掺杂Ce4+对溶胶-凝胶法制备二氧化钛薄膜的结构和光催化特性的影响

采用溶胶-凝胶浸渍提拉法分别在氧化硅和石英衬底上制备了Ce4+掺杂的二氧化钛(TiO2)薄膜,在800℃的退火温度下保温30 min.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及紫外-可见分光光度计,对TiO2薄膜的结构和光催化性能进行了详细分析,并且进行了对甲基橙的降解实验.研究结果表明:掺杂后的薄膜由锐钛矿向金红石的相转变温度升高.随着掺杂浓度的升高,薄膜经历了由颗粒粒度分明转变到薄膜形成好、未出现明显颗粒的过程,且Ce4+掺杂摩尔百分数为10％的薄膜形成较好.随着Ce4+掺杂浓度升高,TiO2薄膜的光吸收峰先红移再蓝移,紫外区吸收范围先增大后降低.掺杂后薄膜对甲基橙降解率均得到提高,而掺杂10％降解率最大.     

Ni2+掺杂浓度对TiO2薄膜的制备及性能的影响

采用溶胶-凝胶法在石英(SiO2)衬底上制备了多层TiO2及Ni3+掺杂TiO2薄膜.利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman)及紫外分光光度计(UV-Vis)对薄膜样品进行结构性能表征.实验结果表明,在400℃下退火3h得到的TiO2薄膜均为锐钛矿相,Ni2+的掺杂对退火处理TiO2薄膜...     

Bi_2O_3/TiO_2纳米复合物的微波合成及光催化性质

以硝酸铋和硫酸钛为原料,通过直接投料微波辐射水解合成法制备了掺铋TiO2纳米复合物,并用XRD、TEM进行了表征。结果表明,直接投料摩尔比为1∶10掺铋TiO2纳米复合物,经500℃热处理后晶型为锐钛矿型,粒径为6～10nm。以催化降解甲基橙来考察其光催化活性,结果表明所制备的纳米复合物是一个好的催化剂。研究了Bi3+的掺杂量、热处理温度、催化剂用量对掺铋TiO2纳米复合物光催化性能的影响。当催化剂用量为1g/L时,2mg/L的甲基橙溶液在紫外光辐射30min后,降解率达到97%。该复合物对甲基橙溶液的光催化降解符合一级动力学方程。     

大孔TiO_2-ZnO复合纳米材料的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法和胶态晶体模板法,制备了大孔TiO2-ZnO复合纳米材料。其晶相结构和形貌特征采用X射线粉末衍射(XRD)、透视电子显微镜(TEM)进行了表征,并以甲基橙为降解对象,对其光催化活性进行了研究。结果表明,采用无皂乳液聚合法得到的聚苯乙烯(PS)微球粒径均匀,为900nm。以紧密堆积的PS胶态晶体为模板,制得的TiO2-ZnO复合纳米材料的大孔孔径约为900nm,孔壁厚度约为20nm。XRD结果显示,材料中的TiO2为锐钛矿型。光催化降解结果表明,大孔TiO2-ZnO复合纳米材料对甲基橙降解1.5h后降解率可达91.3%,与普通的TiO2-ZnO纳米粉体材料相比提高了11.2%.     

Cu掺杂TiO2纳米晶粉体的形态及光电性能研究

TiO2纳米材料良好的光电性能,为其作为制备染料敏化太阳电池等新型太阳电池的光阳极材料提供了很好的应用基础。采用溶胶-凝胶法成功制备了Cu掺杂的TiO2纳米晶粉体,并利用XRD、EDS、TEM以及荧光分光光度计对样品进行了表征,研究了Cu掺杂对TiO2的物相类型、微观结构、晶粒尺寸以及光致发光性能的影响。结果表明,Cu掺杂使Cu2+取代Ti 4+进入TiO2的晶格中,在抑制TiO2晶粒生长的同时促进了TiO2的晶型转变,但这种抑制和促进作用会随着Cu掺杂量的增加而减弱。3%（原子分数）的Cu掺杂能够有效增强TiO2对光生电子的捕获能力,降低光生电子的复合速率,优化其光电性能。     

