Fe掺杂对改善g-C3N4结构提升光催化活性的影响

石墨相氮化碳已经成为光催化领域、特别是光催化材料领域的研究热点.本文以尿素为原料,引入少量的硝酸铁改性,制备了不同含量的Fe掺杂的g-C3N4催化剂.采用SEM、XRD、IR、XPS、UV-Vis、PL等手段对催化剂样品表征.结果表明,Fe的掺杂有利于g-C3N4的剥离,影响了g-C3N4的能带结构,增强了其对可见光的吸收,提高电子-空穴对的分离效率.并以罗丹明B水溶液模拟废水,在可见光下考察催化剂的光催化降解性能,发现当Fe掺杂量为0.3;时效果最佳,降解速率是g-C3N4的1.62倍,且研究发现超氧自由基与空穴是该体系下的主要活性物种.     

稀土金属Ce3+掺杂ZnO材料的光催化机理

通过溶胶凝胶法制备了光催化活性更高的Ce∶ZnO复合粉体光催化材料,并采用X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振(EPR)、紫外可见光谱(UV-Vis)技术对所制备的粉体样品的晶体种类及结构、自由基种类及含量、光催化效率进行表征分析。复合样品的X射线衍射测试结果显示,随着掺杂浓度的增加,先后检测到CeO₂的(111)和(200)晶面特征峰,且衍射峰强度逐渐增强。此外,适量的掺杂(c(Ce³⁺)=2%)可减小ZnO晶体的晶粒尺寸。电子顺磁共振测试结果显示,Ce∶ZnO复合光催化材料中存在三类自由基,分别是Zn-H络合物、正一价氧空位、CeO₂表面吸附的超氧根离子。紫外可见光谱测试表明,适量的掺杂可有效提高ZnO催化剂的光催化活性,综合分析显示,ZnO光催化活性提高的主要原因是Ce³⁺的掺入使得材料中电子数量增多,进而提高了活性自由基·O^-₂的数量。本文通过EPR技术和XRD衍射技术,成功表征了Ce³⁺掺杂对ZnO材料中自由基种类合成的影响过程,并结合UV-Vis技术,对Ce∶ZnO复合材料光催化降解甲基橙的过程中的电子转移过程作出了合理的解释。     

Sm掺杂Bi4Ti3O12陶瓷晶体结构及电性能的研究

采用固相反应工艺制备了Sm3+掺杂层状结构无铅Bi4-xSmxTi3O12(x=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00,1.25)介电陶瓷.利用XRD、SEM等测试方法研究了Sm掺杂量、烧结温度和保温时间对Bi4-xSmxTi3O12 (BST) 陶瓷晶体结构及电性能的影响.结果表明:所制备的Bi4-xSmxTi3O12陶瓷均具有单一正交相结构,BST陶瓷表面晶粒的显微形貌表现为随机排列的棒状结构.样品的铁电性能测试表明,Sm3+施主掺杂明显降低了BIT的电导率,随着Sm3+含量的增加,Sm3+逐渐有部分取代B位,由于Sm3+取代Ti4+大大降低了氧空位的浓度,使得氧空位对电畴的钉扎作用减弱,并且材料的剩余极化Pr也相应提高.     

Sm3+∶Na5Y(MoO4)4材料的多晶合成与性能表征

本文采用高温固相法合成了Sm3+掺杂的Na5Y( MoO4)4粉末样品.利用X射线衍射仪(XRD)、同步热分析仪(DSC-TG)、荧光光谱仪等分析测试仪器,对多晶材料Sm3+∶Na5 Y0.95( MoO4)4的结构、热学特性与光谱性能进行了研究.研究发现:合成品相属于四方晶系,空间群为I41/a(88),熔点约为704.68℃,最强的两个吸收峰分别在404nm和465 nm处,最强的两个发射峰分别在603 nm和644nm处,是一种很用应用前景的LED用红色荧光材料.     

NaY(WO4)2∶Sm3+晶体的生长与上转换发光

用Czochralski 法生长了高光学质量、大尺寸的NaY(WO4)2∶Sm3+单晶.测量了晶体在室温下的吸收谱,对跃迁的能级进行了指认.在946nm泵浦下测量了晶体的上转换荧光发射谱.研究了NYW晶体中Sm3+上转换发光的机制.     

掺杂SrTiO3∶Sm3+的纳米TiO2光阳极的制备及其光电性能研究

采用水热法制备SrTiO3∶Sm3+纳米粉体,将其作为下转换剂掺杂于纳米TiO2光阳极.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和荧光光谱仪对SrTiO3∶Sm3+粉体进行表征,并探讨了SrTiO3∶Sm3+掺杂量对染料敏化纳米TiO2太阳能电池光电性能的影响.结果表明:合成的SrTiO3∶Sm3+纳米粉体具有下转换功能,将紫外光转换为592 nm处的黄光,拓宽了光谱响应范围;随着SrTiO3∶Sm3+掺杂量的增加,电池的短路电流密度显著增大,当其掺杂量为10wt;时,电池的暗电流密度最小,光电转换效率最大为4.38;,相对于纯TiO2效率提高了27;.     

