回流法可控合成BiPO4纳米棒及其光催化性能

采用回流法合成了BiPO₄纳米棒光催化剂, 探讨了反应时间、反应物比例、pH值和反应物浓度对BiPO₄晶相结构和形貌尺寸的影响, 利用粉末X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、比表面积分析(BET)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等对产物进行了表征, 以亚甲基蓝(MB)为探针研究了其光催化活性. 反应时间和反应物浓度对产物的形貌尺寸影响较大, 反应物比例和pH值对产物晶相结构和形貌尺寸均有较大的影响, 进一步影响BiPO₄光催化剂的活性. 调控各种因素后可合成出具有单斜相独居石/六方相混晶结构的高紫外光活性BiPO₄纳米棒光催化剂.     

γ-AlOOH纳米棒的水热合成与形貌调控

γ-AlOOH作为液相法合成γ-Al_2O_3的前驱体,其形貌与最终产物的性能密切相关。本文采用水热法合成γ-AlOOH纳米棒,通过改变Al3+浓度和沉淀剂的种类调控γ-AlOOH纳米棒的长径比,利用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征产物的晶体结构和形貌。结果表明,随Al3+浓度增大可得到长径比在5.9~8.0的γ-AlOOH纳米棒,而改变沉淀剂的种类可进一步将长径比增大到8.0~10.0。通过对产物结晶过程的分析,发现增大Al3+浓度和增强沉淀剂碱性均可以促进铝离子与羟基的配合。提高反应体系中Al(OH)3浓度,有利于γ-AlOOH晶粒的成核,促进了晶核之间的定向接触,从而提高了纳米棒的长径比。长径比为10.0的γ-AlOOH纳米棒烧结所得纳米γ-Al_2O_3改性变压器油(体积分数为0.1%)的正冲击击穿强度较纯油提高9.9%.     

单分散磷酸镧纳米棒的可控制备

采用一步水热法在无模板情况下合成了单一形貌和尺寸均匀的磷酸镧纳米棒,产物分散性好.这种合成方法操作简单、能耗低、合成条件可控,并且重复性很好、可大面积合成.用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对磷酸镧的形貌、结构以及相组成进行了分析.结果表明:所合成磷酸镧为单斜相独居石结构;纳米棒直径为15 nm,长度约为几百纳米,具有相当高的纵横比,有望在性能方面得到优化;磷酸镧纳米棒为单晶.对影响磷酸镧纳米棒形成的反应条件如水热温度和水热时间进行了研究,并详细研究了其生长过程.提出了磷酸镧纳米棒的可能生长机制是基于纳米颗粒的定向粘附作用.     

还原石墨烯氧化物/磷酸秘纳米复台物的台成及增强的光催化活性

以石墨烯氧化物和硝酸铋为前驱物、甘油为溶剂,200℃下反应1 h,采用溶剂热方法"一锅煮"合成还原石墨烯氧化物/磷酸铋复合纳米材料.利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、表面增强拉曼光谱和紫外-可见光谱对所合成样品的形貌和结构进行表征.以罗丹明B作为降解模型分子,考察了复合纳米材料在紫外光照射下的光催化活性.实验结果表明,复合纳米材料的光催化活性优于磷酸铋.在2 h内,还原石墨烯氧化物/磷酸铋对罗丹明B降解率为87.5%;而同样条件下,磷酸铋对罗丹明B的降解率仅为45.7%.复合材料光催化活性的提高主要归因于石墨烯纳米片高效的电子受体和传输特性能有效促进电子-空穴对的分离,进而提高了复合材料的降解效率.     

