Fe3+-TiO2/ACF复合材料的制备及其性能研究

为了提高二氧化钛/活性碳纤维(TiO₂/ACF)复合材料处理有害气体的降解率，使用Fe³⁺对TiO₂进行改性，采用溶胶-凝胶法制备Fe³⁺-TiO₂/ACF,通过荧光光谱(PL)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、扫描电镜(SEM)对材料进行性能表征，并以氨气(NH₃)等气体为目标降解物，研究Fe³⁺-TiO₂/ACF对目标降解物的降解效果。结果表明：经Fe³⁺掺杂改性的TiO₂光催化活性显著提高，Fe³⁺∶Ti⁴⁺摩尔比为1∶200时，其光催化活性最高。随着Fe³⁺掺杂量的增加，TiO₂的平均晶粒大小逐渐降低。负载Fe³⁺-TiO₂后ACF的比表面积降低。使用Fe³⁺∶Ti⁴⁺(1∶200)...     

Ce3+掺杂Li2O-MgO-Al2O3-SiO2玻璃的结构与荧光猝灭现象

采用熔融淬冷法制备了不同浓度Ce³⁺离子掺杂的20Li₂O-5MgO-20Al₂O₃-55SiO₂玻璃闪烁材料。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)技术、密度检测等方法研究了玻璃的微观结构随Ce³⁺离子掺杂浓度的变化规律, 采用荧光分光技术检测了玻璃的紫外光致激发光谱(PLE)、发射光谱(PE)。研究结果表明: 在不对称的晶体场作用下, Ce³⁺离子5d能级被劈裂为5个组分; 随着玻璃基质内Ce³⁺离子掺杂浓度增大, 玻璃的非晶化程度加深; 5d能级的劈裂宽度随之增大, 由此导致激发带向低能量端展宽、发射光谱明显红移; Ce³⁺离子的荧光发射强度随Ce³⁺离子掺杂浓度先升高、后降低, 浓度猝灭过程成为其荧光发射效率降低的主要原因。     

Ce3+-Tb3+共掺杂黄磷炉渣微晶玻璃的发光与能量传递

以黄磷炉渣为原料,采用高温熔融法制备Ce³⁺-Tb³⁺共掺杂黄磷炉渣发光微晶玻璃,通过差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、稳态/瞬态荧光(FLS)、CIE色度等探究不同的Tb³⁺掺杂量对微晶玻璃析出晶相、发光性能和样品色度的影响。结果表明,Ce³⁺和Tb³⁺的引入,微晶玻璃主晶相为硅灰石,在310 nm波长激发下,随着Tb³⁺掺杂量增加,位于380 nm处Ce³⁺的特征发射峰减小,543 nm处Tb³⁺的特征发射峰增强,证实Ce³⁺和Tb³⁺之间存在能量传递,能量传递效率达到24.55%。此外,通过调整Tb³⁺掺杂量,微晶玻璃发光颜色可由蓝光调至绿光,从而实现发光颜色的可控化。     

花状空心Sn3O4微球的制备及其光催化性能的研究

通过简易的一步水热法在不同制备温度(120℃、135℃、150℃)下成功合成了花状空心Sn₃O₄微球。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、表面积分析仪、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和光致发光谱 (PL)等测试手段对其形貌、结构、比表面积和光学性质进行了分析, 并以罗丹明B(RhB)为模型污染物研究了样品的光催化性能。实验结果显示: 中空微球结构不随水热合成温度发生明显改变; 随着水热合成温度的升高, 样品的UV-Vis吸收峰从384 nm蓝移至365 nm, 同时PL发射峰位的峰强逐渐降低。光催化结果显示, 在120℃合成的空心Sn₃O₄微球具备最优的光催化性能。     

Ce掺杂TiO2光降解催化剂的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了不同Ce掺杂量的纳米TiO_2光催化剂xCe/TiO_2(x=0.3%,0.5%,1%,2%)。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、N2吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)对产物进行了表征。在紫外光照射下,以罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB)为降解物,研究了不同Ce含量样品的光催化性能,结果表明,Ce的引入抑制了锐钛矿晶粒的生长,比表面积由掺杂前的72.3m2·g~(-1)增大到掺杂后的120.2m2·g~(-1),掺杂后TiO_2的光催化活性大大提高,且当Ce掺杂的摩尔分数为0.5%时,对RhB和MB的光降解催化活性最佳,经过180min紫外光光催化,RhB和MB的降解率分别达到93.7%和86.4%。     

