光催化水分解中地球储量丰富助催化剂的光沉积方法、功能与机理（英文）

氢能是实现碳中和目标的关键能源之一.光催化分解水制氢是一项绿色制氢技术,自从20世纪80年代日本科学家Honda和Fujishima首次发现了TiO₂电极上的光电解水产氢以来,该技术已成为了全世界关注的研究方向.负载助催化剂能够提高电荷分离、降低过电势/活化能和加快表面反应,作为一种有效的改性策略被广泛地用于提高光催化分解水制氢效率.助催化剂的性能在很大程度上依赖其沉积方式,光沉积有助于加快光生电子-空穴对从光催化剂向助催化剂的转移,大幅改善了电荷的分离和传输效率,显著提升了催化剂的光催化性能.同时,该策略操作简单、条件温和以及无需额外添加氧化还原试剂来实现助催化剂的生成.从目前报道的助催化剂光沉积研究中可以发现,贵金属基助催化剂的光沉积在光催化分解水反应中已被广泛研究,然而贵金属价格昂贵、储量稀少,极大限制了其在大规模能源生产中的应用.为此,光沉积地球储量丰富的非贵金属助催化剂受到了研究者高度重视,近年来也取得了一些重要的进展,但尚未有综述进行报道.本文综述了近年来光沉积非贵金属光催化分解水助催化剂的研究进展.总结了非贵金属水分解助催化剂光沉积的基础,包括光沉积...     

MoO3在Al2O3薄膜表面扩散的研究

氧化物和盐类在高比表面载体上的单层分散现象已被大量实验所证实［１］．ＭｏＯ_３在γ－Ａｌ_２Ｏ_３等高比表面载体上的分散已经研究很多,近来的研究证实ＭｏＯ３等在α－Ａｌ２Ｏ３等小比表面载体上也能自发单层分散［２］,但是分散的过程仍然缺乏直接的观察研究．本工作通过多种表面分析方法首次研究了ＭｏＯ３在平整无定形的Ａｌ２Ｏ３薄膜上的扩散过程以及影响因素．发现除温度升高外、水汽的存在对该扩散过程也有促进作用．１实验部分１．１样品的制备采用ＳＳ－３２００真空磁控溅射镀膜机,通入Ａｒ－Ｏ２作为反应气,直流磁控…     

磷酸铋纳米棒的可控合成及其光催化性能

采用水热法合成了形貌可控的磷酸铋纳米棒光催化剂,并以亚甲基蓝(MB)为探针研究了其光催化活性.利用粉末X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)对产物进行了表征.研究发现甘油含量、水热时间、水热温度及前驱体浓度会影响磷酸铋纳米棒的形貌及结构.甘油含量和前驱体浓度主要影响产物形貌.随着甘油含量的增加,产物的长径比先增大后减小.前驱体浓度越低,所得BiPO4纳米棒的尺寸越小,长径比越大.水热时间短时,产物结晶度差,且为六方相,时间延长后转化为单斜相.水热温度过低或过高均不利于完美晶体的形成,160°C时产物的结晶度最高.实验结果表明:BiPO4纳米棒在紫外光下具有良好的光催化性能,其光催化活性受长径比和尺寸大小影响的总体趋势是长径比越大,尺寸越小,其光催化活性越强.结晶度对BiPO4的光催化性能影响较大,结晶度越高,其光催化活性越好.单斜相BiPO4的光催化活性较六方相的强.     

Effects of Pt diffusion barrier layer on the interface reaction and electric properties of PZT film/Si (111) sample

The effects of the Pt diffusion barrier layer on the interface diffusion and reaction, crystallization, dielectric and ferroelectric properties of the PZT/Si(111) sample have been studied using XPS, AES and XRD techniques. Hie results indicate that the Pt diffusion barrier layer between the PZT layer and the Si substrate prohibits the formation of TiCx TiSix and SiO2 species in the PZT layer. The Pt barrier layer also completely interrupts the diffusion of Si from the Si substrate into the PZT layer and impedes the diffusion of oxygen from air to the Si substrate greatly. Although the Pt layer can not prevent completely the diffusion and reaction between oxygen and silicon, it can prevent the formation of a stable SiO2 interface layer on the interface of PZT/Si. The Pt layer reacts with silicon to form PtSix species on the interface of Pt/Si, which can intensify the chemical binding strength between the Pt layer and the Si substrate. To play a good role as a diffusion barrier layer, the Pt barrier layer     

金刚石颗粒表面Cr金属化及薄膜间界面扩散反应的研究

运用直流磁控溅射法可在金刚石颗粒表面沉积150nm的金属Cr层.在超高真空条件下,经300-600℃的热退火处理,可促进Cr膜与金刚石基底间的界面扩散和反应.利用俄歇电子能谱研究了Cr/金刚石颗粒界面的结合状态,发现Cr与金刚石薄膜发生了强烈的界面扩散,Cr元素渗入金刚石层达90nm,并在界面上发生化学反应形成Cr的碳化物层.对界面扩散反应动力学的研究表明,Cr/金刚石界面扩散反应的表观活化能为38.4kJ/mol,界面扩散反应主要由碳的扩散过程控制.热处理温度越高,界面扩散及反应越显著,但不利于碳化物层生成的氧化反应速度也会有所增加,界面反应产物从Cr₂C₃转变为Cr₂C物种.延长热处理时间有利于金属碳化物的生成,同样导致界面反应产物从Cr₂C₃转变为Cr₂C物种.     

