多元掺杂负载型TiO2光催化剂的制备与性能

为了提高TiO2光催化剂日光催化性能及解决催化剂回收问题,采用微乳液法制备了La3+、Fe3+、Co2+、Ce4+共掺杂TiO2/粉煤灰微珠光催化剂,用紫外-可见分光光度计测定了光催化剂的可见光吸收性能,用能谱仪(EDS)分析了催化剂的元素含量,以甲基橙为模型污染物考察了催化剂的光催化性能。实验结果表明:掺杂复合粒子在可见光区吸光性能均高于TiO2/漂珠;且多元素掺杂有协同作用,催化剂的吸收边带红移更多,对可见光的吸收也更强。日光照射下(,Co2+,Fe3+,Ce4+)三元共掺杂催化剂的活性≈(La3+,Ce4+)二元共掺杂催化剂的活性>Fe3+、La3+单掺杂催化剂的活性。     

氮对光催化性能的影响:TiO_2纳米球和纳米线对比研究

使用阳极氧化和氨气退火N化的方法制备了N掺杂的TiO2纳米球薄膜和纳米线薄膜.经过N掺杂TiO2纳米线薄膜与未掺杂纳米线可见光区的光吸收强度相差不大,能带宽度从未掺杂样品的3.2eV缩小为3.1eV.TiO2纳米球薄膜在可见光区的光吸收显著增强,能带宽度由未掺杂样品的3.2eV缩小为2.8eV,同时纳米球生长被抑制,其直径约为50nm,明显小于未掺杂TiO2样品的100mn.在可见光照射TiO2氮掺杂纳米线薄膜和纳米球薄膜降解4h后,溶液中亚甲基蓝的浓度分别降至45%和44%,N掺杂样品获得了优异的可见光光催化活性.研究表明N掺杂导致的O空穴浓度增加和能带宽度有效减小是其可见光区光催化活性增强的主要原因.     

铈掺杂对氧化钛薄膜光吸收性能的影响

采用电子束蒸发法制备铈掺杂的TiO2薄膜,研究掺杂铈TiO2薄膜的透过率,以及掺杂对TiO2薄膜光吸收性能的影响.实验发现掺杂CeO2使氧化钛薄膜的禁带宽度Eg从3.27 eV减小到2.51 eV,从而使光学吸收边从380 nm红移到495nm,大大提高了对太阳光或可见光的利用能力.     

La/S共掺杂对锐钛矿相TiO2电子结构的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理对La/S共掺杂前后锐钛矿相TiO2的晶格参数、电荷布居以及电子结构进行了计算.结果表明:La/S共掺杂导致TiO2晶格膨胀并减小了锐钛矿相TiO2的禁带宽度,同时在TiO2禁带之内引入了局域态的杂质能级,这些杂质能级可以充当电子从价带到导带跃迁的"桥梁"以减小激发光子的能量从而提高太阳光的利用率.为实验上合成的La/S共掺杂TiO2可见光催化剂提供了一定的理论基础.     

La/S共掺杂对锐钛矿相TiO2电子结构的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理对La/S共掺杂前后锐钛矿相TiO2的晶格参数、电荷布居以及电子结构进行了计算.结果表明：La/S共掺杂导致TiO2晶格膨胀并减小了锐钛矿相TiO2的禁带宽度,同时在TiO2禁带之内引入了局域态的杂质能级,这些杂质能级可以充当电子从价带到导带跃迁的＂桥梁＂以减小激发光子的能量从而提高太阳光的利用率.为实验上合成的La/S共掺杂TiO2可见光催化剂提供了一定的理论基础.     

金属离子掺杂二氧化钛催化剂的表征及光催化活性的研究

本实验向溶胶中分别加入不同离子(La3+、Ni2+、Ce3+),来研究其对TiO2光催化性能的影响。结果表明,加入适量的金属离子可以提高TiO2的可见光光催化性能,La3+的加入提高程度最大、Ni2+第二、Ce3+最低。     