MOF衍生的多孔ZnO/C、Ag/ZnO/C复合材料光催化性能研究

以金属有机骨架(MOF-5)为前驱体, 通过高温热处理和湿化学法获得ZnO/C和Ag/ZnO/C两种光催化复合材料。采用X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和紫外-可见分光漫反射(UV-Vis DRS)等方法对所得样品的晶体结构、形貌特征、组成及光谱特性进行了表征。结果显示, 高温热处理保留了MOF-5的原始结构。ZnO/C比表面积为390 m²/g, 载银后比表面积仍达232 m²/g, 负载的银颗粒尺寸约30 nm。光催化降解实验表明ZnO/C和Ag/ZnO/C复合材料对亚甲基蓝(MB)都具有很高的降解效率, 均优于商业TiO₂。Ag/ZnO/C的光催化性能更好, 且具有较好的重复利用和稳定性。因此, 适度的高温碳化和掺杂贵金属是获得优良光催化性能的根本原因。     

Er3+掺杂ZnWO4的合成及光催化活性研究

通过水热法合成了不同浓度Er³⁺掺杂ZnWO₄纳米棒, 并通过XRD、TEM和DRS等对其进行了表征。通过在模拟太阳光照射下光降解RhB的速度来检测ZnWO₄样品的光催化活性, 研究了Er³⁺掺杂浓度对ZnWO₄催化活性的影响。实验结果表明, 当Er³⁺掺杂浓度为2mol%时, 其光催化性能最好, 因为引进Er³⁺后, Er³⁺加快了电荷分离效率。     

Lu2.94Al5O12:0.06Ce3+绿色荧光粉的制备及光致发光

采用高温固相法制备了Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光光谱(PL)对样品的物相、形貌及发光性能进行了表征。结果表明,所合成的Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉为立方晶系,表面为类球形。激发光谱中,位于340和450 nm的激发峰分别归属于4f的两个能级到5d能级的跃迁而产生的吸收,340 nm处的激发峰是由于发光是由于²F_5/2到5d的跃迁,而450nm处的激发峰是由于²F_7/2到5d的跃迁。发射光谱中,位于525 nm的发射峰对应Ce³⁺的4f-5d电子跃迁。当Ce₃₊掺杂量为6%,1500℃煅烧5 h时,Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉CIE色坐标为(0.3683,0.5959),是一种可以用作白光LED的绿色荧光粉。     

Mn掺杂花状ZnO的合成及其光催化特性研究

采用液相沉积法,在室温条件下制备了不同Mn掺杂浓度(0,0.25%,0.5%和1.0%(摩尔分数))的花状ZnO微结构。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对制备的花状ZnO微结构的物相及形貌进行表征。以甲基橙溶液作为光催化反应模型污染物,对不同浓度的Mn掺杂花状ZnO微结构的光催化性能进行了研究。实验结果表明,Mn在ZnO材料中以两种形态存在,即进入晶格以Mn2+形式替代Zn2+和以Mn3O4形式附着在ZnO材料表面。且Mn掺杂提高了花状ZnO微球结构的光催化活性,当掺杂浓度为0.25%(摩尔分数)时光催化性能最优,紫外光照2.0h后,对甲基橙的光催化降解率可达88.7%。     

GaN/ZnO复合体的制备及光催化性能

首先用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂, 硝酸镓[Ga(NO₃)₃]作为镓源, 采用溶胶-凝胶法制备了GaN粉末。然后通过固相法将GaN粉末和ZnO粉末按不同配比机械混合, 制备成GaN/ZnO复合体。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱 (EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和发致光谱(PL)表征GaN/ZnO复合体的微结构、形貌、成分和发光特性, 并将其作为催化剂进行降解亚甲基蓝水溶液的光催化性能测试。结果表明: GaN/ZnO复合体对比未经复合的GaN和ZnO粉末, 光催化性能有明显的增强。基于一级动力学方程分析, 当GaN/ZnO复合体中GaN粉末和ZnO粉末含量配比为1: 2时, 光催化性能达到最佳, 其速率常数k值为0.11 min^-1。     

