Ag/S/C共掺杂纳米TiO2的制备与光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了Ag/S/C共掺杂纳米TiO2,用于光催化降解气相乙醛.XRD分析结果表明掺杂纳米TiO2均为锐钛型晶相,BET测试表明它们具有较高的比表面积.UV-vis吸收表明S和C掺杂能明显降低TiO2的能隙宽度,而Ag 对此作用较小.Ag 掺杂能促进光生电子-空穴对的分离,从而提高光催化活性.Ag-S-C-TiO2-1催化剂的催化活性高于其它样品,在焙烧温度500℃,Ti∶Ag 摩尔比100∶1,Ti∶SCN-摩尔比1∶4时催化活性最强.Ag/S/C掺杂TiO2光催化活性除受前驱体影响外,还由于其晶相为锐钛型,并且比表面积高,能隙宽度低,因此有良好的光催化活性.     

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.     

Fe3+掺杂TiO2纳米晶溶胶的制备及性能

采用sol-gel法制备了Fe3+掺杂锐钛矿型TiO2纳米晶溶胶。对溶胶的物相结构和粒度分布进行了分析,并考察了薄膜的UV-Vis吸收光谱及溶胶的光催化性能。结果表明:Fe3+掺杂可提供杂质能级抑制电子与空穴的复合,且对TiO2溶胶粒子具有细化作用,因此TiO2溶胶的光催化活性提高,比未掺杂时最大提高了近30%。但Fe3+掺杂过多可能成为电子与空穴复合的中心,导致TiO2溶胶的光催化活性降低。r(Fe:Ti)的最佳范围为0.25~0.50。     

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。     

钕掺杂纳米二氧化钛光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法在Si(111)衬底上制备纳米TiO2薄膜,利用电化学阴极还原法对TiO2纳米薄膜掺杂Nd3+,对其结构及光催化活性进行研究,结果显示,所制备的样品均为多晶结构,随着Nd3+掺杂量的增加颗粒尺寸明显减小,比表面积增大.Nd3+的掺杂导致TiO2光催化剂吸光能力增强,同时吸收限红移,提高了光的利用率,并且当掺杂量为1.2%时,光催化活性最好.     

N掺杂纳米TiO_2的制备及光催化性能研究

以盐酸羟胺为N源,按r(盐酸羟胺:钛酸四丁酯)分别为1:2,1:1,3:2,2:1和3:1掺杂,采用sol-gel法一步制备N掺杂纳米TiO2。研究了焙烧温度和N掺杂量对样品晶相结构及其在紫外光和紫外–可见光下对罗丹明B光催化活性的影响。结果表明,增大N掺杂量可抑制样品由锐钛矿相向金红石相转变。r(盐酸羟胺:钛酸四丁酯)为2:1时,样品经500℃焙烧后对罗丹明B的紫外光催化降解率1h内达54.81%,样品经600℃焙烧后对罗丹明B的紫外–可见光催化降解率2h内可达99.13%。     

陶瓷釉用TiO_2光催化剂的制备研究

制备了SiO2-TiO2和SiO2-ZrO2-TiO2复合光催化剂,并将其加入到陶瓷釉料中,结果表明,SiO2-TiO2,SiO2-ZrO2-TiO2复合粉体经1323 K煅烧后仍具有较好的光催化活性;但用SiO2改性的TiO2粉体添加到陶瓷釉料中,经1323K煅烧后,由于釉料中碱金属及碱土金属等离子的侵蚀,TiO2全部转变为金红石相,所制得的陶瓷釉料不具有光催化活性;而采用ZrO2-SiO2共同改性TiO2粉体添加到陶瓷釉料中,经1323 K煅烧后,TiO2基本上仍以锐钛矿相存在,所制得的陶瓷釉料具有良好的光催化活性;最后对改性TiO2粉体和光催化釉料的光催化机理进行了讨论.     

铁氮共掺杂制备TiO_2及其蓝光下的光催化性能

用硝酸铁和盐酸羟胺分别作Fe源和N源,在TiO2溶胶中同时引入Fe和N,一步合成得到Fe、N共掺杂的纳米TiO2粉末。用XRD等技术研究了焙烧温度和N源量对其晶相结构的影响,并用低功率蓝光LED作光源测试其光催化性能。结果表明,400℃焙烧的Fe、N共掺杂TiO2粉末具有最好的催化性能,2h内对若丹明B的降解率达68.0%。增加N源量,有利于Fe在TiO2晶格中扩散,减小晶粒度;Fe、N共掺杂对TiO2的催化性能具有协同作用,其催化能力明显优于单掺杂样品;降解机理可能与紫外光源有所不同。     