Fe掺杂TiO2薄膜的低温制备及光吸收性能研究

将不同比例的Ti粉和Fe粉的混合粉末加入到质量分数为30%的H2O2溶液中,然后把Ti片浸入其中,保持80℃低温反应72h,在Ti片上形成了Fe掺杂TiO2薄膜。利用X射线衍射仪,扫描电子显微镜,紫外-可见光谱仪等多种手段对薄膜的结构及光吸收性能进行了研究。结果表明,在Ti片表面形成了结构较为疏松的锐钛矿相Fe掺杂TiO2薄膜;与未掺杂的TiO2薄膜相比,不同Fe粉含量生成的Fe掺杂TiO2薄膜的紫外-可见光吸收边均发生明显红移,禁带宽度均有所减小;掺Fe量为3%时,TiO2薄膜的禁带宽度减小至3.04eV。     

Ce掺杂锐钛矿型TiO_2密度的泛函理论应用

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势(PWPP)方法,模拟计算了纯的TiO2和Ce掺杂锐钛矿TiO2的能带结构、态密度及光学性质,分析了Ce掺杂对锐钛矿TiO2的晶体结构、能隙、态密度和光吸收系数的影响.结果表明:Ce掺杂锐钛矿TiO2晶体后,Ce的4 f轨道进入导带使导带底向低能端移动,禁带宽度变小,吸收带红移,可见光区具有较大的光吸收系数,从而有助于提高TiO2的光催化活性,理论与实验基本吻合.     

S、La3+共掺杂TiO2的制备及其可见光下光催化制氢性能

采用溶胶一凝胶法制备了S、La3 共掺杂TiO2可见光光催化剂.通过UV-Vis DRS、XRD、XPS、电化学等手段对催化剂进行了表征.以可见光光催化制氢为探针反应考察了催化剂的活性.结果表明:两种元素掺杂没有改变TiO2的晶型,但掺杂后增强了TiO2晶格畸变;La3 掺杂显著地提高了S/TiO2的可见光活性.相对于纯TiO2和S/TiO2,S、La3 共掺杂时TiO2的粒径更小,平带电位负移更明显,光的吸收边带红移更显著.当S、Ti的量比,n(S)/n(Ti)为5:1、La3 掺杂量(质量分数)为0.75%、煅烧温度为450℃时,La3 /S/TiO2的光催化活性最高.     

La~(3+)-Yb~(3+)/TiO_2纳米功能材料光催化性能的研究

采用超声波震荡法合成了不同La3+、Yb3+掺杂量、不同焙烧温度的La3+-Yb3+/TiO2纳米光催化剂,并对所制得的样品进行了SEM、XRD、FT-IR表征;以碱性品红为目标降解物测试了样品的光催化性能.结果表明:所制样品为纳米级粉体,稀土元素La3+、Yb3+掺杂能细化晶粒,使样品表面积增大,提供更多活性位,提高了样品的催化活性;样品晶型为锐钛矿相TiO2,稀土元素La3+、Yb3+掺杂能抑制金红石相生成,提高样品的热稳定性;随着稀土元素La3+、Yb3+掺杂量的增加,纳米TiO2表面将吸附更多的羟基,羟基具有很高的氧化性,能降解有机物,提高样品的催化性能;光催化实验表明,在500℃焙烧,当n(La3+-Yb3+)∶n(TiO2)=5%时,光催化性能最好,催化剂用量为0.15g/150mL加入1mL氧化剂30%双氧水,在无灯源照射、常温常压不需通氧的条件下,降解浓度为10mg/L碱性品红溶液50min时,降解率达到98.7%.     

高活性碳氮共掺杂二氧化钛纳米线的制备与应用

一维纳米线(尤其是非金属掺杂的一维纳米线)具有电荷移动速度快和载流子复合率低的特点,其在温和条件下的制备备受关注.以硫酸钛为钛源、异丙醇为保护剂水热法制备了碳掺杂及碳氮共掺杂两种Ti O2纳米线,并进行了XRD、SEM、HRTEM、SAED、XPS、BET和UV-Vis等表征.结果表明,经500℃煅烧得到的碳氮共掺杂Ti O2纳米线含有Ti O2(B)和锐钛矿相,并在600℃时完全转变为锐钛矿相;在可见光激发下,相比于碳氮共掺杂纳米颗粒和碳掺杂纳米线,制备的碳氮共掺杂纳米线对阿特拉津的降解效果更好.原因在于:其一,碳和氮的引入有缩短催化剂价带、有效分离光生电子空穴和增加光生电子等作用;其二,600℃以上煅烧能延长锐钛矿到金红石的转化温度,避免产生催化活性低的金红石相.     