BiOBr/Bi/BiPO4复合材料的制备及可见光光催化性能研究

本文成功制备了BiOBr/Bi/BiPO4三元复合光催化剂,并通过对甲基橙(MO)降解活性的测试发现,在可见光条件下,BiOBr/Bi/BiPO4表现出优良的光催化活性.采用XRD、XPS和HRTEM对所制备催化剂的结构、组成和形貌进行表征,DRS表征说明单质Bi的加入有利于可见光吸收光谱的拓宽,PL和PC表征说明单质Bi的等离子共振效应有利于复合光催化剂光生载流子的分离,从而提高复合光催化剂的光催化降解活性.     

NaY(WO4)2:Sm3+粉末的制备及荧光性能

以柠檬酸三钠为结合剂,采用水热法结合高温烧结两步法制备了一系列NaY_1-x(WO₄)₂:xSm³⁺(x=0、0.005、0.010、0.015、0.020、0.025、0.030)粉末。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和荧光性能(PL)对粉末的相结构、形貌、成分以及发光性能进行了表征。研究结果表明,所合成粉末为NaY(WO₄)₂的纯相,属四方晶系白钨矿结构,其形貌为3D花形。在405 nm的光激发下,NaY(WO₄)₂:Sm³⁺粉末在600 nm处具有最高的荧光强度,对应于Sm³⁺的⁴G_5/2→⁶H_7/2磁偶极跃迁,观察到橙红光发射,且Sm³⁺最佳掺杂摩尔分数为0.015时,粉末显示出最强的荧光发射强度。     

Na+掺杂KLaF4∶Er3+/yb3+纳米晶上转换发光性能的研究

采用水热法,以乙二胺为络合剂合成了Na+离子掺杂的六方相KLaF4∶Er3+/yb3纳米晶.利用X射线衍射谱(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)对样品的晶体结构、形貌和表面吸附进行了表征;测量了不同含量Na+掺杂样品在980 nm近红外光激发下的上转换发射光谱和4R/2能级的荧光寿命.结果表明:随着Na+掺杂浓度的增加,KLaF4∶Er3+/yb3+纳米晶上转换红绿光的发光强度均呈现出先增大后减小的趋势,红绿光发射最强强度分别为未掺Na+样品的7.3倍和5.2倍.Na+掺杂使Er3+离子周围晶场的不对称性降低和纳米晶表面吸附基团的减少是发光增强的主要原因.针对Na+掺杂样品的荧光寿命低于未掺样品的原因作了简要讨论.     

铒掺杂g-C3N4催化剂的合成及其红光催化降解活性的研究

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)的研究已成为光催化领域热点。本文以三聚氰氨为前驱体,采用甲醇回流法制备Er掺杂的g-C₃N₄催化剂。利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR DRS)、傅里叶红外光谱仪(IR)、荧光光谱(PL)、物理吸附(N₂-physisorption)及共聚焦显微镜(CLSM)等手段对Er/g-C₃N₄催化剂进行系统表征。结果表明,稀土金属Er高分散于g-C₃N₄上,促使氮化碳表面氮空穴的产生。Er掺杂优化了氮化碳的能带结构,增强了其对可见光的吸收,提升电子-空穴对的分离效率,此外还发现Er/g-C₃N₄具有较强的上转换能力。在660 nm红光LED照射下,对罗丹明B的水溶液进行光催化降解,发现Er/g-C₃N₄的降解速率是g-C₃N₄的2.0倍,且发现超氧自由基为该体系中的主要活性物种。     

钐掺杂钨酸铅晶体的生长

为了用提拉法生长出质量优良的衫掺杂钨酸铅晶体,通过理论分析,实践论证,确定了生长晶体的工艺参数.温度梯度采用较成熟工艺,讨论晶体的生长速度和旋转速度.晶体生长速度为2 ～5mm/h;晶体旋转速度为35 ～50r/min;以45℃/h的速度降至室温,同时保持30r/min的旋转速度.得到了不同浓度衫掺杂的表观透明,无碎裂淡粉红色的钨酸铅晶体,且目前得到晶体的最大尺寸为φ25mm×40 mm.     

