超薄SnO_2修饰Cu_2O多孔薄膜的可见光光电化学性能

在FTO(即掺杂氟的Sn O2透明导电玻璃)基底上采用两步恒流电沉积,得到厚度约500 nm的金属Cu薄膜,然后置于Sn O2溶胶中浸渍并经175°C加热氧化,制得由超薄Sn O2修饰的Cu2O多孔薄膜。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电镜(SEM)和漫反射–紫外可见光谱(UV-Vis DRS)表征了试样的结构、形貌及光学性质。通过在0.2 mol/L Na2SO4溶液中测试样品在可见光和零偏压下的光电流,分析了薄膜的光电化学性能。结果表明,超薄的Sn O2修饰层能显著增强Cu2O多孔薄膜的光电化学性能。在Sn O2溶胶中浸渍10 s所制备的超薄Sn O2修饰Cu2O多孔薄膜,其光电流密度是Cu2O未修饰薄膜的4倍。     

镍掺杂对FTO薄膜光电性能的影响及机理分析

本文以单丁基三氯化锡(MBTC)为锡源,氟化铵(NH₄F)为氟源,甲醇为溶剂,六水合氯化镍(NiCl₂·6H₂O)为镍源,采用气溶胶辅助化学气相沉积(AACVD)制备了镍掺杂FTO薄膜。利用分光光度计、四探针电阻仪及霍尔效应测试仪对镍掺杂FTO薄膜的光学性能、电学性能进行表征和分析,并基于第一性原理对掺杂体系的电子结构进行了计算。结果表明,Ni掺杂的FTO薄膜为四方金红石结构,导电性能有所提高。当Ni/Sn为2%(原子数分数)时,品质因数Φ_TC达到3×10^-2Ω^-1,电阻率ρ为3.79×10^-4Ω·cm,可见光平均透过率约为80%,载流子浓度n为6.88×10²⁰ cm^-3,迁移率μ为13.31 cm²·V^-1·s^-1。     

聚乙二醇对FTO基底上电沉积?热氧化制备的ZnO薄膜光电化学性能的影响

通过先电沉积后热氧化的方法在氟掺杂Sn O2(FTO)基底上制备了多孔ZnO薄膜。研究了聚乙二醇(PEG-6000)质量浓度对ZnO薄膜的形貌、结构及可见光光电流的影响。结果表明,在恒定电流密度7.0 mA/cm~2沉积300 s的条件下,于含有0.4 mol/L Zn Cl2、5.0 mol/L NH_4Cl和0.4 mol/L H3BO3的镀液中添加10～200 mg/L的PEG-6000,有利于在FTO基底上得到结合良好的金属Zn沉积层,热氧化后转变为有基底Sn自发掺杂的多孔ZnO薄膜。其中PEG质量浓度为50 mg/L时制得的ZnO薄膜厚度最大、孔隙最多,表现出良好的光电化学性能。     

锶掺杂氧化锌薄膜的制备及其可见光催化性能研究

采用超声辅助喷雾热解法,在400℃玻璃衬底上,制备了一系列不同锶掺杂量的氧化锌(SZO)薄膜,通过XRD、SEM、EDX、UV-Vis吸收谱和PL对样品的结构、表面形貌、元素组成和光学特性进行了表征,并研究了其可见光催化性能。XRD显示,所有薄膜样品皆为六角纤锌矿结构且呈现c轴择优取向,没有观察到其他杂相的衍射峰。UV-Vis吸收谱显示,锶掺杂使得氧化锌薄膜样品在可见光区的光吸收性能增强。样品的室温PL谱中,均可观察到380 nm附近的紫外发光峰和500 nm附近的绿发光峰,并且随着锶掺杂量的增加,绿发光峰明显增强。光催化测试结果显示,前驱体溶液中n(锶)/n(锌)为3%时,制得的SZO薄膜可见光催化活性最高。     

溴氧化铋掺杂聚乙烯薄膜的可见光自降解性能研究

将光催化剂Fe-BiOBr与聚乙烯(PE)混融,制备可见光自降解的PE薄膜,分析热稳定性、降解前后力学性能、亲水性以及降解后的SEM照片。结果表明:PE-1具有较好的热稳定性,拉伸强度以及断裂伸长率分别为12.6 MPa和102%。此外,PE-1在光照10 h后,表现出明显的降解行为,拉伸强度和断裂伸长率的下降幅度分别为83.3%和69.6%,并且从疏水性转变成亲水性。通过SEM分析,证实PE-1发生了有效降解,说明PE-1可以有效用作可降解塑料材料。     

可见光照射下Fe3+掺杂量对玻璃基TiO2薄膜亲水性能的影响

采用溶胶-凝胶法在普通玻璃衬底上制备了不同Fe3+掺杂量的TiO2薄膜.通过X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、UV-Vis-NIR3600型紫外-可见分光光度计、CA-XP150型水接触角测试仪研究了不同Fe3+掺杂量对TiO2薄膜微观结构、表面形貌、光学性能和亲水性能的影响.结果 表明,所制备的不同Fe3+掺杂量的TiO2薄膜均具有锐钛矿结构;随着Fe3+掺杂量的增大,薄膜样品(镀膜玻璃)在可见光区的平均透过率从70.28％降低到61.45％.当薄膜中Fe3+掺杂量为0.25mol％时,薄膜样品具有最佳的亲水性能,在可见光照射120 min后水接触角降到3.2°;在黑暗中放置20 h后水接触角恢复到4.0°.     

