WO3/Ag复合薄膜的制备及其电致变色性能

通过水热法在导电玻璃上合成WO_3纳米块,利用电沉积技术在WO_3纳米块上负载不同含量(20 s、50 s、80 s)的Ag纳米粒子,成功制备出WO_3/Ag复合薄膜.通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜与能谱对WO_3/Ag复合薄膜进行表征,利用电化学测试与光谱测试,得到电致变色可逆性、响应时间、着色效率和光谱透过率等参数,并对其电致变色性能进行分析.结果表明,对比单一WO_3纳米块薄膜的电致变色性能,WO_3/Ag复合薄膜的电致变色性能显著增强.同时研究了不同Ag纳米粒子含量对WO_3/Ag复合薄膜电致变色性能的影响,研究表明沉积50 s的WO_3/Ag复合薄膜具有最优异的电致变色性能.     

三氧化钨/氧化银复合材料的水热法合成及其光催化降解性能研究

染料污染是水污染中最严重的问题之一,吸引了很多科学家的关注.人们尝试了很多方法去解决该问题,如化学氧化法、物理吸附法、光催化降解法和生物降解法等.与其他几种方法相比,光催化法有着低能耗、环保以及高效等优势.三氧化钨是常见的半导体材料,具有独特的光学性能,近年来受到了广泛的研究.本文以钨酸钠和硫脲为前驱体,通过水热法制备了三氧化钨/氧化银(WO_3/Ag_2O)复合材料,并用光催化降解亚甲基蓝来分析其光催化性能.通过X射线光电子能谱、X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱等表征手段对样品的形貌、晶格结构和光催化的性能进行表征.氧化银的带宽为1.2 e V,对可见光很敏感,三氧化钨和氧化银的复合使材料在可见光下的光催化活性显著增强,在可见光下对亚甲基蓝染料的光降解率可以达到98%.实验结果表明,复合材料中的三氧化钨纳米棒为六方相,其平均直径约为200 nm,平均长度约为4μm.而复合材料中的氧化银纳米颗粒为六方相,附着在氧化钨纳米棒的表面,平均晶粒尺寸为20 nm.氧化银的存在为复合材料提供了更多的反应活性位点.相较于单一组分,复合材料在可见光下的光吸收度更高,这说明三氧化钨和氧化银的复合改变了材料的能带结构.研究发现,三氧化钨和氧化银之间形成的异质结构是其优良光催化性能的来源.此外,三氧化钨和氧化银复合材料还具有良好的催化稳定性和化学稳定性.本文结果表明,可以通过给宽带隙的半导体材料复合一些带隙合适的金属氧化物以提升其光催化活性.     

一种具有高比表面积的Ag@ZnO微-纳复合结构的合成及其在光催化还原二氧化碳方面的应用

采用简单的水热法制备了比表面积高达7.9801m~2/g的ZnO微米星状结构(ZnO star),利用AgNO_3紫外光照还原反应在其表面附着Ag纳米颗粒,构成Ag@ZnO star微-纳米复合分型结构,其光学吸收波长尺度涵盖从近紫外至近红外的太阳光谱波段.用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等测定了样品的相结构和组成元素.用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)确定了所合成样品的形貌和晶面结构并且证实了Ag@ZnO star异质结构的存在.紫外-可见-近红外分光光度计(UV-VIS-NIR spectrophotometer,UVNS)测试显示样品在近紫外至近红外波段都具有良好的光吸收性能.用Labsolar-6A高气密性自动在线光催化分析系统测量了样品的CO_2光催化还原为CO的性能,结果表明Ag@ZnOstar微-纳复合结构显著地提高了CO_2光催化还原的能力,较商用ZnO粉末提高了4倍,其原因归于两点:一是ZnO的分型结构显著提高了比表面积,二是Ag粒子与ZnO的耦合产生的等离激元增强效应以及使非极性面的活性得到增强.此工作对高效微-纳复合结构CO_2光催化还原剂的构建具有重要的指导意义.     

