纳米TiO2表面光生电荷解析

表面与界面电荷性质是纳米材料制备及其应用中应该考虑的重要问题. 详细了解纳米材料的尺寸与表面电荷性质之间的关系是纳米科学研究中的重要课题. TiO2作为一种宽带隙的半导体材料, 因其具有显著的光电响应、良好的化学稳定性和绿色环保性, 在太阳能转换、光催化杀菌及污染处理等方面有着广泛的用途[1～5].     

计算叶片力学特性的三维8节点非协调有限单元法

针对叶片结构几何形状复杂的特点，建立了能进行叶片力学特性分析的三维8节点非协调有限单元模型。该模型采用了几何非线性和线弹性模式，来考虑叶片径向刚度远大于弯曲刚度而引起的在不同转速下初应力对叶片的作用，能够正确反映叶片的弯曲和扭转耦合振动模态、叶片组的切向和轴向振动模态以及它的应力状态。根据质量等效和力等效的原理，导出了在非协调单元中计算单元变形能时，记入附加的内部自由度，而计算单元的动能、体积力、表面力、以及阻尼力所做的虚功时，不记入附加的内部自由度，这是不同于目前一些文献中的提法。最后，通过实例计算验证了该模型的正确性。     

正戊烷与SO2气相光化学反应自由基机理的ESR验证

烷烃与SO2的气相光化学作用为自由基反应[1].Penzhorn等[2]对C4以下的气相烷烃与SO2光化学反应产物的复杂性和多样性进行了推测,此后对该光化学反应机理的研究均以反应产物(特别是凝聚态产物)为基础进行的[3].为验证烷烃与SO2光化学反应体系中确实存在自由基,Makarov等[4]向正戊烷与SOz光化学反应体系中引入NO,通过对反应起始阶段的产物的光谱分析和反应动力学研究,论证了该反应的自由基过程.ESR技术是检测自由基的有效方法,Stokes等[5]利用自旋捕集-ESR技术成功地测得了气相羟基自由基的存在.     

纳米粒子TiO2/Ti膜的表征及其光催化活性

以钛酸四丁酯为原料，采用溶胶－凝胶法，在600℃焙烧制备了纳米粒子TiO2/Ti膜，并利用TG－DTA，XRD、SEM、XPS、PL、SPS和EFISPS测试技术，对膜样品进行了表征。结果表明，纳米粒子TiO2/Ti膜表面为高密度的均匀碎片结构，TiO2纳米粒子具有与国际P-25TiO2粒子相类似的组成、结构以及微晶尺寸；在纳米粒子TiO2/Ti膜的表面，Ti主要以＋4价化学态存在。而O主要以晶格氧、羟基氧和吸附氧3种化学态存在。以纳米粒子TiO2／Ti膜的PL光谱测试中，以260nm为激发波长，观察到了峰位在380nm处的PL光谱，该值与SPS信号的响应阈值是一致的，此PL光谱峰可能与导带低的电子向价带顶的能级跃迁有关，同时说明了TiO2纳米粒子的量子尺寸效应的影响要大于库仑作用能和表面极化能的影响。以310nm为激发波长，分别观察到了与锐钛矿和金红石相关的发光信号；以450nm为激发波长，观察到了与表面态相关的弱的发光信号。此外，在光催化降解苯酚实验中，当涂膜3次时，TiO2粒子膜达到最高的光催化活性。     

用TiO2，ZnO及Fe2O3纳米粒子光催化氧化庚烷的反应

 制备了三种n－型半导体氧化物TiO2，ZnO和Fe2O3纳米粒子，用X射线衍射和N2吸附技术分别对它们的结构及比表面积进行了表征．考察了三种氧化物粒子对庚烷的气相光催化氧化反应的催化活性．研究表明，对于同种催化剂，随着焙烧温度的升高，催化剂的粒径增大，比表 面积减小，光催化活性下降．三种催化剂纳米粒子的光催化活性顺序为TiO2（锐钛矿）＞ZnO＞Fe2O3，金红石型TiO2粒子的催化活性低于ZnO粒子．结合能带理论探讨了三种催化剂光催化活性差异的原因．     

制备条件对金红石型SO42-/TiO2微粒气相光催化活性的影响

以Ti(SO4)2酸溶液为前驱体．氢氧化钠作沉淀剂，采用沉淀法低温焙烧制备了SO4^2-掺杂的金红石型TiO2微粒．用光催化降解正庚烷为反应模型．结合BET、TG-DTA、IR、XRD等表征手段，探讨了制备条件对金红石型SO4^2-／TiO2微粒气相光催化活性的影响，并优化实验条件获得了光催化性能优良的金红石型SO4^2-／TiO2微粒．     

