金纳米粒子的尺寸以及金-二氧化钛相互作用对表面等离激元光催化产氧的影响（英文）

表面等离激元共振效应具有独特的光-物质相互作用的性质,因而近年来被广泛的应用到太阳能转化科学领域.通过调变金属的性质(例如组分、尺寸、形貌等)可以方便地在整个太阳能光谱范围内调节其等离子共振吸收性质,从而有效地增加光催化剂的捕光效率.尽管如此,等离激元光催化目前的能量转化效率仍处于很低的水平,主要是由于光催化剂中的电荷分离以及利用效率很低.理论上可以通过控制优化金属纳米粒子的尺寸以及金属-半导体的相互作用来促进电荷分离及利用效率,从而提高光催化剂的活性.然而,关于金属纳米粒子的尺寸以及金属-半导体的相互作用在表面等离激元光催化剂中的具体作用还亟待详细研究.本文以金/二氧化钛作为典型的表面等离激元光催化剂,通过简便的焙烧后处理可同时实现金粒子尺寸和金-氧化钛界面相互作用的调控.我们发现,催化剂的可见光产氧活性随着焙烧温度呈现火山型关系,其中600 ℃处理的样品表现出最高的活性,在560 nm出的表观量子效率为0.3%,接近甚至超过文献报道的同类结果.随后通过X射线衍射、扫描电镜、光电子能谱、紫外可见光谱等表征手段系统地研究了煅烧温度对于金粒子尺寸和金-氧化钛相互作用的影响.从结果表明,通过不同温度焙烧并未改变二氧化钛自身的性质,且随着温度的升高,金尺寸在600℃之前变化较小,随后突然快速长大.在排除了不同样品的吸光性能的差异后发现,产氧活性随着Au尺寸长大而减少.从光电子能谱的结果发现,金-二氧化钛的界面相互作用随焙烧温度升高而逐步增强.进一步地,通过界面周长的归一化活性得出界面相互作用与产氧活性呈现近似线性关系.最后,通过对光沉积Au样品进行不同温度的煅烧发现大尺寸Au的粒径不随煅烧温度变化,而此时的产氧活性却随焙烧温度增加而增加,这进一步验证了界面相互作用对光催化水氧化的促进作用.综合以上结果可知,最终的等离激元诱导的可见光产氧活性是由尺寸与界面相互作用共同影响的结果,尺寸和界面相互作用的变化会共同影响热电子转移效率和表面反应效率,从而改变整体的光催化产氧效率.     

块状TiO2气凝胶的制备及其表征

随着以溶胶-凝胶法和超临界干燥技术为基础的气凝胶制备方法的逐步完善,已不断制备出多种气凝胶[1～3].由于TiO2具有半导体特性,它常被作为光催化剂而受到重视,但是TiO2气凝胶的结构强度远比SiO2气凝胶小,在制备过程中极易碎裂粉化,所以至今未见制备块状TiO2气凝胶的报道.Dagan等[4]曾用异钛酸丁酯为母体制得TiO2气凝胶,并发现水杨酸在TiO2气凝胶存在下的光解速率是一般TiO2粉末的10倍,但获得的仅为TiO2气凝胶粉末.张敬畅等[5]以无机盐为原料,采用溶胶-凝胶法结合超临界干燥技术制备了纳米级TiO2气凝胶,也未能得到块状TiO2气凝胶材料. 本文报道以正钛酸丁酯为原料制备块状TiO2气凝胶的方法,并用TEM,SEM,XRD和IR等手段对所获得的气凝胶进行了结构表征.     

Pt—TiO2光催化还原罗丹明B

报道了罗丹明B（RhB)在TiO2催化剂上的吸附过程及加氢反应结构。当草酸作为电给体时,光催化反应产生的氢气,可使RhB发生快速地氢反应,生成无色的加氢产物。该加氢过程与催化剂的种类、表面化学状态和担载催化剂的种类有密切关系。     

水汽对TiO_2上CO光催化氧化反应的影响

在室温、杀菌灯照射下 ,对“氧化的”TiO2 催化剂上CO光催化氧化反应进行了研究 ,发现当原料气中加入分压为 3.36kPa水汽时 ,光催化氧化CO的活性明显降低 .这可能是由于杀菌灯照射下TiO2 表面生成的O-(a) 或O(a) 与H2 O反应生成·OH ,降低了表面的O-(a) 和O(a) 的浓度 ,而生成的·OH不能使CO氧化 ,从而降低了氧化CO的能力     

Fe~(3 )/TiO_2/SiO_2复合纳米微粒的合成及光催化降解NO_2~-

采用溶胶 -凝胶法制备了 Ti O2 / Si O2 和不同浓度 Fe3 掺杂的 Fe3 / Ti O2 / Si O2 复合纳米粉末 ,并利用XRD、BET、UV-vis等手段研究了 Ti O2 / Si O2 及掺铁形成的 Fe3 / Ti O2 / Si O2 复合微粒的表面结构形态变化 ,以及对污染物 NO- 2 光催化降解的影响 .结果表明 ,Fe3 / Ti O2 / Si O2 (ω( Fe3 ) =1 .5 % ,m( Ti)∶ m( Si) =2∶ 1 )具有最佳活性 ,样品呈晶化度较低的锐钛矿结构 .Fe3 掺杂导致晶粒的增大 ,稳定性降低 ,大大提高了半导体的光催化活性 ,有利于对低浓度 NO- 2 的光催化降解     

