石墨烯/Ag@TiO_2共同修饰的染料敏化太阳能电池制备及其性能

利用水热法制备石墨烯和Ag@TiO_2核壳纳米颗粒(nanoparticles,NPs)共同修饰的染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell,DSSC),研究石墨烯和Ag@TiO_2纳米颗粒对光阳极和DSSC性能的影响.实验结果显示,掺入的Ag@TiO_2纳米颗粒质量分数为0.6%时,制备的DSSC性能最优,光电转换效率(photoelectric conversion efficiency,PCE)为5.84%,相比于纯TiO_2光阳极DSSC提高了近20%.研究表明,石墨烯/Ag@TiO_2染料敏化太阳能电池性能的提高,一方面是由于Ag@TiO_2纳米颗粒的掺入增强了染料的光吸收能力;另一方面是由于石墨烯的引入显著改善了光阳极染料的吸附量,加快了载流子的传输,增加了载流子寿命,两者协同显著提高了DSSC的短路电流密度(short-circuit photocurrent density,J_(sc))和光电转换效率.     

Au@SiO_2纳米晶核壳结构对染料敏化太阳能电池性能的优化

为了研究不同(Au@SiO_2和TiO_2)质量比的Au@SiO_2的掺杂对染料敏化太阳能电池(DSSC)性能的影响,用机械球磨法制备了一系列基于不同掺杂含量的纳米晶核壳结构Au@SiO_2的电池光阳极材料.研究结果表明,Au@SiO_2的引入使得吸附在光阳极上的染料的光吸收增强,并显著提高了电池的短路电流密度J_(sc)和光电转换效率η.当m(Au@SiO_2)∶m(TiO_2)为0.3%时对应的电池具有最优的性能,其短路电流密度J_(sc)为15.5 mA·cm~(-2),开路电压V_(oc)为686mV,光电转换效率达到6.49%,比纯的TiO_2光阳极电池的效率提高了17.5%.研究发现,电池性能的提高可归因于两方面:1)壳内Au纳米颗粒所具有的局域表面等离子体共振(LSPR)效应,使光阳极上染料的光吸收增强;2)SiO_2外壳层对暗电流的有效抑制.     

TiO_2纳米森林的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

利用简单的两步水热法,制备了由底层一维TiO_2纳米杆阵列以及上层三维TiO_2纳米花团簇结构构成的TiO_2纳米森林光阳极薄膜及其染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell,DSSC).本文分别研究了TiO_2纳米颗粒、一维TiO_2纳米杆阵列以及纳米森林结构对光阳极和DSSC性能的影响.实验结果显示,TiO_2纳米森林结构可提高光阳极对入射光和散射光的利用以及对光生载流子的收集和传输速率.因此,基于TiO_2纳米森林结构光阳极的DSSC经过TiCl_4后处理后具有最佳性能,其短路电流密度(short-circuit photocurrent density,J_(sc))为16.31mA·cm~(-2),光电转换效率(photoelectric conversion efficiency,PCE)为6.47%,与基于TiO_2纳米颗粒光阳极的DSSC相比,分别提高了约30.7%和17.4%.     

Ag纳米颗粒表面等离子体共振增强DSSC电池的制备及性能研究

使用水热法制备了一系列不同含量Ag纳米颗粒掺杂的Ag-TiO2复合光阳极的染料敏化太阳能电池,同时,研究了不同含量Ag纳米颗粒掺杂对染料敏化太阳能电池的结构和性能的影响.实验结果表明：Ag的掺入增强了吸附在Ag-TiO2复合光阳极上的染料对光的吸收,显著地提高了对应电池的短路电流.在Ag掺入量为0.20%的时候,对应的电池具有最佳的性能,其短路电流为10.66mA/cm2,开路电压Voc为697mV,光电转换效率为5.59%,显著优于纯TiO2光阳极电池的效率.其性能的改善主要归因于掺入Ag纳米颗粒的表面等离子体共振吸收效应使电池光阳极对光的吸收增强所致.     

多种形态Au/Pd核-壳纳米粒子的制备与表征

在反相微乳液十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中用单步法合成Au纳米棒和Au纳米球形颗粒作种子,再通过抗坏血酸还原Pd盐的方法制备了多种形态的Au/Pd核-壳结构纳米粒子.通过透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)分光光度计对Au/Pd复合粒子的形貌和光学吸收特性进行了表征.结果表明,通过调控Au核的形态,以Au纳米棒和Au纳米球形颗粒作种子,可分别得到棒状和类球状的核-壳Au/Pd纳米粒子.棒状粒子中,Au核(纳米棒)的平均长度为31 nm,宽为7 nm,Pd壳的平均厚度为8 nm;类球状粒子中,Au核(纳米球形颗粒)的平均粒径为35 nm,Pd壳的平均厚度为9 nm.该反相微乳液法简单易行,对于制备其他核-壳纳米粒子具有借鉴意义.     