Ho3+掺杂Al2O3粉体、薄膜的结构及其发光性能

采用高能球磨法及脉冲激光沉积法(PLD)分别制备了不同浓度的Ho3+∶Al2O3纳米粉体及薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、分光光度计、荧光光谱仪等分析手段研究了Ho3+离子掺杂对Al2O3结构及发光性能的影响。XRD图谱显示粉体样品为六方α-Al2O3结构,薄膜样品为体立方γ-Al2O3结构。1wt%Ho3+掺杂的Al2O3纳米粉体在454nm、540nm附近出现由Ho3+离子能级跃迁引起的吸收峰。采用579nm的激发光源对样品进行荧光光谱检测,发现两种样品在466～492nm波段均出现F+心所引起的缺陷发光峰,且发光峰的强度随Ho3+浓度的增加而增强。     

不同形貌TiO2微晶光催化降解甲基橙的研究

分别以钛酸正丁酯和四氯化钛为前驱体,以十二烷基苯磺酸钠(DBS)、十二烷基磺酸钠(SDS)、羟丙基甲基纤维素(HPMCS)为形状控制剂,利用溶胶-凝胶法制备不同形貌的TiO2微晶,并以甲基橙为模型化合物考察其光催化活性.XRD分析结果表明焙烧温度为500℃时所得TiO2均为锐钛型晶相.UV-vis分析表明加表面活性剂时所制备TiO2微晶吸收发生红移,带隙能下降.加SDS时所得立方形TiO2微晶的光催化活性高于其他样品.焙烧温度为600℃时TiO2微晶光催化活性最强,对甲基橙的降解速率最快.     

高分子网络凝胶法制备Nd∶YAG纳米粉体及其表征

以Al(NO3)3.9H2O、Y(NO3)3.6H2O和Nd(NO3)3.6H2O为原材料,丙烯酰胺和N′N-亚甲基双丙烯酰胺为单体和网络剂,采用高分子网络凝胶法制备了Nd∶YAG纳米粉体。分别用热重-差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和荧光分光光度计对所得样品进行表征。结果表明,钇铝石榴石晶相的形成温度为880℃,粉体呈珊瑚虫状,粒径随着温度的升高而增大。Nd∶YAG纳米粉在401nm处有强烈的发光峰,可以作为紫光光源的考虑对象;另外在研究中还发现了Nd3+在YAG中的浓度猝灭现象。     

基于Pt/GQDs双掺杂的TiO2介孔复合材料制备及其光学与传感性能

通过溶胶-凝胶法制备了Pt/GQDs双掺杂的TiO2基挥发性有机化合物(VOCs)传感材料。利用紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱(PL)、X射线衍射仪(XRD)分别对Pt/GQDs-TiO2复合材料进行分析和表征。GQDs的有效掺入,使Pt/GQDs-TiO2复合材料对光的吸收从UV向更宽的可见光区域偏移,更有利于在室温条件下增强介孔材料对VOCs的传感。重点对Pt/GQDs-TiO2复合材料进行了不同温度的焙烧处理,在室温情况下,检测了Pt/GQDs-TiO2复合材料对不同VOCs气体的传感响应。结果表明,在焙烧温度为300 ℃时,Pt/GQDs-TiO2复合材料在室温情况下对异丙醇表现出良好的传感特性,响应时间和恢复时间分别为15 s和53 s。     