叶绿素敏化二氧化钛纳米管电极光电性能及其增强机理

为了研究叶绿素的敏化机理,本文以菠菜叶片叶绿素的乙醇浸提液敏化纳米管TiO_2电极,在Na2SO4水溶液电解液中测定其光电性能。敏化电极的光电流响应曲线显示,叶绿素浸提液敏化纳米管TiO_2电极时会显著改变电极的光电流值,而敏化Ti电极时则产生光电流极小。电极的循环伏安曲线则表明,叶绿素浸提液使电极上的氧化反应更容易发生。测定不同浓度的叶绿素浸提液敏化纳米管TiO_2电极的单色光光电转化效率(IPCE)图谱,结果表明,合适的叶绿素浓度(7.123~71.23μg/L)使电极IPCE平均增加2倍以上,但浓度增大至7123μg/L时,其敏化电极IPCE则明显降低;同时发现叶绿素的敏化作用未明显改变TiO_2电极IPCE图谱的特征谱峰位置。根据实验数据和结果,得出在水溶液中叶绿素改变纳米管TiO_2光电性能的机理,主要是通过叶绿素分子与TiO_2电极中的光生空穴发生反应,进而减少光生电子与空穴的复合,使电极有效光生电子数量增加,光电流密度增大,最终提高TiO_2电极的IPCE。     

MoO3/TiO2-Al2O3催化剂表面结构的LRS研究

负载型Mo和Co-Mo催化剂由于工业上的广泛应用,多年来一直是催化工作者的重要研究课题.工业上应用的Mo和Co-Mo催化剂多以活性Al_2O_3和SiO_2-Al_2O_3为载体,近年来也有用TiO_2,ZrO_2和活性碳作为催化剂载体的研究报导.有关催化剂活性组分与载体之间相互作用对催化剂表面相结构和催化性能的影响方面研究已引起人们的重视。我们多年来在金属-载体相互作用研究基础上,以石油加氢精制催化剂为应用背景,开     

SiO_2修饰TiO_2负载钴基费-托合成催化剂及性能研究

采用Stber法和浸渍法制备了SiO2修饰的TiO2载体,并用浸渍法制备了钴基费-托合成催化剂,考察了其费-托合成催化性能.分别采用透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、低温氮气物理吸附-脱附、氢气程序升温还原(H2-TPR)等技术对载体和催化剂进行了表征,在固定床反应器上对催化剂的催化性能进行了评价.结果表明:SiO2的引入能减弱钴物种与TiO2之间的相互作用力,提高钴物种的还原性,使催化剂的催化性能显著提高.     

Ag纳米颗粒表面等离子体共振增强DSSC电池的制备及性能研究

使用水热法制备了一系列不同含量Ag纳米颗粒掺杂的Ag-TiO2复合光阳极的染料敏化太阳能电池,同时,研究了不同含量Ag纳米颗粒掺杂对染料敏化太阳能电池的结构和性能的影响.实验结果表明：Ag的掺入增强了吸附在Ag-TiO2复合光阳极上的染料对光的吸收,显著地提高了对应电池的短路电流.在Ag掺入量为0.20%的时候,对应的电池具有最佳的性能,其短路电流为10.66mA/cm2,开路电压Voc为697mV,光电转换效率为5.59%,显著优于纯TiO2光阳极电池的效率.其性能的改善主要归因于掺入Ag纳米颗粒的表面等离子体共振吸收效应使电池光阳极对光的吸收增强所致.     

纳米TiO2∶Zn薄膜电极紫外光电特性研究

采用sol-gel法制备了Zn2+掺杂的锐钛矿相纳米TiO2薄膜电极.通过光电流作用谱和电流-电位（I-U）曲线研〖WTBZ〗究了掺杂不同浓度Zn2+的TiO2薄膜电极的光电特性.由光电流作用谱可知，Zn2+的掺杂可显著影响薄膜电极的光电流大小，且掺杂的最佳浓度与薄膜晶粒尺度有关.在320nm单色光照射下，掺杂浓度（摩尔浓度）为0.1％的薄膜电极光电流最大，与未掺杂的本征薄膜电极相比增幅达40％.I-U曲线表明，光照下，随电极电位由正到负逐渐降低，不同掺杂浓度的TiO2薄膜电极中均出现了阳极电流向阴极电流转换的现象，且Zn2+掺杂浓度可影响电极阳极电流的初始电位.另外，无光照的暗态下，各薄膜在负电位区域观察到了相似的随电位降低而迅速增大的阴极暗电流.