La,Pr,Nd掺杂对纳米TiO2光催化性能的影响

采用水解共沉淀法制备了稀土元素(La, Pr, Nd)掺杂量为0.5wt;～1.5wt;的TiO2光催化剂样本,并对其进行了XRD、TG-DTA、TEM、BET和UV-Vis表征.结果表明,所制备的TiO2光催化剂是以锐钛矿晶型为主的纳米颗粒,掺杂抑制了TiO2晶型由锐钛矿向金红石的转变,同时减小了晶粒尺寸、增大了比表面积、提高了吸光度,且使TiO2半导体的吸光范围发生了红移.将制得的TiO2光催化剂应用于溶液中草酸的降解反应,用K2MnO4滴定法分析降解效率,发现经掺杂改性后的TiO2样本光催化效率均有提高.其中,以掺杂量为1.0wt;的La掺杂样本具有最高的降解效率,与纯TiO2样本相比对草酸的降解率提高了近45;.     

Al-N共掺杂ZnO的第一性原理研究

为了研究p型ZnO的掺杂改性,本文运用第一性原理密度泛函理论研究了未掺杂,Al、N单掺杂和Al-N共掺杂ZnO晶体的几何结构、能带结构、电子态密度.计算结果表明:未掺杂,Al、N单掺杂和Al-N共掺杂ZnO的超晶胞体积分别为0.2043 nm3、0.2034 nm3、0.2027 nm3、0.1990 nm3,带隙分别为0.72 eV、0.71 eV、0.60 eV、0.55 eV;N是比较理想的p型掺杂受主,若在禁带中再引入激活施主Al后,可填充的电子数由原来的19个增加到24个,N原子接受从价带跃迁的电子使价带产生非局域化空穴载流子,从而提高了晶体的导电性.与未掺杂,Al、N单掺杂相比,Al-N共掺杂ZnO具有更稳定的结构,更窄的带隙,更好的导电性,更有利于实现p型化.     

Ru掺杂SnO2半导体固溶体的电子结构研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,建立了SnO₂以及不同比例Ru掺杂的SnO₂超胞模型,在对其进行几何优化后计算了Sn_1-xRu_xO₂(x=0,1/16,1/12,1/8,1/6,1/4,1/2)半导体的电子结构,并讨论了其晶格参数、电荷密度、能带结构和态密度(包括分态密度)等性质。结果表明,掺杂后,晶格参数随掺杂量的增加线性减小,与实验值的偏差在4%以内;掺杂后,在费米能级处可以提供更多的填充电子,使得电子跃迁至导带更容易,固溶体的导电性增强。为Sn_1-xRu_xO₂固溶体电极材料的发展和应用提供了理论基础。     

纳米TiO2对胃癌细胞的光催化氧化杀伤效应

纳米TiO2对胃癌细胞的光催化氧化杀伤效应;胃癌细胞(BGC-823);抗癌剂     

α,β,γ,δ,ε,η-Bi2O3电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的CASTEP模块研究了α, β, γ, δ, ε和η-Bi₂O₃晶型, 计算分析了其几何结构、 能带结构、 电子态密度和光学性质. 结果表明, α, ε和η相均为层状结构, 其中, α和ε相为单层—Bi—O—结构, 而η相为双层—Bi—O—结构; β, γ和δ相为—Bi_m—O_n—交错结构, 其中δ相交错尤为密集, 呈现导体特性. 各晶相的导带均由Bi 6p态构成, 价带由O_2p态起主导作用. 电势电位分析结果表明, 6种晶相价带电位均在H₂O/O₂之下, 具有强氧化能力, 与实验报道的光催化氧化能力大小顺序γ-Bi₂O₃>β-Bi₂O₃>α-Bi₂O₃>δ-Bi₂O₃一致, 而导带还原电位低于H₂/H₂O, 预测纯Bi₂O₃很难具备催化产氢能力. 光学性质分析发现, γ和δ相的起始响应波长较大, 说明其应具备红外激发的性质. 这些结果可为获得偏红外激发和较宽光谱响应的Bi₂O₃材料研究提供理论基础, 为研发和应用Bi₂O₃及其复合物提供重要的指导.     

