TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

采用阳极氧化法在钛箔上制备了TiO_2纳米管阵列,利用场发射扫描电子显微镜(FSEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见分光光度计对TiO_2纳米管的形貌、结构和光学性能进行表征,详细考察了阳极氧化工艺参数对纳米管阵列形貌的影响,探讨了氧化钛纳米管阵列的形成机理,并对其光催化活性进行了测试,研究结果表明:在0.5 wt; HF和1 mol/L H3PO_4电解液中,控制氧化电压为20 V,反应60 min后,在钛箔表面可获得垂直导向的TiO_2纳米管阵列,管内径为60~80 nm,管壁厚约10 nm;600 ℃热处理后的TiO_2纳米管阵列薄膜对349.7 nm近紫外光和443.9 nm可见光有较强的吸收能力;煅烧温度对纳米管的晶型结构和光催化活性有显著影响.     

炭吸附纳米氧化铋的制备及其光催化性能

以粗氧化铋和浓硝酸为原料,采用炭吸附共沉淀法制备氧化铋(Bi2 O3)纳米粉体.通过热重分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)对得到的粉体的焙烧温度、物相、光吸收性能及微粒尺寸进行表征.结果显示:活性炭的加入有效阻止了纳米氧化铋在制备、干燥以及焙烧过程的团聚和烧结;在500℃煅烧制备的Bi2 O3粉体结晶度高、颗粒分布均匀,平均晶粒尺寸为10.8 nm,比表面积为86.43 m2·g-1;加入活性炭煅烧得到的Bi2 O3粉体在可见光区域吸收性能明显增强,对可见光有更好的吸收性能.评价纳米Bi2O3光催化活性是利用可见光光催化降解甲基橙(MO)目标污染物,60 min内甲基橙降解率达到91.77;.     

衬底温度对磁控共溅射制备的Zn(O,S)薄膜结构和光电性能的影响

采用磁控共溅射沉积法,以氧化锌和硫化锌为靶材,在不同衬底温度下制备了Zn(O,S)薄膜.采用X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计、霍尔测试仪和拉曼光谱测试仪对Zn(O,S)薄膜进行了结构和光电特性研究.结果表明:Zn(O,S)薄膜具有六方纤锌矿结构,属于二模混晶;在可见-近红外波段的吸收率小于5;;其为N型半导体,电学特性随衬底温度的变化而变化;衬底温度为200℃时制备的厚度为167 nm的Zn(O,S)薄膜的载流子浓度达到8.82×1019 cm-3,迁移率为19.3 cm2/V·s,表面呈金字塔结构.     

不同有机物模板作用下Bi2S3的制备与表征

以硝酸铋为铋源、硫脲为硫源,分别以小分子有机物-巯基乙酸、柠檬酸及聚合物半导体-羧基化PPV(羧基化的聚对苯乙炔)为模板,利用水热反应法制备了不同形貌的Bi2S3微晶,并对产物用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见-近红外光谱(UV-Vis-Near-IR)等进行表征.结果表明,所制备的Bi2S3微晶为斜方晶系的辉铋矿;在巯基乙酸的作用下,Bi2S3排列成直径约为2～3 μm的花状微晶;在柠檬酸的作用下,Bi2S3晶体呈絮状,结成直径约为2μm左右的绒球;在羧基化PPV的作用下,Bi2S3构成直径约为2μm的绒球.通过由UV-Vis-Near-IR光谱绘制的(αhv)2～hv曲线图计算得到,在不同有机物模板作用下得到的Bi2S3微晶的能带间隙均大于无模板作用得到的Bi2S3,且羧基化PPV的作用效果优于小分子有机物,使能带间隙提高为1.64 eV.     

静电纺In2O3纳米纤维的光致发光性能研究

利用静电纺丝技术结合高温煅烧方法制备了一系列多孔结构的一维In2O3无机纳米纤维,并探讨了煅烧温度对产物发光性能的影响及其发光机理.利用热重仪(TGA)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)分析了产物的热分解情况、晶型、组分和形貌;通过紫外-可见光谱仪和荧光分光光度计分析研究了一维In2O3纳米纤维的光吸收性能和光致发光性能.结果表明:静电纺前驱体复合纳米纤维成型良好,经500℃、600℃、700℃、800℃高温煅烧后仍保持纤维结构,但纤维直径明显减小,当煅烧温度达到800℃时,纤维出现中空结构;不同温度下煅烧所得In2O3均为立方铁锰矿型;随着煅烧温度的升高,In2O3纳米颗粒粒径逐渐增大;In2O3纳米纤维的的最大紫外吸收峰位于300nm左右;在室温下,In2O3纳米纤维经274nm光激发后在553 nm处出现较强的绿光发射峰.     