AgNbO3/石墨烯复合材料的合成及其可见光催化甲基橙降解活性

采用固相法合成AgNbO₃/石墨烯复合纳米材料,利用透射电子显微镜(TEM)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)对样品的形貌及光学性质进行了表征。研究发现,AgNbO₃与石墨烯复合后,带隙能明显降低,吸收光波长范围增大。以甲基橙溶液的降解为光催化模型反应评价了AgNbO₃/石墨烯复合纳米材料的可见光催化性能。结果表明:与纯AgNbO₃相比,AgNbO₃/石墨烯复合纳米材料对甲基橙的可见光催化性能明显增强。实验条件下,经300 ℃煅烧的AgNbO₃/石墨烯(2:1)复合纳米材料表现出最优的催化性能,它对甲基橙的可见光催化脱色速率系数约为纯AgNbO₃的10倍。光催化降解机理研究表明,促使甲基橙降解脱色的主要活性物种为·O₂^- 和 h⁺。     

TiO_2/石墨烯/Ag复合结构SERS实验

基于氧化物半导体的光催化特性,能够降解有机物分子,使表面增强拉曼散射基底得以重复使用。提出了银纳米颗粒有效修饰覆盖有石墨烯的二氧化钛纳米棒阵列(TiO_2/石墨烯/Ag)复合结构作为表面增强拉曼散射基底,并对其进行了实验研究。利用水热法制备了二氧化钛纳米棒阵列;采用湿法转移石墨烯和光照还原方法制备了TiO_2/石墨烯/Ag复合结构。用罗丹明6G(R6G)分子作为探测分子,结果表明:随着紫外光照沉积时间增加,探针分子的拉曼信号先增强后减弱;计算得到最大增强因子值约为2.6×106。此外,还对TiO_2/石墨烯/Ag复合结构的紫外自清洁特性进行了初步实验,结果表明,紫外光照射20min后,其拉曼强度下降到42.3%,具有一定的紫外清洁效果。     

Fe3O4@Ag纳米粒子的制备与表征

采用共沉淀法制备了Fe3O4纳米颗粒,并以之为原料利用晶种生长法进一步制备Fe3O4@ Ag复合纳米材料.利用紫外-可见吸收光谱和表面增强拉曼散射光谱对复合纳米材料的性能进行表征,显示Fe3O4@ Ag复合纳米材料具有良好的SERS活性.     

水热合成钛酸盐纳米管及其光催化性能研究

本文采用水热法制备了钛酸盐纳米管,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱(UV-VIS)对样品进行了分析。以罗丹明B溶液为目标降解物,考察了样品的光催化性能。结果表明纳米管管径在8～20纳米之间,管长从几百纳米到几微米,具有不同于锐钛矿的钛酸盐结构。在紫外光照射下,钛酸盐纳米管的光催化性能明显高于TiO2纳米粒子,光照100分钟后降解率达到87%。     

静电纺丝技术制备Eu(BPA)3 phen/聚丙烯腈纤维及其性能

为了增强稀土络合物的物理化学性能和成型加工性能,以扩大稀土发光材料在防伪、荧光标识与OLED等领域中的应用,本文将实验合成的铕的络合物溶于聚丙烯腈,通过静电纺丝技术制备了一种新型的Eu(BPA)_3phen/PAN紫外荧光复合纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、热重差热分析仪(TG-DSC)与荧光光谱仪(FL)对发光纳米纤维的性能进行分析。实验结果表明,复合纤维的直径分布在200～400 nm,且随机取向。热重分析表明,Eu(BPA)_3phen/PAN复合纤维的初始分解温度约为310℃,热稳定性较好。此外,研究了掺杂不同浓度Eu(BPA)_3phen对纤维发光性能的影响,发现纤维的荧光发射强度随着Eu(BPA)_3phen含量的增加呈现先增后减的变化趋势,当Eu(BPA)_3phen的含量为2.5%时,荧光强度最高。这种新型的的Eu(BPA)_3phen/PAN荧光复合纤维在防伪和OLED等方面具有潜在应用价值。     

