低量La3+掺杂S-TiO2光催化剂的制备、表征及其光催化活性

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了La³⁺/S-TiO₂纳米光催化剂,通过XRD、BET、XPS、UV-Vis等手段进行了表征.以甲基橙溶液为光催化降解反应的模型化合物,考察了光催化剂的活性,探讨了低量La³⁺掺杂对TiO₂纳米粒子光催化活性的影响机制.实验结果表明:S改性TiO₂后明显提高了TiO₂纳米粒子的光催化活性,而La³⁺掺杂S-TiO₂后,进一步提高了TiO₂纳米粒子的光催化活性,La³⁺的最佳掺杂量(相对于TiO₂的质量分数)为0.369%;La³⁺/S-TiO₂(ω(La³⁺)=0.369%)为纳米光催化剂时,甲基橙的脱色率达到92.4%(光照120min);XRD和BET分析表明,低量La³⁺掺杂抑制了TiO₂由锐钛矿向金红石的转变,阻碍了TiO₂晶粒的生长,提高了TiO₂的比表面积;XPS分析表明,S、La³⁺掺杂可以导致粉体的表面羟基含量增加,掺杂S以S⁶⁺形式置换TiO₂晶格中的Ti⁴⁺;UV-Vis分析表明,光催化剂La³⁺/S-TiO₂比纯TiO₂具有较强的紫外光吸收性能.与纯TiO₂相比,La³⁺掺杂TiO₂纳米粒子光催化氧化活性的提高应归因于La³⁺掺杂增加了表面羟基含量,增大了比表面积,增强了样品表面的紫外光吸收能力.     

C/Cr2O3/TiO2复合材料的制备及其光催化性能研究

本文以制革含铬革屑为原材料,基于矿物鞣剂复鞣的原理,将Ti(IV)均匀、稳定地负载到含铬革屑上,在氮气氛围下,经高温热解制备得到C/Cr₂O₃/TiO₂光催化剂,并研究了其对四环素(TC)的光催化降解效果及机理。结果表明,C/Cr₂O₃/TiO₂光催化剂具有明显的介孔结构,比表面积较大,为277.47 m²·g^-1,Cr₂O₃和TiO₂已实现复合并负载在生物炭(C)上。通过光催化降解发现,在模拟自然光照下,当催化剂用量为0.04 g,TC初始浓度为50 mg·L^-1,溶液pH为2时,TC的去除率可高达99.99%。结合自由基捕获实验发现,C/Cr₂O₃/TiO₂光催化剂对TC的降解作用主要依靠反应体系中产生的大量·O₂^-,·OH和h⁺。     

碳掺氧缺型TiO2纤维的无外碳源制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法, 结合离心纺丝技术及水蒸气活化工艺制备了一种碳掺氧缺型TiO₂(C-TiO_2-n)纤维光催化剂. 探究了C-TiO_2-n纤维的结构、 组分、 性质及碳掺杂对其光催化活性的影响. 结果表明, 在无外碳源引入的情况下, 利用TiO₂前驱体中的有机组分作为碳源, 可以实现对TiO₂的碳掺杂, 且碳掺杂明显改善了光催化剂的光捕获能力并有效抑制了光生载流子的复合. 在以水中偶氮染料活性艳红(X-3B)作为目标污染物的光催化降解实验中, C-TiO_2-n纤维展现了优良的光催化活性和循环稳定性. 在可见光照射60 min后, 其对X-3B的降解率达到96.99%, 动力学常数为0.0556 min^-1, 是氧缺型TiO₂纤维的19.86倍.     

TiO2/Cu2O/Pt复合空心微球的制备及其光催化性能

以锐钛矿相TiO₂溶胶为基底,采用沉淀法和液相沉积法制备了TiO₂/Cu₂O/Pt复合空心微球,通过改变n₍Ti⁴⁺)∶n_Cu2+和H₂Pt Cl₆·6H₂O溶液的加入量对TiO₂的形貌和结构进行调控,采用不同的方法对不同样品的物相及结构、微观形貌和光学性能进行了对比分析。分析结果表明,复合材料中Pt与Cu₂O的引入产生协同效应,不仅在一定程度上阻止了电子-空穴的复合,还降低了禁带宽度,在可见光区域光吸收明显增强。与TiO₂、Cu₂O和TiO₂/Cu₂O光催化剂相比较,TiO₂/Cu₂O/Pt降解有机污染物的能力显著增强,首次光照120 min可降解93%的甲基橙(MO)溶液,4次循环后降解率为71%,具有良好的光催化...     

