可见光激发高光催化活性的纳米TiO2光催化剂——丙酮溶剂水热合成、特性表征与光催化活性起因

通过XRD、TEM、TG-DTA和漫反射谱(DRS)等手段,分析了采用丙酮溶剂水热法合成的在可见光波段对甲基橙具有高光催化降解率的纳米TiO2粉体的材料特性与光催化活性的起因。结果表明,经不同温度热处理得到的样品均为锐钛矿晶型、粒径基本相同,但在表面剩余吸附物含量以及可见光波段的光吸收率等方面差异明显,且样品表面剩余吸附物含量、可见光波段的光吸收率与其可见光催化活性之间存在直接关联。分析认为,TiO2表面剩余吸附有机物导致的对可见光的强烈吸收是其可见光波段高光催化活性的重要起因。     

上转光剂掺杂新型纳米TiO2催化剂的制备及利用可见光降解结晶紫染料的研究

合成了一种新型含有稀土金属Er的上转光剂,此上转光剂在488nm可见光的激发下,产生了5个波长均小于387nm的上转换紫外发射峰。采用超声波分散的方法制备出了上转光剂掺杂纳米TiO2可见光光催化剂。以结晶紫为研究对象,研究了光催化剂在可见光(三基色灯下发出)照射下的催化降解性能,并与未掺杂的纳米TiO2粉末的催化性能进行了对比。实验结果表明作为掺杂成分的上转光剂可有效地将可见光转化为紫外光并被纳米TiO2粉末吸收利用,其中380nm转光效率为0.78%。紫外光谱和离子色谱表明,在可见光照射8.0h后降解率达95%以上,高于未掺杂纳米TiO2的48%,结晶紫降解后生成的Cl-和NO3-作为一种无机离子进入溶液中。所有结果表明,掺入上转光剂的TiO2光催化剂是一种有效利用可见光的催化剂,为未来利用太阳光处理工业废水开辟了道路。     

纳米RE/TiO2的制备、表征及光催化还原CO2研究

用溶胶-凝胶法分别制备了掺杂La、Nd和Y三种稀土元素(RE)的纳米TiO2,并用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HR-TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术表征RE/TiO2催化材料的结构和形貌。研究不同稀土元素及其不同的掺杂量对CO2还原产物甲醛生成量的影响。结果表明,0.1wt%La/TiO2材料的光催化还原CO2性能最佳,在300W高压汞灯(主波长为365nm)照射下,光催化反应6h时甲醛的生成量最大,可达753.21μmol/(g.cat)。     

伊红-Y敏化TiO2的制备及其可见光下光催化制氢性能

采用溶胶-凝胶法在不同温度煅烧制得TiO_2,光还原沉积法进行载铂,浸渍法使伊红-Y负载在Pt-TiO_2表面,制得系列染料敏化的Eosin Y-Pt-TiO_2可见光光催化剂。以可见光光催化制氢为探针反应考察了制备的催化剂的活性,发现350℃煅烧的Eosin Y-Pt-TiO_2可见光光催化活性最好。通过XRD、BET、FT-IR、UV-Vis漫反射等手段对样品进行了表征,发现伊红-Y的敏化扩展了TiO_2的可见光响应范围,使其在400～600nm有很强的吸收峰;随着TiO_2煅烧温度的降低,比表面积不断增大,表面羟基的数量也增加,吸附伊红-Y的量也不断增加,因此Eosin Y-Pt- TiO_2可见光光催化活性也相应提高。     

不同光源对TiO2光催化降解染料污染物的影响

考察了在紫外光和可见光作为光源时，TiO2光催化降解偶氮染料酸性橙7(AOT)的差异。实验结果表明，在两种不同的光源下，AO7都能够被有效地降解，而且AO7降解都是以C-N化学键的断裂开始的。以可见光作为光源时，AO7分子结构中的苯环较难开环，AO7的矿化率比较低；而以紫外光作为光源时，AO7能够被彻底矿化。另外，以可见光作为光源时，AO7的降解反应主要发生在催化剂的表面，而以紫外光作为光源时，AO7的降解反应主要发生在溶液中。     

