磷酸修饰对纳米Fe_2O_3热稳定性及光催化性能的影响

通过溶液浸渍蒸干过程实现了磷酸对Fe2O3纳米粒子的表面修饰,研究了磷酸修饰对纳米Fe2O3的热稳定性及光催化活性的影响.结果表明,磷酸修饰显著提高了Fe2O3的热稳定性,主要归因于磷酸修饰在样品表面抑制了粒子之间的团聚生长.同时,在光催化降解气相乙醛和液相苯酚的测试中,磷酸修饰后热处理温度为600℃的样品表现出了最佳的可见光催化性能,这主要归因于该样品具有高晶化度、小粒子尺寸及大比表面积,并且适量的修饰有利于其光催化性能的提高.     

金红石相TiO_2纳米棒的氢化处理及其光催化活性

以钛酸四丁酯为钛源,通过盐酸调制的水热法制备出了具有棒状结构的金红石相纳米TiO2,并进一步进行高温氢化处理.采用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外-可见-近红外漫反射(UV-Vis-NIR DRS),电子顺磁共振(EPR)和表面光伏(SPS)等测试手段对样品进行表征,以气相乙醛和液相苯酚为目标污染物考察催化剂的光催化活性.结果表明:随着高温氢化处理时间的延长,TiO2样品的可见光吸收逐渐增强,其颜色逐渐由白色转变成灰色,这主要与引入的Ti3+/氧空位缺陷有关.表面光电压谱和羟基自由基测试表明,适当时间的氢化处理有利于光生电荷的分离.在光催化氧化降解气相乙醛和液相苯酚过程中,经适当时间氢化处理的样品表现出高的可见光催化活性.并且可见光催化活性的规律与紫外光下的是一致的.这是因为氢化处理后在导带底下方引入了缺陷能级,拓展了可见光响应.过度的氢化处理会在TiO2导带下方引入较低的缺陷能级,使光生电荷的复合加剧,导致光催化活性降低.     

用恒温热重法测定1-己基-3-甲基咪唑苏氨酸离子液体[C_6mim][Thr]蒸汽压和蒸发焓

用中和法合成了氨基酸离子液体(AAIL)1-己基-3-甲基苏氨酸盐[C_6mim][Thr],并用核磁共振氢谱(~1H NMR)和核磁共振碳谱(~(13)C NMR)进行了表征。以苯甲酸为参考物质,用恒温热重法确定了AAIL[C_6mim][Thr]的蒸汽压和在平均温度下(T_(av)=438.15K)的蒸发焓(△_I~gH_m~θ(T_(av))=128.5±6.0kJ·mol~(-1))。利用Verevkin等人提出的方法计算得到AAIL[C_6mim][Thr]气态和液态的恒压热容差(△_I~gC_m~θ_ρm=-70.8 J·K~(-1)·mol~(-1)),进而计算了不同温度的蒸发焓,其中参考温度(298.15 K)下的蒸发焓△_I~gH_m~θ(298.15 K)=138.4 kJ·mol~(-1),只比应用我们提出的蒸发焓理论模型估算值大1.6 kJ·mol~(-1),小于恒温热重法的实验误差3.0 kJ·mol~(-1),说明这个蒸发焓的理论模型有一定的合理性。借助Clausius-Clapeyron方程估算了AAIL[C_6mim][Thr]的假想的正常沸点T_b=522.07 K,以及沸点的蒸发熵△_I~gS_m~θ(T_b)=228.5J·K~(-1)·mol~(-1),进一步得到了不同温度的蒸发熵和蒸发自由能△_I~gG_m~θ(T),其结果表明蒸发自由能随着温度的上升而减小,达到沸点温度T_b时变为零,而蒸发熵则随着温度上升而增大,是AAIL[C_6mim][Thr]蒸发过程的驱动力。     

磷酸对TiO2纳米粒子光催化剂的改性

通过浸渍过程实现了磷酸对溶胶水热法合成的锐钛矿相TiO2纳米粒子的改性.重点研究了磷酸修饰对纳米锐钛矿相TiO2的热稳定性及光催化活性的影响.结果表明,磷酸修饰显著地提高了纳米锐钛矿相TiO2热稳定性,甚至经过800℃热处理后仍然具有以锐钛矿相为主的相组成.在光催化降解罗丹明B(RhB)过程中经过700℃热处理的磷酸修饰的样品表现出了优于商品P25-TiO2的活性.     

ZnO超微粒子光催化氧化降解n-C7H16的研究

利用ZnO光催化氧化技术对气相n-C7H16进行了降解研究，考察了氧气、水燕气体积分数等因素对n-C7H16光催化氧化的影响，利用气相色谱－质谱联用仪和气相色谱仪对气相光催化反应过程中的气体组成进行了定性分析，并对主要中间产物丙醛进行了定量分析，结果发现，ZnO超微粒子光催化氧化n-C7H16的降解率较高，n-C7H16绝大部分被完全氧化成CO2，探讨了n-C7H16光催化氧化反尖的动力学行为及机理。     

多价态共存的Ag-TiO2光催化剂的制备及光催化活性

在避光条件下采用溶胶凝胶法制备了Ag-TiO2光催化剂,通过XRD, Raman, PL和XPS表征及对光催化降解罗丹明B的性能评价,发现Ag的掺入抑制了TiO2锐钛矿相的晶化,促进了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变.随着掺Ag量的增加,PL光谱强度下降,这说明Ag掺入抑制了光生电子空穴的复合.在较低掺杂浓度区(Ag/Ti atom＜3%)以Ag+的迁移、扩散为主,在较高浓度掺杂区(Ag/Ti atom≥3%) Ag+的迁移、扩散和表面还原共存,在浅表层扩散阈值附近(Ag/Ti atom=3%～5%), Ag-TiO2光催化剂既有丰富的浅表层电子捕获阱,又有利于电子向表面还原态Ag的导出,使光生电子和空穴的复合得到有效的抑制,从而使光催化效率显著提高.当掺杂浓度大于阈值时,Ag-TiO2催化剂的催化活性降低.     