TiO2-CS微球光催化降解阳离子桃红的研究

采用TiO2和壳聚糖(CS)共混，通过反相悬浮、交联制备了TiO2-CS微球光催化剂，并用紫外灯光源，研究了TiO2-CS微球对阳离子桃红染料的光催化降解过程。结果表明：TiO2-CS微球能显著地光催化降解阳离子桃红溶液，在pHl0时，20mg／L。阳离子桃红溶液经紫外光照射100min后，色度去除率达62．4％，化学需氧量(COD)去除率为34．2％；重复使用56h后，TiO2-CS微球的催化效力降低5．2％；在阳离子桃红溶液浓度低于40mg／L，pH10的条件下，TiO2-CS微球催化阳离子桃红溶液的光降解反应为假一级动力学反应；在弱碱性的条件下，TiO2-CS微球对阳离子桃红溶液光催化脱色效率较高；TiO2含量较高的TiO2-CS微球、较长的降解时间和适当的TiO2-CS微球用量能有效地光催化降解阳离子桃红溶液，其中溶液的色度去除速度要快于溶液中的COD的去除速度。     

花状AgInS_2微球的制备及其光催化还原Cr(Ⅵ)

通过溶剂热法合成了花状的AgInS_2微球,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高倍透射电镜(HRTEM)、N_2等温吸脱附和紫外可见漫反射光谱(DRS)手段对所制备的样品进行了表征,同时以K_2Cr_2O_7作为目标降解物研究了AgInS_2微球的光催化性能.光催化降解结果显示,AgInS_2微球可对Cr(Ⅵ)实现高达95.4%的还原率,并保持了较好的结构稳定性,确保固体催化剂具备了良好再循环使用的性能,其高的还原效率是由于其高的结晶度以及大的比表面积可以产生更多的光生电子-空穴对,提供更多的反应活性位点所致.     

紫外光诱导的二氧化钛常温晶化行为研究

锐钛矿型二氧化钛(TiO_2)从非晶态到晶态的转化,一般需要高温、水热等条件来实现。发展锐钛矿型TiO_2的常温制备技术,对功能材料和器件制备具有重要意义。本文报道了一种无定形态TiO_2纳米管在紫外光诱导下的常温晶化行为。研究发现,阳极氧化法制备的无定形TiO_2纳米管在常温下、水溶液中被254 nm的紫外光照射后,转化为锐钛矿晶型。这一转化的机理是,在紫外光照射下,无定形TiO_2产生光致氧空位,在表面形成大量羟基,羟基发生羟联反应,促进[TiO_6]八面体的有序排列,进而形成锐钛矿晶型。研究进一步发现,延长光照时间、在材料中引入贵金属Pd原子,TiO_2的晶化行为增强,而在水溶液中引入有机污染物质则降低晶化程度。紫外光诱导晶化方法制备的锐钛矿型TiO_2具备一定的光催化活性。     

表面活性剂对TiO_2/Fenton复合体系可见光催化活性的增强效应

在pH 3.0缓冲体系中,紫外光作用下,采用TiO_2/Fenton复合体系催化氧化吖啶橙(AO)染料具有较高的催化效率,而在可见光作用下催化活性极低.通过引入表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS),可见光条件下的催化效率得到极大提升,反应30 min后降解率达到91.8%.依据染料吸附模型以及可见光敏化催化机理解释,SDS的作用主要在于增强了染料分子与Fenton试剂在TiO_2粒子表面的作用能力,使两类反应能够有效地协同进行,共同作用于染料的分解.     

质子交换膜燃料电池阳极电催化剂制备

采用液相化学还原法制备了不同反应温度下单壁碳纳米管(SWCNTs)负载型的质子交换膜燃料电池阳极电催化剂PtRu/SWCNTs(Pt和Ru的质量分数分别为20%和10%). 对催化剂进行了XRD和TEM表征,并估算了催化剂上金属的粒径、晶格参数和比表面积.研究了阳极催化剂层中PtRu/SWCNTs催化剂用量、Nafion含量和PTFE含量对单电池性能的影响.结果表明,反应温度为60 ℃时,PtRu/SWCNTs催化剂具有较小的粒径和较大的比表面积.阳极催化层中催化剂最佳用量和Nafion与PTFE最佳含量分别为0.6 mgPt/cm2、7%和为5%.在阳极和阴极催化剂层中Pt用量均为0.6 mg·cm-2,甲醇浓度和流量分别为2.5 mol·L-1和0.6 mL·min-1,阴极氧化剂空气操作压力和温度分别为0.2 MPa和 80 ℃,单电池开路电压为0.6 V左右的条件下,0.3 V和0.2 V时电流密度分别为72 mA·cm-2·mg-1 Pt和120 mA·cm-2·mg-1 Pt.     

