BiOI/BiVO4复合光催化剂的制备及其 可见光光催化性能

采用水热法制备了不同BiOI含量的BiOI/BiVO4复合光催化剂.通过XRD、SEM、XPS及UV-vis DRS等测试技术表征了样品的晶相结构、微观形貌、组成变化及吸光性能.用亚甲基蓝模拟环境污染物,评价了BiOI/BiVO4复合光催化剂的可见光催化活性,结果表明,当BiOI含量为40;,可见光照射100 min时,BiOI/BiVO4复合光催化剂对亚甲基蓝的降解率达81.22;,而相同条件下,BiVO4对亚甲基蓝的降解率仅为33.28;.光催化活性的提高可归因于BiOI/BiVO4异质结的形成,BiOI与BiVO4的能带结构发生了变化,由嵌套式结构变为交错式结构,使异质结表面的光生电子-空穴更有效地分离.     

水热法合成ZnO/BiVO4复合光催化剂及其光催化性能

采用水热法制备ZnO/BiVO4复合光催化剂,研究了ZnO复合方式(直接和原位)对合成ZnO/BiVO4光催化剂性能的影响.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、BET、紫外-可见分光光度计等检测手段对产物的晶体结构、微观形貌、比表面积和光吸收特性进行了表征.结果表明:ZnO的复合对产物的组成及形貌均有影响,复合产物中有V2 O5、Bi2 O3生成,但仍以单斜BiVO4为主.与纯BiVO4相比,复合后的BiVO4结晶度变差、粒度变小,但光催化性能提高.采用直接复合法制备的ZnO/BiVO4光催化性能提高更明显,在高压汞灯照射240 min时,亚甲蓝的降解率达90.4;,相同条件下纯BiVO4对亚甲蓝的降解率仅为82.2;.     

BiOI/BiVO4异质结光催化剂的合成及其催化活性的研究

采用溶胶-凝胶法合成具有异质结结构BiOI/BiVO4,以罗丹明B为模型污染物,考察了BiOI/BiVO4的光催化活性,并采用XRD、SEM、FT-IR等进行了表征.结果表明,BiOI/BiVO4具有典型的异质结结构,具有抑制电子-空穴再复合、有效促进光生载流子分离的特点,BiOI的引入没有破坏BiVO4颗粒的晶体结构,仍为单斜相主体物相结构,而是增强了催化剂表面的活性位点,提高光电子的迁移速率.相比于单体钒酸铋,复合后的材料光谱响应范围更宽,同时,复合催化剂比单体钒酸铋的催化活性和稳定性更好,在BiOI的摩尔分数为20;时,复合光催化材料的催化活性最佳,实验条件下罗丹明B降解率为95.7;.     

pH值对水热合成BiVO4粉体及其光催化性能的影响

以五水硝酸铋和偏钒酸铵为起始原料,在不同前驱液pH值(0.5、5、7、9、11)条件下水热合成制备BiVO4粉体,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征其晶相结构和微观形貌,以罗丹明B(RhB)为目标降解物研究BiVO4粉体紫外光催化性能,研究结果表明:水热合成的BiVO4粉体均为单斜相,且结晶良好,纯度较高;粉体具有四种微观形貌,分别为表面光滑致密的多面体、不规则棒状、细微树枝状、长径比稍小的长方柱状;pH =7合成的细微树枝状BiVO4粉体,紫外光照射30 min RhB降解率达到90;,照射120 min降解率达到98;以上.     

