溶胶凝胶-离子交换法制备具有可见光活性介孔AgInO2光催化剂

具有可见光响应高效光催化剂的设计和制备是环境与能源光催化研究领域的前沿和热点之一。本文采用溶胶凝胶-离子交换法制备AgInO₂介孔纳米材料,利用热分析(TGA-DSC)、X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、N₂吸附脱附以及紫外-可见吸收光谱等测试手段,研究了制备条件对AgInO₂微观结构的影响因素,并以甲醛为目标降解物研究了AgInO₂在可见光条件下光催化性能。研究结果表明：制备的介孔AgInO₂具有铜铁矿结构的晶型,颗粒尺寸约200-500纳米,N₂吸附脱附非等温曲线呈IV型,吸收边位于500-600 nm可见光范围内,在可见光照射180 min 的条件下,介孔AgInO₂对甲醛的光催化降解率达93.97%。本研究为介孔AgInO₂光催化剂在净化室内空气的广泛应用奠定了实验基础。     

溶胶-凝胶法制备ErFeO3及其可见光催化性能研究

钙钛矿结构的ErFeO₃是一种新型的光催化材料。本文以Er(NO₃)₃.5H₂O、Fe(NO₃)₃×9H₂O、柠檬酸和尿素为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备得到ErFeO₃的凝胶,将凝胶于80 ℃烘箱中48 h得到干凝胶,然后将干凝胶于700-1000 ℃煅烧制备ErFeO₃。通过热重-差示扫描量热法(TG-DSC)、X射线衍射谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和漫反射谱(DRS)等对ErFeO₃进行表征。以甲基橙溶液为模拟污水,研究了ErFeO₃的可见光催化性能。结果表明：制备得到了钙钛矿结构的ErFeO₃,其平均晶粒粒径为80-100 nm左右,带隙宽度为2.0 eV。在可见光光照下, ErFeO₃对甲基橙表现出了优良的可见光催化活性。溶胶-凝胶法制备的ErFeO₃在光催化降解有机污染物领域具有实际应用前景。     

TiO2/膨润土复合光催化材料的常温制备及性能研究

采用改进的溶胶-凝胶法,在以水为主要溶剂的反应体系中,控制钛酸四丁酯充分水解、缓慢聚合,在 常压、低温(70℃)的温和条件下制备出稳定的TiO₂纳米晶溶胶,并利用TiO₂纳米晶溶胶在膨润土表面负载,获得TiO₂/膨润土复合光催化材料。采用 X 射线衍射、扫描电镜、比表面积测定等研究手段对样品的结构形貌进行了表征,并考察了其光催化活性。结果表明：较高的水用量有利于TiO₂晶体形成,当去离子水:钛酸四丁酯摩尔比大于167:1时,在溶胶体系中出现了锐钛矿型TiO₂纳米晶体;TiO₂纳米晶主要负载于膨润土表面,并未嵌入到膨润土层间结构,但相对于单一膨润土,TiO₂负载显著提高了材料比表面积;当去离子水:钛酸四丁酯摩尔比=192:1时,在紫外光照射下,复合光催化材料表现出最高的光催化活性,对亚甲基蓝的降解率达到93.8%。     

溶胶凝胶法制备LaMn1-XVXO3及光催化氧化性能

以La(NO₃)₂、MnC₄H₆O₂、柠檬酸和乙二醇(EG)为主要原料,NH₄VO₃为掺杂试剂,采用溶胶凝胶法制备LaMnO₃和LaMn_1-XV_XO₃粉体。采用XRD进行晶体结构表征;采用甲基橙(MO)模拟污水,进行光催化降解实验。研究了煅烧温度、催化剂用量和掺杂量对光催化氧化降解率的影响,讨论MO降解的动力学规律。结果表明700-900 ℃煅烧温度不影响LaMnO₃晶体结构和光催化氧化降解率;掺杂量影响LaMn_1-XV_XO₃晶体结构,光催化氧化降解率随着掺杂量增加而呈下降趋势;光催化氧化实验中,LaMn_1-XV_XO₃粉体效果高于LaMnO₃,两者均符合一级动力学方程。     