BiOBr/TiO_2异质结催化剂的制备及其可见光催化活性

将碱热法和溶剂热法相结合,制备了不同配比的BiOBr/TiO_2异质结催化剂,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和光致发光光谱(PL)等技术对其结构、形貌和光学性能进行表征,并探讨BiOBr和TiO_2的配比对罗丹明B(RhB)脱色率的影响。结果显示,该异质结催化剂由锐钛矿相TiO_2纳米颗粒附着生长在BiOBr花状球表面构成;BiOBr和TiO_2摩尔比为1∶2的BiOBr/TiO_2催化剂在可见光照射下催化反应15min,RhB脱色率达96.5%;催化剂循环使用4次后,RhB脱色率仅降低7.94%,稳定性较好。Mott-Schottky曲线表明,该催化剂光催化活性的提升主要是由于在BiOBr和TiO_2界面上形成了p-n结,使电子-空穴对得到有效分离。光催化机理研究结果表明,O·-2是光催化反应过程中的主要活性物种,RhB的脱色主要是由于脱乙基和苯环开环氧化导致。     

芜菁拮抗交通性污染物致小鼠遗传毒性效应的初步研究

以清洁级ICR小白鼠为实验动物,选择温州市鹿城区十里亭、火车站、南站交通岗亭为处理现场,采用小鼠骨髓嗜多染红细胞(PCE)的微核试验、小鼠精子畸形试验以及分光光度法测定小鼠肝脏过氧化氢酶(CAT)活性等实验方法,研究温州市区交通污染物对小鼠的遗传毒性及芜菁块根汁对它的拮抗效应.结果表明:经交通污染物处理的小鼠,其PCE的微核率、精子畸形率以及肝脏过氧化氢酶活性均明显高于阴性对照组;灌芜菁块根汁均可使小鼠PCE微核率、精子畸形率以及CAT活性明显下降,微核抑制率分别为62.96%、80.18%、87.36%,精子畸形抑制率分别为21.88%、45.89%、40.65%,CAT活性抑制率分别为17.27%、31.36%、37.76%.结论是交通性污染物对小鼠具有明显的遗传毒性效应;芜菁块根汁对交通性污染物引起小鼠遗传毒性效应具有显著的拮抗效应.     

旋涂法制备单层和多层密排聚苯乙烯微球模板及其SERS性能

通过旋涂法将聚苯乙烯(polystyrene,PS)微球溶液涂于硅氧化片基底上,研究PS微球溶液的滴加体积、质量分数以及旋涂转速对PS微球模板的层数及密排性的影响,通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)对其进行形貌表征.结果表明,相对于以往的垂直沉积法的自组装胶体球模板而言,这种旋涂法耗时更短、原材料消耗更少.同时,由于单层PS微球都形成了密排有序结构,对应制得的多层PS微球可形成面心立方结构,再分别以单层和多层PS微球为掩膜板来制得金三角阵列和TiO_2反蛋白石结构,并利用拉曼检测技术证明其良好的表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)性能.     

SnO_2/TiO_2介孔材料的合成及其光催化性能

以水热法制备的纳米二氧化硅(KIT-6)作为硬模板,将不同质量比复合的SnO_2和TiO_2通过溶胶-凝胶法包裹在纳米二氧化硅表面,最后用HF除去模板得到SnO_2/TiO_2介孔材料.采用电子扫描显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(DRS)、氮气吸附-脱附实验、红外光谱(FT-IR)等对其进行表征.结果显示,结果显示,该材料为多孔颗粒,有较大的比表面积(127.62~136.38m2·g-1).TEM测试表明随着SnO_2含量的增多,粒径减小.在避光条件下的吸附亚甲基蓝(MB)实验表明,该介孔材料对MB的吸附能力随着SnO_2含量的增加而增强.紫外光(λ=365nm)降解MB实验表明,SnO_2含量为5%的SnO_2/TiO_2介孔材料对MB的光催化效果最好,150min的脱色率达到97.3%.稳定性实验表明,连续5次光催化实验后,该介孔材料对MB的脱色效果无显著降低,具有良好的稳定性.     

制备单分散TiO2微球的两种方法研究

利用水解法和热溶剂法分别制备了TiO2微球.所得样品形貌及结构采用热场发射扫描电镜(TFE-SEM)、X射线衍(XRD)、氮气吸附-脱附等测试方法进行分析表征.结果表明:水解法和热溶剂法所制备的TiO2微球均为锐钛矿相,比表面积较高,分别为116.1 m2.g-1和165.1 m2.g-1,且粒径均匀、分散性良好.热溶剂法制备样品的均匀性和可重复性更佳.     