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。     

铁、镧共掺杂纳米TiO2可见光催化性能研究

通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了铁、镧共掺杂纳米TiO2,采用X线衍射仪(XRD)、X线光电子能谱(XPS)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和荧光分光光度计(FL)等测试手段对样品进行表征。结果表明,500℃煅烧后的掺杂TiO2均呈锐钛矿型,平均粒径为6.1nm,掺杂抑制了TiO2粒径的长大,掺杂的Fe3+、La3+能有效进入TiO2晶格。掺杂使TiO2的吸收带边红移且在可见光区的光吸收增强,样品的荧光强度越小,催化效果越好。可见光光催化降解甲基橙实验结果表明,可见光照射5h,最佳共掺杂的0.01%Fe/0.6%La-TiO2对甲基橙的降解率达40.7%。     

BaO-Ln2O3-TiO2系微波介质陶瓷的研究进展

综述了BaO-Ln2O3-TiO2(BLT)系微波介质陶瓷的发展历程、掺杂改性、粉体的制备方法、添加烧结助剂,改变烧结工艺等方面的进展。指出了高纯超细原料粉体的制备,先进的烧结设备,高精度的测试仪器与微波器件的混合集成化,是其今后的研究方向。     

Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维的制备与表征

采用溶胶-凝胶法与静电纺丝技术相结合制备了PVA/[Gd(NO3)3+Yb(NO3)3+Er(NO3)3]复合纳米纤维,将其进行热处理,得到Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.采用XRD、SEM、TG-DTA、FTIR和荧光光谱对样品进行了表征.结果表明:复合纳米纤维为无定型,Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维属于体心立方晶系,空间群为Ia3.复合纳米纤维的平均直径约为140nm,经过600℃焙烧后,获得了直径约60nm的Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.当焙烧温度高于600℃时,复合纳米纤维中水分、有机物和硝酸盐分解挥发完毕,样品不再失重,总失重率为81%.复合纳米纤维的红外光谱与纯PVA的红外光谱一致,600℃以上时,生成了Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.该纤维在980nm激光激发下发射出中心波长为522nm、560nm的绿色和659nm的红色上转换荧光,对应于Er3+离子的2H11/2/4S3/2→4Il5/2跃迁和4F9/2→4Il5/2跃迁.在Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维形成过程中,PVA分子起到了导向模板作用.PVA/[Gd(NO3)3+Yb(NO3)3+Er(NO3)3]复合纳米纤维在热处理过程中,PVA分解挥发,稀土硝酸盐分解并氧化生成Gd2O3:Yb3+,Er3+纳米颗粒,这些纳米颗粒相互联结起来形成了Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.     

基于24析因设计的重金属胁迫蛋白核小球藻联合毒性研究

设计实验研究多种重金属胁迫藻类的联合毒性,更有利于阐明真实环境中重金属与藻类的毒性作用过程和机理。采用叶绿素荧光分析技术结合24析因设计方法研究重金属Hg2+、Cd2+、Cu2+和Zn2+胁迫蛋白核小球藻的联合毒性作用,得到主效应Hg、Cd、Cu、Zn以及交互作用Hg*Cu、Hg*Zn和Hg*Cu*Zn对蛋白核小球藻潜在最大量子效率Fv/Fm具有显著性影响（Sig.<0.05）的结论;通过多元线性回归拟合得到联合重金属浓度与藻类光合活性抑制率间的剂量-效应关系,得到模型表达式：y[%]= -22.557+19.926Hg+5.282Cu+0.015Zn+0.029Hg*Zn-0.002Hg*Cu*Zn,并对联合重金属胁迫蛋白核小球藻的机理做出解释;通过对模型进行统计学检验和实验验证,证明该模型可用于实验室条件下已知种类重金属Hg2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+胁迫蛋白核小球藻的联合毒性估计。     

YAlO3∶Eu3+发光纳米纤维的制备与表征

采用静电纺丝技术制备了聚乙烯吡咯烷酮PVP/[Y(NO3)3+Al(NO3)3+Eu(NO3)3]复合纤维,将其进行热处理,得到了YAlO3:Eu3+发光纳米纤维。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱等技术对样品进行了表征。PVP/[Y(NO3)3+Al(NO3)3+Eu(NO3)3]复合纤维经1200℃焙烧2h后,获得了YAlO3:Eu3+纳米纤维,属于正交晶系,空间群为Pnma。用Shapiro-Wilk方法检验了纤维直径分布情况,在95%的置信度下,纤维直径属于正态分布。PVP/[Y(NO3)3+Al(NO3)3+Eu(NO3)3]复合纤维表面光滑,纤维分散性较好,有很好的长径比,尺寸均一,平均直径为(152.9±26.0)nm;YAlO3:Eu3+纳米纤维的平均直径为(106.7±20.2)nm。在234nm的紫外光激发下,YAlO3:Eu3+纳米纤维的主要发射峰位于590nm和609nm处,分别属于Eu3+的5 D0→7F1跃迁和5 D0→7F2跃迁,Eu3+掺杂离子浓度对YAlO3:Eu3+发射峰的峰型与位置均没有影响,当Eu3+掺杂离子浓度为5%时,YAlO3:Eu3+纳米纤维发光最强。     