自清洁纳米TiO2/SiO2复合薄膜的制备与性能

采用TiCl4作为前驱体,对TiO2溶胶进行SiO2复合改性,制备出无需热处理就具有良好性能的TiO2溶胶,用浸渍提拉法在玻璃上镀膜,获得TiO2/SiO2涂层.采用XPS、XRD、SEM、AFM等对溶胶和薄膜进行表征和分析.研究结果表明:最优SiO2复合量为0.3(与TiO2的摩尔比).溶胶中含有结晶良好的锐钛矿TiO2,改性后的TiO2颗粒粒径减小.复合溶胶中,Si元素主要以SiO2和Ti-O-Si键两种形式存在.薄膜表面由TiO2的二次粒子堆积而成,呈不规则球形,三维形貌为一些尖塔状突起,复合薄膜表面颗粒更为细小,成膜更为致密.复合溶胶和薄膜具有更优异的紫外和可见光的亚甲基蓝降解能力,最终水接触角可达到0°,显示出更优越的亲水性能,对油酸的分解能力明显提高,具有更强的自清洁性能.     

TiO2/石墨烯纳米复合材料制备及其光催化性能研究

以TiCl3和氧化石墨(GO)为原料,采用简便的原位液相法制备了TiO2/石墨烯(RGO)纳米复合材料.利用XRD、SEM、XPS和UV-Vis光谱表征了其微观结构及性能,实验考察了复合材料光催化还原CO2性能,探究了其光催化反应机理.研究表明,TiO2/石墨烯纳米复合材料具有显著的光催化还原活性,光催化反应产物选择性高,反应6.0h甲醇的累积产量为3.43 mmol/L,石墨烯的协同效应提高了TiO2半导体的光催化活性和反应效率.     

蔗糖辅助水热合成BiVO4及其光催化性能研究

以硝酸铋、偏钒酸铵为主要原料,蔗糖为辅助剂,采用水热法合成单斜相BiVO4.主要研究了蔗糖及其用量对合成产物性能的影响.借助XRD、SEM、紫外-可见分光光度计对合成产物的物相组成、微观形貌及光催化性能进行表征.结果表明:在水热合成过程中,蔗糖的添加对BiVO4的合成有抑制作用.在后期热处理中,蔗糖的加入可以提高产物的结晶质量.光催化降解亚甲蓝结果表明,当蔗糖添加量为60mol;时,合成产物的光催化性能达到最佳,在高压汞灯照射180 min时,亚甲蓝的降解率达95.5;,比同条件下纯BiVO4对亚甲蓝的降解率提高近40;.     

一步法合成ZnO/BiVO4复合光催化剂及其光催化性能研究

以硝酸锌、硝酸铋、偏钒酸铵等为主要原料,采用水热法一步合成ZnO/BiVO4复合光催化剂,研究了ZnO复合量对合成产物性能的影响,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计等分析测试手段对样品的组成、形貌和光吸收特性进行表征.以亚甲蓝的脱色降解为模式反应,考察了样品的光催化性能.结果表明:ZnO的复合对产物的组成和形貌影响显著,与纯BiVO4相比,ZnO/BiVO4复合光催化剂的光催化性能有所提高.当ZnO的复合量为5;(质量百分比,下同)时,产物的光催化性能最佳,在高压汞灯照射240 min条件下,对亚甲蓝的降解率达87.4;,而同条件下纯BiVO4对亚甲蓝的降解率为82.2;.     

Ag3PO4/GO复合材料制备及其光催化性能研究

采用原位沉淀法以GO为基体负载Ag3PO4纳米颗粒制备Ag3PO4/GO复合材料,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法对其进行表征,结果显示,Ag3PO4纳米颗粒呈现近似球状,巨在GO薄膜表面均匀分布.光催化降解RhB结果表明,Ag3PO4/GO复合材料在可见光下具有很好的光催化性能,光照60 min后,RhB降解率可达95.7;,较之纯Ag3PO4有着显著增加.催化剂重复使用4次,降解率仍然达到80.7;,表现出较好的稳定性.降解机理研究表明,h+是降解RhB的主要活性物质.     

