镁与锂共掺杂氧化锌纳米薄膜的结构与特性研究

以溶胶凝胶法成长了锂与镁共掺杂氧化锌纳米薄膜,并且探讨了锂掺杂与镁掺杂对薄膜结构、光学特性及电性质的影响。结果发现,锂掺杂量增加时XRD的2θ值向低角度偏移,VO缺陷随锂掺杂量增加而变大,进而使薄膜内含氧量降低且呈富锌(Zn-rich)态。在富锌状态下Lii缺陷增加,进而使得电子浓度增大。镁掺杂能降低,VO缺陷形成,使薄膜内含氧量提高而转向富氧(O-rich)态,在偏富氧态下Lii缺陷形成几率降低,LiZn缺陷形成几率增大。锂掺杂氧化锌薄膜的导电型态为n型,再掺杂镁时则能提升含氧量而抑制施体型缺陷的形成,得到Li_(0.008)Zn_(0.933)Mg_(0.059)O薄膜呈p型导电型态。     

自燃烧法合成氮、铁共掺杂TiO2及其可见光光催化活性

以硫酸钛、硝酸铁、尿素为原料,采用自燃烧法制备了氮、铁共掺杂的纳米TiO2粉体.XRD结果显示氮、铁共掺杂的纳米TiO2主要为锐钛矿相.当氮、铁共掺杂时,二氧化钛光谱吸收红移至可见区.XPS结果表明:铁进入TiO2的晶格中形成浅势,氮则取代氧原子形成了N-Ti键,它们的形成降低了二氧化钛的带隙,从而提高了可见光区的光催化能力.当氮、铁对钛的物质的量比分别为0.5%和0.6%时,其在可见光下降解亚甲基蓝的降解率分别是单掺杂和纯TiO2的1.4和3倍.     

硫镧掺杂纳米TiO2的合成及其抗菌性能研究

以钛酸四丁酯为钛源,聚乙二醇200为分散剂,采用溶胶-凝胶法制备一种新型的硫镧掺杂纳米TiO2抗菌材料.通过透射电镜和X射线衍射对纳米材料的微观结构进行表征分析,并检测硫、镧掺杂对纳米TiO2抗菌性能的影响.结果表明,所制备的硫镧掺杂TiO2为锐钛矿型纳米晶,硫、镧的掺杂导致TiO2的粒径变小.抑菌试验结果显示,在日光灯和紫外灯照射下,所制备的硫镧掺杂TiO2纳米材料具有良好的抗菌性能,在日光灯照射下抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度MIC值均≤250 mg/mL.通过与纯的TiO2对比,掺杂硫镧TiO2的抑菌效果更明显,且其抗菌性能与掺杂硫镧的含量成正相关.     

硫铁共掺TiO2水热合成及其光催化性能的研究

以TiC14为钛源,FeCl3和硫脲为掺杂剂,分别在不同温度下水热反应2h制备硫和铁共掺杂的纳米TiO2,采用XRD、可见分光光度计对样品进行表征,并以在可见光激发下纳米TiO2对甲基橙光催化降解体系评价其光催化活性.结果表明,水热温度在160℃以上时,硫铁的共掺杂能促使锐钛矿晶粒的形成.金红石TiO2与少量的锐钛矿TiO2混合能有效提高光催化性能,其中以水热温度为170℃的共掺样品的催化效果最好.     

硫与铁共掺杂对二氧化钛光催化性能的影响

采用水热法制得了硫和铁共掺杂的纳米TiO2光催化剂(TiO2-S-Fe).结果表明:TiO2S-Fe为金红石和锐钛矿的混晶,具有较高的光催化活性,太阳光照射50 min和紫外光照射60 min时对甲基橙的降解率分别达99%和975.TiO2-S-Fe具有较高光催化活性的原因可能是:掺杂的硫取代TiO2中的晶格氧形成Ti-S键,使TiO2的带隙能窄化引起对可见光的响应;同时部分掺杂的硫以S6 形式存在,从而增强了TiO2-S-Fe的表面酸强度,提高了对氧和有机物的吸附;铁掺杂降低了电子和空穴的复合几率.阴阳离子的协同作用提高了Ti02的紫外和可见光催化活性.     

掺氮TiO_2的制备与光谱分析

用硫酸钛与氨水反应得到TiO2前体,煅烧后制得掺氮TiO2粉体,研究了不同温度和加热时间下掺氮TiO2的XPS、FTIR和紫外可见光谱,结果表明,掺氮TiO2在400℃下加热1 h,所得粉体是锐钛矿相结构,与未掺杂TiO2相比,吸收边红移22 nm,对400~510 nm的可见光有一定的吸收率。氮的掺杂不仅使TiO2带隙变小,而且有助于氧空位的形成。     

溶胶-凝胶法制备B掺杂TiO2纳米粉体及其光催化性能研究

本研究采用溶胶-凝胶法制备了B掺杂TiO2纳米粉体.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)等测试手段对其进行了表征,以亚甲基蓝为模拟污染物,评价了不同热处理条件下的粉体在可见光下的光催化活性.结果表明:B掺杂对TiO2表面形貌没有明显影响,但抑制了TiO2晶粒的长大和TiO2由锐钛矿型向金红石型的转变;部分B以B2O3的形式存在,部分B掺入到TiO2晶格间隙形成B-O-Ti键;B掺杂未改变TiO2的吸收边带,且使得TiO2对可见光的吸收有所减弱;B掺杂能有效促进TiO2表面活性基团Ti-OH的生成,该基团能够有效捕获空穴,从而提高光催化活性;B掺杂TiO2粉体在650℃煅烧的催化活性最高,对亚甲基蓝的2h降解率比未掺杂TiO2提高16.51％.     

自组装复合模板法制备Fe3+掺杂TiO2光催化材料

以聚乙烯醇和聚乙二醇为复合模板剂,硫酸氧钛为前驱体,制备了Fe3+掺杂有序介孔TiO2光催化材料。结果表明,当Fe3+掺杂浓度为0.25%,煅烧温度为400℃时,孔径可达到6.5 nm,且结构有序,稳定性高。光催化降解丙酮的活性评价表明,上述条件下Fe3+掺杂能够明显提高TiO2的光催化活性。     

多种光源下氮掺杂TiO_2光催化降解染料废水的研究

以尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂纳米TiO2粉末,以甲基橙溶液为模拟染料废水,分别在可见光、模拟太阳光和紫外光条件下,研究了氮掺杂纳米TiO2光催化降解染料废水的性能。结果表明:氮掺杂可以提高TiO2的可见光催化活性;氮含量和煅烧温度对氮掺杂TiO2光催化活性影响较大,n(N)∶n(Ti)为10%且经500℃煅烧的氮掺杂TiO2在可见光和模拟太阳光下均具有最佳的光催化活性;然而在紫外光下,氮掺杂TiO2的光催化活性低于未掺杂的TiO2样品。     

GdBaCo_2O_(5.5)及其掺杂体系Co自旋态的第一性原理计算

通过第一性原理计算,讨论GdBaCo_2O_(5.5)及Fe掺杂体系的稳定磁有序结构。基态下的GdBaCo_2O_(5.5),Co原子磁矩以G类反铁磁排列最为稳定,且处于高自旋态;引入的Fe原子掺杂,倾向于进入被八面体晶格氧包围的Co格点;且可以显著提高低温下铁磁相的稳定性;这些都与实验报道一致Co变价引入额外氧空位后,晶胞中有两层氧空位缺陷形成能较低,有利于氧离子在层中迁移,这与分子动力学模拟的报道吻合.