CaBi2Ta2O9:Pr3+黄色荧光粉的制备与性能研究

采用高温固相反应法,制备了系列Pr3+掺杂的CaBi2Ta2O9(CBTO:Pr3+)Bi层状结构铁电氧化物(BLSFs)粉体。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的晶体结构和形貌进行了表征。利用积分球式分光光度计和荧光光谱仪对样品的光学性能进行了分析。XRD结果表明,所生成的样品均为CBTO纯相。样品的吸收和激发光谱表明,在449~500nm波长范围存在Pr3+的f-f跃迁吸收;样品的发射光谱由绿光(525~575nm)和红光(575~700nm)发射两部分组成,避免了白光LED中再吸收的问题。随着Pr3+掺杂浓度的增加,样品的发光强度先增强后减弱,当Pr3+的掺杂浓度为2mol%时发光强度最大。研究了Ca0.98Pr0.02Bi2Ta2O9的热稳定性,并通过计算得到其热猝灭激活能E=0.24eV。显色指数(CIE)色坐标图表明,所制备的样品可以被蓝光有效激发而发出黄光。研究结果表明,CBTO:Pr3+可以用于蓝光LED芯片激发用的黄色荧光粉。     

镧掺杂纳米二氧化钛透明光触媒乳液的制备及光催化性能

以四氯化钛、草酸、氨水、硝酸镧、D-山梨醇等为主要的实验药品,采用了常温络合-控制水解法,制备出平均粒径6.9 nm的镧掺杂纳米二氧化钛透明光触媒乳液。在太阳光照射下利用该透明乳液对酸性红3R染料降解,并研究了染料初始浓度、样品加入量、体系pH值、加热回流时间对降解效果的影响。采用XRD、纳米激光粒度分析仪、紫外-可见分光光度计等对样品的物相、粒径、组成、光吸收、光催化等性质进行了表征。结果表明,当镧掺杂量为0.1%、体系pH值为6、回流时间为10 min时,镧掺杂纳米二氧化钛光催化性能最好。太阳光照射60 min后,对浓度为25 mg/L的酸性红3R染料溶液的降解率达到98%以上。     

(La、Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷第二相形成机理

研究了(La、Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷第二相的形成机理.以锐钛矿TiO2、Nb2Os和La2 O3氧化物粉体为原料,采用传统固相烧结工艺制备了( La、Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷,采用SEM、EDS、XRD、AFM和TEM检测了(La、Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷样品的显微结构、化学组成、物相组成、热蚀沟和显微形貌;通过点缺陷热力学分析、晶界能和材料结构检测分析讨论了(La、Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷第二相的形成机理.研究结果表明,第二相的形成起源于掺杂La3+和Nb5+在晶界的偏析,偏析驱动力为弹性应变能.偏析离子在高能量晶粒表面或晶界面成核,并逐渐长大形成第二相.第二相主要在能量较高的晶面上生长,这有利于使整个材料体系的能量最低.     

纳米TiO_2光催化剂的改性及应用研究进展

对纳米TiO2的光催化反应机理及制备方法做了简要阐述,重点介绍了目前在纳米TiO2掺杂改性方面,尤其是非金属掺杂和共掺杂改性方面的研究进展。氮掺杂的TiO2是新发现的具有可见光催化活性的复合光催化剂,非金属掺杂可以使复合物的禁带宽度小于纯TiO2的禁带宽度,从而使TiO2的吸收边向可见光方向移动。对TiO2的N、C、S、P、卤素掺杂以及共掺杂的国内外研究现状进行了评述,分析了提高TiO2可见光催化活性的原因。对纳米TiO2光催化应用领域进行简单介绍,最后提出了在TiO2光催化剂研究中期待解决的问题及今后的发展方向。     

掺Fe~(3+)的A-TiO_2的水热法制备及其可见光光催化性能

以硫酸钛为原料,用水热法制备了掺Fe3+的TiO2粉末,并对其晶相结构进行了分析,考察了自制掺Fe3+的TiO2对甲基蓝溶液的光催化性能。结果表明:所制备的TiO2为锐钛矿型TiO2(A-TiO2)。可见光照下,用自制掺Fe3+的A-TiO2降解甲基蓝溶液的最佳条件是:于ρ(甲基蓝)为8mg/L的溶液中加入0.0203g掺Fe3+为5%(摩尔分数)的A-TiO2粉末,并加入φ(H2O2)为4%,室温反应4h,最高降解率达到约88%。     

