溶胶凝胶法制备光催化薄膜材料及其性能表征

采用溶胶凝胶法制备TiO2胶体,再采用旋涂法在玻璃基体上负载得到TiO2薄膜,并对制备的TiO2结构进行表征,以2,4二-氯苯酚为探针,考察薄膜的光催化性能。通过实验,学生基本了解溶胶-凝胶法的原理、薄膜的制备方法、光催化剂的性能表征,可以作为开放性实验。     

钒掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化活性研究

以钛酸四丁酯为钛前驱体,偏钒酸铵为掺杂离子给体.采用溶胶-凝胶法制备了V掺杂纳米二氧化钛粉体;并使用TGA-DSC、XRD、BET、SEM对其晶化温度与结构进行了表征.结果表明:V掺入促进锐钛矿相向金红石相转变、抑制晶粒长大、增大比表面积,纳米粉体颗粒呈分布较均匀的类球形晶粒.以亚甲基蓝为模型反应,考察了V掺杂量、煅烧温度对催化剂光催化性能的影响,结果表明:V掺杂的TiO2 粉体降解亚甲基蓝符合一级反应动力学规律;晶格中V4+能够作为电荷转移物种,有效的抑制光生电子与空穴的复合,增加了表面空穴浓度,提高TiO2 纳米粉体的光催化活性,当掺杂量为1.5 mol;,煅烧温度为450 ℃时,TiO2 具有最佳的光催化性能.     

化学沉淀法制备纳米Fe/TiO2及其光催化活性的研究

以TiCl4为钛前驱体,氨水为沉淀剂,氯化铁为掺杂离子给体,采用化学沉淀法,制备了纯的与铁掺杂的TiO2纳米光催化剂.采用XRD、差热-热重等分析方法对产物进行了表征.通过苯酚水溶液的光催化降解实验研究了样品的光催化性能,考察了Fe3+掺杂量、苯酚溶液的pH值对光催化活性的影响.结果表明:Fe3+掺杂抑制了晶粒长大,细化了晶粒.Fe3+取代晶格中Ti4+的位置或进入间隙位置,引起晶格畸变.适量的Fe3+掺杂能减少光生电子与空穴的复合,提高光催化剂的光催化性能.在本实验条件下,Fe3+掺杂量为0.1 mol;,苯酚溶液的pH为9时,纳米TiO2具有最佳的光催化性能,在20 W 紫外灯照射下降解16 h,降解率达到89.3;.     

可见光响应氮掺杂TiO2制备与性能表征

采用水热法制备了可见光响应的氮掺杂TiO2光催化剂,利用XRD、SEM、XPS、UV-vis对样品结构、形貌和光谱等性质进行表征.研究结果表明:氮掺杂抑制晶粒长大,促进晶格畸变;氮进入TiO2晶格中,引起TiO2光催化剂的激发,吸收光谱向低能方向移动.以降解甲基橙为模型反应,研究样品的光催化性能;以对苯二甲酸作为·OH自由基捕获剂,利用化学荧光技术研究光催化反应体系中·OH自由基生成量.结果表明:与纯TiO2相比,氮掺杂样品具有较高的光催化活性.这与下列因素有关:氮掺杂样品具有较小的晶粒尺寸,有利于促进光生电荷的分离与相界面上电荷转移效率,降低TiO2能隙并使吸收光谱红移.在实验条件下,光催化性能随n(N/Ti)比值的增大而增强;羟基自由基的生成速率与光催化活性规律一致,即·OH的生成速率越大,光催化活性越高.     

壳聚糖-Fe(Ⅲ)复合凝胶球去除磷酸根的影响因素与吸附机理

为改善当前环境水体中的磷污染现状,利用溶胶-滴定-真空冷冻干燥法制备了壳聚糖-铁(CS-Fe)复合凝胶球去除水中磷酸根。 对CS-Fe凝胶球的形貌结构进行了表征,研究了材料对磷酸根的吸附影响因素,并探索了反应机理。 结果表明,CS-Fe对磷酸根的吸附为自发、吸热、熵增过程;吸附过程符合拟一级动力学方程,吸附平衡时间为50 min;根据Langmuir模型计算最大吸附量为23.97 mg/g,脱附效率大于90%。 傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜-能量散射谱(SEM-EDS)、Zeta电势分析、X射线光电子能谱(XPS)等证明,CS-Fe形成利于磷酸根快速吸附的蜂窝状结构;吸附机理包含静电吸附和离子交换过程。 该吸附剂将金属化合物的吸附性能与壳聚糖大分子利于构建多孔材料的特点相结合,改善了吸附效果,球状材料更利于回收,避免二次污染,具有良好应用前景。     

超晶格分层与断裂的相平面分析

在经典力学框架内和位错线整体运动的假设下,把Seeger方程化为具有固定力矩的摆方程。引入相面积概念描述了位错的能量转移和释放机制,并导出了能量释放系数。分析表明,同宿轨道很难完成能量传递,周期轨道也不能实现大范围内的能量转移。但是,只要适当控制超晶格的生长温度和速度,就可实现系统能量的有效释放。     

Fundamental and dressed annular solitons in saturable nonlinearity with parity–time symmetric Bessel potential

We theoretically study the existence and stability of optical solitons in saturable nonlinearity with a two-dimensional parity–time(PT) symmetric Bessel potential.Besides the fundamental solitons,a novel type of dressed soliton,whose intensity looks like a ring dressed on an intensity hump,are presented.It is found that both the fundamental solitons and dressed solitons can exist when the propagation constant is beyond a certain critical value.The propagation stability is investigated with a linear stability analysis corroborated by a beam propagation method.All the fundamental solitons are stable,while dressed solitons are unstable for low values of saturable parameter.As the value of saturable parameter increases,the dressed solitons tend to be stable at high powers.     

镜像势对碳纳米管阵列场发射特性的影响

采用多尺度量子化学方法模拟了碳纳米管阵列的场发射特性.碳纳米管镜像势的作用可以等效地用原子尺寸的理想金属球的镜像势来代替.模拟计算结果表明,考虑了镜像势作用后的碳纳米管阵列发射电流密度比没有考虑镜像势的结果增大了约6倍. 关键词： 镜像势 碳纳米管 场致发射