三维有序结构In掺杂TiO_2薄膜的可见光催化活性

采用自组装生长聚苯乙烯胶体模板和溶胶-凝胶法,制备出三维(3D)有序结构In掺杂TiO2(IO-TiO2-In)薄膜可见光催化剂.光催化实验证明,IO-TiO2-In薄膜降解甲醛的可见光活性是TiO2和三维有序结构TiO2(IOTiO2)薄膜的5倍.利用X射线电子衍射(XRD)谱、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射吸收光谱确定了催化剂的晶相结构、表面微结构和能带结构.结果表明,IO-TiO2-In薄膜具有锐钛矿型三维有序结构,与TiO2相比,增加了比表面积,提高光的利用率;掺入的In离子在薄膜表面形成In2O3和O-In-Clx(x=1,2)物种,既增强可见光的吸收,又有效地促进了光生载流子的分离,提高了光生载流子在固/气界面参加光催化反应的利用率,使催化剂的可见光催化活性显著提高.     

Synthesis and Optical Properties of InP Semiconductor Nanocombs

One-dimensional Ⅲ- Ⅴ semiconductor nanostruc- tures show fascinating applications in various fields. These materials have high electron mobil- ity, superior optical properties, and great flexibility in heterostructure design. When applied in ad- vanced nanodevices, the performance is highly de- pendent on the morphology and crystal structure of the nanostructures. Therefore, the full understand- ing and control of crystal structures and morpholo- gies are of importance to develop such applications. As a typical Ⅲ-Ⅴ semiconductor, InP is an especially attractive target for nanowires research due to its extensive uses in various fields. InP nanostructures with different morphologies, such as quantum dots, nanospheres, nanowires, and nanotubes, have been successfully synthesized. However, the facile syn- thesis of InP semiconductor with comb-like morpholo- gies have rarely been reported.     

新型树枝状PNP铬催化剂的合成及催化性能

以1.0代聚酰胺-胺(PAMAM)为配体骨架,氯代二苯基膦为原料,通过取代反应合成了1种含有较大空间位阻的新型树枝状PNP配体,再以Cr Cl3(THF)3为络合试剂,通过络合反应合成树枝状PNP铬催化剂.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、核磁共振波谱(NMR)、电喷雾电离质谱(ESI-MS)和元素分析等手段证实合成的新型树枝状PNP配体及其铬催化剂的结构与理论设计的结构一致.以甲基铝氧烷(MAO)为助催化剂,对乙烯齐聚反应进行了研究,考察了溶剂种类、反应温度、反应压力及Al/Cr摩尔比对该催化剂活性和选择性的影响.结果表明,以甲苯为溶剂,MAO为助催化剂,当反应温度为25℃,反应压力为0.9 MPa,Al/Cr摩尔比为500时,该催化剂的活性高达2.15×105g/(mol Cr·h),催化剂对乙烯三聚、四聚反应的选择性共达到36.76%.     

偏硼酸锶催化剂光催化还原CO2合成CH4

采用溶胶-凝胶法制备出偏硼酸锶(SrB₂O₄)光催化剂. 紫外光催化还原CO₂合成CH₄(在液相水中)的实验证明: SrB₂O₄催化剂的光催化活性略高于TiO₂(P25). 利用X射线电子衍射谱(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、荧光(PL)光谱和紫外-可见(UV-Vis)漫反射吸收光谱等技术, 研究了SrB₂O₄ 催化剂的晶体结构、形貌和能带结构. 结果表明: SrB₂O₄ 的价带为2.07 V (vs normalhydrogen electrode (NHE)), 低于(H₂O/H⁺)的氧化还原电位E_redox^o (0.82 V (vs NHE)); 而导带为-1.47 V (vsNHE), 高于(CO₂/CH₄)的氧化还原电位E_redox^o (-0.24 V (vs NHE)). 因此, SrB₂O₄催化剂可以有效地光催化还原CO₂生成CH₄. 与TiO₂(P25)相比, SrB₂O₄催化剂具有相对较高导带, 光生电子的还原能力强于TiO₂(P25), 更有利于CH₄的生成, 从而决定了SrB₂O₄催化剂光催化还原CO₂合成CH₄具有较高的光催化活性.     

Thermal Expansion Behavior of Hexagonal ZnS Single-Crystal Nanowires Embedded in Anodized Aluminum Oxide Template

The thermal expansion behavior of semiconductor single-crystal nanowire arrays is of importance for their applications in electronic and optoelectronic nanodevices. We prepare hexagonal ZnS single-crystal nanowire arrays growing along the [110] direction via electrodeposition. The thermal expansion properties of the as-prepared ZnS nanowires have been studied by in situ x-ray diffraction method. The thermal expansion coefficient （TEC） of the ZnS nanowires decreases consistently from room temperature to 225℃ where it reaches a minimum value, and then increases rapidly. The average TEC in the studied temperature range is 4.74 × 10-6/℃, which is smaller than that of the conventional bulk counterpart.     

单晶Ni纳米线阵列的制备与磁性能

采用恒电流沉积方法, 在多孔阳极氧化铝(AAO)模板中制备出了具有单晶结构的Ni纳米线阵列. 采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)技术对制备的Ni纳米线阵列的形貌及结构进行了表征. 利用振动样品磁强计(VSM)对单晶Ni纳米线阵列的磁性能进行了研究. 结果表明, 单晶镍纳米线阵列的易磁化方向为纳米线轴向, 并且与多晶纳米线相比显示出了更高的矫顽力. 直径为30 nm的纳米线具有较高的矫顽力(8.236×104 A/m)和较高的剩磁比(Mr＝0.94Ms).     

偏硼酸锶/碳酸锶复合催化剂光催化还原CO2生成CH4的研究

采用溶胶-凝胶法制备出SrB₂O₄和SrCO₃复合催化剂(SrB₂O₄/SrCO₃). 紫外光催化还原CO₂生成CH₄的实验证明, SrB₂O₄/SrCO₃复合催化剂的光催化活性已超过SrB₂O₄和TiO₂(P25)催化剂. 利用X 射线电子衍射(XRD)谱、透射电子显微镜(TEM)和等温氮气吸附-脱附分析确定了催化剂的晶相结构、粒子尺寸和比表面积.利用紫外-可见(UV-Vis)漫反射吸收光谱、X射线光电子能谱(XPS)的价带谱和荧光光谱(PL)确定了催化剂的能带结构, 结果表明: SrB₂O₄/SrCO₃复合催化剂异质结构有利于光生载流子的分离, 从而抑制了光生电子和光生空穴的复合, 提高了光生电子和光生空穴在固液界面参加光催化反应的利用率. 因此, SrB₂O₄/SrCO₃复合催化剂的紫外光催化活性得到了有效的提高.     

Si掺杂TiO2催化剂的结构与可见光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法制备出Si⁴⁺离子掺杂的TiO₂可见光催化剂 (TiO₂-xSi),该催化剂的可见光催化活性高于纯TiO₂和N掺杂的TiO₂(TiO₂-N).利用XRD、XPS、FT-IR和UV-Vis DRS等表征技术,研究了TiO₂-xSi催化剂的晶体结构、能带结构和表面性质.研究发现:掺入Si⁴⁺离子在TiO₂粒子表面主要形成Ti-O-Si结构,并在导带下0.2-0.6 eV区域形成表面态能级,该表面态能级的存在是催化剂产生可见光响应、实现可见光催化的根本原因.另外,讨论了Si⁴⁺离子的掺杂对金红石相和晶粒的生长抑制作用,以及催化剂的比表面积和表面羟基物种增加对可见光催化活性的影响.