Pr3+:SrTiO3/TiO2-N复合纳米纤维制备及其蓄能光催化活性

以电纺TiO₂-N纳米纤维为基质和反应物,结合一步水热法制备了Pr³⁺:SrTiO₃/TiO₂-N复合纳米纤维。运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和电子顺磁共振(EPR)等分析测试手段对其物理、化学性质进行了系统表征。结果表明：Pr³⁺:SrTiO₃在光照时能够储存外界光能,并在黑暗环境中缓慢释放,为TiO₂-N光催化反应提供能源,实现了无外光照射下的催化降解功能。Pr³⁺:SrTiO₃/TiO₂-N复合纳米纤维,可见光照120 min,亚甲基蓝被完全降解;四次交替光照(20 min)和黑暗(100 min)实验,其降解率也能达到100%。     

石墨烯、Sm和Pr共掺杂TiO2复合光催化剂性能研究

以钛酸四丁酯为基底,采用溶胶―凝胶法制备了纳米级半导体TiO₂光催化材料,使用还原氧化石墨烯(RGO)、稀土元素Sm和Pr共掺杂制备了改性半导体TiO₂光催化材料。分别对所制备的光催化材料进行XRD、SEM、PL等表征,结果表明,TiO₂、RGO/TiO₂、RGO/Sm³⁺/TiO₂、RGO/Pr³⁺/TiO₂为锐钛矿相,RGO/Sm³⁺/TiO₂获得了较窄禁带宽度、较小晶粒尺寸以及光致发光强度低的改性光催化材料。以亚甲基蓝(MB)为目标污染物,在降解MB模拟污染物的实验中,85 min时RGO/Sm³⁺/TiO₂的降解率达到99.2%。这说明RGO和稀土元素的掺入能够明显的影响催化材料的性能。     

共沉淀法制备Ag/AgCl-TiO2空心复合纳米微球及其光催化性能

通过甲基丙烯酸与苯乙烯聚合制备了表面负电性的聚苯乙烯(PSt)纳米乳胶粒. 在乙醇与水的混合溶剂中, 用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷对其进行表面改性后加入钛酸四丁酯、 氯化钠和硝酸银, 以PSt乳胶粒为模板采用共沉淀法制备了PSt-AgCl-TiO₂复合微球. 在180 ℃对其进行液相预处理及煅烧去除PSt模板后制备了Ag/AgCl-TiO₂空心复合粒子. 对各阶段产物的形貌、 晶体结构和比表面积等进行了表征. 结果表明, 所得产物为Ag/AgCl与锐钛矿型TiO₂复合的空心粒子, 其比表面远大于商品TiO₂(P25). 考察了Ag/AgCl-TiO₂复合粒子在紫外光与可见光下对罗丹明B(RhB)降解的催化活性. 结果表明, 在紫外光下n(Ag)/n(Ti)=0.1%的Ag/AgCl-TiO₂复合粒子活性最高, 30 min时对RhB的降解率比不含Ag/AgCl的TiO₂空心微球提高了13%; 虽然Ag/AgCl-TiO₂在可见光下的催化活性远比紫外光下低, 但与纯TiO₂空心纳米微球相比其催化活性仍明显增强. n(Ag)/n(Ti)=2.0%的Ag/AgCl-TiO₂复合粒子催化活性最高, 120 min时对RhB的降解率比不含Ag/AgCl的TiO₂空心微球提高了38%.     

B,N-SnO2/TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

为了提高TiO₂在可见光下的光催化活性, 采用聚合物前驱体法制备了B,N共掺杂的SnO₂/TiO₂(B,N-SnO₂/TiO₂)粉体型光催化剂. 进一步为了提高光催化剂的实用性, 通过浸渍-裂解法制备了氧化铝纤维毡负载的B,N-SnO₂/TiO₂光催化剂. 利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、场发射透射电子显微镜、X射线光电子能谱、比表面积分析仪、紫外-可见分光光度计等对其进行了表征. 以氧氟沙星水溶液为模拟污染物, 考察了B,N-SnO₂/TiO₂粉体型光催化剂和负载型光催化剂的可见光催化活性及稳定性. 结果表明, 该粉体型光催化剂在可见光下光照15 min, 对氧氟沙星的降解率可达98.3%. 负载型光催化剂也表现出了良好的光催化性能及可重复性和稳定性, 在21次重复使用后光催化性能几乎不发生变化.     