纳米结构ZnO在TiO_2薄膜上的电化学沉积及其表征

在三电极体系中,以硝酸锌水溶液作为电解液,采用阴极还原电沉积法成功实现了一维纳米结构ZnO阵列在TiO2纳米粒子/ITO导电玻璃薄膜基底上的沉积,并通过XRD、SEM、EDS和PL光谱等方法对样品进行了表征.重点研究了薄膜基底、电解液浓度、沉积时间、六次亚甲基四胺(HMT)的引入对ZnO沉积及其发光性质的影响.结果显示:与ITO玻璃基底相比,ZnO更易于在TiO2纳米粒子薄膜上实现电化学沉积.ZnO属于六方晶系的铅锌矿结构,并且沿着c-轴方向表现出明显的择优化生长,以形成垂直于基底的ZnO纳米棒阵列.延长沉积时间、增加电解液浓度和引入一定量的HMT等均对ZnO的生长有促进作用,进而使其纳米棒的结晶度和取向程度提高,进而解释了所得的薄膜分别约在375和520nm处表现出ZnO的强而窄的带边紫外光发射峰和弱而宽的表面态绿光发射带.     

氮掺杂石墨烯与g-C_3N_4二维异质体对纳米Fe_2O_3光催化剂的复合改性

使用相分离的水解-溶剂热法制备了α-Fe_2O_3纳米粒子,通过简单的湿化学法实现了质量分数为3%的石墨烯、氮掺杂石墨烯和g-C_3N_43种二维异质体对纳米α-Fe_2O_3的复合改性,并比较了3种二维异质体对α-Fe_2O_3光催化活性的影响.结果表明,在光催化还原二氧化碳和降解液相苯酚过程中,二维异质体的复合均提高了纳米α-Fe_2O_3的光催化活性,氮掺杂石墨烯对α-Fe_2O_3的改性效果优于石墨烯,其中g-C_3N_4对α-Fe_2O_3的改性效果最优.通过表面光电压谱、光电化学及羟基自由基等测试,确认二维异质体的复合改性主要通过促进纳米α-Fe_2O_3的光生电荷分离和提高活性中间组分(羟基自由基)的含量提高纳米α-Fe_2O_3的光催化活性.     

掺杂Ce的TiO_2纳米粒子的光致光及其光催化活性

采用sol-gel法制备了纯的和掺杂不同量Ce的TiO_2纳米粒子，并利用XRD， TEM，BET，XPS和PL光谱对样品进行表征，主要考察焙烧温度和含量对掺杂Ce的 TiO_2纳米粒子性质以及光催化降解苯酚活性的影响，并探讨了Ce的掺杂对TiO_2相 变的作用机制以及PL光谱与光催化活性的关系，结果表明，掺杂的Ce~(4+)没有进 入到TiO_2晶格中，而是以小团簇的CeO_2化学态均匀地弥散在TiO_2纳米粒子中， 这可能导致了Ce的掺杂对TiO_2的相变有很大的抑制作用；Ce的掺杂没有引起新的 光致发光现象，而适量Ce的掺杂能够降低TiO_2纳米粒子PL光谱的强度，这是因为 掺杂的Ce~(4+)易于捕获光生电子而生成Ce~(3+);600℃处理的掺杂Ce的TiO_2纳米 粒子表现出较高的光催化活性，这说明600℃是比较合适的焙烧温度，而掺杂不同 量的Ce的TiO_2样品的光催化活性顺序是：3 mol%＞4 mol%＞2 mol%＞5 mol%＞1 mol%＞0 mol%，这与它们的PL光谱强度的顺序是相反的，即PL光谱强度越低，其 光催化活性越高，这说明PL光谱与其光催化活性间有着必然的联系，这是因为掺杂 剂Ce~(4+)能够捕获光生电子，在光致发光过程中使PL光谱强度下降，而在光催化 反应过程中使有机污染物加快氧化。     

掺Sn的纳米TiO2表面光致电荷分离及光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了不同掺Sn量的TiO₂纳米粒子, 主要利用表面光电压谱(SPS)和光致发光光谱(PL)对样品进行了表征, 并通过光催化降解苯酚实验来评估样品活性. 重点考察了热处理温度和掺Sn量对样品表面光生载流子的分离及光催化活性的影响, 并探讨了Sn使TiO₂纳米粒子改性的机制. 结果表明, 在适当温度处理下, 适量Sn的掺入能够有效促进TiO₂纳米粒子表面光生载流子的分离, 以至于使其光催化活性得到显著提高.