水热制备TiO2纳米管及其光催化性能

本文利用TiO₂粉体在高浓度NaOH溶液中水热反应制备TiO₂纳米管,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),紫外可见分光光度计(UV-Vis)考察了NaOH浓度、水热反应温度、水热反应时间等因素对TiO₂纳米管结构和性能的影响。结果表明：当NaOH浓度为10mol/L,水热反应温度为160℃,水热反应时间20h时,所制备的TiO₂纳米管显示出较高的光催化活性,经紫外光照30min后,对甲基橙(MO)的降解率可达75.48%。     

SnO2@TiO2核-壳纳米线的制备及其光催化性能研究

本文通过固-液-气(VLS)生长机制,利用化学气相沉积法(CVD)制备SnO₂纳米线。利用原子层沉积(ALD)以钛酸四异丙酯为前驱体在SnO₂纳米线表面沉积不同厚度的TiO₂壳层,形成SnO₂@TiO₂核-壳纳米线结构。通过中间Al₂O₃插层,分别制备出金红石和锐钛矿两种不同晶型的TiO₂,从而制备出两种不同复合结构的SnO₂@TiO₂核-壳纳米线。实验研究该复合结构中TiO₂的厚度与晶型对紫外光下光催化降解甲基橙溶液活性的影响。     

W18O49@Cu2O纳微米复合材料的制备及其光催化性能研究

本文首先用热蒸发方法制备得到了W₁₈O₄₉纳微米棒,然后经醋酸铜饱和溶液浸泡后再热处理的办法成功在W₁₈O₄₉纳微米棒表面负载Cu₂O制得得到了W₁₈O₄₉@Cu₂O纳微米复合材料;采用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、X-射线能谱分析及透射电子显微镜对样品进行分析表征;最后选用亚甲基蓝溶液作为目标降解物模拟污水处理测试材料的光催化性能。实验结果表明,W₁₈O₄₉纳微米棒在饱和醋酸铜溶液中浸泡时间越长,所得到的催化剂中Cu₂O的负载量越多,且所制备的W₁₈O₄₉@Cu₂O的纳微米复合材料相对于纯W₁₈O₄₉纳微米棒,其光催化效率得到了显著提高。     

g-C3N4/MoS2纳米片异质复合物的球磨法制备及可见光催化性能研究

采用球磨法制备g-C₃N₄/MoS₂纳米片异质复合物,运用X-射线衍射仪、高分辨透射电镜、紫外可见漫反射光谱和荧光发射光谱对异质复合物的结构和形貌进行了表征。结果表明：MoS₂纳米片可进入g-C₃N₄的层间形成异质复合物。以罗丹明B为模拟污染物,在可见光照射下考察了复合物的光催化特性。结果显示,含有2%的MoS₂纳米片与g-C₃N₄形成的异质复合物在120min内对罗丹明B降解率为98%,其降解动力学常数是体相g-C₃N₄为的4.3倍。g-C₃N₄/MoS₂纳米片异质复合物具有十分优良的光催化特性。其催化活性的提高主要归因于光生电子和空穴的有效分离和传输,并根据光捕获实验提出复合物可能的光催化机理。     