Fe3+掺杂TiO2/凹凸棒复合光催化剂的制备和光催化活性

用酸催化溶胶-凝胶法制备了Fe³⁺掺杂TiO₂/凹凸棒（Fe³⁺-TiO₂/ATP）复合光催化剂,对其结构、微观形貌、光吸收性能和可见光下的光催化性能进行了表征。XRD和TEM测试结果表明,Fe³⁺-TiO₂/ATP具有较好的热稳定性,经450 ℃热处理后的ATP晶体结构基本保持不变,锐钛矿TiO2均匀的分布在ATP表面,TiO2颗粒之间无团聚,且平均粒径小于纯TiO₂。UV-Vis-DRS测试结果表明,Fe³⁺的掺杂可明显增强复合光催化剂对可见光的吸收,光响应范围拓展到了整个紫外-可见光区。在可见光下,Fe³⁺-TiO₂/ATP复合光催化剂对亚甲基蓝具有很好的催化降解活性。Fe³⁺-TiO₂/ATP的反应速率常数分别为TiO₂/ATP、P25和纯TiO2的1.37、4.83和6.51倍。复合光催化剂的沉降性能优于纯TiO2和P25,易于分离。     

具有独特电子结构的锌掺杂SnO2介导形成氧空位实现高效稳定的光催化降解甲苯

室内家具和工业生产排放的挥发性有机化合物(VOCs)是典型的空气污染物,对环境和人类健康造成严重威胁.然而,目前广泛应用的二氧化钛(P25)光催化剂在降解VOCs,尤其是降解芳香烃的过程中,存在光催化转化率低,失活快等问题.因此,开发具有高效和稳定性的新型光催化剂来降解VOCs,并将其实际应用是重要的科学问题.SnO₂是一种稳定无毒的半导体光催化剂,但电子和空穴的复合率较高.掺杂过渡金属离子后可以提供缺陷态来抑制催化剂电子空穴对的快速复合,促进界面电荷转移.相比其他金属离子,Zn²⁺与Sn⁴⁺的离子半径非常相近,因此Zn²⁺会很容易掺杂到SnO₂晶格中.并且用Zn²⁺取代Sn⁴⁺会形成表面修饰,即形成更多的氧空位(SOVs)来补偿正电荷.氧空位的存在不仅会产生缺陷能级,而且还可以促进大量局域电子的累积.SnO₂上氧空位和Zn掺杂结构的协同作用可以弥补单一的外源离子掺杂或产生氧空位的不足.因此,本文采用一种简便的一步法合成催化剂Zn-SnO₂,即在SnO₂上同时实现Zn掺杂和形成SOVs,利用两者对SnO₂的协同作用提高电荷转移和分离效率,使其在低或高相对湿度条件下均表现出高效、稳定的光催化降解甲苯性能.采用低温固态电子顺磁共振(EPR)检测了催化剂中的氧空位,在纯SnO₂中仅检测到弱的EPR信号,而Zn-SnO₂上的EPR信号非常强,表明Zn²⁺的掺杂诱导产生了大量的氧空位.扫描电镜和透射电镜结果表明,掺杂Zn²⁺可以有效抑制SnO₂纳米粒子的晶体生长和相变,使得掺杂Zn²⁺的SnO₂粒子的粒径显著减小,从而导致SOVs含量增加,此外粒径的减小有利于增大其比表面积,增加活性吸附位点.紫外可见漫反射结果表明,Zn-SnO₂拓宽了光吸收范围,这归因于锌掺杂和氧空位的协同作用.在紫外光照射下,Zn-SnO₂的光催化降解甲苯性能优于纯SnO₂和P25,降解率达到77.5%.ESR光谱结果表明,Zn-SnO₂上的电子自旋共振信号强度均强于纯SnO₂和P25,说明Zn-SnO₂具有较好的氧化能力,也与DFT计算O₂和H₂O的吸附能结果相吻合,表明了锌掺杂和SOVs对SnO₂的协同作用可以显著提高电荷转移和分离效率.最后,通过原位红外光谱和DFT计算方法对甲苯降解的机理进行了研究.结果表明,甲苯的苯环在纯SnO₂表面倾向于在苯甲酸阶段打开,在Zn-SnO₂表面更倾向于在苯甲醛阶段选择性地开环.可见,Zn-SnO₂光催化剂缩短了甲苯的降解路径,并能显著抑制中间毒副产物产生.综上,本工作提供了一种安全,高效和可持续的降解VOCs的光催化剂.     

