等离子体修饰TiO_2及其响应光谱红移

TiO2在光催化方面应用前景十分广阔,而阻碍其应用的是它的宽禁带,因此研究开发响应光谱红移的TiO2就成为当前光催化剂研究的重要课题。等离子体处理是修饰TiO2的一种有效方法,目前等离子体修饰TiO2及其响应光谱红移的研究取得了一定进展,等离子体修饰的TiO2表面生成了氧空穴,并形成了原子掺杂,减小了禁带宽度,使其响应光谱红移。本文综述了目前该领域的研究现状,并对今后的研究做了展望。     

Characterization and catalytic behavior of La2 - x (Sr, Th)xCuO4 ± λ in reaction NO+CO

Two mixed oxide systems La₂-_xSr_xCuO_{4± λ} (0.0⩽x⩽1. 0) and La_2-xTh_xCuO_{4± λ} (O. O⩽x⩽ 0.4) with K₂NiF₄ structure were prepared by varyingx values. Their crystal structures were studied by means of XRD and IR spectra. The average valence of Cu ion at B site, nonstoichiometric oxygen (λ) and the chemical composition in the bulk and on the surface of the catalysts were measured by means of chemical analysis and XPS. The catalytic behavior in reaction CO+NO was investigated under the regular change of average valence of Cu ion at B site and nonstoichiometric oxygen (λ). Meanwhile, the adsorption and activation of the small molecules NO and the mixture of NO+CO over the mixed oxide catalysts were studied by means of MS-TPD. The catalytic mechanism of reaction NO+CO over these oxide catalysts were proposed; and it has been found that, at lower temperatures the activation of NO is the rate determining step and the catalytic activity is related to the lower valent metallic ion and its concentration, while at higher temperatures the adsorption of NO is the rate determining step and the catalytic activity is related to the oxygen vacancy and its concentration. Project supported by the National Natural Science Foundation of China.     

Pd增强缺陷态TiO2纳米管阵列的光催化产氢性能

通过光还原沉积法, 利用氧空位诱导作用, 在Ni掺杂的缺陷态TiO₂纳米管阵列(TNT-Ni)上得到金属 Pd含量不同的Pd-TNT-Ni催化剂. 采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见 漫反射(UV-Vis DRS)、 表面光电压(SPV)、 光致发光光谱(PL)和电化学测试等表征手段, 探究了Pd与Ni掺杂的缺陷态TiO₂纳米管阵列之间的强相互作用对其光吸收特性和载流子分离及传输效率的影响, 阐明了强相互 作用对材料光催化活性的调控机理, 提出了Pd增强Pd-TNT-Ni光催化性能的作用机理. 结果表明, 通过光还 原法制备的Pd纳米颗粒尺寸为10~20 nm的Pd₁₂₀-TNT-Ni样品的光响应值为4.22 mA/cm², 是未负载Pd样品光 响应值(1.14 mA/cm²)的3.7倍, 其具有最佳的平均产氢速率(5.16 mmol·g^?1·h^?1), 是TNT样品平均产氢速率 (0.45 mmol·g^?1·h^?1)的12倍, 表明Pd与缺陷态TiO₂纳米管阵列之间的强相互作用驱动了载流子的分离及传输, 且Pd作为电子捕获势阱及反应活性位点, 显著提高了材料的光催化性能.     

乙二醇溶剂热合成的CeO2的可逆氧化还原性及CO2捕获性能

利用乙二醇的还原性,采用乙二醇溶剂热法制备了表面具有丰富氧空穴的CeO₂-GST纳米晶,对其进行了X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、原位H₂还原-O₂氧化循环和CO₂原位红外漫反射表征,并研究了其可逆氧化还原性及CO₂捕获性能. 结果表明,与CeO₂-nanorod和柠檬酸溶胶法合成的CeO₂-CA样品相比,CeO₂-GST纳米晶具有最好的可逆氧化还原性能和循环稳定性,同时在50 ℃下具有最好的CO₂吸附性能（149 μmol/g）. 利用原位红外漫反射光谱研究了CO₂在还原CeO₂表面的吸附情况,发现CO₂主要以双齿碳酸盐和桥连碳酸盐两种形式吸附在CeO₂表面,其中桥连碳酸盐物种不稳定,He吹扫可脱附. 此外,CO₂在CeO₂-nanorod上还会生成稳定的甲酸盐和单齿碳酸盐物种.     

纳米Ce1-xCoxO2-δ固溶体的水热合成及表征

采用水热方法, 在络合剂及氧化剂的辅助下合成出传统方法难以合成的Ce1-xCoxO2-δ固溶体. XRD结果表明, Ce1-xCoxO2-δ固溶体具有立方萤石结构; 产物的平均粒度约为4 nm. 小半径、低价态Co离子的掺杂导致晶格收缩. 结合XRD和Raman表征结果确定固溶体的固溶限约为x=0.06. 紫外光谱分析结果表明, Co离子以混合价态(+2, +3)存在于CeO2晶格中, 随着钴掺杂量的增大, 带隙逐渐蓝移. 低于固溶限样品的室温体相电导率随着钴含量增大而提高.     