高活性钒酸铋的尿素沉淀法控制合成及其光催化活性增强机制研究

通过普通尿素沉淀法、超声协助和水热尿素法合成出高结晶度的单斜晶白钨矿型的钒酸铋粉末。利用XRD、SEM、DRS等手段分别对合成材料的晶型、微观形貌及光物理性质等进行研究。结果表明3种方法均能得到结晶度较高的钒酸铋颗粒,但微观形貌上有较大差异。在可见光下对难生化降解的红色染料FN-3G的降解效果表明,所合成的三种BiVO₄样品的光催化性能均较好,超声协助法和水热法合成的样品光催化活性增强的机制主要归因于结晶度的提高和比表面积的增大。结晶度的提高可降低电子和空穴复合几率,从而增强光电转换效率;而比表面积的增大主要提高了染料分子的吸附能力。     

Zn_2GeO_4纳米棒的制备及发光性质

采用水热合成法制备了纯菱形相的Zn_2GeO_4纳米棒,研究了水热制备前驱体溶液的pH值对材料尺寸及形貌的影响以及Zn_2GeO_4纳米棒的光学性质。扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,随着前驱体溶液pH值的变化样品逐渐由微米级块状结构生长成为纳米颗粒,并且进一步形成纳米棒结构。纳米棒的尺寸由长200 nm变化到500 nm。室温光致发光(PL)光谱中观察到位于450和530 nm两个不同的发光峰,其分别源于Zn_2GeO_4的不同缺陷能级。     

回流法制备高分散性磷酸铋光催化剂

以乙二醇为溶剂,通过加热回流法合成了高分散性的磷酸铋光催化剂,揭示了回流温度、回流时间对形貌结构与光催化性能的影响规律。研究表明六方相磷酸铋可以通过溶剂回流过程,实现从六方相到单斜相的可控相变。该高分散磷酸铋光催化剂对亚甲基蓝溶液的降解能力随回流温度和时间增加呈先增大后减小的规律变化,在130 ℃回流2 h所制备的磷酸铋光催化剂拥有最好的活性,表观动力学常数k为0.161 min^-1。通过乙二醇回流,能在磷酸铋表面引入了羟基基团,使磷酸铋在水中分散稳定性大幅提高。     

掺铝氧化锌纳米晶的超声-水热协同控制合成及其光催化性能

利用超声和水热的协同控制作用高效合成出了分散好、晶体结构完整、粒径尺寸约为20 nm的掺铝氧化锌(ZAO)纳米晶, 通过透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计和热重-差热分析(TG-DTA)手段对产物形貌、结构、光学性质及前驱物的热性质进行了研究, 对其降解罗丹明B (RhB)的光催化效果和光催化降解机理进行了探讨. 由于超声和水热的协同作用, 有效控制了产物的粒径, 提高了产物的结晶度. 产物的紫外-可见光谱吸收峰出现在369 nm左右, 计算其带隙约为3.36 eV. 同超声法或水热法制备的产物相比, 超声-水热法制备的ZAO纳米产物具有更高的光催化活性, 从而使光催化降解时间缩短为原来的77.8%. ZAO纳米光催化剂能够回收再利用.     

γ-AlOOH纳米棒的水热合成与形貌调控

γ-AlOOH作为液相法合成γ-Al₂O₃的前驱体,其形貌与最终产物的性能密切相关。 本文采用水热法合成γ-AlOOH纳米棒,通过改变Al³⁺浓度和沉淀剂的种类调控γ-AlOOH纳米棒的长径比,利用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征产物的晶体结构和形貌。 结果表明,随Al³⁺浓度增大可得到长径比在5.9~8.0的γ-AlOOH纳米棒,而改变沉淀剂的种类可进一步将长径比增大到8.0~10.0。 通过对产物结晶过程的分析,发现增大Al³⁺浓度和增强沉淀剂碱性均可以促进铝离子与羟基的配合。 提高反应体系中Al(OH)₃浓度,有利于γ-AlOOH晶粒的成核,促进了晶核之间的定向接触,从而提高了纳米棒的长径比。 长径比为10.0的γ-AlOOH纳米棒烧结所得纳米γ-Al₂O₃改性变压器油(体积分数为0.1%)的正冲击击穿强度较纯油提高9.9%.     