纳米BaTiO3复合Cu1.8S块体的热电性能和力学性能研究

Cu_1.8S作为一种P型半导体热电材料,具有环境友好、原料丰富、价格低廉等优点而受到广泛关注。本研究采用机械合金化(Mechanical Alloying, MA)结合放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering, SPS)工艺制备了一系列Cu_1.8S-x wt%BaTiO₃ (x =0,0.075,0.1,0.15,0.2)块体材料,研究了复合纳米BaTiO₃对Cu_1.8S的相结构、微观形貌、热电性能及力学性能的影响。结果表明,纳米BaTiO₃的加入不影响Cu_1.8S的相结构、晶胞参数和载流子浓度;纳米BaTiO₃均匀分布在Cu_1.8S基体的晶界处产生钉扎效应进而细化晶粒并产生气孔。Cu_1.8S-0.2 wt%BaTiO₃样品在773 K时获得最低的热导率2.2 Wm^_-1K^_-1,所有样品的ZT值基本保持不变约0.39 (773 K)。同时Cu_1.8S-x wt%BaTiO₃块体样品的维氏硬度由82 (x = 0)增加到87 (x = 0.2)。本研究表明在Cu_1.8S中复合纳米BaTiO₃可以在不影响材料热电性能的前提下有效提升块体样品的力学性能,为后续Cu-S体系热电性能和力学性能的协同提升提供了思路,有利于制备高机械性能且稳定耐用的Cu-S体系的热电器件。     

电化学法研究La-F两步共掺杂纳米TiO2的催化机理

以钛酸四丁酯、硝酸镧和氟化钠等为原料,采用原位掺杂的方式制备了La-F两步共掺杂TiO₂光催化剂。通过XRD、SEM、XPS和UV-Vis对样品进行了表征,并对样品进行了光催化性能及电化学交流阻抗的测试。结果表明所制样品均为锐钛矿型TiO₂,La-F共掺杂使TiO₂的晶格发生了较大畸变且晶粒得到了细化,两步共掺杂会加剧样品颗粒间的团聚,同时两步共掺杂也使TiO₂的吸收带边发生红移,禁带宽度降低。两步共掺杂样品中TiO₂与Lax-Fy-TiO₂之间形成的n-n异质结,由于二者费米能级不同而形成的内建电场,对半导体内部电子起到定向的迁移作用,从而有效降低光生电子-空穴的复合,提高载流子浓度。当La和F的掺杂比例分别为1.5%和10%时,两步共掺杂样品的载流子浓度为1.5×10₂₀/cm_-3,对亚甲基蓝表现出优异的可见光降解效果,120min降解率达到96%,为同等条件下纯TiO₂的2.6倍。     

空心结构ZnSn(OH)6立方体制备及其可见光催化性能研究

以乙酸锌、锡酸钠、氟化铵为原料,利用NH₄F刻蚀,采用水热法制备了尺寸250 nm的空心结构ZnSn(OH)₆立方体,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、荧光光谱(PL)等来表征ZnSn(OH)₆的晶体结构、形貌和光学性能,研究水热时间对ZnSn(OH)₆形貌的影响,通过降解亚甲基蓝(MB)来探索不同形貌的ZnSn(OH)₆的光催化性能。结果表明,水热2 h制备的ZnSn(OH)₆具有完整的空心结构,且对亚甲基蓝(MB)在可见光下降解效率最优,在降解过程中·O^2-起主要作用,其稳定性良好。说明空心ZnSn(OH)₆立方体光催化材料是一种具有广阔应用前景的可见光催化降解材料。     

Characteristics of N-doped TiO2 nanotube arrays by N2-plasma for visible light-driven photocatalysis

N-doped TiO₂ nanotube arrays were prepared by electrochemical anode oxidation of Ti foil followed by treatment with N₂-plasma and subsequent annealed under Ar atmosphere. The morphologies, composition and optical properties of N-doped TiO₂ nanotube arrays were characterized using field-emission scanning electron microscope (FE-SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction spectrometer (XRD), Photoluminescence (PL) and UV-vis diffusion reflection spectroscopy (UV-vis DRS). Methylene blue (MB) solution was utilized as the degradation model to evaluate the photocatalytic activity of the samples under visible light irradiation. The results suggested N₂-plasma treatment created doping of nitrogen onto the surface of photoelectrodes successfully and the N-doped TiO₂ nanotube arrays display a significantly enhancement of the photocatalytic activity comparing with the pure TiO₂ nanotube arrays under the visible light irradiation.     