Fe~(3+)/TiO_2多孔纳米薄膜的制备与光催化活性的研究

本研究采用溶胶 凝胶法制备含铁离子的二氧化钛多孔纳米薄膜,并将其作为光催化剂,光降解反应结果表明,含铁二氧化钛复合纳米薄膜的光催化活性明显提高.光电化学研究表明,铁离子可以形成电荷陷阱,促进空穴的界面传递反应,从而提高了光催化活性.     

染料敏化太阳能电池的二氧化钛膜性能研究

以二氧化钛(TiO₂)纳米粉(P25)为原料,把它研磨成胶状,用涂敷法制得TiO₂纳米多孔膜,并组装成太阳能电池,用100W氙灯作为模拟太阳光,对电池进行光电性能测试.根据电池的短路电流(I_sc)、开路电压(V_oc)和填充因子(ff)等指标来反映电池的性能.研究表明,分散剂乙酰丙酮、OP乳化剂、研磨时间和热处理后的保温时间长短对TiO₂膜的性能均有很大的影响.其结果是,乙酰丙酮0.15mL、OP乳化剂0.10mL、研磨时间1h和保温时间0.5h时,TiO₂膜的光电性能较好,I_sc、V_oc和ff分别为8.85mA、567mV和0.445.并用XRD和比表面及孔隙分析仪对TiO₂膜进行了表征.     

八钼酸根阴离子有机胺化合物的合成与结构

由MoO3和(CH3)3N或(C2H5)3N反应合成了两种分子组成分别为[(CH3)3NH]4Mo8O26·2H2O(1)和[(C2H5)3NH]4Mo8O26·2H2O(2)的化合物.单晶X衍射结构分析表明,化合物(1)属三斜晶系,空间群为P1,晶胞参数a=1.0500(2)nm,b=1.0533(2)nm,c=1.0765(2)nm,α=100.21(3)°,β=101.93(3)°,γ=118.47(3)°,V=0.9698(3)nm3,R1=0.0524.化合物(2)属单斜晶系,空间群为P21,晶胞参数a=1.1512(2)nm,b=1.3097(3)nm,c=1.7610(4)nm,β=101.40(3)°,V=2.6028(9)nm3,R=0.0428.结构分析表明,两种化合物中Mo8O264-阴离子均发生畸变,有机阳离子增大,Mo-O键键长缩短,阴离子畸变增大.     

Dawson结构 [(HOCH_2CH_2)_2NH_2]_6·P_2W_(18)O_(62)·6H_2O的合成、表征、晶体结构

由二乙醇胺与H6P2W18O62·nH2O合成了[(HOCH2CH2)2NH2]6·P2W18O62·6H2O(I).单晶结构解析结果表明晶体属三方晶系,空间群为R-3,晶胞参数:a=b=c=1.36298(16)nm,α=β=γ=106.490(17)°,Z=1,V=2.1374(4)nm3,R=0.0837,Rw=0.2219.化合物分子由一个P2W18O626 阴离子、六个质子化的二乙醇胺、六个结晶水组成.标题化合物具有可逆光色性.热分析表明,化合物阴离子在463℃左右分解.     

六亚甲基四胺锑(Ⅲ)、铋(Ⅲ)配合物的固相合成与表征

通过固相反应,合成了新的配合物六亚甲基四胺锑(Ⅲ)、铋(Ⅲ):SbCl3(C6H12N4)2·H2O(1)、BiCl3(C6H12N4)2·H2O(2).经元素分析、X 射线粉末衍射、远红外光谱和差热 热重分析进行表征,确定了配合物的组成和结构.对XRD谱指标化,确定其晶系和晶胞参数.SbCl3(C6H12N4)2·H2O(1):a=1.2490nm,b=1.4583nm,c=1.6870nm,β=91.78°,V=3.0706nm3;BiCl3(C6H12N4)2·H2O(2):a=1.3250nm,b=1.3889nm,c=1.7449nm,β=98.94°,V=3.1725nm3.     

