钴掺杂改性TiO_2的制备及其光催化性能研究

选用六水合硝酸钴((Co(NO3)2·6H2O)为掺杂剂,以钛酸四丁酯(TBOT)为原料,利用水热法制备出钴掺杂改性的TiO_2光催化剂,并利用XRD、SEM、EDS等方法对样品进行表征,研究了Co/TiO_2催化剂的结构、形貌和组成及其对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,通过水热法制备的纯TiO_2及Co/TiO_2均为金红石相结构,掺杂Co2+并未改变TiO_2的晶体结构,Co/TiO_2为单分散相的球型,分布较均匀。Co/TiO_2对甲基橙的降解能力相比纯TiO_2有显著提高,当Co2+的掺杂量为1%(mol,摩尔百分含量)时,降解效果最好,最高降解率可达到97.4%。     

Ce3+掺杂ZnO光催化性能的研究

研究通过水热法制备了不同浓度Ce³⁺掺杂ZnO纳米材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱分析(EDS)、光致发光光谱(PL)、比表面积(BET)等分析技术对所制备的样品进行了表征。其中,XRD证实了Ce³⁺的成功掺杂,PL显示Ce³⁺掺杂抑制了电子-空穴对的复合,BET发现Ce³⁺掺杂增大了ZnO的比表面积。在模拟日光条件下,对罗丹明B(RhB)水溶液进行光降解实验。实验结果表明,所有Ce³⁺掺杂样品的光催化性能都优于未掺杂的ZnO,并且发现Ce³⁺掺杂浓度为0.1%时,其光催化性能最佳,光催化RhB的降解率达到95.6%。同时对Ce³⁺掺杂ZnO的光催化机理提出了解释。     

Y2O3:Eu3+纳米晶的制备及其光学性能研究

以NaOH,Y(NO3)3.6H2O和Eu(NO3)3.6H2O为前驱体,通过添加络合剂PEG-2000,采用水热法,成功地合成了Y2O3∶Eu3+纳米棒和纳米管,并采用先进的测试手段对其结构和性能进行了表征与测试。探讨了Y2O3∶Eu3+纳米棒和纳米管的生长机制,同时研究了Y2O3:Eu3+纳米晶的光致发光性能。研究结果表明,水热温度、反应时间、NaOH的添加量和PEG-2000对产物形貌有着非常重要的影响,所制备的材料具有Eu3+的特征红光发射,并在Eu3+的掺杂量为5%(摩尔分数)时样品发光最好。     

Zn2+掺杂BiFeO3粉体的制备及其可见光光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备Zn2+掺杂BiFeO3光催化剂,利用XRD、SEM、UV-Vis DRS以及PPMS等分析技术对其进行表征,以甲基橙溶液为降解物,考察了Zn2+∶BiFeO3的可见光光催化活性。结果表明:当Zn2+的掺杂量为1%(质量分数)时能有效提高BiFeO3的催化活性,可见光辐照10h后甲基橙溶液的脱色率达47.3%。     

磁性La3+掺杂TiO2的制备及性能

利用溶胶-凝胶法,在室温条件下,以钛酸四丁酯、硝酸镧为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的掺La3+TiO2溶胶,陈化后的凝胶经不同温度煅烧3h后制得不同掺La3+量的TiO2。通过XRD对不同煅烧温度及不同掺La3+量的TiO2进行了表征;以紫外光为光源,研究了掺La3+-TiO2对甲基橙溶液的光降解效果。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的Fe3O4水基磁流体,再与La3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性La3+掺杂TiO2,研究了Fe3O4负载量不同的La3+掺杂TiO2对甲基橙的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,掺La3+量及煅烧温度对TiO2的晶型、各晶型TiO2的相对含量及对甲基橙的光降解效果均有影响。La3+掺杂TiO2比纯TiO2显示出更强的光催化性能,掺La3+量2%,热处理温度450℃的La3+掺杂TiO2光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/La3+-TiO2对甲基橙的降解率8h时为99.4%;磁分离回收率达97.39%。     

