Ce掺杂ZnO纳米晶的光催化性能研究

以Zn( NO3)3·6H2O、Ce( NO3)3·6H2O为原料,明胶为模板分散剂,采用凝胶模板燃烧法制备纯ZnO和Ce/ZnO纳米晶,利用XRD、TEM、BET、UV-Vis漫反射进行表征.以染料罗丹明B为目标降解物考察了样品的光催化活性.结果表明:产物粒子形状基本为球形,结晶良好,属六方晶系结构.相比纯ZnO,Ce/ZnO对光具有更高的吸收利用率,在紫外和可见光下对罗丹明B的降解能力均有明显提高;随Ce掺杂量的增加,样品的粒径减小,比表面积增大,罗丹明B的降解率相应增大,在紫外和可见光下降解率分别可达98.6;、78.3;,其原因在于Ce掺杂有利于在ZnO纳米粒子中心和表面之间产生电势差,实现光生电子-空穴对的有效分离.     

Sm3+掺杂棒状BiPO4微晶的制备及其光催化活性增强机理

以Sm(NO3)3、NH4H2PO4和Bi(NO3)3为原料,采用水热法合成了Sm3+掺杂棒状BiPO4光催化剂.采用XRD、SEM、UV-Vis吸收光谱、BET比表面积测试等手段对其组成、晶型、粒径、形貌及比表面积等进行了表征,并以金卤灯模拟可见光,以甲基橙和邻硝基苯酚为模型污染物,对其光催化性能进行了评价和分析.XRD和SEM分析表明,Sm3+掺杂进入BiPO4的晶格,导致其晶胞参数发生变化,但对其物相结构和形貌的影响不明显;UV-Vis吸收光谱测试表明,Sm3+掺杂使BiPO4在紫外光区的吸收减弱,可见光区略有增强.光催化实验表明,Sm3+掺杂后BiPO4的光催化活性与掺杂量密切相关,当Sm3掺杂量为0.75at;时光催化活性提高较显著.根据实验结果和文献报道,论文对Sm3+掺杂后BiPO4活性提高机理进行了探讨,认为Sm3+掺杂后BiPO4光生电子-空穴分离效率提高是影响其活性的主要因素.     

Ce3+掺杂CsPbBr3纳米晶的制备与性能

采用热注入法制备Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶,利用XRD、TEM、XPS、UV-Vis、PL、Time-resolved fluorescence spectroscopy、J-V曲线测试等对样品的晶体结构、微观形貌、化学组成、光吸收性能、发光性能、荧光寿命和荧光太阳能集光器(LSC)的光学效率进行表征。实验结果表明:采用热注入法成功制备出分散性良好、平均晶粒大小为12.26 nm的立方相Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶。Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶的光学带隙和荧光发射峰强度随着Ce/Pb摩尔比的增加呈现先增大后减小的变化趋势,当n(Ce)/n(Pb)=0.25时,光学带隙达到最大为2.416 eV,发光强度最强,荧光发射峰由纯CsPbBr₃纳米晶的515 nm蓝移到510 nm,Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶的发光性能与稳定性均得到增强。Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶与聚苯乙烯溶液制备复合薄膜型LSC器件的光学效率ηopt最高达到6.81%。     

水热法制备Mn掺杂ZnO及其光催化性能研究

ZnO是一类具有广阔应用前景的光催化材料,但是光生载流子复合率高等问题限制了其进一步应用.本研究使用水热法制备了Mn掺杂ZnO粉体,测试了该粉体的物相组成、孔隙结构、发光性质和光催化性能.结果表明,当Mn替代0.5;Zn时,Mn占据了ZnO晶格中Zn的位置,粉体粒度小、比表面积大,抑制了光生载流子的复合,降低了禁带宽度,拓宽了光的响应范围.在8 W、365 nm紫外光条件下光照70 min后,制备的Mn0.05 Zn0.95 O粉体对刚果红降解率达到了97.4;,COD去除率达到了76.34;;Mn0.05 Zn0.95 O对罗丹明B吸附最好,对亚甲基蓝降解最好;对刚果红连续降解4个循环后,降解率降低了6.6;.该研究成果为光催化降解有机废水提供了技术支撑.     