微波场辅助银掺杂TiO2薄膜光催化降解甲基橙溶液的实验研究

用紫外-可见吸收光谱仪和原子力显微镜(AFM)表征了制备的TiO2和Ag/TiO2薄膜的光谱特性和表面形貌,研究了掺杂改性、微波场辅助作用以及两者相结合的光催化降解方法的薄膜催化活性.结果表明:催化剂的掺杂改性与微波场辅助作用相结合的光催化降解效果优于微波场辅助光催化方法和银掺杂光催化方法.     

掺钽钨青铜的制备及光学性能

以TaCl5和Na2WO4为原料, 采用水热法在170 ℃制备性能良好的掺钽钨青铜(TaxWO3)纳米线。利用Ｘ射线衍射技术(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)及拉曼光谱(Raman)等分析手段, 对该材料的结构、形貌及光谱性能进行表征。XRD结果表明: TaxWO3纳米材料为六方相结构氧化钨, 当TaxWO3中Ta/W摩尔比小于0.04时, 晶胞参数随着掺杂量的增大而逐渐增大, 当掺杂量达到大于0.04后保持基本不变。UV-Vis光谱表明, 随着钽掺杂量的增大, 紫外吸收峰发生红移, 即能隙逐渐减小。Raman光谱显示: 随钽掺杂量的增大, Raman峰位逐渐向低波数方向移动, 同时振动峰逐渐宽化, 进一步证明了钽掺杂对氧化钨结构的影响。光催化降解罗丹明B的实验显示, 制备的TaxWO3具有较高的光催化活性。     

Ag-TiO_2/KIT-6复合纳米光催化剂的研究

以有序介孔SiO2(简称KIT-6)为载体,采用钛酸丁酯水解法将纳米TiO2与KIT-6复合,并通过沉积沉淀法将纳米Ag粒子负载于其上,首次制得Ag-TiO2/KIT-6复合光催化剂,并采用相同的方法制备了一系列相关的催化剂.以光催化降解甲基橙来评价其催化性能,光催化活性顺序为Ag-TiO2/KIT-6＞Ag/TiO2＞TiO2/KIT-6＞TiO2＞Ag/KIT-6.利用XRD、N2物理吸附、XPS、UV-Vis DRS和TEM对系列催化剂进行表征,结果表明Ag-TiO2之间形成的异质结和催化剂的大比表面积是Ag-TiO2/KIT-6具有最高光催化活性的重要原因.其中Ag-TiO2之间的异质结结构,有效抑制了光生电子和光生空穴在TiO2表面和体相内部的复合,提高了光催化活性;此外Ag-TiO2/KIT-6的大比表面积大大提高了催化剂的吸附能力,增加了催化剂与污染物的接触,达到快速光催化降解污染物的目的.     

SrFeO3-x可见光下降解亚甲基蓝的光催化性能研究

采用水热及柠檬酸法相结合的方法,制备了钙钛矿型复合氧化物SrFeO3-x(0＜x＜0.5)光催化剂.用X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(DRS-UV-Vis)、表面光电压谱(SPS)和场致表面光电压谱(EFISPS)表征制备的SrFeO3-x.以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,在可见光(λ≥430nm)照射下,首次考察了钙钛矿型复合氧化物SrFeO3-x的光催化性能,得到了较好的结果.     