钛取代的Keggin型钨磷酸银微晶的形貌调控及光催化性能

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为形貌调节剂,钛取代的Keggin型钨磷酸钾(K_4H_3PTi_2W_(10)O_(40))及硝酸银为前驱体,通过控制PVP用量制备了不同形貌及尺寸的钛取代Keggin型钨磷酸银(Ag4H3PTi2W10O40,AgPTiW).通过分光光度法测定了AgPTiW饱和溶液中Ag~+浓度,并求得其溶度积,利用能斯特(Nernst)方程求出Ag_4H_3PTi_2W_(10)O_(40)/Ag电对的标准电极电势,由此确定了Ag_4H_3PTi_2W_(10)O_(40)作为光催化剂的导带能级位置.通过红外光谱、粉末XRD谱图及紫外-可见光谱等测试手段对不同形貌AgPTiW的组成、结构和光吸收性质进行了表征;研究了可见光区(λ400 nm)不同形貌AgPTiW对染料甲基橙(MO)的光催化降解活性.研究发现,丝状AgPTiW在可见光下催化降解MO的活性优于棒状和柱状AgPTiW,推测这可能与纳米丝状催化剂较大的长径比及比表面积有关.     

Solvothermal synthesis and photoluminescence properties of BiPO4 nano-cocoons and nanorods with different phases

Hexagonal phase BiPO₄ nano-cocoons and monoclinic phase BiPO₄ nanorods have been synthesized in the mixed solvents of glycerol and distilled water with the volume ratio of 2:1 at 200 °C. The solvothermal evolution process from hexagonal phase BiPO₄ nano-cocoons to monoclinic phase BiPO₄ nanorods was observed by varying the reaction time from 1 to 3 h. In the hydrothermal condition at 160 °C, the similar phase transformation from hexagonal phase BiPO₄ to monoclinic phase BiPO₄ was also observed, accompanying with a morphology transformation from nanorods to octahedron-like microcrystals. It was found that the volume ratio of glycerol to water in the solvothermal condition had a great impact on the shapes of products, while it had no influence on the formation of different phases. The fluorescence spectra of hexagonal phase BiPO₄ nano-cocoons and monoclinic phase BiPO₄ nanorods were also studied.     

Synthesis, characterization and photocatalytic property of AgBr/BiPO4 heterojunction photocatalyst

A novel heterojunction AgBr/BiPO(4) photocatalyst was synthesized with the hydrothermal method. The photocatalyst was characterized by X-Ray powder Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectrometry (EDS), Transmission Electron Microscopy (TEM), X-ray Photoelectron Spectrscopy (XPS) and Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS). The XRD, SEM-EDS, TEM and XPS analyses indicated that the heterojunction structure formed during the process of hydrothermal treatment. The photocatalytic activity of the photocatalysts was evaluated by degradation of methylene blue dye (MB). The results indicated that the AgBr/BiPO(4) heterojunction exhibited a much higher photocatalytic activity than the pure BiPO(4). The mechanism of the enhancing AgBr/BiPO(4) heterojunction's photocatalytic activity was discussed. It was also found that the photocatalytic degradation of MB over AgBr/BiPO(4) heterojunction photocatalysts followed the pseudo-first-order reaction model.     

NaOH溶液中CdS纳米棒的水热合成

在NaOH溶液中水热合成了CdS纳米棒, 并探讨了NaOH溶液浓度和反应时间对CdS纳米棒形貌及晶体结构的影响及其可能的生长机理和母液循环可行性. 用粉末X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)对CdS纳米棒进行了表征, 并考察了其在可见光照射下光催化降解亚甲基蓝的活性. 结果表明, NaOH溶液是形成棒状形貌的关键因素. 在最优实验条件下, 可获得六方纤锌矿结构CdS纳米棒, 直径约200 nm, 长度可达4 μm. 该纳米棒具有良好的可见光光催化活性.     