BiFeO_3的水热合成、表征及光催化性能研究

以Bi(NO3)3.5H2O和Fe(NO3)3.9H2O为原料,KOH为矿化剂,聚乙二醇6000为分散剂,水热合成了单相BiFeO3粉体,利用X射线衍射、扫描电镜优化了水热合成条件,利用振动样品磁强计测定了BiFeO3的磁滞回线,并对产物进行了光催化降解甲基橙性能的研究。结果表明,200℃条件下反应6h制备的BiFeO3粉体显顺磁性,紫外光照射4h对甲基橙的降解率可达90%。     

Zn2+、Cr3+掺杂对水热合成纳米CoAl2O4尖晶石色料的影响

以CoCl2·6H2O、ZnCl2、AlCl3和CrCl3·6H2O为原料,采用水热法合成了CoAl2O4(AB2O4)尖晶石型纳米钴蓝色料.采用色度分析、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及高分辨透射电镜(HRTEM)等研究了A位掺杂Zn2+和B位掺杂Cr3+时不同掺杂量以及不同水热合成温度对样品呈色、晶相组成及CoAl2O4尖晶石的晶粒大小、发育程度和晶面间距的影响.结果表明,掺杂Zn2+、Cr3+所得固溶体型钴蓝色料晶粒发育均不完整,颗粒较于相同水热条件下获得的未掺杂样品更细小.A位掺杂Zn2+可降低CoAl2O4色料的合成温度,在230℃便能制得呈色较佳的Co0.95Zn0.05Al2O4钴蓝色料.随着Zn2+掺杂量的增加,合成产物由蓝色转为绿色,且呈色逐渐变浅.B位Cr3+掺杂则随着掺杂量的增加,产物从蓝色逐步转为绿色,但呈色逐渐变深.就两者相比较,A位掺杂Zn2+更有利于色料明度值的提高而呈色鲜亮.     

静电纺丝制备Fe2O3-TiO2纳米纤维及光催化性能研究

采用静电纺丝法制备了Fe2O3掺杂纳米TiO2的有机无机PVP/Fe2O3-TiO2纤维,经高温焙烧得到Fe2O3-TiO2纳米纤维。利用差动-热重(DSC-TGA)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、XRD和比表面积分析仪等对样品进行了表征。以10mg/L亚甲基蓝溶液为底物,研究了Fe2O3掺杂量和焙烧温度等对亚甲基蓝太阳光催化降解效果的影响。结果表明,掺杂量为0.08%、焙烧温度为500℃得到的Fe2O3-TiO2纳米纤维光降解效果最好,达到96.3%,重复使用7次降解率仍在90%以上。     

电气石/La/TiO2光催化材料的合成与表征

以硝酸镧、天然电气石(Tourmaline,简称T)和钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备掺杂电气石和稀土La的TiO2复合光催化薄膜样品。用正交试验方法对影响该薄膜样品光催化性能的制备工艺进行优化,并通过紫外可见光谱对复合薄膜样品的吸收光谱进行分析。结果表明,掺杂稀土元素La可使TiO2的光吸收范围发生红移,掺杂电气石将增强La/TiO2光吸收强度,T/La/TiO2复合光催化薄膜最佳制备工艺为:La3+掺杂量为1.2%(wt,下同)、电气石掺杂量为0.8%、焙烧温度为500℃、焙烧时间为1.5h、负载次数2次,样品的的甲醛降解率可达82.5%。     

纳米Al2O3掺杂对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影响

为提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的循环性能和倍率性能,采用在底液中添加纳米Al2O3的方法,在氢氧化物共沉淀法制备前驱体过程中进行铝元素掺杂,并考察了铝掺杂量对材料形貌和电化学性能的影响。电化学性能测试结果表明,当铝掺杂量为0.02(n Al:∶n Li=0.02)时,在电压范围2.7~4.2V和0.2C倍率下,循环50次后容量保持率高达95.7%,高于未掺杂的81.5%,同时材料的倍率性能也明显提高。     

