铋系半导体材料的光催化性能研究进展

光催化技术因其高效、绿色的优点,成为解决环境问题和能源危机的有效技术。研制性能优良的光催化剂是应用和发展光催化技术的研究核心之一。Bi系半导体光催化剂因其在可见光下具有良好的光催化性能而引起人们广泛的关注。为此,分类列举了几种常见的铋系光催化剂及其制备,综述了在光能利用率等方面通过掺杂改性取得的重大成果,并简要介绍了含高价铋的光催化剂的制备及其光催化性能。通过类比分析,从基础理论和实际应用方面提出了相关问题和展望。     

化学镀Pd膜的结构及其对Nb-Ti-Ni体系氢分离膜的氢渗透催化研究

采用碱性化学镀在Nb-Ti-Ni合金膜片表面和载玻片上沉积了Pd膜,利用X射线衍射(XRD),能谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM),示差扫描量热仪(DSC)等手段对Pd沉积膜的相结构、成分、形貌及热稳定性进行了分析。结果表明,制备的Pd沉积膜为非晶态结构,膜层呈现球状颗粒密排沉积形态,颗粒尺寸在1μm左右,膜中的P含量在3%～4%(质量分数,下同)。膜的热稳定性研究表明,在经675K热处理后,膜层仍保持其初始的颗粒密排沉积特征,随着温度的升高,颗粒尺寸有轻微增大的趋势,出现Pd相和Pd6P相。电化学测试结果表明,制备的非晶态Pd膜可显著提高合金膜片的氢渗透电流密度,相应的氢扩散系数增大,而非晶膜层经热处理后,其氢扩散系数有较明显的降低。     

BaBiO3电子结构与机械性能的第一性原理研究

为了给BaBiO3的实验研究提供理论基础,利用第一性原理计算并分析了3种不同晶系BaBiO3的电子结构及不同浓度Ta掺杂后的能带结构和立方BaBiO3的力学性能.通过计算得到的晶格常数与实验值相吻合,由于Bi原子的混合价态(+3价和+5价)产生Bi原子电子歧化现象,导致带隙被低估.计算结果表明,使用Ta部分替代Bi可实...     

CdS/Sr2Bi2O5复合光催化剂的制备、表征及性能测试

在固相烧结制备单相Sr₂Bi₂O₅的基础上,利用化学沉淀法制备了一系列CdS/Sr₂Bi₂O₅复合光催化材料来解决环境污染中的有机污染物问题。采用XRD、SEM、TEM、EDS和XPS进行了复合光催化剂的表征,通过降解亚甲基蓝评估其光催化性能。实验结果表明,CdS/Sr₂Bi₂O₅复合光催化剂由CdS和Sr₂Bi₂O₅两相组成,形貌为团聚状的Sr₂Bi₂O₅颗粒并附着在不规则的CdS颗粒上,两相表面紧密接触在一起,形成明显的界线,相互耦合形成异质结;当CdS/Sr₂Bi₂O₅摩尔比为1/1时,可见光光催化性能最好,40 min降解亚甲基蓝的效率达95%。进一步循环测试发现,复合光催化剂具有良好的稳...     

机器学习在轻质高熵合金设计中的应用

轻质高熵合金是一类相较于传统的合金具有更低密度和更高强度的新型材料,在航空航天、汽车工业、电子设备等高新产业有广泛的应用前景。然而,现阶段报道的高熵合金的强度与塑性的协调是亟待解决的一大难题,且制备工艺不完善,生产成本较高,暂时难以实现大规模推广与应用。因此,具有低密度和高强度的新型轻质高熵合金的设计与开发备受关注。着眼于准确、高效的机器学习方法在材料设计领域的应用与发展,基于国内外学者的研究成果,对利用机器学习低成本加速高熵合金设计进行了阐述,包括采用高通量实验与主动学习等方法不断挖掘、清洗、迭代、优化数据以及利用特征工程提高模型预测精度和性能,利用算法探寻标签值与特征变量间的关系,深入分析高熵合金性能强化的原因,并对近期机器利用学习预测轻质高熵合金的相结构及力学性能的研究进展进行了总结和展望。     