CePO4纳米线的热稳定性及光学性能

以铈盐和磷酸为前驱体, 经水热合成获得了高长径比的具有六方晶型和单斜晶型独居石结构的CePO4纳米线, 采用XRD、HRTEM、SEM和荧光光度计对其晶相组成、形貌及发光性能进行了表征. 结果表明, 六方晶型CePO4纳米线直径约为40 nm, 长度约为3 μm; 单斜晶型独居石结构CePO4纳米线直径约为50 nm, 长度可达10 μm, 产物均为高纯且结晶良好的CePO4晶体. 可通过控制水热反应时间达到控制CePO4纳米线晶型的目的. 随水热反应时间的延长, 磷酸铈纳米线从六方晶型转变为单斜晶型(独居石结构). 随煅烧温度的升高, 磷酸铈纳米线直径增大, 但经1000 ℃煅烧仍具有一维线性结构, 其热稳定性高. 磷酸铈纳米线在紫外光激发下具有可见光区蓝紫发射区, 但随煅烧温度的升高, 磷酸铈纳米线的发光强度明显降低.     

钛酸纳米管前驱体水热制备TiO2：水热媒介对结晶度及光催化活性的影响

以钛酸纳米管为先驱体,180℃24 h同一水热条件下,利用H2O、HNO3、KBF4以及HNO3+KBF4的4种水热媒介溶液,制备了高结晶度高光催化活性的TiO2,并研究了水热媒介对TiO2结晶度、表面羟基和光催化活性的影响。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外测试(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)进行了结构表征。光催化活性通过降解甲基橙溶液进行了评价。结果表明,与其他3种媒介相比,HNO3+KBF4溶液为水热媒介制备的锐钛矿晶型TiO2,结晶度高,表面羟基含量高,因此,呈现高的光催化活性。     

Aspect-ratio-dependent photoinduced antimicrobial and photocatalytic organic pollutant degradation efficiency of ZnO nanorods

The photo-antimicrobial and photocatalytic performance of ZnO nanorods as a function of aspect ratio are presented. The antibacterial activity of the synthesized ZnO nanorod samples against Gram-negative and Gram-positive bacteria (Staphylococcus aureus and Escherichia coli, respectively) was determined by shake flask method with respect to time. ZnO nanorods with high aspect ratio showed superior antimicrobial and photocatalytic activity. These results are supported by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, ultraviolet–visible (UV–Vis) spectroscopy, photoluminescence, and Brunauer–Emmett–Teller (BET) studies. Degradation of methylene blue dye as model organic pollutant was used to assess their photocatalytic activity. Pseudo-first-order rate kinetics was used to calculate the photocatalytic reaction rate constant. The mechanisms for both antimicrobial and photocatalytic activity are elucidated.     

圆盘状Bi2WO6-BiPO4异质结的水热合成及光催化性能

采用水热法制备Bi2WO6-BiPO4异质结光催化剂．利用模拟太阳光照射下的罗丹明B降解实验评价了Bi2WO6-BiPO4复合物的光催化性能．结果表明,Bi2WO6-BiPO4光催化活性比Bi2WO6和BiPO4高得多．当Bi2WO6与BiPO4的摩尔比为1：1时复合光催化剂对罗丹明B的降解率最高．Bi2WO6-BiPO4催化活性增强主要归结为两者之间形成了有效的异质结结构,其内建电场能够促进光生载流子的分离．同时,Bi2WO6的加入增强了其对可见光的吸收．研究表明O2^· -和h^＋在光催化降解过程中是主要的活性物种.     

氧化锌纳米棒的水热合成及其光催化性能

以分析纯ZnO作为锌源、NaOH为矿化剂、盐酸为反应溶液pH调节剂,利用水热反应制备了花状ZnO纳米棒;采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了产物的形貌和结构,考察了水热温度以及Zn2+和OH-浓度比对产物形貌的影响;以甲基橙为目标降解物,采用紫外-可见分光光度计研究了ZnO纳米棒的光催化性能.结果表明,在水热反应温度80℃、Zn2+/OH-浓度比1∶7.5条件下所得ZnO纳米棒呈花状聚合,直径约为200nm,长度约为2μm,具有六方纤锌矿结构.当甲基橙初始浓度为30 mg.L-1、ZnO纳米棒的投放量为1.5g.L-1时,以300W紫外灯照射150min,甲基橙的降解率可达90%.