掺钽钨青铜的制备及光学性能

以TaCl₅和Na₂WO₄为原料,采用水热法在170 ℃制备性能良好的掺钽钨青铜(Ta_<i>xWO₃)纳米线。利用Ｘ射线衍射技术(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)及拉曼光谱(Raman)等分析手段,对该材料的结构、形貌及光谱性能进行表征。XRD结果表明：Ta_xWO₃纳米材料为六方相结构氧化钨,当Ta_xWO₃中Ta/W摩尔比小于0.04时,晶胞参数随着掺杂量的增大而逐渐增大,当掺杂量达到大于0.04后保持基本不变。UV-Vis光谱表明,随着钽掺杂量的增大,紫外吸收峰发生红移,即能隙逐渐减小。Raman光谱显示：随钽掺杂量的增大,Raman峰位逐渐向低波数方向移动,同时振动峰逐渐宽化,进一步证明了钽掺杂对氧化钨结构的影响。光催化降解罗丹明B的实验显示,制备的Ta_xWO₃具有较高的光催化活性。     

Ag负载WO3/TiO2光催化剂的合成及其催化性能

以钛酸丁酯、无水乙醇、钨酸铵为原料,采用溶胶-凝胶法合成了WO3/TiO2复合光催化剂;采用光还原技术制备了Ag负载WO3/TiO2光催化剂,借助X射线粉末衍射(XRD)和UV-Vis光谱等技术对样品的组成和光吸收性能进行了表征,并以罗丹明B为模型污染物考察样品的光催化活性。XRD分析表明,所得粉体均为锐钛矿型纳米TiO2,且与WO3复合后,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;UV-Vis光谱分析表明,载银使得催化剂在400—700nm的可见光区域对光响应,且在紫外光区吸收显著增强,对光具有更高的利用率;以罗丹明B为降解物的光催化实验表明,WO3复合对纳米TiO2光催化活性有显著的影响,而载Ag后其光催化活性进一步提高,将该光催化剂用于炼油厂废水的处理,效果较好。     

AgNbO_3/石墨烯复合材料的合成及其可见光催化甲基橙降解活性（英文）

采用固相法合成AgNbO_3/石墨烯复合纳米材料,利用透射电子显微镜(TEM)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)对样品的形貌及光学性质进行了表征。研究发现,AgNbO_3与石墨烯复合后,带隙能明显降低,吸收光波长范围增大。以甲基橙溶液的降解为光催化模型反应评价了AgNbO_3/石墨烯复合纳米材料的可见光催化性能。结果表明:与纯AgNbO_3相比,AgNbO_3/石墨烯复合纳米材料对甲基橙的可见光催化性能明显增强。实验条件下,经300℃煅烧的AgNbO_3/石墨烯(2∶1)复合纳米材料表现出最优的催化性能,它对甲基橙的可见光催化脱色速率系数约为纯AgNbO_3的10倍。光催化降解机理研究表明,促使甲基橙降解脱色的主要活性物种为·O_2~-和h+。     

WO3/Pt复合薄膜的制备及其光电催化性能

导电玻璃作为基底水热法生长了WO₃纳米棒,通过电沉积法改变沉积Pt的时间(40 s,80 s,120 s),以WO₃纳米棒为基底沉积得到不同的WO₃/Pt复合薄膜样品。通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜等测试手段将WO₃纳米棒薄膜和WO₃/Pt复合薄膜样品进行表征。结果表明成功制备了WO₃/Pt复合薄膜样品。漫反射结果显示WO₃/Pt复合薄膜与WO₃薄膜相比具有更强的光吸收。交流阻抗谱显示WO₃/Pt复合薄膜与WO₃纳米棒薄膜相比增强了电荷转移效率。利用光电流、光电催化对WO₃/Pt复合薄膜进行光电性能测试,结果表明WO₃/Pt复合薄膜相较于单一WO₃薄膜光电流活性更高和光电催化活性更强,并且沉积时间为80 s的WO₃/Pt复合薄膜显示最为优异的光电流和光电催化性能。同时,沉积时间为80 s的WO₃/Pt复合薄膜的光电催化性能优于其光催化和电催化性能。     

