原位水解沉积制备高效氮化钽微球太阳能分解水光阳极

利用一种新的原位水解沉积方法,以在高湿度空气中老化的甲醇中作为溶剂,通过乙醇钽水解而成前驱体微球颗粒沉积,制备出了高效的Ta₃N₅微球光电极,其1.6 V（vs RHE）电极电位下的光电流值达到了6.6 mA·cm^-2。相反地,在新鲜的甲醇溶液中没有钽前驱体微球颗粒沉积。这表明甲醇中水的含量对Ta₃N₅微球光电极的形成十分重要。另外,本制备方法也能方便地在其他透明导电衬底上制备出Ta₃N₅。     

原位水解沉积制备高效氮化钽微球太阳能分解水光阳极（英文）

利用一种新的原位水解沉积方法,以在高湿度空气中老化的甲醇中作为溶剂,通过乙醇钽水解而成前驱体微球颗粒沉积,制备出了高效的Ta_3N_5微球光电极,其1.6 V(vs RHE)电极电位下的光电流值达到了6.6 m A·cm~(-2)。相反地,在新鲜的甲醇溶液中没有钽前驱体微球颗粒沉积。这表明甲醇中水的含量对Ta_3N_5微球光电极的形成十分重要。另外,本制备方法也能方便地在其他透明导电衬底上制备出Ta_3N_5。     

光电沉积Co-Pi对Ta3N5水分解性能的影响及机理

Co-Pi是一种低廉高效的氧化水产氧助催化剂,助催化剂担载方法及条件是光阳极太阳能水分解效率的提升的关键因素之一。以光阳极材料Ta₃N₅为基底,针对光电沉积担载助催化剂Co-Pi开展了一系列研究,研究表明光电沉积Co-Pi过程中,照射光强的影响较小,而外加偏压和担载电量的影响很大,是Co-Pi担载的关键因素;通过阻抗谱测试定量分析了Co-Pi担载条件对Ta₃N₅/电解液界面载流子输运的影响,表明Co-Pi担载电压和电量直接影响界面光生载流子的传输,进而决定了Ta₃N₅水分解性能的高低;发现最优担载偏压对不同的Ta₃N₅均适用,而最优担载电量和光阳极的表面粗糙度存在正相关关系,要针对光阳极表面粗糙度调节助催化剂担载条件。     

光电沉积Co-Pi对Ta3N5水分解性能的影响及机理

Co-Pi是一种低廉高效的氧化水产氧助催化剂,助催化剂担载方法及条件是光阳极太阳能水分解效率提升的关键因素之一。以光阳极材料Ta_3N_5为基底,针对光电沉积担载助催化剂Co-Pi开展了一系列研究,研究表明光电沉积Co-Pi过程中,照射光强的影响较小,而外加偏压和担载电量的影响很大,是Co-Pi担载的关键因素;通过阻抗谱测试定量分析了Co-Pi担载条件对Ta_3N_5/电解液界面载流子输运的影响,表明Co-Pi担载电压和电量直接影响界面光生载流子的传输,进而决定了Ta_3N_5水分解性能的高低;发现最优担载偏压对不同的Ta_3N_5均适用,而最优担载电量和光阳极的表面粗糙度存在正相关关系,要针对光阳极表面粗糙度调节助催化剂担载条件。     

两步电泳沉积制备TiO2光阳极用于高效染料敏化太阳能电池

采用不同沉积电压制备TiO₂光阳极,研究电压对薄膜沉积速率、厚度和形貌的影响。通过台阶仪、光学照片、扫描电子显微镜(SEM)、电化学交流阻抗谱、开路电压衰减曲线对光阳极和电池进行系统表征,并测试了染料敏化太阳能电池器件的电流密度-电压(J-V)曲线,计算其光电转换效率。结果表明,提高沉积电压时,光阳极薄膜的沉积速率加快,膜厚也增加,但是电压过高时,薄膜会有裂缝和覆盖不全的问题,这会对电池的效率造成负面影响。综合考虑低沉积电压条件下薄膜均匀无裂缝和高沉积电压条件下沉积速率快的优点,采用先30 V电压、后60 V电压的电泳沉积方式来制备光阳极,结果呈现协同效果,既降低了制备时间又得到高质量的薄膜,在无其他修饰的情况下,电池的光电转换效率可以达到7.29%。     

两步电泳沉积制备TiO2光阳极用于高效染料敏化太阳能电池

采用不同沉积电压制备TiO₂光阳极,研究电压对薄膜沉积速率、厚度和形貌的影响。通过台阶仪、光学照片、扫描电子显微镜（SEM）、电化学交流阻抗谱、开路电压衰减曲线对光阳极和电池进行系统表征,并测试了染料敏化太阳能电池器件的电流密度-电压（J-V）曲线,计算其光电转换效率。结果表明,提高沉积电压时,光阳极薄膜的沉积速率加快,膜厚也增加,但是电压过高时,薄膜会有裂缝和覆盖不全的问题,这会对电池的效率造成负面影响。综合考虑低沉积电压条件下薄膜均匀无裂缝和高沉积电压条件下沉积速率快的优点,采用先30 V电压、后60 V电压的电泳沉积方式来制备光阳极,结果呈现协同效果,既降低了制备时间又得到高质量的薄膜,在无其他修饰的情况下,电池的光电转换效率可以达到7.29%。     

