时间分辨红外光谱研究Pt/TiO2上甲醇光催化反应中光生电子衰减动力学

采用时间分辨红外光谱直接观测了甲醇在Pt/TiO2上光催化反应制氢过程中光生电子还原氢离子生成氢气的反应过程．结果表明Pt的担载量存在一最佳值，使得该催化剂中光生电子的反应速度最快．当Pt担载量相同时，Pt/TiO2催化剂中光生电子参与产氢反应的速度随样品还原温度的不同而明显变化．可能的原因是较高温度下氢气还原的Pt/TiO2催化剂中Pt粒子占据了TiO2表面的一些能够解离吸附甲醇的活性位置，而对于较低温度下氢气还原的Pt/TiO2催化剂，这种占据作用很不明显．实验中还发现瞬态动力学研究中光生电子衰减较快     

Cu/SiO_2及Cu-NaCl/SiO_2催化剂的原位紫外激光诱导发光光谱研究

本文采用原位激光诱导发光光谱对Cu/SiO2催化剂和经过NaCl修饰后的Cu-NaCl/SiO2催化剂中Cu物种的价态和所处环境对其影响展开研究。原位表征结果表明:通过改变催化剂的处理气氛,激光诱导发光光谱灵敏地给出了不同价态的Cu物种的电子态信息。出现在562nm处被归属为Cu+-Cu+二聚体的光致发光带由于NaCl的加入位移到574nm,这可能是Na+和Cl-的静电作用引起。     

NaTaO_3及NaTaO_3∶Bi~(3+)光催化剂的光致发光光谱研究

采用光致发光光谱技术对一系列不同条件下制备的NaTaO3及不同掺杂量的NaTaO3∶Bi3 进行了研究.结果表明,NaTaO3的发光性质与其制备条件密切相关在钠离子不足的条件下合成的样品,其发光带主要位于515和745nm左右;而在钠离子充足条件下合成的样品,其发光带位于460nm左右,随着n(Na)/n(Ta)的降低,发光带向长波长方向移动;掺入Bi3 之后,其发光峰由515nm移至455nm,随着Bi3 掺入量的增加,455nm的发光带强度减弱.515nm的发光带与替位缺陷Ta.N.a..相关;745nm的发光带与VN`a缺陷相关;而460nm的发光带与本征TaO6基团相关.将Bi3 掺入到钽酸钠样品,TaN..a..由BiN..a替代,相应的发光带向高的n(Na)/n(Ta)方向移动,从而呈现出本征TaO6基团的发光带.     

Bi掺杂NaTaO3中Bi的化学价态对其光催化性能的影响

分别采用NaBiO3和Bi(NO3)3为Bi源制备了Bi掺杂NaTaO3光催化剂,研究了Bi离子的价态对NaTaO3光催化分解水制氢性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见吸收光谱研究了催化剂的晶体结构、Bi离子的化学状态和催化剂的光学吸收性能.以光催化分解水制氢反应研究了Bi离子掺杂NaTaO3的催化性能. XRD结果表明,对于两个不同Bi源掺杂的NaTaO3样品, Bi离子的掺杂没有改变催化剂的单斜相结构,但拉曼光谱证实Bi离子的掺杂致使Ta–O–Ta键角偏离了180o. XPS结果表明,以Bi(NO3)3为Bi源时, Bi离子以Bi3+掺杂于NaTaO3的A位;当以NaBiO3为原料时, Bi3+和Bi5+共掺杂于NaTaO3的A位.两种不同Bi源掺杂得到的样品在紫外-可见吸收光谱中给出了相似的光学吸收,但Bi3+的掺杂对NaTaO3光催化性能影响不大,而Bi3+和Bi5+共掺杂大大提高了NaTaO3的光解水制氢性能. Bi离子取代Na离子在A位的掺杂,在NaTaO3结构中引入了能够促进载流子分离的空位和缺陷;与此同时, Bi的掺杂导致Ta–O–Ta键角偏离180o而不利于载流子迁移.对于Bi3+掺杂的NaTaO3样品,这两种作用相互抵消,使得其催化性能与NaTaO3相比没有变化;而Bi3+和Bi5+的共掺杂和高价态Bi5+的掺杂引入了更多的空位和缺陷,提高了光生电子-空穴的分离效率,从而提高了光催化产氢性能.研究表明,光催化过程中载流子的迁移是影响催化性能的重要因素,而在ABO3钙钛矿结构的A位引入高价态离子是促进光生载流子分离的有效途径.     