纳米TiO_2的光催化机理及其影响因素分析

介绍了纳米TiO2光催化技术的研究进展,分析了纳米TiO2的光催化机理,详细论述了影响TiO2光催化活性的主要因素。研究发现,晶粒尺寸越小光催化活性越高;贵金属沉积可提高催化剂表面光生载流子的分离效率,能抑制电子与空穴的复合;半导体耦合有利于电荷分离,扩展对光谱吸收范围;掺杂金属可引起TiO2晶格发生位置缺陷,从而抑制电子与空穴的复合,改善光催化性能;掺杂非金属在抑制晶型转变、改变样品的光吸收率以及抑制光生载流子复合等方面具有显著影响,能提高纳米TiO2的光催化效率。     

纳米二氧化钛光催化降解室内甲醛气体的研究进展

室内甲醛气体浓度低,降解难度大。介绍了纳米二氧化钛(TiO2)光催化氧化降解室内甲醛气体的原理,详细探讨了提高光催化降解甲醛效果的方法,包括：二氧化钛催化剂改性;选用吸附性强的催化剂载体;提高光利用率;超声辅助催化和等离子体耦合。并对二氧化钛在可见光下催化降解室内甲醛的研究方向进行了进一步的展望。     

金属离子掺杂的TiO_2-SiO_2增透膜的制备及性能

为了得到高增透的TiO2-SiO2薄膜,采用sol-gel法制备了金属离子掺杂的TiO2-SiO2薄膜,并对其透射光谱和薄膜厚度进行了表征,研究了退火温度及不同金属离子掺杂(Al3+、Fe3+和Zn2+)对TiO2-SiO2薄膜增透性能的影响。结果表明:Al3+、Fe3+可提高薄膜在可见光波段的增透性,其中,掺杂Al3+的摩尔分数为0.4%的薄膜,未经退火处理的增透性能最佳(透射率可达98%)。掺杂Fe3+使薄膜的截止波长红移量最大,约为14nm。     

Enhanced photoluminescence properties of ZnS:Cu2+ nanoparticles using PMMA and CTAB surfactants

ZnS nanoparticles with Cu²⁺ doping have been synthesized at 80 °C through a soft chemical route, namely the chemical co-precipitation method at air atmosphere. The water soluble PMMA and CTAB were used as capping agents. The nanostructures of the synthesized nanoparticles have been analyzed using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR), UV–vis and fluorescence spectrophotometer. The sizes of as-prepared nanoparticles are found to be below 3.4–5.2 nm range. Room temperature photoluminescence (PL) spectrum of the undoped sample exhibits emission in the blue region with multiple peaks under UV excitation. On the other hand, in the Cu²⁺ doped ZnS samples enhanced visible light emissions with emission intensities of ∼2 times larger than that of the undoped sample are observed for CTAB capped sample. The phase changes were observed in different temperatures by TG-DTA.     

Enhancement of the up-conversion luminescence of ZnO:Yb3+/Er3+ by photonic crystals

The opal photonic crystals (PCs) were assembled by vertical deposition of polystyrene microspheres (PS), in which Yb3+, Er3+ co-doped ZnO powders were deposited on the surface of PC films. The phase, structure and morphology of the obtained samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscope (TEM). The performance of up-conversion photoluminescence (UCPL) was investigated by fluorescence spectrophotometer. The up-conversion (UC) emission of ZnO:Yb3+/Er3+on the PC surface is notably enhanced when the UC emission wavelength is overlapped with the photonic bandgaps of opals, which is attributed to Bragg reflection of photonic bandgap. The results show that PCs may have potential applications in the enhancement of UCPL and optoelectronic devices.