纳米材料Ce／ZnO合成及其光学性质的研究

运用粉末x射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、紫外-可见（UV-vis）光谱、光致发光（PL）谱等技术对所制备的纳米材料进行了系列表征．掺入质量分数（W）为2％的铈可以明显改善氧化锌表面状态,可以抑制光生电子与光生空穴（e-／h＋）的复合,显著提高光催化脱色活性和光催化稳定性．在纳米材料中掺杂适当的金属离子能够有效地调控其电子能态结构,并改变其表面状态,进而起到提高光催化性能的作用．     

Fe（Ⅲ）掺杂介孔TiO2的溶剂热法合成与表征

采用溶剂热法,以钛酸丁酯为前驱体,十八烷胺为模板剂合成了Fe(Ⅲ)掺杂介孔TiO2材料.利用XRD,TEM,氮气吸附,热重-差热,红外,UV-Vis 漫反射,XPS 等手段对材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布、热学性能及吸光性能进行了表征.研究结果表明Fe(Ⅲ)掺杂介孔TiO2材料的蠕虫孔道结构实际上是由TiO2纳米晶排列而成.通过降解甲基橙水溶液来考察Fe(Ⅲ)掺杂介孔TiO2材料的光催化性能,实验结果表明,Fe(Ⅲ)掺杂介孔TiO2的光催化明显优于未掺杂样品,其原因在于掺杂的微量金属离子能够捕获光生电子,有效地阻止光生电子与空穴的复合,提高了光催化效率.     

通过化学蚀刻提高Bi2WO6/Bi2MoO6光催化活性的机理探析

Bi_2WO_6/Bi_2MoO_6复合半导体已经能够利用无模板一步水热法得到,并通过简单的化学蚀刻方法处理实现其催化性能的提升,使用氢氧化钠作为蚀刻剂.光催化测试表明碱蚀刻催化剂的降解率提升了约60%,捕获剂实验为催化机理的分析提供了有力的证据,电子顺子共振(EPR)直接证明蚀刻使得样品中形成大量的氧空位;阻抗测试表明该样品具有更高的电子转移活性.结合上述结论对蚀刻催化剂性能提升的机理做出了以下分析:复合催化剂中Bi_2WO_6和Bi_2MoO_6相互匹配的能带结构使得光生电子的转移和传输极为顺利,碱蚀刻使催化剂微观结构改变,并在Bi_2WO_6和Bi_2MoO_6表面制造大量氧穴位,光催化过程中氧空位有效捕获水分子中的氧原子;后续电子参与的两步还原反应将溶液中的溶解氧转化成·OH.上述分析结果为光催化反应中催化剂催化性能的提高做出实质贡献.     

表面态对TiO2纳米晶薄膜光电流的影响

研究TiO2纳米晶薄膜电极的光电化学特性。通过测定阳极光电流-时间瞬态光电流响应,分析纳米晶薄膜/溶液界面的光生电荷转移的动力学规律。光照后的慢电流响应与TiO2纳米材料的表面态有关。导带电子向深能级表面态的传递是造成慢电流响应的原因。     

ZnO/大孔碳复合材料的一步合成及其光催化性能（英文）

以硝酸锌和葡萄糖酸钠为原料,通过一步法合成纳米ZnO/大孔碳复合材料.葡萄糖酸钠不同官能团之间的协同作用在ZnO/大孔碳复合材料的生成过程中起到了重要作用.利用XRD,SEM,TEM,Raman和TGA对产品的物相、形貌和结构进行了表征.以亚甲基蓝(MB)为探针分子考察ZnO/大孔碳复合材料的光催化活性,结果表明,与商用ZnO粉末相比,ZnO/大孔碳复合材料具有更好的光催化活性.ZnO/大孔碳复合材料具有较高催化活性的可能原因是多孔碳具有优良的接受和传导电子性能,抑制了ZnO光生电子-空穴的复合几率,从而提高了光催化活性.     

微波辅助合成ZnO与多模式光催化性能研究

在微波辅助作用下制备了不同浓度的Zn O纳米材料.通过X-射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis/DRS)、扫描电镜(SEM)等测试手段对其组成、结构和形貌等进行了表征.结果表明,产物合成过程中辅以微波后,Zn O纤锌矿晶型结构未发生明显变化,且形貌呈现较为规则的纳米棒状.在紫外光、可见光及微波辅射多模式光催化降解罗丹明B的实验中,所制备的不同浓度Zn O纳米材料均具有较好的光催化活性,其中,0.2 M Zn O的光催化活性最好.     