电解液温度对二氧化钛纳米管阵列结构及光电性能的影响

以氟化铵(NH4F)、乙二醇溶液为电解液,在不同的电解液温度(0～50℃)条件下,采用电化学阳极氧化法制备二氧化钛(TiO2)纳米管阵列.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对TiO2纳米管阵列的形貌、结构和光学性能进行表征.结果表明,电解液温度高于20℃均能制备出纳米管阵列.光照下电解液温度40℃时制备的TiO2纳米管阵列具有最高光电流密度(Iph)0.2408 mA/cm2.以活性艳红X-3B为目标降解物,在室温、紫外光照射条件下考察了电解液温度对光催化活性的影响,结果显示电解液温度40℃时制备的TiO2纳米管阵列具有最高的光催化活性.     

三角星状CeO2微结构的合成与表征

以CeCl3·7H2O作为铈源、碳酸氢铵作为沉淀剂、乙二胺作为络合剂,采用水热法制备了三角星状二氧化铈微结构.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、拉曼光谱(Raman)、荧光分光光度计(PL)、紫外可见近红外分光光度计(UV-Vis)和综合物性测量系统(PPMS)等对此CeO2样品的晶相、形貌、表面化学组分、缺陷、光学和磁学性质做了相关研究,分析并提出了三角星状二氧化铈微结构生长机理.结果表明,制备的CeO2具有室温铁磁性,其室温铁磁性与样品中Ce3和氧空位有关.样品对波长小于400 nm的紫外光有很强的吸收,但对波长大于400 nm的可见光有很好的透过性,这表明样品能很好的用做紫外吸收剂.     

Nd3+掺杂Gd2O3的合成及近红外发光性能

采用离子液体(氯化1-丁基-3-甲基咪唑)为表面活性剂,在水热条件下制备形貌可调的Nd3+掺杂Gd2O3的近红外荧光粉.随着氯化1-丁基-3-甲基咪唑物质的量增加,荧光粉的形貌从八面体逐渐向球形转变,粒径逐渐变小.利用XRD、TG-DTA等测试方法,分析了前驱体的形成过程、热分解过程,得出前驱体为Gd2O(CO3)2·H2O.使用紫外可见分光光度计和荧光光谱仪测定了样品的吸收光谱、荧光光谱.当样品形貌从八面体向球形转变后,近红外光荧光性能有明显的提高.在λex=807 nm、λem=1077 nm条件下,样品的荧光衰减时间为t=17.246±0.443 μs.     

Yb3+浓度对掺铥碲酸盐玻璃的热稳定性及光谱性能的影响

采用高温熔融冷淬法制备70.75TeO2-19ZnO-9.5La2O3-0.75Tm2O3-xYb2O3碲酸盐玻璃,使用差示扫描量热仪(DSC)分析了玻璃样品的热稳定性,表明样品均具有良好的热稳定性.根据紫外-可见-近红外分光光度计测量得到的玻璃吸收光谱,结合Judd-Ofelt理论,计算了Tm3+在玻璃中的Judd-Ofelt强度参数、自发辐射概率A、荧光分支比β和辐射寿命τR等光谱参数.结果表明,当Yb3+掺杂浓度为0.625mol;时,Tm3+在3H4处的荧光寿命最长,为0.443 ms,表明铥镱共掺杂碲酸盐玻璃有望成为一种理想的S波段光纤放大器用基质材料.     

球形Cu2O修饰Bi2WO6层状微球的制备及其光催化制取氢气和烷烃的研究

采用水热法制备了Bi2WO6层状微球,通过还原沉淀法在Bi2WO6层状微球内部薄片表面修饰纳米球形Cu2O而制备Cu2O/Bi2WO6复合催化剂.利用X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-visDRS)、荧光光谱(PL)等对复合光催化剂的晶体结构、形貌、光响应性能等进行表征.在Cu2O/Bi2WO6中,100nm左右Cu2O不均匀地附着在1.5μmBi2WO6层状微球的内部的纳米薄片上.通过Cu2O的复合,可以显著提高Cu2O/Bi2WO6对紫外-可见光谱的吸收能力、光生电子-空穴对的分离效率及光催化活性.以丙酸为电子供体,考察了紫外光照射下Cu2O/Bi2WO6分解水制备氢气和烷烃的性能,结果表明:5wt;Cu2O/Bi2WO6的光催化产生氢气和烷烃的性能最佳.