掺铋纳米TiO_2制备及可见光催化降解有机污染物

采用在酸性条件下超声沉淀的方法低温制备了Bi掺杂TiO_2纳米粉体,采用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对催化剂进行了初步表征,发现其禁带宽度变窄,主要为锐钛矿(82.7%)和金红石(17.3%)混晶,纳米尺寸为25.8nm。以酸性桃红(SRB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)作为探针反应,在可见光照射下(λ420nm)测定了SRB降解过程中总有机碳(1OC)的变化,发现SRB的TOC去除率为61.6%。跟踪测定光催化反应体系中氧化物种,表明光催化涉及羟基自由基(·OH)过程,所制备的催化剂在可见光下具有较高的催化氧化活性。     

二氧化钛光解与滑动弧等离子联合降解偶氮染料研究

采用气液两相滑动弧等离子和二氧化钛光降解技术联合处理酸性橙Ⅱ,研究了二氧化钛浓度、气体类型和溶液初始pH值对酸性橙Ⅱ降解率的影响.结果表明:在电压为10kV,频率为50Hz,电极间最窄距离处为3.5mm条件下,对于浓度是300mg/L的酸性橙Ⅱ溶液,二氧化钛浓度为1.0g/L,初始pH值为酸性或碱性,载体为氧气,协同效应明显,更有利于酸性橙Ⅱ降解率的提高.同时检测了纯水放电条件下,二氧化钛的加入对活性粒子H2O2、O3和OH·生成量的影响,酸性橙Ⅱ降解率的提高是更多活性粒子作用的结果.用红外光谱和GC-MS对降解产物测试分析,推测酸性橙Ⅱ的可能降解途径,即羟基自由基攻击酸性橙Ⅱ分子上的C-N键,导致C-N键的断裂,染料脱色矿化降解.     

F掺杂SnO2透明导电薄膜微结构及性能研究

通过实验测量常压热分解CVD工艺制备的F掺杂SnO2薄膜的方块电阻、膜厚、形貌、微结构、中远红外反射率等性质，详细研究了基板温度对SnO2薄膜微结构的影响和微结构与薄膜电学、光学性能之间的关系。研究发现，将基板温度从375℃提高到525℃以上，薄膜结晶程度大大提高，薄膜厚度从25nm提高到近300nm，方块电阻下降了两个数量级，中远红外的反射率达到了85％以上.     

溶胶凝胶法制备氮掺杂二氧化钛及其可见光活性的研究

室温下采用溶胶凝胶法,以氨水为氮源制备出淡黄色氮掺杂二氧化钛粉末。以TG-DSC、XRD、UV-Vis漫反射吸收光谱以及XPS等手段对二氧化钛进行了表征。结果显示,所制备氮掺杂二氧化钛均为锐钛矿相,且掺杂引起光催化剂在可见光区的光吸收。以甲基橙水溶液在紫外及可见光下的脱色率为光催化活性评价依据,结果显示纯二氧化钛无可见光活性,而氮掺杂二氧化钛360 min的最大脱色率可达65.3%,说明氮掺杂有效改变了二氧化钛的可见光活性,但其紫外活性逊于纯二氧化钛。另外,在实验范围内所做的N/Ti配比与光活性的关系研究中发现,可见光活性随N/Ti配比的增大有一最佳值,而紫外光活性顺序与可见光活性不同。     

蒸发制备ZnO薄膜的结构及光学电学特性的研究

以乙酸锌作为蒸发物质，采用真空蒸发技术，在加热的玻璃衬底上制备出高捏的ＺｎＯ透明导电薄膜，并对其结构，光学和电学特性进行了研究。     

中频磁控溅射制备非晶硅薄膜的工艺研究及表征

使用中频磁控溅射方法进行正交实验,在Si基底上沉积非晶硅薄膜。利用n&k测试、拉曼光谱和XPS等方法表征,研究工作气压、电流、衬底温度等参数对制备非晶硅薄膜的沉积速率、光学特性及成分的影响。结果表明,中频磁控溅射制备非晶硅薄膜具有较大的O、C含量,但通过降低工作气压和提高溅射功率可有效降低O、C含量,得到光学特性和结构较好的非晶硅薄膜。     

二次微波法制备纳米TiO_2的实验研究

使用二次微波辅助水热合成法,回避高温煅烧过程,在低温(473K)以下成功制备了锐钛矿型纳米晶体光催化剂TiO_2,样品表征结果证明该粉体样品粒径均匀,晶相单一,具有较大的比表面积和很高的光催化活性。