p-n异质结型光催化剂BiOBr/NaBiO3的制备与可见光催化活性

采用化学蚀刻法在NaBiO3表面利用HBr与NaBiO3的反应原位沉积BiOBr,制备了异质结型光催化剂.利用X射线粉末衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)和扫描电子显微镜(SEM)等对其相结构、微观形貌和光吸收性能进行了表征.光催化实验结果表明,BiOBr/NaBiO3在可见光下可以有效降解罗丹明B(RhB)溶液,当BiOBr与NaBiO3的摩尔比为40.1%时,BiOBr/NaBiO3具有最大催化活性.通过不同牺牲剂的加入及荧光实验结果推测了该异质结型材料光催化过程中光生载流子的传输方向及活性物种.研究结果表明,BiOBr/NaBiO3催化活性的增强主要归结为两者之间形成了有效的异质结,其内建电场能够促进光生载流子的分离,同时h+在光催化降解过程中是主要的活性物种.     

ABO3型钙钛矿结构的可见光光催化剂LaCo0.5Ti0.5O3的设计与合成

采用溶胶-凝胶法在较低温度条件下设计合成了新型的具有ABO3型钙钛矿结构的三元金属复合氧化物LaCo0.5Ti0.5O3. 通过TG-DTA, XRD, XPS, UV-Vis DRS等测试技术和可见光光催化活性测试对其进行了表征. 结果表明, 与LaCoO3和La2Ti2O7相比, LaCo0.5Ti0.5O3样品表现出相对较高的可见光光催化活性, 并且合成温度较低. 这是由于原料中的Co2+和Ti4+离子通过电荷补偿作用使产物B位的两种金属均以+3价氧化态分布所致.     

La掺杂Bi2O3的制备、表征与可见光催化活性

采用浸渍法制备了La掺杂Bi2O3(La-Bi2O3)光催化剂,利用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光致发光谱(PL)等分析测试手段对样品的La掺杂量、晶体结构和光谱特征等进行了表征,并以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)水溶液的降解作为探针反应,考察了样品的可见光催化性能.结果表明,适量的La掺杂能有效抑制Bi2O3由四方相向单斜相转变,并将光吸收范围拓展到550 nm以上.掺杂的La可取代Bi2O3晶格中部分Bi,形成Bi—O—La键,并生成了少量镧铋复合氧化物(La0.176Bi0.824O1.5),它们的存在能有效抑制光生电子-空穴对的复合,从而提高光催化量子产率.可见光照射下2,4-DCP的光催化降解实验表明,La-Bi2O3具有良好的可见光催化性能,并且当La的掺杂量为3%(摩尔分数)时,催化剂的可见光催化效率最高.     

对BiVO4/BiPO4复合物可见光催化活性提高的研究

采用水热法合成出具有不同V、P物质的量之比的BiVO₄/BiPO₄复合物.n_V/n_P分别为:0.1/9.9、0.5/9.5、1/9、3/7、5/5.采用 XRD、FE-SEM、EDS、拉曼、可见光光度计、漫反射以及电化学等测试手段对BiVO₄/BiPO₄复合物进行表征.在可见光条件下降解亚甲基蓝来评价BiVO₄/BiPO₄复合物的光催化活性.结果显示,当n_V/n_P<3/7的时候,BiVO₄/BiPO₄复合物的光催化活性随着BiVO₄含量的增加而增加,当n_V/n_P=3/7的时候,复合物具有最佳的光催化性能,反应速率常数k为0.005 1 min^-1,是纯BiPO₄的23.2倍.BiVO₄/BiPO₄复合物的光催化机制主要是由于BiVO₄的加入,提高了电子-空穴的分离率,进而提高了光催化活性.     

氧化物SrFeO3-δ的可控制备与磁性

应用熔盐路线通过控制温度和时间成功合成了微立方和纳米片层形貌的SrFeO3-δ化合物。X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和能量色散X射线光谱(EDS)以及热重分析(TGA)结果表明,微立方形貌化合物SrFeO2.86为四方相,空间群I4/mmm,纳米片层形貌化合物SrFeO2.62是钙铁矿(空间群Ibma)和正交相(空间群Cmmm)的复合物。磁学性能研究表明,SrFeO3-δ形貌对其性能有明显地影响;自旋失挫的减少与铁磁相互作用的增加密切关联;尽管成分几乎相同,但是形貌上的各向异性导致了明显不同的磁学性能。     

