质结型Er2O3/TiO2复合纳米纤维光催化材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等分析测试手段对材料进行表征,并以罗丹明B(RB)的脱色降解为模式反应,考察了材料的光催化性能。实验结果表明:Er2O3纳米粒子均匀地负载在TiO2纤维上,形成了异质型Er2O3/TiO2复合纳米纤维光催化材料,拓宽了光谱响应范围,有利于TiO2光生电子和空穴的分离,增强了体系的量子效率。与纯TiO2纳米纤维相比光催化活性明显提高,对RB的紫外光降解率达93.93%。     

Au/Al2O3纳米复合薄膜的制备和表征

用溶胶-凝胶法制备了Au/Al₂O₃纳米复合薄膜。利用X-射线衍射、X-射线光电子能谱、原子力显微镜以及紫外-可见光谱对薄膜的微观结构、表面形貌及光学性能进行了表征,研究表明:Au/Al₂O₃纳米复合薄膜是由纳米微晶组成的颗粒膜, 复合薄膜均匀、致密、无裂纹,Au以纳米晶核形式镶嵌于Al₂O₃基体中,纳米Au晶核的粒径为23～26nm;复合薄膜在可见光区有较强的吸收,吸收峰位置与烧结温度有关,吸收强度随烧结温度和金添加量增大而增大。