ZnO纳米粒子的表面光电压谱和光催化性能

采用焙烧前驱物碱式碳酸锌的方法制备了不同粒径的ZnO纳米粒子，而用粒径 最小的作为光催化剂，通过光还原过程分别得了贵金属质量分数为0.5%和0.75%的 Pd/ZnO或Ag/ZnO复合纳米粒子。利用XRD，TEM，XPS，SPS和EFISPS等测试技术对样 品进行了表征，并通过光催化氧化气相正庚烷评估了样品的光催化活性，考察了微 晶尺寸和贵金属Pd或Ag的沉积对ZnO纳米粒子表面光电压信号以及光催化活性的影 响，探讨了样品表面光电压谱与其光催化活性的关系，说明了可以通过表面光电压 谱的测试来初步地评估纳米粒子的光催化活性。结果表明：随着ZnO纳米微晶尺寸 的减小，其SPS信号强度逐渐变弱，而光催化活性逐渐升高；沉积适量的贵金属Pd 或Ag后，ZnO纳米粒子的SPS信号强度明显下降，而其光催化活性却有所升高。此外 ，对ZnO纳米粒子光催化剂的失活机理进行了分析。     

Pd/ZnO和Ag/ZnO复合纳米粒子的制备、表征及光催化活性

 用焙烧前驱物碱式碳酸锌的方法制备了ZnO纳米粒子，采用光还原沉积贵金属的方法制备了Pd／ZnO和Ag／ZnO复合纳米粒子，并利用ICP，XRD，TEM和XPS等测试技术对样品进行了表征，初步探讨了贵金属在ZnO纳米粒子表面形成原子簇的原因．以光催化氧化气相正庚烷为模型反应，考察了样品的光催化活性以及贵金属沉积量对催化剂活性的影响．结果表明：沉积适量的贵金属，ZnO纳米粒子光催化剂的活性大幅度提高．同时，深入探讨了表面沉积贵金属的ZnO纳米粒子光催化剂活性有所提高的内在原因．     

ZnO纳米粒子多相催化n-C7H16-SO2气相光化学反应的研究

利用自制的ZnO纳米粒子和商品的ZnO粒子，研究了ZnO粒子多相催化n-C6H16- SO2的气相光化学反应。利用气相色谱－质谱联用仪（GC／MS）和气相色谱仪（GC ）对反应物n-C6H16和SO2以及主要气相产物3－庚酮进行了定量分析，考察了不同 条件下它们的降解和产生趋势，初步探讨了氧气和水蒸气对ZnO粒子多相催化n- C7H16-SO2气相光化学反应的影响，并对反应的一些现象作了描述及相应的说明。 结果表明，无论有无氧化存在，ZnO粒子均能够对n-C7H16-SO2的气相光化学反应起 一定的催化作用，但是有氧气的催化活性比无氧气的高。这可能说明了ZnO的光催 化作用主要与生成的活性氧物种（O^*)有关，同时光致空穴（h^+）也能够直接引 发氧化反应；虽然ZnO纳米粒子的光催化活性随着焙烧温度的升高而降低，但是均 比商品的高。而在模拟大气的条件下，ZnO纳米粒子对n-C7H16SO2的气相光化学反 应有很大的影响，大大地促进了n-C7H16和SO2的降解，这说明ZnO纳米粒子的存在 对大气中SO2－烃的气相光化学反应的影响是不容忽视的。此外，对ZnO粒子多相催 化n-C7H16-SO2气相光化学反应的机理进行了探讨。     

超细粉TiO2光催化氧化SO2的研究

Ti O2 作为性能优良的光催化氧化剂在有机污染物的光降解方面已得到了广泛重视 [1～ 3] .已经发现 ,Ti O2 超细粉末的晶型、表面积、表面修饰及基团密度等均影响其光催化活性 .本文通过 Ti O2 对SO2 的光催化氧化性能研究了 Ti O2 的光催化活性受表面态的影响 ,并给出了 SO2 的光催化氧化反应的机制及动力学关系 .1　实验部分1 .1　仪器与试剂　表面光电压谱仪 ( SPS,吉林大学研制 ) ;MK 型电子能谱仪 ;370 0型气相色谱仪 ;石英光化学反应瓶 (自制 ,30 0 m L) ;40 0 W高压汞灯 .采用 Sol- gel法制备 Ti O2 超细粉 [4 ] ,经 32 0 ,4…