水分散性N掺杂TiO2的制备及其光催化性能研究

采用多羟基法一步合成了具有可见光催化活性的水分散性N掺杂TiO2纳米颗粒,其中四异丙醇钛(TIIP)作为钛源,二乙二醇(DEG)作为反应溶剂,谷氨酸作为表面修饰剂和氮源.所得TiO2纳米颗粒在pH≥6.54的水溶液中可以很好的分散,并能稳定保持一星期.以甲基橙为目标降解物,研究了水分散性N掺杂TiO2在可见光下的光催化活性.结果显示,与未经掺杂的TiO2相比,所制得的N掺杂TiO2有良好的可见光催化活性.除此之外还通过改变气体氛围和添加捕获剂对水分散性N掺杂TiO2降解甲基橙(MO)的光催化机理进行了研究.本方法制备的TiO2因具有优越的水分散性和良好的可见光催化活性,在光动力治疗(PDT)中有极好的应用前景.     

Au/BiOBr纳米片的制备、表征及光催化性能

借助贵金属Au的等离子体共振效应,用于提高BiOBr的光吸收性能和导带电子作用,以增强光生电子-空穴分离效率,实现苯酚的有效分解.采用化学还原法制备了一系列不同Au负载量的Au/BiOBr纳米片状光催化剂,并对所制样品采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等现代光谱技术进行了表征分析,以模拟太阳光为光源,考察了Au负载量对BiOBr光催化降解苯酚活性的影响.结果表明,当Au含量为0.5;时,催化剂对苯酚的降解效果达到最佳;捕获实验发现,Au/BiOBr光催化进程中活性物种顺序依次为h+＞·OH＞·O2-;所制催化剂的循环测试表明,Au(0.5wt;)/BiOBr样品具有良好的光催化降解苯酚性能和较高的稳定性.     

Ag@AgCl/Ag3PO4的可见光光催化性能及机理研究

采用沉淀转换法制备了Ag@AgCl/Ag3PO4可见光光催化材料,并采用XRD、UV-vis、SEM及XPS等手段对其进行了表征.以水中甲基橙的降解为探针反应,考察了可见光照射下Ag@AgCl/Ag3PO4的光催化活性.XRD结果表明催化剂的晶型完整.Uv-vis吸收光谱分析可知Ag@AgCl/Ag3PO4催化剂的带隙明显变窄且对可见光吸收增强.SEM分析结果表明催化剂颗粒在0.5μm左右.XPS光谱表明催化剂表面的Ag0与Ag+含量明显增强.经分析可知,Ag@AgCl/Ag3PO4在可见光下具有较高光催化活性的主要原因可归结为:催化剂带隙能的减小、Ag0与AgCl形成的表面等离子共振效应及强氧化性Cl°的协同作用.     

可见光响应型Fe掺杂SiO2/TiO2光催化材料的制备及降解水中腐殖酸的研究

采用溶胶凝胶法制备了可见光响应型Fe掺杂SiO2/TiO2光催化材料,并采用TG-DTA、XRD、UV-vis、TEM及XPS等手段对其进行了表征.以水中腐殖酸的降解为探针反应,考察了可见光照射下Fe-SiO2/TiO2的光催化活性.XRD结果表明,Fe离子掺杂可抑制催化剂晶粒尺寸,600℃焙烧后的Fe-SiO2/TiO2为锐钛矿相结构.Ur-vis吸收光谱分析可看出Fe离子掺杂提高了催化剂对可见光的吸收能力,并使催化剂的吸收带边产生了红移.XPS光谱表明,催化剂表面存在着Fe2+和Fe3+.实验结果表明,Fe-SiO2/TiO2在可见光下对腐殖酸的光催化降解率优于SiO2/TiO2和TiO2.Fe-SiO2/TiO2具有较高光催化活性的主要原因为:Fe离子掺杂不仅使SiO2/TiO2催化剂的粒径减小和对可见光的吸收增强,而且在催化剂表面产生了有利于光生e--h+对分离的Fe3+/Fe2+氧化还原循环电对.     

晶面可控氯氧铋的制备及光催化性能研究

利用水热法通过调节溶液的pH值制备了[001]晶面和[010]晶面的BiOCl.利用XRD、Raman、DRS及BET等对其结构及性能进行了表征,通过双酚A(BPA)降解及CO2还原实验考察了样品的光催化性能.研究表明,BiOCl[010]面催化剂的BPA降解速率及产生甲酸甲脂(MF)的速率分别是BiOCl [001]面催化剂的1.75倍、1.2倍.BiOCl[010]具有较高光催化活性的原因在于BiOCl[010]具有较大的比表面积和开放的孔道特性.