多孔硅紫外发光性质的研究

采用水热刻蚀技术制备多孔硅粉末。紫外激光244 nm激发时,多孔硅呈现出310 nm的强紫外发光。随着研磨时间的延长,多孔硅结构消失,紫外发光带也随之消失。氧气热处理后,多孔硅表面被氧化生成氧化硅薄层,同样造成紫外发光带的消失。我们认为310 nm紫外发光来源于硅纳米结构中电子和空穴的直接禁带结构辐射复合。     

NaTaO3及NaTaO3∶Bi3+光催化剂的光致发光光谱研究

采用光致发光光谱技术对一系列不同条件下制备的NaTaO3及不同掺杂量的NaTaO3∶Bi3+进行了研究. 结果表明, NaTaO3的发光性质与其制备条件密切相关: 在钠离子不足的条件下合成的样品, 其发光带主要位于515和745 nm左右; 而在钠离子充足条件下合成的样品, 其发光带位于460 nm左右, 随着n(Na)/n(Ta)的降低, 发光带向长波长方向移动; 掺入Bi3+之后, 其发光峰由515 nm移至455 nm, 随着Bi3+掺入量的增加, 455 nm的发光带强度减弱. 515 nm的发光带与替位缺陷TaNa....相关; 745 nm的发光带与VNa`缺陷相关; 而460 nm的发光带与本征TaO6基团相关. 将Bi3+掺入到钽酸钠样品, TaNa....由BiNa..替代, 相应的发光带向高的n(Na)/n(Ta)方向移动, 从而呈现出本征TaO6基团的发光带.     

TiN_(0.3)/CeO_2光阳极材料的构筑及其光电催化性能(英文)

采用高温氮化法在Ti片基底上生长一层TiN0.3薄膜,进一步利用电化学沉积法在TiN0.3薄膜上生长CeO2,制备了TiN0.3/CeO2复合材料.分别用X射线衍射和扫描电镜研究了复合材料的晶体和形貌结构,用紫外-可见光谱探究了材料的光学吸收性能.结果表明,球状CeO2颗粒均匀地分布在TiN0.3表面;该复合光阳极除了TiN0.3对可见光的吸收外,外层的CeO2同时实现了对紫外光的吸收.光电催化性能研究发现,TiN0.3/CeO2复合光阳极能够显著提高TiN0.3或CeO2的光电流密度,同时增加光电流的稳定性.TiN0.3/CeO2独特的双层结构是其光电催化性能提高的主要原因.在TiN0.3与CeO2界面处异质结构的驱动下,CeO2层中的光生电子迁移至TiN0.3层,而相应的光生空穴在界面处被Ce3+所消耗,从而提高了CeO 2层中电子和空穴的分离效率,光电流密度也随之提高;同时,位于CeO2与电解液界面处的Ce3+作为水分子的吸附中心和反应活性中心,加快了界面处水的氧化反应,从而进一步促进了稳定光电流的产生.鉴于TiN0.3/CeO2光阳极材料优良的光电催化性能,其在太阳能光电催化领域具有潜在的应用,对于新型高效光电转化材料的设计与合成具有借鉴作用.     

炭气凝胶孔结构对其负载的TiO2光催化降解甲基橙性能的影响

选用两种孔径不同的炭气凝胶CA125和CA500制备了碳含量为20%的TiO2/CA光催化剂,采用X射线衍射、扫描电镜和N2吸附-脱附对催化剂进行了表征,并考察了其光催化降解甲基橙反应性能.结果表明,TiO2/CA样品中TiO2主要以锐钛矿相存在,伴随有少量的金红石相,且均匀分散于炭气凝胶的表面.催化剂的孔隙率分析表明,孔结构直接影响到催化剂的光催化活性,以中孔为主的TiO2/CA125活性要远高于TiO2/CA500.这主要源于中孔良好的吸附性能及其合适的空间限域效应.