Ce3+掺杂TiO2薄膜材料的制备改性及电致变色研究

以钛酸四丁酯和冰乙酸为原料,加定量的Ce(NO3)3引入Ce3,采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉镀膜法在ITO导电玻璃上制备Ce3+掺杂的TiO2薄膜.通过XRD、TG-DTA、SEM等手段对Ce3+掺杂TiO2粉末进行表征,使用电化学工作站对薄膜的电致变色性能进行测试,通过紫外-可见光分度计对薄膜进行检测.结果表明:掺杂Ce3+的浓度为2;,对薄膜的电致变色性能有较大的提高;掺杂越均匀,对薄膜的电致变色性能的影响越显著.     

Mn掺杂ZnO的制备、表征及光催化性能

采用水热法制备不同Mn掺杂浓度的Zn1-x Mnx O(0.00≤x≤0.08)材料,采用XRD、UV-vis、PL和SEM对样品的结构和光学性质进行表征与分析,并以亚甲基蓝溶液为模拟污染物,评价了Zn1-x Mnx O材料的光催化性能,考察了Mn的掺杂浓度对ZnO的结构、光学性质和光催化性能的影响.结果显示,所有的Zn1-x Mnx O样品都具有单一的六方纤锌矿结构,未有新相生成.Mn掺杂增强了ZnO的可见光响应,提高了其光生电子-空穴对的分离效率.此外,与纯ZnO相比,Zn1-x Mnx O材料表现出更高的光催化性能,其中,Zn0.96 Mn0.04 O样品的光催化活性最佳,其经过30 min光照后,降解率达到97.0;.     

Ce掺杂六方相WO3光催化剂的制备及其光解水制氢性能

采用溶胶-凝胶工艺制备了Ce掺杂六方相WO3光催化剂,Ce掺杂的摩尔分数分别为0、1;、2;、3;和5;.采用XRD和SEM表征了催化剂的结构,研究了Ce掺杂、热处理温度对WO3催化剂结构和光解水制氢性能的影响.结果表明:Ce掺杂提高了WO3催化剂的光催化活性.Ce掺杂摩尔分数为2;、热处理温度为400℃、催化剂用量为0.2g时,Ce掺杂WO3催化剂的光催化活性最好,光解水制氢速率为6.5,μmol/h.     

Ag掺杂ZnO薄膜光催化降解苯酚的试验研究

本文采用溶胶-凝胶法在石英玻璃基底上制备出性能优良的Ag掺杂的纳米ZnO薄膜,并通过XRD、AFM和UV-Vis吸收光谱对薄膜的结构及光吸收特性进行表征.以苯酚为被降解物,进一步研究了不同掺杂浓度对其光催化性能的影响.结果表明,ZnO:Ag摩尔比为30:1的样品催化效果最佳.     

金属离子掺杂ZnO晶体的制备及其光催化性能的研究

本文采用水热合成法,以3 mol/L KOH为矿化剂,填充度为35;,分别在ZnO中添加SnCl4·5H2O、CoCl2·6H2O、NiCl2 ·6H2O作为前驱物,温度430℃,反应24h,合成几种金属离子掺杂的ZnO晶体.采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其形貌进行了表征.并与用同种方法合成的纯ZnO的光催化效率进行了对比.结果表明:金属离子掺杂的ZnO晶体和用同种方法合成的纯ZnO晶体对亚甲基蓝均具有光催化活性,其中Sn掺杂的ZnO晶体的光催化性能较好,并且经过10次循环实验后仍保持较高的催化效率.     

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.     

