Al掺杂TiO2介孔材料的合成、表征和光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源、十八水硫酸铝为铝源、三乙醇胺为模板剂,采用研磨-溶胶技术合成了Al掺杂的TiO2介孔材料,并利用XRD、EDS、TEM、BET、UV-vis和IR等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及光学性能.结果表明:Al掺杂能够减小TiO2光催化剂的粒径,提高介孔TiO2的热稳定性;Al掺杂TiO2介孔材料的平均孔径为4.5 nm,比表面积达到110.2 m2/g;相比商用P25和介孔TiO2,Al掺杂介孔TiO2的吸收边发生红移,对初始浓度为20 mg/L的甲基橙进行催化降解1h后,其降解率达到92.5％.     

N,Al共掺杂TiO_2纳米材料的制备及其可见光降解葛根素

采用固相反应法合成了Al掺杂TiO2(Al-TiO2)及N与Al共掺杂TiO2(N-Al-TiO2)纳米材料,采用XRD、SEM、UV-Vis DRS、XPS、Raman以及N2吸附-脱附等手段对材料进行了物相结构表征。同时考察了可见光辐照下催化剂对葛根素降解性能。N-Al-TiO2纳米材料的微观形貌为短棒形;氮以阴离子(N3-)形式取代氧进入TiO2晶格,形成N—Ti键,Al3+以同晶取代方式占据TiO2晶格中Ti的位置;其表面N、Al、Ti及O的原子百分比组成(%)分别为7.8、3.6、32.7和55.9;并对葛根素显示出很高的可见光降解活性,2 h对葛根素的降解率达92.7%。3种材料对葛根素的吸附容量与其对葛根素的可见光降解能力一致,依次为N-Al-TiO2>纯TiO2>Al-TiO。     

利用电解锰渣-废玻璃制备陶瓷砖

为了解决电解锰渣对环境的污染,提高锰渣的利用率,研究了以电解锰渣-废玻璃为主要原料制备陶瓷砖。首先利用Ca O-Al2O3-Si O2三相图获得初始配方,然后进行了大量的实验,并对产品的晶相进行分析,确定陶瓷砖的最优配方。结果证明,锰渣的添加量为32%,废玻璃含量为25%,煅烧温度为950℃,煅烧时间为30 min时,陶瓷坯的主晶相为石英、钙长石、莫来石和方石英,收缩率为0.27%,符合GB/T 4100-2006陶瓷砖的标准。     

In对S-TiO_2纳米材料的吸附与缓释特性的调控

以固相反应法所合成的铟、硫掺杂二氧化钛纳米粉体为载体,研究了三磷酸腺苷(ATP)的吸附与缓释行为。结果表明,以TiO2为基体的纳米材料对ATP都有良好的吸附作用。40 min内,Inx-S-TiO2(x=0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)、STiO2和TiO2纳米粉体对ATP的吸附率(%)依次为82.3、91.5、98.6、93.7、89.2、75.7和66.0。其中In0.03-S-TiO2纳米粉体的载药量比纯TiO2提高了32.6%。In的含量与其吸附ATP的量呈抛物线型。纯TiO2及In、S改性纳米材料对ATP的释放均有一定的调控作用。5.5 h内,其释药百分比分别为In0.01-S-TiO2(61.4%)In0.05-S-TiO2(59.23%)In0.02-S-TiO2(57.9%)In0.04-S-TiO2(55.30%)In0.03-S-TiO2(51.45%)TiO2(37.5%)S-TiO2(25.8%)。In的掺杂,对S-TiO2纳米材料缓释ATP的速率起到明显缓释控制作用。ATP的缓释过程符合骨架溶蚀扩散机理。In在ATP释放过程中的流失量很少,均不足2%。In含量的变化对微球的突释效应有一定的调控作用。     