SrTiO3的合成及其光催化还原CO2的性能

本文采用水热合成法制备钙钛矿型半导体光催化剂钛酸锶,紫外光激发下,在甲醇溶液中还原CO2制得甲酸甲酯,并通过负载Ag降低了电子与空穴的复合几率,有效地提高了光催化活性。同时,发现了Ag的负载量、负载方法以及表面活性剂对光催化活性的影响规律。借助XRD分析了催化剂的晶型并计算出颗粒的粒径,SEM、TEM、HRTEM观测了催化剂颗粒的形貌,UV-vis吸收光谱检测了其光激发特性。最终,获得了一步水热法制备Ag含量为5wt%的Ag/SrTiO3具有较高催化活性的优化实验结果。     

锌掺杂OV-β-Bi2O3可见光催化活性的提高:能带结构的调节和电荷分离的促进

采用溶胶-凝胶-原位碳热还原处理的方法,制备了一种含有氧空位（OV）的新型Zn掺杂β-Bi₂O₃纳米材料（OV-Zn：Bi₂O₃）,氧空位的浓度可以通过改变Zn²⁺的掺杂量进行调节。作为参照,只有氧空位没有Zn²⁺的新型β-Bi₂O₃（OV-β-Bi₂O₃）也通过类似的方法制得。通过紫外可见漫反射光谱、X射线光电子能谱、电子顺磁共振、光致发光光谱和光电化学测试,系统研究了氧空位和Zn²⁺掺杂对OV-Zn：Bi₂O₃降解亚甲基蓝（MB）和2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-TCP）可见光催化活性的综合影响。结果表明,氧空位的引入不仅可以使光吸收向长波方向拓展,而且可以促进光生载流子的分离。因此,与传统的β-Bi₂O₃相比,OV-β-Bi₂O₃对亚甲基蓝（MB）和2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-TCP）的降解活性显著增强。对于OV-Zn：Bi₂O₃催化剂,Zn²⁺掺杂可使光催化剂的价带边缘向下移动,增强了光激发空穴的氧化能力,并且适量的锌掺杂也能提高光生载流子的分离效率。因此,OV-Zn：Bi₂O₃的可见光活性优于OV-β-Bi₂O₃,而且当Zn与Bi物质的量之比为0.3时,OV-Zn：Bi₂O₃-0.3对MB和2,4,6-TCP的降解活性最高。     

锌掺杂OV-β-Bi2O3可见光催化活性的提高:能带结构的调节和电荷分离的促进

采用溶胶-凝胶-原位碳热还原处理的方法,制备了一种含有氧空位(OV)的新型Zn掺杂β-Bi₂O₃纳米材料(OV-Zn∶Bi₂O₃),氧空位的浓度可以通过改变Zn²⁺的掺杂量进行调节。作为参照,只有氧空位没有Zn²⁺的新型β-Bi₂O₃(OV-β-Bi₂O₃)也通过类似的方法制得。通过紫外可见漫反射光谱、X射线光电子能谱、电子顺磁共振、光致发光光谱和光电化学测试,系统研究了氧空位和Zn²⁺掺杂对OV-Zn∶Bi₂O₃降解亚甲基蓝(MB)和2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)可见光催化活性的综合影响。结果表明,氧空位的引入不仅可以使光吸收向长波方向拓展,而且可以促进光生载流子的分离。因此,与传统的β-Bi₂O₃相比,OV-β-Bi₂O₃对亚甲基蓝(MB)和2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)的降解活性显著增强。对于OV-Zn∶Bi₂O₃催化剂,Zn²⁺掺杂可使光催化剂的价带边缘向下移动,增强了光激发空穴的氧化能力,并且适量的锌掺杂也能提高光生载流子的分离效率。因此,OV-Zn∶Bi₂O₃的可见光活性优于OV-β-Bi₂O₃,而且当Zn与Bi物质的量之比为0.3时,OV-Zn∶Bi₂O₃-0.3对MB和2,4,6-TCP的降解活性最高。     