溶剂热法制备石墨烯/Sb_2S_3纳米复合材料及其光催化性能

以天然鳞片石墨为原料,通过改进的Hummers法制备了氧化石墨(GO),然后以GO、三氯化锑(SbCl3)和硫代乙酰胺(CH3CSNH2,TAA)为反应物,1,2-丙二醇为溶剂,通过溶剂热法制备了石墨烯/Sb_2S_3(RGO/Sb_2S_3)纳米复合材料.用XRD、FT-IR、SEM、UV-Vis DRS、PL光谱等手段对复合材料的物相、官能团、形貌和光学性能进行了表征;并通过降解罗丹明B(RhB)对其光催化活性进行了考察.结果表明:所制备的复合材料中Sb_2S_3为正交晶相;Sb_2S_3与复合材料对可见光均有较强吸收,其能带间隙分别为1.55eV和1.43eV;PVP和GO的浓度对材料的形貌、复合效果和光催化活性有重要的影响,当GO浓度为0.5mg/mL时,所制备复合材料(RGO/Sb_2S_3-0.5)的复合效果最好,有很多粒径为85~100nm的硫化锑纳米颗粒附着在石墨烯片层表面及片层之间,其在PL谱中的发射峰最低,光生电子-空穴对的分离效果最好,光催化效率最高,在300 W氙灯照射下,9h后其降解率达90%以上,是纯Sb_2S_3的1.3倍.另外,以对苯二甲酸(TA)为荧光探针,证明了光催化过程中羟基自由基(·OH)的存在;通过加入·OH消耗剂维生素C(Vc),进一步证明了在光催化过程中·OH起了非常重要的作用.     

简易溶液法合成CsPbBr_3的光探测性能研究

设计并实现了一种新颖高效的制备CsPbBr_3纳米材料的实验方法 .首先通过一种简单的溶液法获得CsPbBr_3,并采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射图谱(XRD)对其形貌和结构进行了表征.将其作为光敏材料,对其进行光探测性能测试发现,CsPbBr_3具有较好的光响应性以及较大的光电流,其响应上升时间和响应下降时间分别是1.325s和0.754s,光电流在5V偏压,0.9mW的光强下是14.11μA/cm~2.除此之外,可以发现I-V曲线是线性的,而且无论是在有光还是无光的情况下,电流都是随着偏压增大而增大,有光时的电流大于无光时的电流.因为光照时,CsPbBr_3材料的内部会产生大量的光生电子空穴对,从而会增加材料中的自由电子的数目,最终导致光电流变大.光照变强时,其电流大于弱的光照强度,这是因为光照强度变强时,照射到材料表面上和接收的光能量就会变得更加的多,从而导致了电流的增加.这项工作表明,所制备出的CsPbBr_3光探测器具有良好的光电特性,并为将来开发其他含有CsPbBr_3材料的实际应用提供了一种思路和更加积极的证明.     

TiO2纳米粒子的制备和表征及光催化活性

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米粒子,利用XRD,TEM,SPS,XPS,PL和UV-VIS测试技术对样品进行了表征.考察了TiO2样品的微晶尺寸、晶型结构、表面组成、光电性能和光学性能以及焙烧温度对TiO2粒子性质的影响.结果表明随着焙烧温度升高,TiO2纳米粒子完成了相转变过程,并表现出量子尺寸效应.600℃焙烧的TiO2纳米粒子具有与国际商品P-25型TiO2粒子相类似的晶相组成、结构、形貌和粒子尺寸,并且表面含有一定量的氧空位,这解释了表面有一定量的羟基氧和吸附氧,同时进一步引发表面态能级.TiO2纳米粒子PL光谱的产生与其表面氧空位和缺陷有很大关系,并能够提供氧空位和缺陷浓度以及光生电子和空穴的分离与复合等信息.此外,在光催化氧化苯酚的实验中,600℃焙烧的TiO2纳米粒子表现出最高的光催化活性,这与表征结果一致,说明TiO2纳米粒子的性质如晶型结构和表面组成等是影响其活性的主要因素.     