Ta3N5@Ta2O5的可控制备及可见光催化分解水析氢性能

以水热法制备的Ta_2O_5纳米粒子为前驱体,利用高温氮化技术成功制备了核壳异质结构的Ta_3N_5@Ta_2O_5纳米光催化剂。采用XRD、XPS、TEM、N_2吸附-脱附测试、DRS及电化学测试等分析手段,考察了氮化温度和氮化时间对样品的表面组成、晶粒尺寸、晶面结构、能带结构及载流子分离效率的影响规律。在NH_3气流量50 mL·min~(-1)的条件下,当氮化温度为750℃,控制氮化时间能够对纳米Ta_2O_5样品的带隙结构在3.86~2.08 eV间有效调控,相应地样品逐渐从Ta_2O_5经TaON@Ta_2O_5转化为Ta_3N_5@Ta_2O_5;当氮化时间为3 h,氮化温度由750℃升高到900℃,Ta_3N_5@Ta_2O_5样品的带隙窄化至2.04 eV;当氮化温度为850℃,氮化时间延长至12 h,Ta_2O_5完全氮化为Ta_3N_5,带隙进一步窄化至2.02 eV。经850℃氮化3 h样品,壳层Ta_3N_5界面转化为高活性(110)晶面,光生载流子分离效率最大,在可见光(λ420 nm)照射下光解水析氢活性最高,达21.75μmol·g~(-1)·h~(-1)。     

免疫磁性纳米微球的制备与表征

成功制备了Fe3O4磁性纳米颗粒及二甲基丙烯酸乙二醇酯-甲基丙烯酸(EGDMA-MAA)共聚物包覆的Fe3O4磁性复合微球。将吲哚美辛抗体固定在复合微球表面,形成了Fe3O4(核)/聚合物-抗体(壳)的复合免疫磁性颗粒。XRD结果表明,制备的Fe3O4的晶型为反立方尖晶石型且纯度较高;TEM表征表明Fe3O4粒径较为均匀,平均粒径为12nm;磁性复合微球的平均直径为460nm。制备的Fe3O4磁性纳米颗粒和磁性复合微球有较强的磁响应强度,其饱和磁化率分别为49.16和8.38emu/g,能够满足磁性分离的要求。FT IR验证了磁性复合微球中羧基特征峰的存在,表明羧基成功连接在磁性微球上面。通过碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)活化法将微球表面羧基活化并成功与抗吲哚美辛抗体交联。     

Br掺杂Bi2WO6微球的制备及其光催化性能

以五水合硝酸铋和二水合钨酸钠为原料,以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为溴源,制备Br掺杂Bi₂WO₆,通过调节CTAB的含量,利用水热法制备了Br掺杂量不同的Bi₂WO₆催化剂。以抗生素环丙沙星、诺氟沙星作为污染物,测试Br掺杂Bi₂WO₆催化剂的光催化性能。结果表明,2%掺杂量（物质的量分数）的Bi₂WO₆相比于Bi₂WO₆的光催化降解性能最好。此外,通过X射线粉末衍射、红外光谱、扫描电镜、荧光光谱、X射线光电子能谱和拉曼光谱等一系列表征,对Br掺杂后催化剂的物相组成、微观形貌、光生电荷分离率和光学性质等进行分析。最后进行了自由基捕获实验并提出了可能的光催化机理。     

微波水热辅助电沉积法制备Bi_2S_3薄膜

采用微波水热辅助电沉积法在ITO导电玻璃表面制备了形貌均匀具有纳米棒、纳米板状结构的Bi2S3薄膜。利用XRD、XPS、场发射扫描显微镜(FESEM)、TEM和UV-Vis-NearIR对薄膜的结构、形貌、光学性能进行了表征。结果显示微波水热辅助电沉积法制备的Bi2S3薄膜具有良好的结晶性能;随着微波水热温度的提高,所制备Bi2S3薄膜的结晶性能先增强后降低,合适的温度是130℃。与电沉积法制得薄膜相比,采用微波水热辅助电沉积法制得Bi2S3薄膜的禁带宽度由1.44eV增加到1.84eV。     

ITO/g-C3N4异质结催化剂的制备及其光解水产氢性能

采用低温热解法合成出g-C₃N₄和In₂O₃:Sn(ITO)催化剂粉体,通过静电引力作用将少量ITO纳米粉体分散在g-C₃N₄粉体颗粒表面制成ITO/g-C₃N₄异质结光催化剂。在可见光模拟系统中以乙醇为牺牲剂,检测氢气生成速率表征催化剂的光催化性能, 并借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis)等对催化剂粉体进行了表征。实验结果表明, ITO附着在g-C₃N₄颗粒表面有利于光生电子的转移和光解水析氢反应。ITO/g-C₃N₄催化剂较之纯g-C₃N₄催化剂活性显著提高。当ITO附着量为4%时,析氢速率可稳定在350 μmol·g^-1·h^-1。     