Ce掺杂对La1-xCexCoO3催化剂的结构和催化氧化性能的影响

采用非晶态配合物的方法合成了La1-xCexCoO3(x=0、0.05、0.1、0.2、0.3)催化剂, 并采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和比表面测定仪(BET)等手段对催化剂的微观结构进行了研究. 揭示了Ce掺杂对催化剂的钙钛矿结构, CO催化氧化以及催化氧化发光性能的影响规律. 结果表明, 在Ce4+掺杂部分取代La3+后, 催化剂形成了镧不足的La1-xCeyφx-yCoO3(φ是A位离子空位)钙钛矿相以及CeO2和Co3O4物相. 与LaCoO3催化剂相比, x=0.1催化剂的CO催化氧化活性最高(T100%=290 ℃). La1-xCexCoO3催化剂对CO催化氧化发光的响应与其催化活性密切相关.     

LaCoO3模型催化剂SO2中毒机理的研究

运用AES,XPS,XRD和TEM等手段研究了LaCoO₃模型催化剂SO₂中毒过程表面化学状态、晶相结构及表面形貌的变化状况,初步推断了LaCoO₃钙钛矿型复合金属氧化物催化剂的SO₂中毒机理.在SO₂强化中毒过程中,SO₂与催化剂的活性组分LaCoO₃反应生成硫酸镧和氧化亚钴,而在催化剂膜层内部则生成硫酸镧、亚硫酸镧及氧化亚钴.SO₂对活性组分层的侵入及硫与LaCoO₃活性组分的反应破坏了催化剂的钙钛矿结构,使得催化剂彻底中毒.当中毒温度较低及中毒时间较短时,硫在膜层中呈峰形分布,其浓度随中毒温度及时间的增加而增加.随中毒温度的升高及中毒时间的增长,由于亚硫酸盐的分解作用,S在活性层中的浓度反而降低,中毒深度则继续增加.     

Interface diffusion and chemical reaction of PZT layer/Si (111) sample during the annealing treatment in air

The interface diffusion and chemical reaction between a PZT (PbZrxTi1-xO3) layer and a Si(111) substrate during the annealing treatment in air have been studied by using XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) and AES (Auger Electron Spectroscopy). The results indicate that the Ti element in the PZT precursor reacted with residual carbon and silicon, diffused from the Si substrate, to form TiCx, TiSix species in the PZT layer during the thermal treatment. A great interface diffusion and chemical reaction took place on the interface of PZT Si also. The silicon atoms diffused from silicon substrate onto the surface of PZT layer. The oxygen atoms, which came from air, diffused into silicon substrate also and reacted with Si atoms to form a SiO2 interlayer between the PZT layer and the Si (111) substrate. The thickness of SiO2 interlayer was proportional to the square root of treatment time. The formation of the SiO2 interlayer was governed by the diffusion of oxygen in the PZT layer at low annealing tempera     

氧化石墨烯量子点修饰氧掺杂多孔g-C3N4在光催化降解和抗菌中的应用（英文）

偶氮类合成色素具有遗传毒性、致癌性和致泻性,而食源性致病菌易引发细菌性感染和食物中毒事件,食品加工过程中产生的色素废水和致病菌废水若未经妥善处理就排入水体,会对水体及环境造成污染,废水中的偶氮类色素和致病菌还会通过食物链对人体健康产生威胁.因此,寻求更为高效、绿色、安全的处理技术和净化材料有效去除食品废水中高污染性和毒害性的偶氮类色素和致病菌显得尤为迫切.g-C3N4是一种具有可见光响应的有机半导体光催化材料,广泛应用于降解污染物、杀灭致病菌、催化有机反应等领域.然而,g-C3N4本身存在着比表面积小、光吸收性能差、光氧化能力低以及光生载流子迁移效率低等缺点,限制了其光催化性能.针对上述问题,我们对g-C3N4的空间和电子结构进行了设计,将形貌调控、元素掺杂和助催化剂修饰三种改性方法相结合,以获得兼具大比表面积、优异光吸收性能、强氧化能力以及快速光生载流子迁移能力的高活性g-C3N4基光催化体系.本文通过水热法制备了氧掺杂多孔氮化碳(PCNO),通过酸剥离法制备了氧化石墨烯量子点(ox-GQDs),最后通过自组装法将助催化剂ox-GQDs修饰到PCNO上,制备了ox-GQDs/PCNO复合光催化剂.零维的ox-GQDs可以通过氢键、π-π作用和化学键作用,与二维的PCNO实现紧密接触,均匀地分散在PCNO的表面和内部孔道上.由于ox-GQDs独特的上转换特性、电子捕获能力和过氧化物酶活性,ox-GQDs/PCNO复合光催化剂具有比PCNO更佳的光吸收性能、更高的电荷转移效率以及更强的光氧化能力.因此,ox-GQDs/PCNO复合材料在降解偶氮类色素和杀灭致病菌方面均表现出更为优异的可见光催化性能,活性最佳的复合材料ox-GQDs-0.2%/PCNO降解偶氮类色素苋菜红的速率常数约是PCNO的3.1倍,并且该材料能在可见光照射4 h内杀灭99.6%的大肠杆菌,远超过PCNO 31.9%的抗菌活性.另外,光生空穴、超氧自由基和羟基自由基被证实是ox-GQDs/PCNO体系在光催化反应中产生的活性物种,可以彻底矿化偶氮类色素并有效杀灭致病菌.本研究可以拓展g-C3N4基光催化剂在环境净化领域的应用前景,并为阐明ox-GQDs在复合光催化体系中的作用提供新的见解.