Preparation of erbium ion-doped TiO2 films and the study of their photocatalytic activity under simulated solar light

A series of erbium ion-doped TiO₂ (Er³⁺-TiO₂) films were prepared by a sol-gel dip/spin coating method, and the effect of the dosage of erbium ion (0-2.0 mol%), the films coating layers (1-5 layers), and calcination temperature (400-700℃) on the film structure and photocatalytic activity were investigated in detail. The films were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), thermal analysis (TG-DTG) and UV-Vis diffusive reflectance spectra (DRS). The results showed that the films were composed of anatase, and no other TiO₂ phases (rutile and brookite). With the increase of the erbium ion dosage, the crystal size decreased. Erbium ion doping could enhance the thermal stability of TiO₂ and inhibit the increase of the crystallite size. Meanwhile doping of erbium ions gave rise to three typical absorption peaks within the range of visible light (400-700 nm), locating at 490, 523, and 654 nm, attributed to the transition of 4f electrons. The higher calcination temperature led to higher crystallinity and bigger crystal grains. The photocatalytic performance of the films was evaluated by degradation of methyl orange solution under simulated solar light. The highest quality film we prepared was with 4 layers, 1.0 mol% dosage of erbium ion, and the calcination temperature of 500℃. With this film, the degradation percentage of 7.8 mg/L methyl orange solution was up to 53.3% under simulated solar light after 6 h photoreaction.     

Ag掺杂PZN-PZT微观结构及电学性能影响

采用常规陶瓷工艺制备了0.2Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.8Pb(Zr0.5Ti0.5)O3(0.2PZN-0.8PZT)三元系陶瓷,系统研究了Ag掺杂对体系微观结构及电学性能的影响。结果表明,Ag在钙钛矿中的溶解限约为0.1%(质量分数)。低于溶解限,Ag以离子掺杂形式进入钙钛矿晶格置换A位的Pb2+,以受主掺杂机制影响体系电学性能;高于溶解限,过量的Ag以单质形式沉积在晶界,弥散分布在0.2PZN-0.8PZT相中。Ag单质使陶瓷体系形成复相结构,在烧结降温阶段产生内应力,改变了材料的电畴结构,并影响陶瓷的直流电阻率和压电性能。     

不同物相二氧化钒间的相互转化及其相变性能研究

利用乙醇还原[VO(O2)2]-配合离子可以成功制备出VO2(B)纳米带;考察了VO2(B)在煅烧和水热条件下转化其它物相VO2的条件.结果表明,在惰性氛围中,VO2(B)在700℃的条件下煅烧2 h可以转化为VO2(M);在水热条件下,如果体系中无掺杂剂,VO2(B)可以转化成VO2(A);如果体系中存在掺杂剂(如钼酸),则VO2(B)转化为掺杂的VO2(M).在一步水热法制备VO2(M)过程中,选择掺杂剂是至关重要的,掺杂剂有利于形成掺杂VO2(M),使VO2(M)在水热条件下能够稳定存在.VO2(A)在惰性氛围中煅烧,发现VO2(A)也可以转化为VO2(M).不同物相VO2具有均一的带状形貌,初步探讨了VO2之间的转化机理.VO2(A)的相变温度为162.4℃;Mo掺杂VO2(M)的相变温度为53.7℃,说明掺杂Mo原子可以有效降低VO2(M)的相变温度,也表明Mo原子可以有效地进入VO2(M)晶格中.     

Si~(4+)掺杂对BaZr(BO_3)_2:Eu荧光粉能量传递的影响

采用高温固相法合成了Si4+掺杂的BaZr(BO3)2:Eu红色发光荧光粉。激发光谱表明,不同Si4+掺杂浓度明显使电荷迁移态(CTS)向高能量的位置移动,且改善了样品的发光强度。分析认为,这是由于Si4+的电负性大于所取代的Zr4+,且Si4+的进入影响了Eu3+的配位数,提高了CTS向发光中心的能量传递几率。依据Judd-Ofelt理论计算的强度参数表明,随着Si4+掺杂浓度的增加,Eu3+所处格位的对称性明显降低,增大了Eu3+的跃迁几率,从而改善了发光强度。计算Eu3+间的能量传递几率发现,在掺杂浓度为5%时,Eu3+间的能量传递几率很小,其对荧光粉的发光影响不大。