CaCO3/Ag2O复合光催化剂降解及抗菌性能研究

为提高CaCO₃的使用率,拓展其在处理污染物及抗菌方面的应用,利用沉淀法合成Ag₂O及添加CaCO₃进一步制备CaCO₃/Ag₂O光催化剂,通过XRD、XPS、SEM、TEM等对其结构组成、形貌晶格等方面进行表征。实验结果表明,当CaCO₃与Ag₂O复合比例为1∶1时,在可见光下30 min内对亚甲基蓝降解率可达90%,同时4次循环实验也表明,CaCO₃/Ag₂O复合光催化剂具有良好的稳定性。光催化剂抗菌试验表明,CaCO₃/Ag₂O复合光催化剂在30 min内可将金黄色葡萄球菌全部清除。CaCO₃负载Ag₂O形成异质结,促进了光生电子空穴对的分离,有效提高了复合体系光催化性能。     

Ce-Mg合金体系弹性性质与电子结构的第一性原理研究

为了探讨Ce-Mg体系金属间化合物的力学性质与其晶体结构相联系的微观机制,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了3种立方Ce-Mg体系金属间化合物CeMg、CeMg2和CeMg3的电子结构和弹性性质.计算结果表明,CeMg3有最高的体模量和剪切模量,分别为41.1 GPa和30.7 GPa,CeMg2的体模量和剪切模量则在3种金属间化合物中最低,分别为35.1 GPa和14.0 GPa.CeMg、CeMg2和CeMg3均满足立方晶系力学稳定性要求,CeMg3与CeMg为脆性材料,而CeMg2为延性材料.各向异性性质分析表明,CeMg具有很高的弹性各向异性,而CeMg2的体模量、剪切模量以及杨氏模量尽管最低,但其显示出良好的各向同性性能.计算COHP及电荷密度分布揭示了Ce-Mg合金体系弹性性质的变化与体系中化学成键差异密切相关,晶体中Mg-Mg键较强的材料比晶体中Ce-Mg键较强的材料有着更好的延展性.     

球形Bi_2WO_6光催化剂的合成与性能

以Bi(NO)3·5H2O、Na2WO4·2H2O为原料,采用水热合成法成功制备出纳米片组成的球形Bi2WO6,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见漫反射(UV-Vis)技术对其进行分析表征,研究水热温度和反应时间对催化剂合成的影响。通过在紫外及可见光(λ420 nm)照射下,降解罗丹明B(RhB、5 mg/L)溶液来评估其光催化活性,并且考察了催化剂投加量、RhB的初始浓度、光源对罗丹明B降解率的影响。结果表明,在180℃水热7 h为最佳制备工艺;催化剂的投加量为2 g/L时,以紫外光为光源,照射120 min对RhB的降解率可达到99.8%。     

Sb掺杂LiBiO3电子结构的第一性原理计算

通过能带结构、电子态密度、电子局域化函数、Bader电荷等方面的密度泛函理论(DFT)第一性原理计算,对掺杂了Sb的LiBiO3的电子结构进行研究,试图从理论角度探寻合适的光催化材料。计算结果表明,空间群为Pccn的正交LiBiO3为直接半导体,DFT计算带隙为0.23eV,而采用HSE泛函形式的计算带隙为1.18eV,较为接近实验测定值。随着Sb掺杂量的增加,LiBi1-xSbxO3的计算带隙逐渐加大,与纯LiBiO3相比,Sb掺杂体系中出现了具有更强键合作用的Sb-O键,有利于改善体系的光催化性能。     

水热合成Ag离子改性修饰Bi_2WO_6及其光催化性能

通过水热法以固体AgNO3为Ag离子来源,成功制备出系列Ag离子改性修饰Bi2WO6复合光催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、能谱仪(EDS)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)技术对其进行分析表征。研究表明,Ag离子可能取代Bi2WO6中的Bi 3+离子进入晶格,从而调节了禁带宽度。另一方面,纯Bi2WO6与Ag离子改性修饰Bi2WO6样品均为由纳米片自组装而成的球形结构,直径约为2~6μm。与纯Bi2WO6相比,Ag离子改性修饰Bi2WO6样品的结晶度较高且纳米片的排列也更致密,其光催化活性明显提高。在本文中形貌和能隙的优化是光催化性能提升的主要原因。当AgNO3的投加量为10%(摩尔分数)时,罗丹明B的降解率提高了近42%。