Zr/Ti摩尔比对锶锆钛复合氧化物在可见光下光催化性能的影响

通过分步沉积法制备了不同Zr/Ti 摩尔比的锶锆钛(SZT)复合氧化物催化剂, 以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱等表征手段考察不同Zr/Ti 摩尔比下SZT催化剂的结构形态, 以可见光下光催化降解亚甲基蓝为模型反应考察样品的光催化活性. 结果表明: Zr/Ti 摩尔比<1 时SZT催化剂发生Zr⁴⁺与Ti⁴⁺同质替换, 引起晶格缺陷, 光催化活性小幅提高; Zr/Ti 摩尔比≥1 时SZT催化剂产生SrZrO₃/Ti_nO_2n-1 (n=4, 9)的新晶相, Ti_nO_2n-1 (n=4, 9)的存在有利于光生电子-空穴的传导与分离, 可大幅提高催化剂光催化活性. 其中, SZT-5/5 表现出最高的光催化活性, 其一级反应速率常数达到0.2133 min^-1, 是同等光照条件下纯SrTiO₃样品(0.0158 min^-1)的13.5倍.     

可见光下高催化活性不同结构Sr/TiO2催化剂的制备和表征

采用分步沉积法制备不同Sr/Ti 摩尔比例的Sr/TiO₂催化剂, 以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外(FT-IR) 光谱、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis RDS)等手段对样品进行了表征, 以可见光催化降解亚甲基蓝为模型反应考察样品光催化活性. 结果表明, 催化剂的活性和结构随Sr/Ti 摩尔比(n(Sr)/n(Ti))的变化而变化, 当n(Sr)/n(Ti)≤3/2 时, 催化剂呈由TiO₂和SrTiO₃组成的球状结构; 而当n(Sr)/n(Ti)在3/2 与4/1 之间时, 催化剂呈片状结构, 且随着n(Sr)/n(Ti)增大, 催化剂组成由SrTiO₃ 和Sr₂₄ 变为Sr₂₄和Sr(OH)₂·H₂O; 当n(Sr)/n(Ti)=9/1 时, 催化剂呈以Sr(OH)₂·H₂O为主的针状结构. 其中, n(Sr)/n(Ti)=4/1的样品表现出最高的光催化活性, 一级反应速率为SrTiO₃钙钛矿催化剂的5.0倍, 商用P25的86.7倍.     

弯曲BN纳米片的电子性质及其调制

BN纳米片是具有一定宽度、无限长度的一维蜂窝构型单层带状氮化硼材料,弯曲的BN纳米片因为P z轨道旋转,将表现出一定的独特的电子性质.通过第一性原理计算,利用MS(Material Studio)中的DMOL3(local density functional calculations on molecules)软件计算了Zigzag和Armchair型BN纳米片弯曲以后的能带结构.BN纳米带的带隙会随着弯曲角度的变化而改变,以Armchair型BN纳米带的变化较为明显;在弯曲的基础上再加入外电场,却是Zigzag型BN纳米带的带隙变化更显著.当电场加大到一定的值,纳米带就会从半导体变为金属,并且这一临界电场值的大小和纳米带的弯曲程度有关.电场对带隙的调制还和纳米带的尺寸有关系,电场对大尺度的纳米带的调控性更好,从半导体转变为金属所需要的电场值要更小.