可见光响应型ZnO/Bi2O3复相光催化剂的制备及其性能研究

以Zn(Ac) 2·2H2O和Bi( NO3)3·5H2O为主要原料,采用溶胶-凝胶法成功制备了可见光响应型的高效复相ZnO/Bi2O3催化剂.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品进行了表征,并以甲基橙为目标污染物,测试样品的光催化性能,研究了初始合成条件、光源等对样品光催化性能的影响.实验结果表明:在nZn∶nBi为1∶1,浓度为0.05 mol/L条件下制得的凝胶,经600℃煅烧2h后,样品呈现六方纤锌矿结构的氧化锌晶相并伴有单斜α-Bi2O3、三斜ω-Bi2O3晶相.在16 W紫外灯、500W卤素灯照射下,2.5h后,甲基橙的脱色率为95.73;,68.36;,而经太阳光照射2.5h,甲基橙的脱色率分别为53.8;,但将其继续置于阳台上24h,脱色率可达97.6;.在16 W紫外灯的辐照下,样品重复使用6次,甲基橙的脱色率仍在90;以上,表明催化剂具有较高的重复使用率.     

Ce3+:YAG单晶闪烁体的激发和发光特性

铈激活钇铝石榴石(Ce3+∶YAG)单晶是综合性能优良的快衰减闪烁材料.本文以普通光源、激光、同步辐射以及阴极射线为激发源,对我们生长的Ce3+∶YAG闪烁晶体的激发和发光特性进行了系统的研究.结果表明:Ce3+∶YAG单晶的激发光谱(监测荧光波长为545nm)由五个激发峰组成.不同激发条件下的发射光谱均能用双高斯峰进行较好的拟合,拟合后得到的Ce3+的5d→2F5/2和5d→2F7/2发光带的中心波长分别约为520nm和570nm.但是,不同条件激发下5d→2F5/2和5d→2F7/2发光带的强度比有较大差异,这可能与不同的激发机制和激发能传输途径有关.     

铁掺杂氧化锌的制备及其对甲基橙的光催化降解

采用一种简单的方法制备了铁掺杂氧化锌的粉末,将其作为光催化剂对甲基橙(MO)的光催化降解进行了研究.通过X射线衍射图谱(XRD)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、扫描电子显微镜(SEM)对所合成样品进行了表征.结果表明,采用铁掺杂氧化锌光催化剂,甲基橙的光催化降解显示出比纯氧化锌催化剂更高的光催化降解率,这被归因于铁的掺杂使颗粒的表面性质改变,有效的阻止了团聚,改善了紫外可见光的吸收.铁掺杂氧化锌光催化剂是甲基橙光催化降解过程的一种有潜力的光催化剂.     

新型稀土发光材料Sr3-xMgSi3O10:Tb3+x的合成及性质

采用凝胶-燃烧法,在活性炭弱还原气氛下合成了新型荧光粉Sr3-xMgSi3O10: Tb3+x,通过热分析仪、红外光谱、X射线粉末衍射、X射线能量色散谱仪及荧光分光光度计等对产物的形成过程、结构、组成及发光性质进行了分析和表征.结果表明:干凝胶起火燃烧得前驱物,经900 ℃还原热处理即可得目标产物,其晶体结构与Sr2MgSi2O7相似,同属四方晶系.Sr3-xMgSi3O10: Tb3+x的激发光谱为一位于200～300 nm的宽带,主激发峰在249 nm左右;发射光谱由491 nm, 544 nm, 586 nm, 624 nm等一系列窄带发射峰组成,归属于Tb3+的5D4到7FJ (J=6,5,4,3)的跃迁.主发射峰位于544 nm,对应于Tb3+的5D4→7F5的能级跃迁,导致一种黄绿光发射.研究发现:还原温度及Tb3+掺杂浓度对发光强度有着重要的影响,并对浓度猝灭机制进行了探讨.     

Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺对ZnO光催化性能影响的第一性原理研究

运用第一性原理方法研究了Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺对ZnO稳定性、电子结构和光学性质的影响。Cu_Zn2和Cu_Zn1-Cu_Zn3的形成能接近0.0 eV,Cu_Zn1-Cu_Zn2的形成能为负值,表明Cu较易掺杂且掺杂时有聚集的趋势。Ag_Zn2的形成能为2.5 eV,Ag_Zn1-Ag_Zn2和Ag_Zn1-Ag_Zn3的形成能高于4.5 eV,说明高浓度的Ag掺杂在实际合成中不易出现。Cu_Zn1-Ag_Zn2和Cu_Zn1-Ag_Zn3的形成能与Ag_Zn2的相近。Cu_Zn2、Cu_Zn1-Cu_Zn2和Cu_Zn1-Cu_Zn3模型的Cu3d与O2p轨道有较大程度的杂化,价带...     

La3+,Al3+共掺杂纳米ZnO光催化降解活性艳蓝X-BR研究

采用溶胶-凝胶法制备了不掺杂和掺杂铝离子、镧离子以及两种离子共掺杂的ZnO,并用X射线衍射(XRD),高分辨透射电镜(HRTEM),紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对其进行了表征.用紫外灯作为光源,一定浓度的活性艳蓝X-BR溶液为光催化反应模型污染物,研究了各种离子掺杂ZnO的光催化性能,考察了掺杂量对降解率的影响.结果表明,镧离子和铝离子掺杂浓度为2 at;和3 at;的共搀杂ZnO的光催化性能最好;在室温下,加入催化剂浓度为0.1 g/L,降解时间为45 min时,对活性艳蓝X-BR溶液的降解率达到96.63;.     

第一性原理研究Ag掺杂及缺陷共存对ZnO光催化性质的影响

运用第一性原理研究了Ag掺杂及缺陷共存对ZnO光电性质的影响。计算结果表明富O条件有利于Ag的掺杂,贫O条件不利于Ag的掺杂。Ag掺杂浓度较低时有利于模型的稳定,其在富O或贫O条件下都以Ag_Zn为主要掺杂方式。当Ag掺杂浓度较高时,富O条件下以Ag_Zn-Ag_Zn为主要掺杂方式,贫O条件下Ag_Zn-Ag_i是较为有利的掺杂方式。富O条件下Ag掺杂较难引入V_Zn和O_i共存缺陷。贫O条件下优先出现的模型为V_O,V_O在一定程度上会促进Ag的掺杂。Ag掺杂降低了ZnO的带隙宽度,掺杂浓度越大模型带隙宽度越窄。V_Zn、V_O和O_i缺陷共存不同程度地增加了Ag掺杂模型的带隙宽度。Ag掺杂及V_Zn和O_i缺陷共存均使ZnO吸收边红移至可见光区,扩展了ZnO对太阳光的吸收范围,而Ag_Zn-V_O在可见光范围内依然是透明。在低能区紫外-可见光范围内,Ag_Zn-Ag_Zn表现出更高的光吸收率,但是相应形成能也高于Ag_Zn。V_Zn的引入提高了Ag_Zn-V_Zn和Ag_Zn-Ag_Zn-V_Zn对低能区紫外-可见光的吸收,V_O的引入有利于ZnO表面吸附更多的O₂进而产生更多的H₂O₂和·HO强氧化性物质,即V_Zn和V_O缺陷共存都有利于ZnO光催化性能的提高。     

稀土离子Er3+掺杂Bi2WO6的第一性原理计算及可见光催化性能研究

采用溶剂热法合成了稀土离子Er3+掺杂Bi2WO6光催化剂.采用密度泛函理论(DFT)研究了Er3+掺杂Bi2WO6的晶体结构和电子结构.DFT计算结果表明,Er3+掺杂后在价带顶形成了Er杂质能级,Bi2WO6的带隙减小,有利于光生电子的生成和光生载流子的复合.实验结果表明,Er3+掺杂量对Bi2WO6的显微形貌影响不大.掺杂Er3+后,Bi2WO6的光催化性能得到显著提高,当掺杂4;摩尔比的Er3+时,产品的光催化性能最好,可见光照射150分钟后,可降解91.5;的罗丹明B,较未掺杂Bi2WO6的光催化性能提高了83;.