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。     

Fe掺杂ZnO纳米薄膜的制备与光催化性能研究

利用低温水热法在石墨烯涂覆的聚对苯二甲酸乙二醇酯(GPET)柔性衬底上制备了Fe掺杂ZnO (FZO)纳米复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)对样品的晶体结构和微观形貌进行了表征。实验结果表明,Fe掺杂前后的ZnO纳米复合材料均为六方纤锌矿结构,且没有其他杂质峰出现。ZnO/GPET纳米薄膜为不规则的棒状,而Fe掺杂使其生长成横截面为正六边形的纳米棒状结构。光致发光(PL)谱表明,FZO/GPET使其电子-空穴对的复合效率大大降低。与ZnO/GPET纳米材料相比,FZO/GPET纳米复合材料具有更好的光催化活性,在紫外光照射下,对亚甲基蓝(MB)的降解率增加了7.1%。同时,对FZO/GPET的光催化机理进行分析,结果表明其光催化性能的提高得益于ZnO与Fe金属粒子的协同作用。     

可见光响应Fe掺杂ZnO/凹凸棒石复合材料的制备和光催化性能

采用直接沉淀法制备了Fe掺杂ZnO/凹凸棒石(Fe-ZnO/ATP)复合材料,评价了其在可见光条件下(＞400 nm)光催化降解高浓度亚甲基蓝(MB)溶液的性能,并系统研究了ZnO负载量、Fe掺杂量和焙烧温度等对复合材料吸附性能和光催化性能的影响.结果表明,ATP的复合增强了复合材料对MB的吸附能力,MB在最佳条件下制备的Fe(0.3％)-ZnO(50％)/ATP复合材料上降解的表观反应速率常数(kapp)为4.2×10-3 min-1,反应3.5h后的降解率可达65.40％,与ZnO相比较,kapp和MB的降解率提高了2.6倍.XRD、TEM和UV-Vis-DRS的结果表明,复合材料中ATP的结构在热处理过程中基本保持不变,复合材料中ZnO的粒径明显减小,暴露了更多的活性位点.另外,Fe的掺杂可明显增强复合光催化剂对可见光的吸收,增强了对光的利用效率,从而使复合材料显示出优异的光催化活性.     

二硫化钼薄膜的原位制备及其光电化学性能研究

以钼酸(H_2MoO_4)和硫氰酸铵(NH_4SCN)为原料,将导电玻璃垂直悬挂在水热反应釜中,采用水热法在220℃的条件下,成功原位制备出二硫化钼薄膜,并考察了不同反应时间(12、24、36 h)对水热法制备二硫化钼的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对所制备的二硫化钼的物相、形貌和成分进行了表征。利用电化学工作站对二硫化钼薄膜电极进行光电化学、阻抗谱和Mott-Schottky曲线的测试,结果表明,水热反应24 h制备的样品具有更优异的光电化学性能。     

银复合激光刻蚀FTO薄膜的光电性能

在掺氟二氧化锡(FTO)薄膜基底表面用激光刻蚀凹槽后以磁控溅射法复合金属Ag层,然后进行炉内退火处理,制得Ag复合激光刻蚀FTO薄膜。研究了Ag层厚度对样品表面形貌、晶体结构及光电性能的影响。结果表明,当Ag层厚度为5 nm时,大部分银纳米颗粒均匀密集地分布在凹槽内表面而不是凹槽外表面。复合银纳米颗粒及炉内退火有效地提升了FTO薄膜的光电性能。Ag层厚度为5 nm的薄膜在400～800 nm波段的透光率为78.40%,方块电阻为8.21Ω,品质因子达到1.069×10^-2 Ω^-1。     

碳掺杂ZnO薄膜及可见光催化氮合成氨

采用磁控溅射双靶共溅射方法，在玻璃表面成功制备了高催化活性的碳掺杂ZnO薄膜。通过X射线衍射仪、高倍透射电镜、X射线光电子能谱仪等表征了碳掺杂ZnO薄膜，并在可见光催化氮合成氨实验中评价了薄膜的催化剂性能。结果表明碳掺杂的ZnO薄膜中存在碳量子点，尺寸为4nm，晶面间距0.21nm，薄膜可以吸收可见光。同时ZnO晶格中的碳提高了ZnO导带的位置，增强了激发电子的还原能力。当碳掺杂量为1.03%时，氨氮产量为5.15×10^–4mol/(h·cm²)。利用反胶束蚀刻法又成功地在玻璃表面蚀刻出了微米坑，坑口径为0.5～2μm，坑深为100～500nm。与平面玻璃表面上的薄膜比较，在光催化氮合成氨实验中微米坑玻璃表面上薄膜的氨氮产量提高了约1.4倍，膜基结合力提高了2倍多。结合薄膜的能带结构图讨论了碳掺杂ZnO薄膜的光催化机理。     