可见光深度催化氧化脱硫研究

以溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2和稀土离子Eu3+、Nd3+掺杂的TiO2,并以TiO2和核黄素溶液为催化剂氙灯照射光催化深度去除油品中苯并噻吩,考察了氧化剂、双氧水浓度、核黄素浓度等工艺条件的影响。结果表明:体积浓度为25;的双氧水脱硫效果较好,当核黄素浓度达到25μg · mL-1时,脱硫率达到最高,稀土掺杂TiO2后可提高油品硫的脱除率,TiO2光响应范围向可见光拓展。     

磁性氧化铁纳米线的制备与表征

通过溶胶-凝胶法在氧化铝模板（AAO）中制备出了磁性Fe_2O_3纳米线阵列,然后去除AAO模板得到磁性Fe_2O_3纳米线。用SEM,TEM,FTIR,EDX,VSM对磁性纳米线的形貌、微结构和磁性能进行表征。SEM和TEM结果显示磁性纳米线的直径约为50～80nm,长度在8～10μm,长径比为120～180;FTIR和EDX结果表明制备的产物是磁性Fe_2O_3纳米线;VSM结果表明磁性氧化铁纳米线阵列存在明显的磁各向异性。此外,采用Zeta电位仪对磁性Fe_2O_3纳米线表面的电性进行了研究,结果表明纳米线表面带正电荷,有利于和动物细胞相结合。     

稀土、Fe~(3+)掺杂TiO_2可见光降解含油污水

以溶胶-凝胶法制备了掺杂稀土、Fe3+的TiO2,以其为催化剂氙灯条件下光降解含油污水,稀土、Fe3+掺杂后含油污水在可见光下降解率提高,Eu-TiO2在氙灯照射30min降解率可达88.87%,Ce-Fe-TiO2可见光下30min降解率可达到90.22%.     

两相滴定法研究P_(507)萃取La~(3+)、Ce~(3+)、Pr~(3+)、Nd~(3+)、Sm~(3+)的机理

本文介绍用两相滴定法测定在正辛烷中2-乙基己基膦酸单(2-乙基己基)酯(代号P_(507))萃取La~(3+)、Ce~(3+),Pr~(3+)、Nd~(3+)、Sm~(3+)的萃合物组成及相应的萃取反应常数K_M。     

电沉积Ni纳米线阵列及其磁学性能研究

为了解决因受阳极氧化铝(AAO)孔道直径限制导致合成的金属纳米线尺寸单一、磁性受限的问题,采用二次阳极氧化法制备了不同孔径的阳极氧化铝(AAO)模板,依据模板辅助电沉积法,在不同孔径AAO模板内生长了Ni纳米线阵列,利用SEM,TEM,XRD和EDS等技术对制备的Ni纳米线阵列形貌、微观结构和成分进行表征,通过物理性能...     

纳米TiO_2固载脂肪酶及其固载界面表征

以3种不同形貌的纳米TiO2为载体固定化脂肪酶,研究载体形貌、酶添加量、pH值、温度和时间对固载酶活性的影响.研究结果表明,纳米线形貌TiO2固定化效果最好,最优固定化条件为加酶量0.25g/25mL溶液、pH 7.0、固载温度40℃、固载时间6.3h.利用SEM、XRD、FT-IR等对固载酶及其界面进行表征,SEM和XRD结果表明,脂肪酶吸附于纳米线TiO2载体表面,且未改变纳米线TiO2的晶型结构;FT-IR表征表明固载酶含有脂肪酶的特征吸收峰;比表面积分析显示固定化后样品的BET明显减小,表明脂肪酶在纳米线TiO2表面进行物理型吸附.     

双扩散模板法制备卤化银纳米线及其光催化性能

在室温条件下,通过溶液的双扩散法于AAO模板中制备AgX纳米线,利用XRD,SEM和TEM等分析手段对纳米线进行了表征,结果表明,用该方法合成的AgX纳米线阵列分布均匀,取向性极好,直径50nm,与AAO模板的孔径一致.通过纳米线阵列膜对罗丹明B的降解情况对其光催化活性进行了测试,结果表明AgX纳米线具有良好的光催化性能.