Preparation and performances of nanosized Ta2O5 powder photocatalyst

Nanosized-Ta₂O₅ powder photocatalyst was successfully synthesized by using sol-gel method via TaCl₅ butanol solution as a precursor. Ta₂O₅ species can be formed under 500 °C via the decomposition of the precursor. The crystalline phase of Ta₂O₅ powder photocatalyst can be obtained after being calcined above 600 °C for 4 h. The crystal size and particle size of Ta₂O₅ powder photocatalyst was about 50 nm. A good photocatalytic performance for the degradation of gaseous formaldehyde was obtained for the nanosized-Ta₂O₅ powder. The Ta₂O₅ powder formed at 700 °C for 4 h and at 650 °C for 12 h showed the best performance. The calcination temperature and time play an important role in the crystallization and photocatalytical performance of nanosized-Ta₂O₅ powder.     

g-C_3N_4/CaTi_2O_5复合材料制备及其光催化性能

利用类石墨氮化碳(g-C_3N_4)和亚稳相钙钛氧化物(CaTi_2O_5)固相法制备C_3N_4/CaTi_2O_5复合材料。利用X射线衍射(XRD)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)及附带能谱分析仪(EDS)和N2吸附-脱附对样品的显微结构和比表面积进行检测分析,并用紫外-可见吸收光度计(UV-Vis)测试了样品的光吸收性能,研究C_3N_4与CaTi_2O_5物质的量之比(nC_3N_4/nCaTi_2O_5)对C_3N_4/CaTi_2O_5复合样品的物相结构和微观形貌的影响,同时考察C_3N_4/CaTi_2O_5复合样品在可见光照射下光催化降解罗丹明染料效果。实验结果表明:相比纯C_3N_4和CaTi_2O_5样品,C_3N_4/CaTi_2O_5复合样品在可见光下具有较高的光催化性能,随着nC_3N_4/nCaTi_2O_5增加,样品的光催化降解率随之增加而后降低,当nC_3N_4/nCaTi_2O_5=1∶1时,样品的光催化降解率达到最大值99.5%,并且循环重复利用5次后,样品的光催化剂降解率仍几乎保持不变。复合样品光催化性能提高主要归因于复合能级结构有效地抑制了电子和空穴复合所致。     

g-C3N4/CaTi2O5复合材料制备及其光催化性能

利用类石墨氮化碳（g-C₃N₄）和亚稳相钙钛氧化物（CaTi₂O₅）固相法制备C₃N₄/CaTi₂O₅复合材料。利用X射线衍射（XRD）、金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）及附带能谱分析仪（EDS）和N₂吸附-脱附对样品的显微结构和比表面积进行检测分析,并用紫外-可见吸收光度计（UV-Vis）测试了样品的光吸收性能,研究C₃N₄与CaTi₂O₅物质的量之比（n_C3N4/nCaTi₂O₅）对C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品的物相结构和微观形貌的影响,同时考察C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品在可见光照射下光催化降解罗丹明染料效果。实验结果表明：相比纯C₃N₄和CaTi₂O₅样品,C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品在可见光下具有较高的光催化性能,随着n_C3N4/nCaTi₂O₅增加,样品的光催化降解率随之增加而后降低,当n_C3N4/nCaTi₂O₅=1：1时,样品的光催化降解率达到最大值99.5%,并且循环重复利用5次后,样品的光催化剂降解率仍几乎保持不变。复合样品光催化性能提高主要归因于复合能级结构有效地抑制了电子和空穴复合所致。     

激光CVD法合成SiC-Si3N4复合纳米颗粒

用激光化学蒸汽沉积(CVD)法合成了SiC-Si₃N₄复合纳米颗粒,并用X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和电子自旋共振磁力计(ESR)分析了试料的晶体结构,颗粒形状以及悬空键的状况。合成的试料粒度分布集中,平均粒径为32nm,颗粒由直径为5～30nm的单晶或多晶组成。试料纯度高,颗粒为近似球形,十分适合于粉体的加工和烧结。另外试料有很高的热稳定性,在加热的过程中的变化首先是悬空键减少,然后是相分解和颗粒长大。     

MoS2非贵金属电催化剂担载对p-InP光阴极分解水性能的影响

将MoS₂电催化剂担载在InP光阴极表面,提升了InP光阴极光电化学分解水产氢性能,确定了最优的MoS₂电催化剂担载电量为15mC·cm^-2;在担载前后,开启电势由-100mV移动至120mV;在-0.35VvsRHE时,电流密度由15mA·cm^-2提升至43mA·cm^-2。另外,通过改变入射光强和加入电子牺牲剂的方法进一步研究了MoS₂担载InP光阴极产氢反应的限制步骤为光生电子与空穴在InP表面的复合。