无模板剂的溶胶-水热法合成具有可见光响应的氮掺杂混晶 TiO2(锐钛矿/金红石/板钛矿)纳米棒束

采用无模板剂的溶胶-水热法制备了具有可见光响应的N掺杂锐钛矿/金红石/板钛矿型TiO_2(N-TiO_2)纳米棒束,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对获得的样品进行了表征。以甲基橙为模型反应物,评价了N-TiO_2纳米棒束的光催化活性。表征结果结合光催化活性评价结果显示,与P25-TiO_2相比,N掺杂、混晶及纳米棒束之间的协同作用是所制备的混晶N-TiO_2纳米棒束具有良好光催化活性的主要原因,并对混晶N-TiO_2纳米棒束光催化降解甲基橙的机理进行了探讨。     

Synthesis of NiMoO4 nanoparticles by sol–gel method and their structural,morphological, optical,magnetic and photocatlytic properties

Nickel molybdate (NiMoO₄) nanoparticles (NPs) were synthesized by sol–gel method. Utilizing water as solvent provides crystalline nanostructures. These nanocrystals were structurally characterized by X-ray diffraction, energy dispersive X-ray analysis (EDX), and Fourier transform infrared spectra. Compositional stoichiometry was confirmed by EDX technique. The size and shape were observed by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscope (TEM). It was found that the obtained NPs were pure and single phase crystalline with monoclinic structure. The optical properties were studied by ultraviolet–visible diffuse reflectance spectroscopy (UV–Vis–DRS) and photoluminescence (PL) measurements at room temperature. The magnetic properties were studied by vibrating sample magnetometer (VSM) and results showed superparamagnetic behavior of the obtained nanoparticles. Photocatalytic activity of NiMoO₄ was studied. The photocatalytic activity of NiMoO₄ was enhanced with the addition of TiO₂. The catalysts NiMoO₄, TiO₂ and NiMoO₄–TiO₂ nanocomposites (NC) were tested for photocatalytic degradation (PCD) of 4-chlorophenol (4-CP). It was found that PCD efficiency of NiMoO₄–TiO₂ NC was higher than that of pure NiMoO₄ and TiO₂.     

Pd-AgNbO3光催化剂的合成及其光催化活性研究

研究了温度为150℃,电流密度为5.0×103A/cm2的条件下电迁移对Ni/Sn/Ni-P(Au)线性接头中界面反应的影响.结果表明电流方向对Ni-P层的消耗起着决定作用.当Ni-P层为阴极时,电迁移加速了Ni-P层的消耗,即随着电迁移时间的延长,Ni-P层的消耗显著增加;电迁移100 h后Ni-P层消耗了5.88 μm,电迁移200 h后Ni-P层消耗了13.46μm.在Sn/Ni-P的界面上形成了一层Ni2SnP化合物而没有观察到Ni3Sn4化合物的存在,多孔状的Ni3P层位于Ni2SnP化合物与Ni-P层之间.当Ni-P层为阳极时,在电迁移过程中并没有发现Ni-P层的明显消耗,在Sn/Ni-P的界面处生成层状的Ni3Sn4化合物,其厚度随着电迁移时间的延长而缓慢增加,电迁移200 h后Ni3Sn4层的厚度达到1.81 μm.     

Synthesis, characterization and photocatalytic activity of NaNbO3/ZnO heterojunction photocatalysts

A series of NaNbO₃/ZnO heteronanostructures were synthesized with the hydrothermal method. Various characterization methods such as X-ray powder diffraction (XRD), scanning electronic microscope (SEM) and energy dispersive X-ray spectrometer (EDS), transmission electron microscope (TEM), X-ray photoelectron spectra (XPS) and diffuse reflectance spectra (DRS) were employed to investigate the structure, morphology and photocatalytic properties. The photocatalytic activity of the catalysts was evaluated by the degradation of methylene blue dye and the highest photocatalytic efficiency was observed when the content of NaNbO₃ was 10 wt.%. The photocatalytic mechanism of the heterojunction was also discussed. The effective transformation of the photoexcited electron and holes restricted the recombination of charges, which was regarded as the main reason of the high photocatalytic activity.