等离子体Ag/介孔黑TiO2空心球用于可见光催化制氢

以介孔黑二氧化钛空心球为模板,通过真空诱导辅助热还原方法在介孔黑TiO2空心球孔道及表面生长等离子体Ag纳米粒子,制备了等离子体Ag/介孔黑TiO2空心球可见光催化剂.用XRD、UV-Vis、SEM、TEM和XPS等多种表征手段对Ag/介孔黑TiO2空心球进行了详细的结构表征.结果表明,表面Ag粒子的存在显著提升了该复合材料的表面等离子体共振(SPR)效应,使得复合材料在可见光区的吸收增强,从而提高了太阳光的利用率;适量的Ag粒子有利于光生电荷迁移与分离.相比于介孔黑TiO2空心球,等离子体Ag/介孔黑TiO2空心球在模拟太阳光AM1.5G和可见光下的光催化产氢性能显著提升.     

磁性核壳Fe_3O_4@TiO_2纳米材料的制备及光催化性能表征

为解决TiO_2光催化纳米材料在使用过程中不易回收的问题,采用直接水解法成功制备了磁性核壳结构Fe_3O_4@TiO_2纳米材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等对其物理化学特性进行了表征,并且考察了制备工艺条件,如钛酸四丁酯(TBOT)用量、氨水用量、反应温度、反应时间等因素对Fe_3O_4@TiO_2纳米颗粒光催化效果的影响。结果表明,TiO_2在Fe_3O_4颗粒表面进行了有效的包覆,形成了良好的包覆层,优化后制备工艺条件为:TBOT用量1.0 m L、氨水用量0.3 m L、制备温度85℃、制备时间4h,所得Fe_3O_4@TiO_2纳米材料对罗丹明B的催化降解效率明显提高,罗丹明B降解率达到98%。对负载前后纳米颗粒的磁滞回线进行测试发现,TiO_2的包覆并未明显减弱Fe_3O_4的磁性,所制备的可回收磁性Fe_3O_4@TiO_2催化剂具有良好的稳定性和重复利用性能。     

Cu掺杂TiO2纳米粒子的溶胶-水热法制备及其SPV和PL研究

采用溶胶-水热法合成掺杂Cu的TiO2纳米粒子,利用XRD,SPS和PL等测试手段对样品进行了表征,重点研究了Cu掺杂对样品表面光电(SPV)和光致发光(PL)性质的影响,并探讨了Cu的作用机制.结果表明,Cu掺杂能够促进TiO2晶型转变,这可能与CuO微晶能够促进金红石成核有关;Cu掺杂使TiO2的SPS和PL信号强度均下降,这可能与Cu2+易于捕获光生电子生成具有全充满结构的Cu+有关.并且掺Cu量越大,SPS和PL信号均下降越显著,但当掺Cu量大于0.5%时,下降缓慢,说明Cu2+捕获光生电子效率接近极限.     

XPS谱线加宽函数的测定

X光电子谱(XPS)已在固体表面成分分析及表面电子能态的研究中获得了广泛的应用。但是由于常用的X光源的非单色性以及电子能谱仪本身的仪器传递特性,常使X光电子谱的谱形加宽,分辨率降低。为此,常采用退卷积的方法对XPS实验数据进行数字处理^[1],以提高其分辨率。在退卷积时,首先必须知道谱线的加宽函数。我们采用了两种方法对加宽函数进行了测量,并获得一致的结果。     

表面修饰纳米TiO2光催化动力学及EIS分析

采用溶胶-凝胶法以掺杂Fe3+和沉积Ag做表面修饰,制备了TiO2、0.03%Fe3+-TiO2、3%Ag-TiO2三种纳米材料工作电极,并用XRD表征了膜的晶相结构和晶粒尺寸.考察了膜电极催化降解反应.以高压汞灯为光源,通过紫外-可见分光光度计测定证实RhB在催化剂作用下的光催化动力学为一级反应,反应速率常数及在同一实验条件下的降解率依TiO2、0.03%Fe3+-TiO2、3%Ag-TiO,的顺序增大.用IM-6e电化学阻抗仪进行了电化学阻抗谱(EIS)的测量,设计了模拟电路并得到了拟合值.在实验的扫描范围内(10-5-105Hz)发现此光催化反应的速控步为电荷转移过程,得到的Nyquist图的圆弧半径及其模拟阻值大小与光催化降解动力学常数及降解率变化趋势相反.     