Sr~(2+)掺杂及非化学计量LaFeO_3的溶剂热制备及光催化性能

利用简单的溶剂热法制备LaFeO_3、La_(0.8)Sr_(0.2)FeO_(3-δ)以及非化学计量的La_(0.8)Sr_(0.2)FeO_(3-δ)(x=0.97,1.03)纳米颗粒。采用XRD、TEM、UV-Vis、XPS等手段对样品的形貌和结构进行表征,以孔雀石绿(MG)光降解为模型反应,在最大吸收波长下(616.9nm)考察材料的光催化性能。结果表明:Sr~(2+)的掺入减小了晶粒尺寸,致使晶体产生晶格畸变并形成氧空位V··O,抑制电子-空穴重组,增大量子效率;掺入Sr~(2+)并改变非化学计量,使得催化剂在可见光区域有较强的光吸收,比表面积增大,其中(La_(0.8)Sr_(0.2))1.03FeO_(3-δ)的比表面积最大(20.164 4m2/g),可见光降解效率也最高(83.8%)。Sr~(2+)掺杂及非化学计量LaFeO_3的可见光催化活性均高于纯LaFeO_3。     

铜掺杂钴氧化物CuxCo3-xO4的制备及其电化学电容性能

采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)对铜掺杂钴氧化物(CuxCo3-xO4)纳米粒子样品的结构和形貌进行了表征;用循环伏安,恒流充放电,交流阻抗等电化学方法对其电化学性能进行了测试。结果表明:钴和铜的摩尔比对目标产物的电化学性能有显著的影响,当钴和铜的摩尔比为2.67∶0.33时,样品的电化学性能最佳。在电流密度为1A/g时,比电容达到492F/g,且在3A/g的电流密度下,经过2000次充放电循环后,其比电容值没有衰减,表明Cu0.33Co2.67O4是一种良好的超级电容器电极材料。     

不同形貌α-Fe2O3的水热法制备及性能研究

以Fe(NO_3)_3·9H_2O为原料,聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂,NaOH、Na_2CO_3、CH_3COONa为形貌改变剂,采用水热法制备出不同形貌的α-Fe_2O_3,并研究了不同因素对产物形貌的影响。利用SEM、EDS、XRD、FTIR等手段对其物相及微观形貌进行表征,并探讨其生长机理。通过光催化降解酸性大红模拟废水考察不同形貌α-Fe_2O_3的光催化性能,实验结果表明,类桑葚状α-Fe_2O_3对酸性大红模拟废水的降解效果最好,降解率高达99.01%,具有潜在的光催化应用前景。     

柠檬酸钠辅助水热法制备钛酸钙及其紫外光催化性能

以钛酸四正丁酯((C4H9O)4Ti)水解沉淀的钛羟基氧化物和硝酸钙(Ca(NO3)2.4H2O)为反应物料,加入适宜浓度的矿化剂氢氧化钾和络合剂柠檬酸钠,在温度200℃水热反应12h后得到了CaTiO3粉体。利用SEM、XRD、TEM等对CaTiO3的形貌、尺寸和结构进行表征,通过光催化降解罗丹明B(RhB)对其紫外光催化性能进行了研究。结果表明柠檬酸钠在CaTiO3水热合成过程中起到关键性作用,其形貌和紫外光催化性能随着柠檬酸钠浓度改变而发生巨大变化。     

BiNbO4纳米棒的制备及光催化性能研究

采用共沉淀法制备BiNbO4纳米棒。利用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和热重分析(TG/DTA)对其结构、形貌和性质进行表征,并通过紫外-可见分光光度计分析BiNbO4纳米棒光降解罗丹明B来研究其光催化活性。结果表明以五氧化二铌和五水硝酸铋为原料制备得到正交相结构的BiNbO4纳米棒;BiN-bO4纳米棒具有较高的光催化活性,在紫外光下,pH值=3.05,催化剂用量为2g/L时能够有效地降解罗丹明B,降解率受到光源、催化剂浓度和溶液pH值的影响较大。     