Luminescence Study of ZnS Quantum Dots Prepared by Chemical Method

We report synthesis of ZnS quantum dots by chemical method at room temperature. In this technique, ZnS quantum dots are produced by simple chemical reactions where zeolite, acts as matrix, plays the key role in controlling particle growth during synthesis. Quantum dots exhibit luminescence properties such as Zn²⁺ related emission, efficient low voltage electroluminescence, and super linear voltage-brightness EL characteristics. This study demonstrates the technological importance of semiconductor nanosystems prepared by low cost chemical route.     

自掺杂TiO2纳米管：液相制备及光催化性能

采用水合肼（N₂H₄·H₂O）作为还原剂,在液相环境中制备了自掺杂TiO₂纳米管阵列（NTs）。利用FE-SEM、EDS、XPS、XRD、Raman、UV-Vis/NIR分光光度法以及半导体特性分析系统（Keithley 4200 SCS）分别对样品的形貌,晶体结构,光学特性以及电学性能进行了表征。结果表明：通过这种方法制备的自掺杂TiO₂NTs在带隙中引入了大量的氧空位,创造了氧空位能级,从而提高了样品的电导率,有效提高光生电子-空穴对的产生、分离和传输。此外,由于氧空位的作用,使得TiO₂NTs的带隙变窄,增强了可见光吸收能力,致使样品具有较高的光催化活性,并通过降解甲基橙溶液对样品的光催化活性进行评估。结果显示当光照150min后,自掺杂TiO₂NTs对甲基橙溶液的降解率达73%,并且这种催化剂便于回收和重复使用。     

Co-W合金镀层表面氧化膜在碱性体系中的电化学研究

采用电化学手段以及Mott-Schottky理论, 并结合氧化膜点缺陷模型(PDM)分析研究了Co-W合金镀层在1 mol• L^－1 NaOH溶液中表面氧化膜的半导体性质, 并分别计算出了不同W含量的Co-W合金镀层在－0.15, －0.25和－0.35 V三个不同电位下阳极氧化后氧化膜的供体密度、平带电位及氧空穴扩散系数. 结果表明, Co-W合金镀层在1 mol•L^－1 NaOH溶液中表面氧化膜的Mott-Schottky曲线线性区斜率为正, 表现出N型半导体性质|随着阳极氧化电位的升高或合金镀层W含量的降低, 氧化膜供体密度N_D逐渐增大, 导致氧化膜被破坏或发生点蚀的几率升高|随着阳极氧化电位的降低或合金镀层W含量的降低, 氧化膜平带电位呈降低趋势, 说明其耐蚀性升高|不同W含量的Co-W合金镀层在三个不同电位下阳极氧化后的氧化膜的氧空穴扩散系数为(1.543～8.533)×10^－14 cm²•s^－1.     

水冷却对高温花岗岩的细观损伤及动力学性能影响

为探讨高温花岗岩经水冷却后的细观结构损伤及动态力学性能,对水冷却后高温花岗岩开展波速和核磁共振测试,分离式霍普金森压杆冲击试验,以及冲击破碎试样的扫描电镜观察,分析比较不同状态下花岗岩波速、孔隙度和动力学参数的变化规律。研究发现:随着温度升高,经水冷却处理后高温花岗岩波速非线性下降,大孔径孔隙度分量增大,且水冷却后试样的孔隙孔径尺寸和数量均大于自然冷却;水冷却后高温花岗岩动力学参数呈现出随着温度升高,峰值应力减小,峰值应变增大,弹性模量则先增大后减小的规律;由于水冷却使高温花岗岩表面温度急剧降低,产生额外的温度应力,花岗岩内部损伤加剧,表现出更低的波速与峰值应力;而水的冷淬作用一定程度上提高了表层花岗岩的硬度,降低了高温后花岗岩的塑性能力,与自然冷却相比水冷却后花岗岩的峰值应变减小,弹性模量增大,表现出脆性破坏特征。在温度低于400℃时,冷却方式对冲击裂纹影响不大,随着温度升高到800℃,自然冷却后花岗岩冲击断面呈蜂窝状,而水冷却后冲击断面则相对平整。     

金属材料的激光表面改性及其在摩擦学中的应用

作者对激光表面处理的各种方法和现有技术水平进行了综述介绍,并就其在改善金属材料表面摩擦磨损性能方面的研究和应用,以及今后的发展都作了简要的分析和讨论。激光相变硬化能使处理的工件形成具有表面压应力的硬质马氏体表面,因而可以降低表面的磨损速率。在金属工件上通过激光包覆高抗磨、抗热、抗腐蚀和抗疲劳的高硬质合金甚至致密陶瓷,在严格控制工件材料对包覆合金稀释的情况下,可使底材获得高的摩擦学性能。激光合金化通过选择合金元素和基底材料能有选择地改进低成本工件的表面,使其具有优异的物理、化学和机械性能。激光上釉是通过细化铸造组织、减少偏析及形成高度过饱和固溶体等亚稳定相乃至非晶态而提高了材料的耐磨性、抗氧化性和抗腐蚀性能。激光冲击硬化是通过在材料表层内形成冲击波而引起“损伤”来改变表层的组织和性能。