过渡金属掺杂氧化锌纳米线磁性研究

一维(ID)氧化物纳米材料,如纳米线(NW)具有重要战略意义在基础科学和技术应用领域.这些新颖的纳米材料表现出卓越的物理性能.特别是氧化锌纳米线是有希望的基石对光电子和透明电子器件,并且经过渡金属掺杂可导致铁磁性.这里我们报道氧化锌纳米结构合成及其掺杂.对其物理性能进行了测量系统,它们表现出极大的潜在应用在电子和自旋电子学.     

具有特殊晶面立方体Cu2O/C3N4中空管的制备及其光催化性能研究

通过湿化学法将具有特殊晶面的立方体Cu2O原位生长在C3N4管上,得到了Cu2O/C3N4异质结.利用立方体Cu2 O的高稳定面(100)晶面改善Cu2 O的稳定性,再利用C3 N4的光催化作用共同促进光催化活性.具有特殊晶面的Cu2 O纳米颗粒尺寸较小(约300 nm),并且具有较大的比表面积,同时也增大了Cu2O/C3N4复合材料的比表面积(275 m2·g-1),提供更多的反应活性位点.Cu2 O与C3 N4相比带隙较小,有助于调整Cu2 O/C3 N4复合结构的吸光范围以及价带位置.因此,具有特殊晶面的Cu2 O和C3 N4构建的异质结能有效地促进光生载流子的分离与迁移,从而提高光催化活性,Cu2 O/C3 N4复合材料在光催化降解四环素反应中降解率高达98％.     

TiO_2锐钛矿晶化度对其光生电荷性质及光催化活性的影响

采用溶胶-水热法合成掺杂La、Zn以及La和Zn共掺杂的纳米TiO2。重点调控纳米TiO2的热稳定性及改善锐钛矿相的晶化度,在维持与P25型TiO2具有相似晶相组成条件下,考察锐钛矿相晶化度对光生电荷分离及光催化活性的影响。结果表明,La或Zn离子的引入能抑制晶相转变过程,且前者的抑制作用明显大于后者,相转变温度从500℃升高至750℃。表面光电压谱证实,锐钛矿相的晶化度越高,光生电荷越易分离。虽然La或Zn的引入可以提高纳米TiO2单位面积上的光催化活性,但却不能超过P25的活性。此结果表明锐钛矿晶化度强烈影响光生电荷的性质和光催化活性。     

球壳型复合光催化材料Fe_3O_4·TiO_2·Bi_2WO_6的制备及其光催化性能研究

以磁性材料Fe_3O_4为内核,采用水热合成技术成功制备出球壳型结构的复合光催化材料Fe_3O_4·TiO_2·Bi_2WO_6,并使用XRD、SEM和PL光谱等技术手段对样品进行了详细的研究. Fe_3O_4·TiO_2·Bi_2WO_6具有高的光生载流子分离效率,表现出良好的可见光光催化活性和化学稳定性.     

ZnGa_2O_4纳米晶的自蔓延燃烧合成及其液相光催化性能

以硝酸锌和硝酸镓为前驱物,以氨基乙酸为燃料,采用自蔓延燃烧法成功地合成出ZnGa2O4纳米晶.利用X射线衍射（XRD）、氮吸附、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和高分辨电镜（HTEM）表征了ZnGa2O4纳米晶的晶相结构、比表面积、表面形貌和晶粒大小.考察了其在紫外光下对液相中甲基橙（MO）的光催化降解性能.结果表明：自蔓延燃烧法合成的ZnGa2O4是具有大孔结构的纳米材料,颗粒小和比表面积大,具有良好的光催化降解MO的性能;通过调控硝酸根离子与氨基乙酸的摩尔比,可实现对ZnGa2O4的晶粒大小及比表面积的调控.     

Cr(N)-β-Cr2N纳米粒子的制备与结构

文献[1]、[2]研究表明,通过改变阳极材料或者反应室的气氛,可以制备出不同的纳米胶囊.本文用电弧放电法在氩气、氢气以及氮气的混合气氛中制备了Cr(N)-β-Cr2N纳米粒子.并分别用X光粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)进行结构与物相表征.