实验优化设计中频反应溅射Al2O3:Ce薄膜发光性质研究

为了得到最优发光的薄膜材料成分参数,采用均匀设计和二次通用旋转组合设计相结合的方法建立发光强度与薄膜中氧含量和Ce³⁺ 离子掺杂浓度的回归方程,并用遗传算法求其取最大值时的解。用中频反应磁控溅射技术制备了相应成分的Al₂O₃:Ce非晶薄膜。在320nm光激发下,获得了较理想的发射光谱,对薄膜发光机理分析表明:薄膜的光致发光来自于Ce³⁺ 离子的5d1激发态向基态4f1的两个劈裂能级的跃迁。发光强度强烈的依赖于薄膜的掺杂浓度和氧元素含量。XPS检测表明,Al₂O₃:Ce薄膜中存在Ce³⁺ 。Ce³⁺ 含量和薄膜的化学成分是通过X射线散射能谱(EDS)测量的。薄膜试样的晶体结构应用X射线衍射分析。     

Er3+掺杂TiO2空心球的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯、氧化铒、硝酸等为原料, 采用碳球模板法制备了TiO₂: Er³⁺空心球材料, 利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法, 对样品的结构和形貌进行了表征。并利用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计考察了TiO₂: Er³⁺空心球材料在催化染料罗丹明B、亚甲基蓝、茜素红、甲基橙的脱色降解过程中的应用性能。系统研究了Er³⁺掺杂浓度、不同离子型染料和染料水溶液的pH等因素对催化降解效率的影响。实验结果表明: 经600℃煅烧3 h制备的TiO₂: Er³⁺为锐钛矿晶型, 空心球结构, 尺寸均匀, 粒径约为120 nm, 比表面积约为60.5 m²/g; Er³⁺掺杂量为0.5mol%的样品对甲基橙染料的催化降解效率最高; 对四种不同离子型染料, 茜素红的催化降解效果显著, 在紫外光照射下, 催化效率较未掺杂Er³⁺的TiO₂提高了约30%。     

均匀沉淀法制备ZnO、Fe/ZnO光催化剂

以六水合硝酸锌、九水合硝酸铁和CO(NH2)2为原料,采用均匀沉淀法并且改变实验条件制备了纯纳米ZnO和纳米Fe/ZnO光催化剂。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所有样品进行表征,并对部分样品进行了X射线能谱分析仪(EDS)测试。结果显示所有样品均为六方纤锌矿结构。此外,所有样品均由小颗粒聚集在一起而形成了形状、大小各不相同的团聚物或颗粒膜。而且随煅烧温度和Fe掺杂浓度的改变,Fe/ZnO样品的晶粒尺寸和表面形貌也随之变化。以甲基橙溶液作为污染物,在高压汞灯的照射下进行了光降解实验,实验结果表明:Fe掺杂Fe/ZnO样品的光催化性能相较纯纳米ZnO样品得到了改善。当Fe掺杂量为1.5%时Fe/ZnO样品的光催化性能最好;另外,适当煅烧温度也使Fe/ZnO样品的光催化活性得到了提升,其中最适煅烧温度为500℃。无论是Fe的掺杂浓度还是煅烧温度,适当的Fe的掺杂浓度和煅烧温度都有利于改善Fe/ZnO样品光催化剂的性能。     

La3+离子掺杂对纳米ZnO光催化性能的影响

采用共沉淀法,选择尿素为沉淀剂,制备了一系列不同La3 掺杂浓度的纳米ZnO粉体.讨论了不同掺杂浓度的样品催化降解甲基橙的光催化活性,并通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等分析测试手段研究了粉体样品的相组成、晶胞参数和晶粒大小对光催化性能的影响.结果表明:La3 掺杂能够显著提高ZnO粒子的光催化活性.最佳掺杂浓度为100:0.2;最后提出了La3 改善纳米ZnO粉体光催化性能的作用机制.     

ZnO/In2O3纳米异质结的合成及其光催化性能的研究

通过热水解法成功制备出了形貌均一的ZnO/In₂O₃异质结光催化材料, 采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)以及透射电子显微镜(TEM)对样品的形貌及结构进行表征。结果表明: ZnO/In₂O₃异质结是由直径约200~300 nm、厚度约40~60 nm的六边形纳米片镶嵌着In₂O₃纳米小颗粒组成。对比纯ZnO、纯In₂O₃和该光催化材料对罗丹明B(RhB)的可见光降解效率, 发现ZnO/In₂O₃异质结光催化材料对RhB具有较高的光催化效率, 其原因是窄带系半导体In₂O₃能够有效地吸收可见光, 当ZnO与In₂O₃ 形成异质结时, In₂O₃能带上被可见光激发的电子会迁移到ZnO的导带上, 而光激发的空穴仍保留在In₂O₃价带, 这样有助于光生电子和空穴的分离, 降低其复合几率, 从而有效地提高了ZnO的光催化效率。     

