溶胶-凝胶法制备的MgxZn1-xO纳米薄膜结构和光学性质

用溶胶-凝胶法制备了不同组分的Mg_xZn_1-xO薄膜.X射线衍射结果表明,薄膜为具有六角纤锌矿结构的纳米薄膜,晶粒尺寸3～5nm,随着Mg进入ZnO晶格,其晶格常数变小.紫外-可见吸收光谱表明,随着Mg含量的增加带隙变宽,自由激子吸收峰明显蓝移.室温光致发光光谱由很强的且与氧空位相关的深能级缺陷发光和较弱的紫外激子发光组成,激子发光强度和缺陷发光强度比随x的增大而减小,表明Mg原子进入ZnO晶格会引起深能级缺陷的增加.Mg_0.03Zn_0.97O薄膜经700℃热氧化后,紫外与可见发光强度比达到30.     

不同形态SnO2纳米晶的制备

In this paper, we report our research on morphologically selective synthesis of nanocrystalline SnO2 by the combination of hydrothermal preparation and calcinated process. We firstly prepared SnO2 nanocrystals by the hydrothermal method at 140 ℃ for 3 h, using SnCI4 as the reactant. With the initial pH of 1.8 or 1.34, we prepared uniform and well-dispersed SnO2(tetragonal) nanocrystals, with similar size of about 3 nm, as determined by TEM. However, after being calcinated at 500 ℃ for 2 h, specimen 1 prepared at pH＝1.8 showed the rod-like shape with an average size of 5 nm×20 nm, while the other one(specimen 2)prepaed at pH＝1.34 showed a granular shape with an average size of 10 nm. XRD experiments showed that specimen 1 had a new diffraction peak after calcination, which was contributed by the (023) face of orthorhombic SnO2. The experiment results indicated that the morpholgy of SnO2 nanocrystals after calcination was closely related to the initial acidity of the reaction solution, possibly due to the difference in surface properties, e.g. the difference in crystalline faces exposed to the surface of particals, under different hydrothermal conditions.     

量子尺寸氧化锌微粒的制备与表征

用胶体化学方法制备了两种粒径分别为３ｎｍ（Ｐ１）和５ｎｍ（Ｐ２）的纤锌矿型氧化锌纳米微粒。利用多种表征手段对颗粒结构与光电性质进行表征。两种微粒吸收谱带呈现不同程度的蓝移。表面光电压谱与热重分析研究表明,因制备条件不同,两种颗粒表面性质存在很大差异。并结合制备条件对颗粒表面性质进行了分析。     

量子尺寸氧化锌颗粒的表面光电压谱研究

氧化锌是极少数几个可以实现量子尺寸效应的氧化物半导体材料[1 ] .传统上 ,这种材料广泛用于陶瓷、压电传感器、催化剂以及发光器件等领域 .随着量子尺寸氧化锌颗粒制备工艺日臻成熟 ,这类材料的应用进一步拓展到光电转换 [2 ] 、光催化[3] 以及化学传感器 [4] 领域 .而在这些领域中的应用都与颗粒的表面性质密切相关 .本工作中制备了两种不同粒径的氧化锌纳米微粒 ,利用表面光电压谱以及电场诱导表面光电压谱对颗粒的表面性质进行了研究 ,并对颗粒的表面态进行了具体指认 .1　实验部分氧化锌纳米微粒参照文献 [5 ,6 ]方法制备 .将 5 .49g…     

Sn4+掺杂对TiO2纳米颗粒膜光催化降解苯酚活性的影响

金属离子掺杂能改善TiO2纳米微粒光催化活性,在光降解大气和水污染物的研究中,已引起人们的重视[1,2].实验证明,掺杂物的浓度、掺杂离子的分布、掺杂能级与TiO2能带匹配程度、掺杂离子d电子的组态、电荷的转移和复合等因素对催化剂的光催化活性有直接影响[3].Kamat等[4]曾利用TiO2颗粒与SnO2颗粒混合制膜,使光催化剂活性得到提高.但Sn4+掺杂TiO2用于光催化剂尚少见报道.本文采用等离子体化学气相沉积法(PECVD)[5]制备了Sn4+离子掺杂的TiO2纳米颗粒膜催化剂(TiO2-Sn),考察了其对苯酚的光催化降解活性,讨论了Sn4+离子的掺杂方式及光催化活性提高的机理.     

云母表面金纳米颗粒单层膜的制备

近年来 ,随着纳米科技的兴起 ,纳米尺度的金颗粒以其独特的光学和电学性质在许多领域表现出潜在的应用价值 ,引起人们浓厚的研究兴趣 .金纳米颗粒单层膜在表面增强拉曼基底及纳米刻蚀等方面有着广泛的应用 [1,2 ] .以往人们多用双官能团硅烷化试剂对硅氧化物基底 ,如玻璃和石英等进行表面修饰 ,获得氨基、巯基或氰基等修饰的表面 ,再利用金纳米颗粒与上述功能团之间的化学相互作用 ,来制备金纳米颗粒单层膜 [3,4 ] .Fig.1　 Crystal structure of muscovite mica云母为层状结构的硅铝酸钾 (晶体结构示于图 1 ) ,表层为 0 0 0 1晶面 ,K+ 离…     

预处理对TiO2表面超亲水性的影响

在高湿度环境下,应用紫外光辐射对溶胶 凝胶TiO₂ 薄膜预处理,经过预处理的薄膜烧结后具有快速光致高度亲水特性和良好的光催化活性.超亲水的薄膜能够吸附大量的酸性品红,在光照下薄膜将吸附的酸性品红逐渐降解掉.     