Nd掺杂LaFeO_3纳米粉体的合成及其可见光催化活性

采用柠檬酸络合法于600℃煅烧2h合成了钙钛矿型La1-xNdxFeO3（x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25）纳米光催化剂,并利用X射线能谱（EDS）、热重-差热（TG-DTA）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及紫外可见漫反射吸收光谱（UV-VisDRS）等技术进行了表征,以次甲基蓝为目标降解物、以荧光灯模拟可见光源考察了Nd掺杂量对其可见光催化活性的影响.结果表明,Nd已经掺入LaFeO3晶体中,Nd的最佳掺杂量为x=0.1.La0.9Nd0.1-FeO3光催化剂可将次甲基蓝1h降解率由未掺杂的56.0%提高到80.4%,这是由于掺杂后粉体粒径由20.2nm减小到16.9nm,表面原子比例增加以及掺杂后纳米粉体在可见光区的吸收增强所致.     

超临界流体干燥法制备TiO2/ Fe2O3 和TiO2/ Fe2O3/ SiO2 复合纳米粒子及光催化性能

以TiCl₄ 、Fe (NO₃ )₃·9H₂O 和Na₂SiO₃19H₂O 为原料, 采用溶胶凝胶法结合超临界流体干燥法(SCFD)制备了纳米级TiO₂/ Fe₂O₃ 和TiO₂/ Fe₂O₃/ SiO₂ 复合光催化剂。以光催化降解苯酚对所得催化剂的催化活性进行了评价。结果表明, 纳米TiO₂/ Fe₂O₃ 复合粒子与单组分TiO₂ 比较, 复合粒子光催化活性高于单组分的TiO₂, 6h 苯酚降解率高达95.9 %。SiO₂ 的加入可以抑制纳米粒子粒径的长大和晶相的转变, 增强TiO₂ 纳米粒子的热稳定性。复合光催化剂中Fe₂O₃ 最佳掺入量为0.06 %, SiO₂ 最佳掺入量为10 %(摩尔分数) 。并用XRD、TEM 和FTIR 等手段进行了表征。TiO₂ 以锐钛矿型形式存在, SiO₂ 以无定性形式存在。比较了不同制备方法制得的TiO₂/ Fe₂O₃ 复合光催化剂, 得出超临界干燥法制备的光催化剂具有粒径小、比表面积大、分散性好、光催化活性高等特点。采用超临界流体干燥可直接得锐钛型纳米复合光催化剂。     

TiO2-Al2O3复合光催化剂的制备及光催化性能

以Ti（SO4）2、Al2（SO4）3·18H2O为原料,采用乙醇助水热法制备了Al2O3-TiO2复合光催化剂,并通过改变A1／Ti物质的量之比、乙醇的体积分数、水热反应温度和反应时间等得到材料制备的最佳条件。XRD分析表明样品中的TiO2以锐钛矿晶相存在,SEM显示样品粒径范围在30-50nm之间。用最佳条件制备的复合光催化剂降解甲基橙溶液,反应30min后降解率这91％,降解过程符合一级动力学方程。     

纳米α-Fe2O3/TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

以硝酸铁为铁源,NaOH为沉淀剂合成单分散性良好的纳米α-Fe2O3粒子,然后与纳米TiO2胶体复合制备了纳米α-Fe2O3/TiO2光催化剂。利用动态光散射粒径分析仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪对光催化剂的物相、形貌进行了表征。在室温条件下,以甲醛作为有机污染物,在可见光照射下探讨了纳米α-Fe2O3粒径、α-Fe2O3摩尔分数等对甲醛光催化降解的影响。结果表明,在一定范围内,随着粒径的减小,纳米α-Fe2O3光催化活性增强,在120min内粒径40nm的纳米α-Fe2O3对甲醛的降解效果最好,降解率约为93.05%。与纯TiO2相比,纳米α-Fe2O3/TiO2光催化剂的可见光催化活性明显增强,纳米α-Fe2O3最佳含量为0.20%(摩尔分数)。纳米α-Fe2O3含量过大,纳米α-Fe2O3/TiO2光催化剂的催化活性将降低。