共掺杂SnO2气敏元件的直接制备及对乙醇气体选择性的研究

以无水SnCl₄为主要原料,采用溶胶-凝胶法直接制备出了（Zn, La）共掺杂的SnO₂气敏元件,并采用X射线衍射、透射电子显微镜、拉曼光谱和气敏性能测试仪等对样品进行了表征。结果表明,（Zn, La）共掺杂SnO₂的物相仍为正方金红石型结构,共掺杂有效地抑制了制备过程中SnO₂晶粒的长大。共掺杂SnO₂样品的最佳操作电流为110 mA,共掺杂样品SL-5对100 mg/L乙醇气体的选择性最好（灵敏度为100）,远远优于未掺杂SnO₂（灵敏度为48）的,且样品SL-5的响应时间和恢复时间都比较短,分别为9和7 s,而未掺杂SnO₂相应的响应时间和恢复时间分别为15和11 s。     

Nd掺杂对ZnSe薄膜微结构的影响

利用真空蒸发的方法制备ZnSe多晶薄膜,并采用双源法对薄膜进行了稀土元素Nd的掺杂。对薄膜进行了XRD测试,并计算了薄膜的晶粒尺寸、晶格常数以及内应力。结果表明,当原子配比Zn∶Se=0.9∶1时可制备较理想的ZnSe多晶薄膜,稀土Nd掺杂并未改变样品的物相结构,掺杂使得薄膜的晶粒尺寸减小,晶胞体积增加,内应力和晶格常数改变。实验还发现,适度的轻掺杂Nd可增加ZnSe薄膜的光透射性。     

Gd,B共掺杂改性TiO_2纳米颗粒的可见光光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了Gd和B共掺杂的TiO2纳米颗粒,研究了TiO2纳米颗粒在可见光下的光催化活性。应用XRD、TEM和UV-Vis等手段对TiO2纳米颗粒的物相、粒径、形貌及光学性能进行了表征。结果表明,掺杂可以抑制TiO2晶粒增长,阻碍TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。紫外-可见吸收光谱显示,共掺杂纳米颗粒在可见光区吸收有较强提高,共掺杂离子以协同作用拓展TiO2光谱响应,使吸收带产生红移,提高光生载流子的分离效率。光催化降解实验表明,共掺杂TiO2纳米颗粒有很高的可见光光催化活性,以500℃热处理的共掺杂摩尔比为0.005 Gd和0.04 B的TiO2纳米颗粒光催化效果最好,在可见光下对甲基橙的降解率为98.9%。     

Gd,B共掺杂改性TiO2纳米颗粒的可见光光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了Gd和B共掺杂的TiO2纳米颗粒,研究了TiO2纳米颗粒在可见光下的光催化活性。应用XRD、TEM和UV-Vis等手段对TiO2纳米颗粒的物相、粒径、形貌及光学性能进行了表征。结果表明,掺杂可以抑制TiO2晶粒增长,阻碍TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。紫外-可见吸收光谱显示,共掺杂纳米颗粒在可见光区吸收有较强提高,共掺杂离子以协同作用拓展TiO2光谱响应,使吸收带产生红移,提高光生载流子的分离效率。光催化降解实验表明,共掺杂TiO2纳米颗粒有很高的可见光光催化活性,以500℃热处理的共掺杂摩尔比为0.005 Gd和0.04 B的TiO2纳米颗粒光催化效果最好,在可见光下对甲基橙的降解率为98.9%。     

Zn、S共掺杂对TiO_2纳米颗粒结构和光解甘油水溶液制氢性能的影响

以钛酸丁酯、硝酸锌和硫脲为原料,采用溶胶-凝胶法制备了不同n(Zn)/n(Ti)的Zn、S共掺杂的TiO_2光催化剂。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、激光拉曼光谱(FT-Raman)、紫外-可见漫反射(UV/vis DRS)等对催化剂的结构和光吸收性能进行了表征。结果显示,Zn和S在TiO_2纳米颗粒中均匀分布,Zn以ZnO形式存在,而S以SO2-4形式存在,共掺杂未改变TiO_2的锐钛矿结构。Zn和S共掺杂后,TiO_2纳米颗粒的晶粒变小。由于Zn的掺杂,在TiO_2禁带中产生了杂质能级,降低了纳米材料的禁带宽度,抑制了光生电子和空穴的复合,从而提高了光吸收效率。而S的掺杂,增加了催化剂表面的酸性位,有利于光催化活性的提高。掺杂了Zn、S的TiO_2光催化甘油水溶液制氢的效率远高于纯TiO_2。在氙灯照射下,3%Zn、S共掺杂催化剂的产氢速率可达到150.5μmol/(h·g)。     