反溶剂沉淀法合成Fe3+掺杂ZnO纳米结构及其可见光催化性能

以氯化胆碱-草酸低共熔溶剂(ChCl-OA DES)为溶剂，ZnO和Fe₂O₃为原料，通过简单的反溶剂沉淀法制备出不同掺杂浓度的Fe³⁺掺杂ZnO(Fe-ZnO)纳米结构。采用SEM、XRD、拉曼光谱、XPS等手段对所制Fe-ZnO结构与形貌进行了表征。结果表明，Fe-ZnO是由直径为20～30 nm纳米晶组装而成的微米棒。不同掺杂浓度的Fe-ZnO纳米晶均为六方铅锌矿结构，Fe³⁺很好地进入ZnO晶格。同时考察了所制Fe-ZnO的光吸收特性和光催化活性，发现Fe³⁺掺杂使其吸收峰红移至可见光范围，有效增强了可见光区域的催化活性。当Fe掺杂量为1.0%(atom)时，样品的光催化活性最好，比ZnO增大了约102倍。这说明Fe³⁺掺杂可改善ZnO对可见光光子的捕获能力。     

Fe3+掺杂TiO2薄膜材料的制备与光催化性能研究

以载玻片为基材,通过溶胶-凝胶技术制备Fe3+离子掺杂的TiO2薄膜。采用甲基橙作为目标降解物,研究Fe3+掺杂薄膜的光催化活性,采用X-射线衍射、扫描电镜和紫外-可见光吸收谱等技术对薄膜相关特征进行了表征。研究表明,当Fe/Ti物质量比为0.25%时,光催化活性最高。经500℃焙烧2h制备TiO2薄膜具有锐钛矿结构,TiO2粒子大小均匀,有孔隙结构。掺杂Fe3+使薄膜TiO2粒子减小,孔隙率增加,而粒子粒径分布不均匀增加,且吸收强度增加吸收边有一定的红移。     

阳极氧化法制备TiO_2薄膜及光电化学性能研究

采用阳极氧化法,分别以稀硫酸溶液和氟化钠-乙二醇-水溶液为电解液,在钛片上制备纳米TiO_2薄膜。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对纳米TiO_2的形貌及结构进行表征,并通过瞬态光电流谱、光电压-电流及交流阻抗谱测试纳米TiO_2电极的光电化学性能。结果表明,稀硫酸电解液中制备的TiO_2为层状堆积结构。在氟化钠-乙二醇-水溶液中制备的TiO_2为多孔状结构,具有优良的光电化学性能,其光电转化率可以达到1.02%。     

WO3/ZnWO4复合薄膜的制备及其光电化学性能

采用水热法在导电玻璃(FTO)上制备WO3纳米薄膜,然后通过改变水热反应时长(1、3、5 h)在WO3纳米薄膜上成功制备了WO3/ZnWO4复合薄膜.利用XRD和SEM对WO3/ZnWO4复合薄膜样品的组成结构及形貌进行分析.并对WO3/ZnWO4复合薄膜样品进行吸收光谱测试、光电流测试、光电催化测试和交流阻抗测试.结...     

离子液体辅助Fe掺杂TiO2的制备及可见光活性

以钛酸四丁酯为钛源,FeC2O4·2H2O为铁源,离子液体([C4MIM] BF4)为模板剂采用溶胶凝胶法制备了具有大比表面积及可见光活性的Fe掺杂介孔TiO2光催化材料.采用X射线衍射仪、氮气吸附-脱附仪、透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱对样品进行表征.结果表明所制备样品IL-Fe/TiO2中TiO2主要以锐钛矿相存在,Fe掺杂量对TiO2晶相影响不大,样品IL-0.1％ Fe/TiO2具有介孔结构和较大的比表面积,颗粒尺寸在30 nm左右.紫外可见光谱分析表明铁掺杂后TiO2的吸收带红移,带隙能降低.以亚甲基蓝为模拟污染物,在可见光(λ＞420 nm)下测定样品光催化活性,结果表明IL-0.1％ Fe/TiO2的可见光催化活性最高.     

液相沉积法制备Fe3＋掺杂TiO2薄膜及其性能分析

液相沉积法制备Fe3＋掺杂的TiO2亲水性薄膜,利用扫描电镜、水滴接触角的测试分析了薄膜的表面形貌及铁离子对亲水性能的影响。     

镧掺杂纳米二氧化钛的可见光光催化性能研究

采用经La2O3掺杂后的纳米TiO2粉末作为光催化剂,以300 W卤钨灯作为可见光光源,对水中的苯酚进行光催化降解,考察了La2O3不同的掺杂量、焙烧温度、pH值以及催化剂用量等因素对降解率的影响。实验结果表明:在光照射3 h后,纳米TiO2粉末在La掺杂量为0.5%,焙烧温度为600℃,pH为5,催化剂用量为1 g/L时的光催化活性最高,苯酚的TOC去除率为42.7%。