ZnO纳米棒Al掺杂和A1,N共掺杂的制备技术与光致发光性能

采用水热法首先合成了Al掺杂ZnO(AZO)纳米棒,在此基础上通过550℃的氨气氛中退火制备了Al,N共掺杂ZnO(ANZ())纳米棒.运用X射线衍射(XRD),场发射扫描电镜(FESEM),透射电子显微镜(TEM),X射线能谱(EDS)和光致发光(PL)对样品进行了表征与分析.结果表明,制备的AZO和ANZ()纳米棒...     

溶胶-凝胶法制备Gd4Ga2O9: Dy3+白光发射荧光粉及其性能

通过溶胶-凝胶法制备了具有白光发射的Gd₄Ga₂O₉:x%Dy³⁺荧光粉,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱等对产物的物相结构、形貌、组分和光学性能进行研究,并分析了Dy³⁺掺杂量对样品的影响。XRD结果表明,所制备的样品为Dy³⁺掺杂的Gd₄Ga₂O₉单斜晶体和少量Ga₂O₃杂质相的混合物。紫外-可见漫反射光谱结果表明制备的Dy³⁺掺杂Gd₄Ga₂O₉晶体是一种光学带隙为5.29 eV的直接带隙半导体。荧光检测结果表明Dy³⁺掺杂Gd₄Ga₂O₉荧光粉可被属于Gd³⁺     

微波辅助法合成纳米CeO2/ZnO光催化剂及其光催化性能研究

采用微波辅助共沉淀法制备了纳米CeO_2/ZnO光催化剂。采用X射线粉末衍射仪、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪以及紫外-可见吸收光谱仪对催化剂样品进行结构表征。以罗丹明B(RhB)为目标降解物对催化剂样品进行光催化降解实验。结果表明:合成的纳米CeO_2/ZnO光催化剂由立方相的CeO_2及六方相ZnO组成,且CeO_2与ZnO较好地复合在一起;该催化剂在紫外区域吸收性能良好。光催化降解RhB实验表明,在质量浓度0.2g/L、pH=8条件下,催化剂光催化性能最佳。     

分级介孔结构组成的ZnO微球及光催化性能

以硝酸锌、脲素及酒石酸为反应物, 采用水热法制备碱式碳酸锌前驱体微球, 通过煅烧前驱体制备了介孔氧化锌微球。通过扫描电子显微镜(SEM)可以观察到, 氧化锌微球的直径约为2~4 μm, 由大量厚度约为10 nm的介孔纳米片组装而成。X 射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)结果表明: ZnO微球为六方纤锌矿结构, 并结晶较好。比表面积测试(BET)表明ZnO微球为介孔材料, 孔径为20~50 nm, ZnO微球比表面积约为29.8 m²/g。以亚甲基蓝为目标降解物, 对介孔氧化锌微球进行了光催化降解实验。实验结果表明, 所合成的介孔ZnO微球对亚甲基蓝的光催化性能较好。     

一步法合成磷掺杂石墨相氮化碳及其光催化性能

以尿素(CO(NH₂)₂)和磷酸氢二铵((NH₄)₂HPO₄)作为原料, 通过热聚合法制备了磷(P)掺杂石墨相氮化碳(g-C₃N₄)材料(P-CN)。通过X射线衍射、红外光谱、X射线光电子谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外可见漫反射光谱和N₂吸附-脱附对样品进行了表面形貌及结构表征, 通过对罗丹明B(RhB)的降解实验, 研究了样品的可见光催化性能, 对其催化机理进行了分析。结果表明, 合成过程中磷原子的掺杂会取代g-C₃N₄中的C原子, 从而改变g-C₃N₄的表面形貌和电子结构。在可见光条件下, P-CN材料表现出优异的光催化性能, 其对RhB的降解速率明显优于纯氮化碳。其中3%P-CN样品催化活性最高, 反应30 min时, RhB降解率达到96.8%。分析认为, P原子对g-C₃N₄中的C原子的取代使P-CN样品表面处于富电子状态, 并导致P-CN样品导带位置升高, 光电子还原性增强。这些电子与水中的溶解氧形成超氧自由基(·O₂^-), 从而使得光催化性能显著提高。