吡啶-2-甲酸镍的合成及其晶体结构

以吡啶 2 甲酸和Ni(ClO4)2·6H2O为原料反应制得配合物[Ni(C5H4NCOO)2(H2O)2]2H2O,并通过X 射线衍射法测定其晶体结构.该化合物属于单斜晶系,空间群P21/n,晶胞参数:a=0.97351(15)nm,b=0.52254(8)nm,c=1.4483(2)nm,β=90.119(3)°,V=0.7367(2)nm3,Z=2,Dc=1.690g/cm3,μ=1.362mm 1,F(000)=388,结构偏离因子R1=0.0316,wR2=0.0902,共收集到4771个强度数据,其中1700个独立衍射点,1489个(I>2σ(I))可观测点.X 射线分析表明晶体是由分子间氢键和π π弱相互作用堆积而成的二维层状结构.     

芳族硝基化合物电还原中Cu-Ni合金的电极活性

本文采用共沉积法制备了以铜为基体的不同Ｃｕ／Ｎｉ比的Ｃｕ－Ｎｉ合金镀层,并用稳态极化法研究了这些镀层在使用硝基苯（ＮＢ）和１,５－二硝基蒽醌（１．５－ＤＮＡ）制备对氨基苯酚（ＰＡＰ）及１,５－二氨基－４,８－二羟基蒽醌（１,５－ＤＡ－４,８－ＤＨＡ）等电化学还原过程中的阴极活性．研究表明,在ＰＡＰ和１,５－ＤＡ－４,８－ＤＨＡ电合成体系中,不同Ｃｕ／Ｎｉ比的合金阴极具有不同的交换电流密度（ｉｏ）和表观活化能（ＥＡ）,其中以０．０５ｍｏｌ／ＬＣｕＳＯ４·５Ｈ２Ｏ＋０．６ｍｏｌ／ＬＮｉＳＯ４·６Ｈ２Ｏ＋０．２５ｍｏｌ／ＬＮａ３Ｃｉｔ·２Ｈ２Ｏ组成的镀液,并在控制电流密度为０．６Ａ·ｄｍ－２、ｐＨ值为６、体系温度为５０℃等工艺条件下镀制的Ｃｕ－Ｎｉ合金试片（ＣＮ－３０）,具有最大的ｉｏ和最小的ＥＡ值,与常规所用的Ｃｕ、Ｃｕ／Ｈｇ、蒙乃尔合金等阴极相比,ＣＮ－３０试片的电极性能最佳     

铕(Ⅲ)水杨酸邻菲咯啉三元配合物性质研究

合成了Eu3+的水杨酸和邻菲咯啉三元配合物,其组成为Eu(Hsal)3phen,用IR,UV,XPS研究配合物的性质和成键特征.结果表明,Hsal-的羧基、phen的两个氮原子均与Eu3+离子呈双齿配位,形成配合物后芳香环上的共轭性减小.用循环伏安法研究了配合物在玻碳电极上的电化学行为,发现配合物的电化学可逆性比游离Eu3+离子差,不同底液对配合物的电化学行为有影响.     

纳米薄膜光催化剂的制备与表面态研究

利用溶胶-凝胶提拉成膜法制备了TiO2,SnO2,Ag/SnO2,Ag/SnO2/TiO2纳米薄膜半导体催化剂.采用粉末电导法初步研究了纳米半导体薄膜催化剂的表面结构,测定了表面态能级相对于半导体导带边的位置.实验表明:四种催化剂在不同的表面能级位置都存在表面态:TiO2具有两类表面态,其能量分别为0.75eV和0.58eV.Ag/SnO2/TiO2由于Ag的担载,出现更负的表面态能级(0.33eV).这将会显著提高导带电子密度,加速光催化反应速率.     

铒铁钴系复合氧化物的制备及其导电性

采用Sol-Gel法制备了ErFe1-xCoxO3-δ稀土复合氧化物纳米晶,用SEM观察了其微粒的大小及形貌,用XRD进行了物相及烧成温度分析,用四探针测试仪及导电仪等测试了其不同温度下的导电性,讨论了不同的铁钴元素比例对导电性的影响,其比例为1∶4、温度为800℃时电导率为1.2Scm-1.