贻贝壳在不同方法下合成羟基磷灰石多孔微球的性能研究

选用舟山市贻贝壳为原料制备羟基磷灰石(HA)多孔微球, 球形HA较其他形状的HA有更多的药物和金属负载量, 可以合成特殊的功能性材料. 实验过程为: 采用贻贝壳提取CaCO₃, 以贻贝壳的CaCO₃为原料用水热法、沉淀法、十六烷基三甲基溴化铵模板剂法及反相微乳液法制备HA, 经比较确定可行方案, 并对制备出的样品进行银离子吸附实验. 研究结果表明: 通过扫描电子显微镜表征观察得出水热法制备的产物为球形; X射线粉末衍射仪和傅里叶红外光谱仪测得水热法制得的产物为HA, 其他产物为方解石型CaCO₃/HA复合材料; 比表面积及微孔孔隙分析表征得出水热法制备的产物介孔结构和比表面积最优; 电感耦合等离子体发射光谱仪检测产物的钙磷比及载银量, 确定水热法制备的样品为缺磷型HA, 该HA的银离子吸附率达75.10%. 表明贝壳制备HA多孔微球是可行的, 采用水热法可将贝壳CaCO₃合成球形多孔HA, 且在转化程度和载银效果方面较其他方法更有优势.     

核壳Fenton催化剂CuFe_2O_4@PDA-Cu的制备、表征及其活化H_2O_2降解染料的性能

为得到新型高效多相催化剂,有效去除废水中的染料,以Cu(Ac)_2与CuFe_2O_4@PDA为原料制备了催化剂CuFe_2O_4@PDA-Cu.通过IR、XRD、XPS、UV-Vis、DRS技术对催化剂的性能进行了表征,考察了温度、H_2O_2用量、催化剂用量、pH值、盐等对催化活性的影响.利用HPLC测定降解产物,采用自由基捕获和抑制实验进行机理验证,发现催化剂是核壳结构.温度升高、pH值升高、H_2O_2和催化剂用量的增加均有利于提高催化活性;氯化物、硫酸盐、硝酸盐和磷酸盐不影响催化效果,溴化物和亚硝酸盐降低了催化效果.得到的最优降解条件为:T=30℃,催化剂用量10mg·L~(-1),pH=9,过氧化氢用量10mmol·L~(-1),染料浓度30mg·L~(-1).最优条件下催化剂可循环使用4次以上;甲基橙、茜素红和罗丹明B的去除率为100%;染料R0213、O0118和B0115的去除率大于60%.降解产物有草酸、马来酸和CO_2.甲基橙、茜素红和罗丹明B降解后COD_(Mn)=2~4mg·L~(-1).水杨酸捕获·OH生成2.5-二羟基苯甲酸,叔丁醇抑制染料降解.结果表明,催化剂可活化H_2O_2产生·OH,·OH攻击染料分子开环降解直至矿化.该研究为开发高效多相催化剂,有效去除废水中的染料提供了科学依据.     

活性蓝F3GA固载的壳聚糖微球对过氧化氢酶的吸附

将反相悬浮交联法制备的壳聚糖微球树脂与三嗪染料活性蓝F3GA(Cibacron Blue F3GA)反应,制得亲和色谱填料,并采用扫描电镜、红外光谱、染料泄漏率测定等对此填料进行鉴定与表征.该填料具有良好的色谱性能,在pH为7.0的磷酸盐缓冲液体系下,对过氧化氢酶的饱和吸附容量为24.6 mg/g,改变pH值及离子强度对结合量有明显影响.     

乳化-热交联法制备明胶微球

采用乳化-热交联法制备了明胶微球,研究了乳化条件对微球粒径大小和溶胀性的影响.研究结果表明,最佳的乳化条件为:明胶溶液质量分数为20%,水油比为1:5(体积比),乳化温度为50℃,乳化时间为30 min,冷却时间为1.5 h,冷却温度为4℃.采用该方法可制备出粒径为50～1400 μm,溶胀率为150%～400%的明胶微球.     

Tb3+掺杂纳米WO3的制备及其光催化性能

用Na2WO4和盐酸反应新生成的H2WO4与Tb(NO3)3,H2C2O4作起始原料,制备了稀土离子Tb3+掺杂的WO3纳米粉体,并采用透射电子显微镜(TEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、漫反射光谱(DRS)和光电子能谱(XPS)等手段对其结构进行了表征.实验证明,稀土离子Tb3+的掺杂能拓展WO3的光响应范围,显著提高WO3对可溶性染料罗丹明B的光催化降解率和抗光腐蚀性.