具有稳定可见光催化活性TiO2薄膜的常温制备

采用溶胶-凝胶法，通过钛酸丁酯水解制备了具有锐钛矿-金红石-板钛矿混晶晶粒的TiO₂溶胶。以四磺酸酞菁铜(CuTsPc)为敏化剂，经水浴加热后获得具有可见光响应活性的TiO₂溶胶。使用该溶胶浸渍-提拉涂膜，在室温下晾干即可得到酞菁敏化的TiO₂薄膜(CuTsPc-TiO₂)。对敏化溶胶的制备条件及薄膜的性能进行了考察，并探讨了CuTsPc的负载机理。结果表明:延长水浴时间或提高TiO₂溶胶中的CuTsPc浓度有利于增大薄膜中CuTsPc的负载量。随着薄膜中CuTsPc量的增加，薄膜的可见光催化活性增强，但CuTsPc负载过多又会导致薄膜光催化活性降低。CuTsPc通过静电作用在TiO₂胶粒表面发生吸附，从而实现在薄膜中均匀、牢固的负载，保证了CuTsPc-TiO₂薄膜在循环使用过程中的稳定性。     

聚丙烯酰胺凝胶法合成TbFeO3 纳米颗粒及其可见光催化活性

采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了TbFeO3纳米颗粒, 研究了不同络合剂对样品的纯度、 颗粒尺寸及形貌的影响. XRD分析结果表明, 以酒石酸、 柠檬酸或乙二胺四乙酸(EDTA)为络合剂, 在650 ℃下烧结均可制备出单相TbFeO3纳米颗粒, 但产物的平均粒径不同; 而采用乙酸或草酸为络合剂则难以制得纯相样品. SEM观测结果表明, 以酒石酸为络合剂制备的颗粒细小, 均匀、 形貌规整、 呈球状, 平均粒径约为50 nm; 以柠檬酸为络合剂制备的颗粒主要以近球形为主, 颗粒的尺寸分布相对较宽, 平均粒径约为100 nm; 以EDTA为络合剂制备的颗粒主要呈椭球状, 颗粒尺寸较均匀, 但颗粒间存在不同程度的黏连现象, 平均粒径约为110 nm. 这3种样品的BET比表面积分别为15.4, 8.3和6.8 m2/g. 紫外-可见漫反射吸收光谱研究表明, TbFeO3纳米颗粒的带隙为1.95~1.98 eV. 分别以甲基橙(MO)、 罗丹明B(RhB)、 亚甲基蓝(MB)、 酸性品红(AF)和刚果红(CR)5种有机染料为目标降解物, 考察了TbFeO3颗粒的光催化活性. 结果表明, 在可见光辐照下颗粒表现出良好的光催化活性, 其中, 以酒石酸为络合剂制备的样品光催化效果最好.     

熔融盐法制备富氧空位TiO2纳米片及其光催化性能

氧空位缺陷对半导体材料性能的积极作用引起人们越来越多的关注。本文中,以TiCl₄在三氟乙酸中的水解产物为前驱体,通过一步熔融盐法成功合成了具有富氧空位的蓝色TiO₂纳米片。由于熔融盐低的氧分压,使前驱体在煅烧过程中消耗了TiO₂中的晶格氧从而产生大量的氧空位和Ti³⁺。紫外-可见漫反射光谱测试表明,蓝色TiO₂纳米片的带隙宽度减小至2.69eV,光吸收范围从紫外光区拓宽到可见光区。所制备的蓝色TiO₂纳米片表现出优异的光催化活性,在全光谱照射下,对若丹明B的光降解速率是纯TiO₂的47.3倍。同时,形成的晶格氟掺杂能有效地稳定氧空位,极大地提高了光生载流子的分离效率。本工作为在半导体氧化物材料内构建氧空位提供了新的思路。     

Markedly enhancing the visible-light photocatalytic activity of LaFeO3 by post-treatment in molten salt

The visible-light photoactivity of LaFeO₃ prepared by conventional co-precipitation method can be markedly enhanced by a simple and efficient post-treatment method. The catalyst treated with molten KNO₃ exhibited the highest rate constant of 0.061 min⁻¹ and after 60 min visible-light irradiation, 98% Acid Red 18 was decolorized, which was much higher than P25 TiO₂.     

Preparation and Magnetic Property of La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3 Nanorod by Combination Sol-Gel with Molten Salt

La0.7Sr0.3MnO3(LSMO) nanorods were synthesized by a method combining sol-gel with molten salts at 950 °C for 10 h, which employed KCl+NaCl(mass ratio 4:1) as eutectic molten salts. The morphologies and magnetic properties of the resulting LSMO nanorods were investigated by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy(TEM), and vibrating sample magnetometer(VSM) measurements. It was found that the obtained perovskite manganite LSMO was a uniform nanorod with a d...     