不同磷源制备磷酸铋及其光催化性能研究

三种不同磷源在超声作用下制备磷酸铋,磷酸氢二钠为磷源制备棒状磷酸铋,咪唑磷酸盐离子液为磷源制备梭状磷酸铋,三乙烯四胺磷酸盐离子液为磷源制备颗粒状磷酸铋.XRD表征分析表明三乙烯四胺磷酸离子液为磷源制备的磷酸铋衍射峰最高,咪唑磷酸盐离子液制备磷酸铋次之,磷酸二氢钠制备的磷酸铋衍射峰最低.紫外-可见分析表明离子液中合成的磷酸铋向低波数发生移动.BET分析表明在磷酸二氢钠、咪唑磷酸盐、三乙烯四胺磷酸盐中合成的磷酸铋的比表面积分别为3.9472 m2/g,11.548 m2/g和24.063 m2/g.三种磷酸铋在紫外光下对亚甲基蓝匀有光催化作用,其中三乙烯四胺磷酸盐离子液为磷源制备的磷酸铋光催化性能最佳,同时考察了三乙基四胺磷酸盐离子液制备磷酸铋以及光催化的条件.     

掺铽钼酸镉荧光粉的制备与光谱性质

以Cd(NO3)2·4H2O和Na2MoO4·2H2O为原料,采用沉淀法制备Tb3+离子掺杂的CdMoO4微纳米颗粒.在600℃下,分别对样品保温1h、3h,通过X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)、荧光光谱分析(PL)对样品进行了表征.结果表明,产物为纯白钨矿型纯四方相CdMoO4,在1650 cm-1、1376 cm-1、756 em-1处的特征吸收峰对应于[MoO4]2-四面体中Mo-O键的反对称伸缩振动,在3500～3300 cm-1和430 cm-1处出现明显的红外特征吸收带,可能是CdMoO4:Tb3+吸附水羟基弯曲振动而引起的.在310 nm激发下,CdMoO4:Tb3+,主峰都位于547.5 nm处,484 nm、547.5 nm、611.5 nm分别对应于Tb3+的5D4-7F6、5D4-7F5、5D4-7F3的跃迁.     

N掺杂石墨烯/WO3纳米线复合光催化剂的光催化活性研究

采用两步水热法制备了N掺杂石墨烯/WO3纳米线复合光催化剂,用XRD、TEM、FT-IR和XPS等技术对样品进行了表征,考察了该催化剂在模拟太阳光下光催化降解甲基橙溶液活性.结果表明,经过两次水热反应,WO3纳米线负载在N掺杂石墨烯表面.引入N掺杂石墨烯有助于减少光生电子空穴对的复合,光催化活性显著提高.模拟太阳光照60 min,该复合光催化剂对甲基橙的脱色率达到99.4;.     

Li~+,Bi~(3+)掺杂LaVO_4∶Eu~(3+)纳米荧光粉的水热合成及其发光性能

以硝酸镧,氧化铕,硝酸锂,硝酸铋和偏钒酸铵为原料,采用简单的水热法合成了金属离子(Li~+,Bi~(3+))掺杂LaVO_4∶Eu~(3+)纳米荧光粉。通过XRD,SEM,FTIR,FL等手段进行表征。考察了金属离子(Li~+,Bi~(3+))摩尔掺杂浓度,反应温度,反应时间对LaVO_4∶Eu~(3+)荧光性能的影响,探讨合成Li~+,Bi~(3+)掺杂LaVO_4∶Eu~(3+)荧光粉的最佳条件。结果表明:所合成的产物以四方锆石结构(t-)LaVO_4纳米颗粒为主。Li~+,Bi~(3+)的掺杂,均能够提高荧光粉LaVO_4∶Eu~(3+)的发光强度;在180℃条件下反应24 h所得的LaVO_4∶5%Eu~(3+),4%Li~+,LaVO_4∶5%Eu~(3+),2%Bi~(3+)荧光粉荧光性能最佳。     

Al3+掺杂ZnS纳米晶的合成、表征及其光催化性能

在较温和的溶剂热条件下制备了一系列Al3+掺杂的ZnS纳米晶光催化剂.利用N2物理吸附、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、红外光谱(FT-IR)和光致发光(PL)谱等技术对合成的样品进行了表征.考察了不同含量的Al3掺杂对ZnS的结晶度、比表面积、表面羟基、光吸收性能及其对不同染料的光催化降解性能的影响.结果表明,在140℃下合成的球状ZnS纳米晶具有较好的结晶度;Al3+掺杂在增加催化剂的比表面积的同时丰富了催化剂的表面羟基;此外,掺杂的Al3+可以明显抑制光生电子(e-)和空穴(h+)的复合,提高光催化反应效率.当掺杂最佳含量的6mol; Al时,可使催化剂光催化降解染料酸性橙Ⅱ、亚甲基蓝和罗丹明B的降解率分别提高3.5、1.0和0.9倍.