水热法制备In2O3/ZnO异质结及其高的光催化性能

采用简单的两步水热法合成了不同In₂O₃质量比的In₂O₃/ZnO异质结复合材料．通过X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的结构、形貌和性能进行了表征．同时还使用UV-vis分光光度计测试了异质结降解罗丹明B(RhB)的光催化活性．实验结果表明,与纯ZnO和In₂O₃相比,In₂O₃的引入将ZnO的吸收光谱扩展到可见光区域,从而提高了其光生电子和空穴的分离．此外,In₂O₃/ZnO异质结在可见光照射对RhB具有较高的光催化活性．5 wt%-In₂O₃/ZnO异质结对RhB的降解率为84.3%,且具有良好的光催化稳定性．In₂O₃/ZnO异质结复合材料在有机染料废水的降解中有更广阔的应用前景．     

一种新型Ag_3PO_4/Ag/Ag_2Mo_2O_7纳米线光催化剂:三元纳米复合物的光催化活性（英文）

首次利用原位共沉淀技术成功制备Ag_3PO_4/Ag/Ag_2Mo_2O_7复合光催化剂.所制备Ag_3PO_4/Ag/Ag_2Mo_2O_7纳米复合物由Ag_3PO_4和Ag纳米粒子组装在Ag_2Mo_2O_7纳米线表面.可见光照射下(λ420nm),Ag_3PO_4/Ag/Ag_2Mo_2O_7复合物表现出优异的光催化性能,其光催化活性较Ag_3PO_4、Ag_2Mo_2O_7及Ag_3PO_4/Ag_2Mo_2O_7样品有较大提高.结果表明,Ag_3PO_4/Ag/Ag_2Mo_2O_7光催化性能提高的原因是Ag_3PO_4/Ag负载使催化剂比表面积的增加、可见光吸收范围增大,同时由于生成Ag_3PO_4/Ag/Ag_2Mo_2O_7三元异质结构有效抑制了光生电子空穴对的复合.     

TiO2柱撑蒙脱土的制备及其对品红降解的催化反应

基于TiO2光催化剂的优良光催化活性,采用酸性溶胶法合成了TiO2柱撑蒙脱土复合光催化剂,利用IR,UV-Vis,TG/DTA,XRD及SEM等手段对复合催化剂进行了表征,通过太阳光对酸性品红光催化降解实验,考察了催化剂的光催化活性。该催化剂比纳米TiO2对酸性品红的光催化降解反应表现出更高的催化活性,而且更易于沉降、回收。当TiO2柱撑蒙脱土光催化剂的用量为0.2 g.(100 mL)-1,酸性品红溶液的pH值为3时,在太阳光下40 min内酸性品红基本降解完全,而且该降解过程符合Langmuir-Hin-shelwood方程。X射线衍射(XRD)分析表明钛柱撑蒙脱土的层间距较钠基蒙脱土有明显的增大,紫外-可见吸收光谱表明TiO2柱撑蒙脱土比纳米TiO2具有更高的光吸收效率。     

具有氧空位Bi_xWO_6(1.81≤x≤2.01)的第一性原理计算和光催化性能研究

为了探索影响Bi_2WO_6光催化性能的内在机制,采用密度泛函理论(DFT)计算和实验研究了非化学计量和氧空位对Bi_2WO_6晶体结构、电子结构和显微结构的影响.采用溶剂热法合成了具有氧空位的非化学计量Bi_xWO_6(x=1.81,1.87,1.89,1.92,2.01)光催化剂.DFT计算结果表明,氧空位的存在可显著减小Bi_2WO_6的带隙,有利于光生电子的生成.实验结果表明,当Bi元素的含量小于化学计量比时,Bi_2WO_6的晶体结构发生了微小变形,Bi元素含量对Bi_2WO_6的显微结构影响不大,但会影响产品氧空位的含量和光吸收性能,并有效抑制电子空穴的复合.Bi_(1.89)WO_6产品的光催化性能最佳,可见光照射180 min后,可降解98%的罗丹明B.采用适当方法,使产品具有氧空位和非化学计量是获得高光催化活性材料的一种有效方法.