Low Temperature Molten Salt Synthesis of Perovskite-type ACeO3(A=Sr,Ba) in Eutectic NaCl-KCl

A molten salt method was developed for the synthesis of ACeO₃(A=Sr, Ba) with perovskite structure at 750 ℃(SrCeO₃) and 850 ℃(BaCeO₃) in the eutectic NaCl-KCl. The synthetic temperature was much lower than that of the conventional method(generally>1000 ℃). The structure and morphology of the product were characterized by means of X^-ray diffraction(XRD), field emission scanning electron microscopy(FESEM) and transmission electron microscopy(TEM). The results show that the synthesized octahedral SrCeO₃ crystallizes in the orthorhombic system with the unit cell parameters of a=0.85855 nm, b=0.61523 nm, c=0.60059 nm, and the synthesized cuboid BaCeO₃ crystallizes in the cubic system with the unit cell parameter of a=0.43962 nm. The result of X^-ray photoelectron spectroscopy(XPS) analysis indicates that both Ce⁴⁺ and Ce³⁺ exist in the two structures, and the Ce⁴⁺/Ce³⁺ peak area ratios for SrCeO₃ and BaCeO₃ are 1.93 and 2.12, respectively. Meanwhile, the adsorbed/lattice oxygen ratios(1.87 for SrCeO₃ and 3.04 for BaCeO₃) indicate the existence of a lot of oxygen vacancies in the structures of SrCeO₃ and BaCeO₃, which indicates a far-reaching significance to study the corresponding physicochemistry performance.     

Preparation and Magnetic Property of La0.7Sr0.3MnO3 Nanorod by Combination Sol-Gel with Molten Salt

La0.7Sr0.3MnO3（LSMO） nanorods were synthesized by a method combining sol-gel with molten salts at 950 ℃ for 10 h, which employed KCl＋NaCl（mass ratio 4：1） as eutectic molten salts. The morphologies and magnetic properties of the resulting LSMO nanorods were investigated by X-ray diffraction（XRD）, scanning electron microscopy（SEM）, transmission electron microscopy（TEM）, and vibrating sample magnetometer（VSM） measurements. It was found that the obtained perovskite manganite LSMO was a uniform nanorod with a diameter of about 50 nm and a length of longer than 500 rim. The Curie temperature（To） of the LSMO nanorod used here was 262 K, much lower than that of bulky single crystal LSMO（360 K）. The low Curie temperature might be a result of the great disorder near the grain boundary, which could be observed clearly from the TEM picture.     

钙钛矿结构B位掺杂化合物LaCO1-xFexO3的光催化活性研究

用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型LaCo1-xFexO3系列化合物，使用XRD、XPS、红外和紫外等手段对其进行了表征和测定，并测定了其对活性艳红水溶性染料脱色的光催化活性．实验结果表明在B位掺杂Fea 后使LaCoO3光催化活性明显提高，当x=0．05时，即LaCo1-xFexO3的光催化活性最佳。     

钙钛矿(ABO3)型复合氧化物的光催化活性变化趋势与分析

有关钙钛矿（ABO3）型复合氧化物的制备、晶体结构、磁性、电导率、表面性能及催化活性的研究已有许多报道,但对其兴催化性的研究迄今报道很少,本文采用不同的B（Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co）位及A（Ca,Cd,Pb）位离子,以不同方法合成了ABO3型复合氧化物,研究了其对有机染料的脱色率,发现其光催化活性的变化趋势与A和B原子的Allrd-Rochow电负性有着密切的定量关系。     

熔盐电导的多维键参数分析

本文用模式识别－人工神经网络结合化学键参数法，总结熔盐电导的半经验规律，在此基础上讨论了熔盐电导的主要影响因素及电导机理。     

熔盐电化学创新研究——武汉大学电化学研究中心熔盐电化学研究工作简介

简要介绍近3年武汉大学电化学研究中心在熔盐电化学方面的若干研究进展:1)熔盐电解固态化合物制备单质硅及其合金以及无机功能材料;2)适于高温熔盐的全密封长寿命Ag/AgCl参比电极和可负载微量粉末的金属腔(坑)工作电极新技术;3)“三相界线电化学”新概念以及描述三相界线在薄层固态化合物电解还原过程中扩展变化的薄层模型.