磷酸铝铁的低热固相合成及其形貌

分别以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板,通过AlCl3×6H2O, FeCl3×6H2O与NaH2PO4×2H2O之间的低热固相反应合成了不同形貌的磷酸铝铁微纳粒子,对合成样品进行了表征,探讨了铝/铁摩尔比、模板剂及焙烧温度对其形貌的影响,比较了不同形貌磷酸铝铁的催化性能. 结果表明,铁已进入磷酸铝骨架,形成的磷酸铝铁分子筛晶体结构及微观形貌与模板剂种类直接相关. 当铝/铁比为1:1时,以CTAB为模板所制FeAlPO-5是不规则形貌纳米粒子自组装的粉体;以SDBS为模板所制FeAlPO-11是球形纳米粒子粉体,粒径分布均为80~200 nm. 铝/铁比变化只对晶面的生长起抑制或促进作用;焙烧温度提高则有助于FeAPO-11向FeAPO-5晶型转化.     

N掺杂介孔TiO2柠檬酸催化合成及其光催化性能研究

采用柠檬酸酸催化溶胶-凝胶法合成了N掺杂介孔TiO_2,并用XRD、HRTEM、XPS、BET、UV-vis等手段表征了N-TiO_2。测试结果表明,煅烧前的样品是无定形TiO_2,低温煅烧后的产物是锐钛矿TiO_2,而750℃煅烧产物是金红石型。少量N元素的掺杂致使TiO_2的吸收带边位置发生少许红移,移向可见光区域。N_2吸附-脱附和光解甲基橙结果显示,N掺杂介孔TiO_2(3.0 at.%)的BET面积为102 m~2/g,孔尺寸大小约为9.8 nm,具有比P25更强的光催化降解甲基橙的能力。     

Ni-TiO2介孔材料的低热固相合成及其光降解甲基橙的动力学

以十六烷基三甲基溴化铵为模板, 通过钛酸丁酯与六水氯化镍的固相反应直接合成了镍掺杂的二氧化钛（Ni-TiO₂）介孔材料. 用X射线衍射、高分辨透射电镜、N₂脱附-吸附、红外、紫外以及拉曼光谱仪等分析技术对材料进行了物相与表面织构表征; 通过电感耦合等离子发射光谱仪对材料的元素组成进行分析; 同时研究了材料对甲基橙的光降解性能. 结果表明, 所得的介孔材料是锐钛矿型, 金属镍已进入了二氧化钛骨架, 镍的含量为3.62wt%; 孔壁是由无定形的晶界与微晶组成, 并伴有结构缺陷和痕量的金属镍氧化物; 其BET比表面积为102.4m²/g, 孔半径分布中心为2.4nm. 在298K下, Ni-TiO₂介孔材料对甲基橙溶液的紫外光降解行为遵循准一级动力学反应规律,其反应速率常数比纯TiO₂粉体大二倍, 且存在明显的浓度效应.     

后续的KOH腐蚀对ZnO纳米棒阵列及性能的影响

采用化学沉积和KOH腐蚀结合的方法,在FTO导电玻璃上制备了ZnO纳米棒阵列。用XRD、SEM、I-V曲线对ZnO纳米棒阵列的结构和性能进行了表征。结果表明:ZnO纳米棒为单晶,属于六方纤锌矿结构。后续的KOH腐蚀有利于ZnO纳米阵列形貌的改变及光电性能的提高,将ZnO纳米棒阵列作为光阳极制备染料敏化太阳能电池,被KOH腐蚀后的ZnO纳米棒阵列的光电转换效率(η)、短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)分别达到1.2%、0.006A/cm2、0.557V,与未被KOH腐蚀的ZnO纳米棒相比,光电转换效率提高了1.05%。     

后续的KOH腐蚀对ZnO纳米棒阵列及性能的影响

采用化学沉积和KOH腐蚀结合的方法,在FTO导电玻璃上制备了ZnO纳米棒阵列。用XRD、SEM、I-V曲线对ZnO纳米棒阵列的结构和性能进行了表征。结果表明：ZnO纳米棒为单晶,属于六方纤锌矿结构。后续的KOH腐蚀有利于ZnO纳米阵列形貌的改变及光电性能的提高,将ZnO纳米棒阵列作为光阳极制备染料敏化太阳能电池,被KO...