TiO2/SiO2双层减反射膜的制备及其性能研究

采用真空电子束蒸发法制备TiO2/SiO2双层减反射膜,实现宽波段范围内的低反射率,以满足砷化镓三结太阳电池对入射光的需求.主要研究了基片温度、电子束流和充氧量对TiO2、SiO2单层膜性能(膜层厚度、折射率)的影响.研究过程中,按照三因素两水平的正交实验进行,用分光光度计对TiO2、SiO2薄膜样品的折射率进行测试.实验结果显示,两种氧化物介质膜的折射率均随基片温度和束流的升高而增加,随氧压的升高而降低,工艺参数对TiO2膜性能影响较大.     

硅酸锶粉体的溶胶-凝胶制备工艺及机理

以正硅酸乙酯(TEOS)和Sr(NO3)2为原料,采用溶胶-凝胶法制备出高纯度的不规则形状硅酸锶粉体。利用X射线衍射仪、扫描电镜和差热-热重分析仪等研究了锶盐种类、水硅比和pH值对硅酸锶粉体的相结构、形貌和纯度的影响,探讨了溶胶-凝胶法制备硅酸锶粉体的反应过程与机理。结果表明:溶胶-凝胶法制备Sr2S iO4粉体的最佳工艺条件为:锶盐选择Sr(NO3)2,n(H2O)∶n(TEOS)∶n(EtOH)为24∶1∶5,pH值为3~4,煅烧温度为800℃。与传统高温固相反应法相比,该方法大幅度降低了煅烧温度,提高了粉体的纯度,同时能够减小最终获得的硅酸锶粉体粒径。     

溶胶-凝胶法制备CaCO3/SiO2复合粒子

采用复分解法制得纺锤形CaCO3,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,通过溶胶-凝胶法对其进行SiO2包覆改性,制备出CaCO3/SiO2复合粒子.通过改变反应温度、氨水用量和TEOS用量,探究了包覆改性的最佳工艺条件.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对样品的形貌、结构、物相、化学组成和包覆性质进行了分析和表征.结果表明:当温度为45℃,氨水用量为10 mL,TEOS用量为3 mL时,制备的复合粒子耐酸性最好.SiO2包覆不会改变CaCO3形貌与结构.在包覆界面处,SiO2通过形成Ca-O-Si化学键包覆于CaCO3表面.     

CuO/SnO2/TiO2复合光催化剂的制备及光催化性能

采用硬脂酸法制备了CuO/SnO2/TiO2复合光催化剂,采用XRD及TG-DTA分析对其物相和热稳定性进行了表征,并通过苯酚的光催化降解行为对所制备催化剂的活性进行了评价.结果表明,经500 ℃热处理的CuO/SnO2/TiO2复合光催化剂属于单一的锐钛矿相,且铜、锡氧化物的引入抑制了TiO2的结晶和晶粒的生长.当催化剂组成为Cu:Sn:Ti=0.25:5:100(物质的量比),焙烧温度为500 ℃,催化剂投加量为0.5 g·L-1,溶液pH为4.0时,经3 h光催化反应苯酚的降解率达97.1;.     

TiO2/SiO2纤维的表征及其光催化活性

本文采用溶胶-凝胶法及离心甩丝,以TiCl4为钛源、乙酰丙酮为螯合剂成功制备了TiO2/SiO2纤维,并采用XRD 、FE-SEM、FT-IR和DSC -TG等手段对样品结构和性能进行表征.结果表明掺入SiO2可以抑制TiO2晶粒长大和晶型转变,700℃热处理后,未掺SiO2和掺15wt; SiO2的样品晶粒大小分别为32.4 nm和7.6 nm.TiO2/SiO2纤维直径为10～20μm,且表面含有大量纳米气孔.以活性艳红X-3B溶液为降解对象,研究了掺杂量、热处理温度对纤维光催化活性的影响,表明最优的方案为掺15wt; SiO2、热处理制度为700℃/2 h.     