Fe、N掺杂纳米TiO_2薄膜的光催化性能

为了得到具有良好光催化性能,且易于成膜的纳米TiO_2,采用胶溶法制备透明TiO_2溶胶,以浸渍提拉方式涂膜,通过元素掺杂来提高纳米TiO_2的光催化性能,由实验结果可知,Fe、N共掺杂TiO_2薄膜的各项性能优于N掺杂、Fe掺杂,不论是单掺杂还是共掺杂其掺杂后的性能都比未掺杂的TiO_2光催化性能要好,Fe、N共掺杂TiO_2薄膜在180 min时对8 mg/L的亚甲基蓝溶液的降解率达到99%,接触角测试可知60 min紫外光光照时薄膜样品的接触角都下降到0°,且XRD分析可知制备的样品主要是锐钛矿相,SEM观察发现,制备的薄膜表面均匀致密,晶粒尺寸约为10 nm左右。     

水热法制备In掺杂ZnO薄膜的表面形貌及其光学性质

采用水热法在ZnO籽晶层上制备了不同In掺杂量的ZnO薄膜,用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外可见分光光度计和荧光光谱仪等测试分析薄膜的微结构、表面形貌、透射谱和室温光致发光谱.结果表明,In离子的掺入未改变薄膜的晶相结构,但抑制了ZnO晶粒的生长,使得ZnO的结晶度明显下降.随着In含量的增加,薄膜表面rms粗糙度和平均颗粒尺寸均逐渐减小,光学带隙Eg先增大后减小.所有薄膜的PL谱中均观察到405 nm左右的紫光发光带,研究了In掺杂量对紫光发光带的强度和峰位的影响,并对其紫光发射机理进行了探讨.     

W-C-N掺杂纳米二氧化钛的制备和光催化性能

采用溶液燃烧法制备了W-C-N掺杂的纳米二氧化钛。通过X-射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM),X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱等对样品进行表征;XPS的结果表明成功的实现了W、C、N的共掺杂。XRD结果表明所制备的掺杂二氧化钛主要为锐钛矿型,晶粒尺寸在9~15 nm。TEM的结果表明所制备的二氧化钛粒径分布在30~180 nm。对水溶液中甲基蓝在直接阳光下的降解实验表明所制备的掺杂纳米二氧化钛比Degssa P-25表现出更好的光催化活性。     

稀土掺杂混晶TiO2薄膜的制备和性能

利用溶胶-凝胶法在瓷片表面制备了纯的和少量Eu3 掺杂的TiO2薄膜,并用X-射线衍射技术对样品进行了表征。研究了少量Eu3 掺杂对样品相结构、晶粒尺寸和光催化降解亚甲基蓝活性的影响。利用相结构与TiO2薄膜光催化活性关系,探讨了少量Eu3 掺杂对TiO2薄膜的光催化活性的影响。结果表明,与纯TiO2薄膜相比,适量掺杂Eu3 可以显著提高其光催化活性。当Eu3 的质量分数为0.02%,TiO2薄膜的光催化活性最佳,降解率为62%,金红石相质量分数为17.2%,平均晶粒粒径为20 nm;Eu3 掺杂强烈地抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变并减小了晶粒尺寸,有利于提高光催化活性。     

锌和硅共掺杂二氧化钛纳米晶的光催化性能及其增强机制

分析了锌、硅单掺杂及锌和硅共掺杂对二氧化钛光催化活性的影响.结果表明,锌和硅共掺杂二氧化钛光催化剂的光催化活性明显高于纯二氧化钛光催化剂和单掺杂的二氧化钛光催化剂.光催化机制分析表明,结晶质量、晶粒尺寸、晶粒表面缺陷浓度、掺杂导致价带与导带宽度的改变等因素是获得增强的光催化活性的关键因素.