TiO2纳米粒子膜的表面态性质对光催化活性的影响

TiO2纳米粒子膜催化剂光催化降解大气和水中污染物,具有广泛的应用前景,成为重点研究的课题之一[1～3].膜的晶体结构、能带结构、表面微结构和光生载流子过程等是决定催化剂光催化活性重要的因素.研究这些性质能够为研制和开发高效催化剂提供理论依据.本文采用等离子体化学气相沉积法(PECVD)[4]制备TiO2纳米粒子膜,分别用TiCl4等离子体和O2等离子体处理膜表面,制出两种不同表面性质的TiO2纳米粒子膜,测定其表面性质和降解苯酚的光催化活性,分析和讨论了膜表面物种、表面态能级对光催化活性的影响.     

利用光热耦合下的光电导研究TiO2光热催化还原CO2（英文）

利用太阳能缓解能源危机和解决环境污染,是当前和未来的全球性课题.其中,光催化技术的研究步伐日渐加快.这不仅体现在光催化材料种类的增加,更体现在以光催化为基础的多场协同催化,特别是光热耦合作用成为增强光催化性能的一种高效、可靠的方法.氧空位的引入不仅可以拓宽催化剂对可见光的吸收、抑制载流子的复合、促进反应物的吸附以及降低反应的活化能,而且对于光热协同催化效率的提升有着重要的贡献.然而,目前光热协同催化的表征多局限于常规的光催化手段.开展光热耦合下的测量技术对深刻理解光热催化是十分必要的.本文研究温度、气氛、氧空位浓度对TiO2光电导的影响,构建光电导与光热催化活性之间的关系.我们将商用的ST-01 TiO2制成浆料,利用丝网印刷法将浆料覆盖在刻有沟槽的FTO上,并通过N2/H2混合气不同温度退火,得到不同氧空位含量的TiO2薄膜(Ov-TiO2).采用紫外-可见光谱(UV-Vis),拉曼光谱(Raman),电子顺磁共振(ESR)等手段对样品进行了表征.结果表明,N2/H2退火温度越高,氧空位浓度越高.我们对不同浓度氧空位的样品进行了光催化及光热协同催化CO2还原实验.结果表明,适量氧空位的样品(H2-150)光催化还原CO2性能最差,但光热协同催化还原CO2的性能最佳.我们对其光电导值的衰减情况进行了分析,看到H2-150样品在CO2气氛、光热条件下,电导衰减加快.由于光电导的衰减是由电荷复合和电荷参与的表面反应共同决定的,为确定是哪一因素决定了电导的衰减,我们进一步测试了H2-150样品在N2气氛下的电导衰减情况.结果发现,H2-150样品在N2气氛、光热条件下电导衰减反而变慢.这表明,造成H2-150样品在CO2气氛、光热条件下的电导衰减加快是光热条件下CO2还原速率加快,也验证了H2-150具有较好的光热催化CO2活性.与H2-150样品不同的是,大量氧空位样品(H2-350)在CO2气氛、光热条件下电导衰减反而变慢,我们认为这是由于H2-350存在深能级缺陷,在热的作用下会将捕获的电子释放,因此延缓了光电导的衰减.但由于深能级电子的还原能力较弱,所以H2-350样品的光热CO2还原活性稍逊于H2-150.综上所述,在光热电导与光热催化相关的研究中,我们证实了在Ov-TiO2中被捕获的电子在热激发下可再次向导带弛豫,从而解释了Ov-TiO2优异的光热催化性能.因此,光热电导的研究在理解光热催化方面具有重要的前景.     

石墨烯薄膜的光化学还原制备与表征

采用光化学还原方法制备了图案化的石墨烯薄膜.研究了光还原氧化石墨烯薄膜(PRGO)的热稳定性和发光性质.热重分析(TGA)结果表明,光化学还原主要引起氧化石墨烯(GO)氧化基团的减少,而对GO内水含量影响较小;发光(PL)测试结果表明,不同激发条件下,PRGO的发光与GO相比表现出了不同的变化规律:在波长514 nm的光激发下,PRGO的发光强度比GO明显降低,同时伴随着发光峰峰位红移;而在波长830 nm的光激发下,PRGO的发光强度比GO略有增强,并且发光峰峰位无明显变化,此结果表明不同尺寸的碳团簇局域态(sp2C团簇)的光还原反应活性不同,这与GO特殊的能带结构密切相关.