Cu2ZnSnS4纳米片的两步法制备及其光学性能

先后利用化学气相沉积法和液相离子交换法,在FTO导电玻璃基底上两步法制备Cu2ZnSnS4 (CZTS)纳米片,并通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线能谱(EDS)和紫外-可见吸收光谱仪(UV-vis)等表征手段对所得样品的物相结构、微观形貌、化学组分及光学性能进行测试分析.研究结果表明,所得样品为四方晶型CZTS纳米片,对可见光具有良好的全波段吸收,经计算其禁带宽度约1.51 eV.此外,对CZTS纳米片的形成机理进行初步探讨.     

SiO2纳米线/纳米颗粒复合结构的制备及光致发光性能研究

采用热蒸发法制备了非晶SiO2纳米线/纳米颗粒复合结构,确定了非晶SiO2纳米线、微米颗粒及SiO2纳米线/纳米颗粒复合结构生长的工艺条件,并利用XRD、SEM、Raman、PL光谱等技术手段分析表征样品.实验结果表明,在不同的沉积温度范围内,生长样品的形貌和结构不同;SiO2纳米线/纳米颗粒复合结构的发光区与Si衬底明显不同,主要集中在黄绿光范围.     

可见光响应型Fe掺杂SiO2/TiO2光催化材料的制备及降解水中腐殖酸的研究

采用溶胶凝胶法制备了可见光响应型Fe掺杂SiO2/TiO2光催化材料,并采用TG-DTA、XRD、UV-vis、TEM及XPS等手段对其进行了表征.以水中腐殖酸的降解为探针反应,考察了可见光照射下Fe-SiO2/TiO2的光催化活性.XRD结果表明,Fe离子掺杂可抑制催化剂晶粒尺寸,600℃焙烧后的Fe-SiO2/TiO2为锐钛矿相结构.Ur-vis吸收光谱分析可看出Fe离子掺杂提高了催化剂对可见光的吸收能力,并使催化剂的吸收带边产生了红移.XPS光谱表明,催化剂表面存在着Fe2+和Fe3+.实验结果表明,Fe-SiO2/TiO2在可见光下对腐殖酸的光催化降解率优于SiO2/TiO2和TiO2.Fe-SiO2/TiO2具有较高光催化活性的主要原因为:Fe离子掺杂不仅使SiO2/TiO2催化剂的粒径减小和对可见光的吸收增强,而且在催化剂表面产生了有利于光生e--h+对分离的Fe3+/Fe2+氧化还原循环电对.     

热退火对ZnO-SiO2复合薄膜的微结构及荧光特性的影响

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在单晶Si衬底上制备了ZnO-SiO2复合薄膜.分别用SEM、XRD观察了样品在沉积态(300℃)及700℃和900℃下热退火后的形貌和结构.发现经700℃热处理后,样品中有第三相β-Zn2SiO4形成,经900℃热处理后的样品中硅锌矿型Zn2SiO4取代了β-Zn2SiO4成为第三相.研究了热退火处理前后样品的荧光特性变化,结果表明经700℃热处理后,荧光光谱与沉积态相比,紫外区域的发光强度有较大提高,可见光区域的宽带强度变弱;经900℃热处理后,紫外区域荧光强度与700℃处理相比略有减小,可见光发光带消失.     

Al2O3膜层制备参数对SiO2/Al2O3/PET复合膜透湿性能的影响

采用磁控溅射工艺在PET衬底上依次沉积了Al2 O3和SiO2薄膜,制备出SiO2/Al2 O3/PET复合膜.利用扫描电镜和透湿仪对复合膜的表面形貌和透湿性能进行表征.研究了制备Al2 O3膜层的射频功率、氩气流量、本底真空度和溅射时间4个参数对复合膜透湿率的影响.结果表明:复合膜的透湿率随着本底真空度的升高而减小,随着射频功率、氩气流量和溅射时间的增加均呈现先减小后增大的变化趋势;4个制备参数对复合膜透湿率的影响程度由大到小依次是本底真空度、氩气流量、射频功率、溅射时间;4个制备参数的较优组合为本地真空度0.5×10-3 Pa,射频功率300 W,溅射时间6 min,氩气流量70 mL·min-1.