Fe、Ni掺杂ZnO纳米材料的光学、磁性及光催化性能的研究

采用草酸-氨水两步共沉淀法制备了ZnO以及Fe、Ni掺杂的Zn_1-xM_xO(0.00≤x≤0.06)纳米材料,利用XRD、UV-Vis、PL和VSM对其结构、光学和磁学性质进行表征与分析,并以亚甲基蓝溶液为模拟污染物,评价了Zn_1-xM_xO材料的光催化降解性能,考察Fe、Ni掺杂对ZnO结构、光学、磁学性质和光催化降解性能的影响。结果表明,所有的Zn_1-xM_xO样品都具有六方纤锌矿结构;Fe、Ni掺杂提高了ZnO的可见光吸收,且随着掺杂浓度的增加,Zn_1-xM_xO样品的带隙宽度减小;ZnO和Zn_1-xM_xO材料的光致发光主要有蓝光发射和绿光发射;Fe、Ni掺杂后的Zn_1-xM_xO样品表现出明显的室温铁磁性,随着掺杂浓度的增加,Zn_1-xFe_xO的磁性增加,而Zn_1-x     

溶胶-凝胶法制备Ni/ZrO2对甲烷干重整的催化性能

采用溶胶凝胶法制备负载型催化剂Ni/ZrO_2,考察金属Ni负载量对甲烷干重整反应的催化性能的影响。利用XRD,N_2吸附,SEM和H_2-TPR等手段表征Ni/ZrO_2样品。与金属镍催化剂相比,金属镍掺杂的催化剂Ni/ZrO_2具有更高的催化活性,随着金属镍的掺杂量的增加先增大后减小,镍负载量为9%的催化剂Ni(9)/ZrO_2的催化性能最好,这归因于ZrO_2能够较好的分散金属镍粒子以及增大对CO_2的吸附能力,从而有利于抑制高温还原烧结和增加催化甲烷干重整反应活性位。     

稀土掺杂对ZnO材料结构及光催化性能的影响研究

为提高ZnO光催化性能采用超声波辅助微波水热法分别制备了ZnO、Nd/ZnO及Dy/ZnO光催化材料,利用XRD、SEM、FESEM、XPS及亚甲基蓝降解实验对样品的结构与性能进行了表征.研究表明:掺杂Nd及Dy有助于促进六方纤锌矿结构ZnO晶体的生长.与纯ZnO相比,掺杂Nd及Dy促进了样品表面羟基化及氧的吸附,从而提高了ZnO的光催化活性.采用超声波辅助微波水热法制备的样品光催化性能优异,紫外光辐照4h后,ZnO、Nd/ZnO、Dy/ZnO样品对亚甲基蓝的降解率分别为89.69％,91.01％,91.13％.     

掺杂金属离子对纳米ZnO光催化活性的影响

采用沉淀法制备纳米ZnO催化剂,并通过掺杂金属离子的方法对其进行改性。以紫外光照下降解甲基橙溶液为探针反应评价其光催化活性。结果表明,掺杂5%的铝明显提高了ZnO光催化剂的活性,比商业生产的TiO2的光催化活性高很多。结合X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征结果,发现离子掺杂的ZnO光催化剂的催化性能与ZnO晶粒大小和掺杂离子的分散性有密切关系,即ZnO晶粒尺寸越小和掺杂离子的分散性越好,所制备的离子掺杂ZnO的光催化性能越高。     

ZnO薄膜的制备及光催化性能研究

采用溶胶 凝胶法在石英玻璃基底上制备出性能优良的ZnO薄膜。并通过XRD、AFM和UV VIS吸收光谱对薄膜的结构及形貌进行表征,研究了降解温度、苯酚溶液的初始浓度和空气流量对ZnO薄膜光催化性能的影响,ZnO薄膜光催化降解苯酚的最佳条件：降解温度25～45 ℃,空气流量40 mL·min^－1。起始浓度越低,降解效果越显著,同时实现了ZnO薄膜催化剂的固载,催化效果显著。同时研究了ZnO薄膜催化剂的固载。固载后的ZnO薄膜催化剂催化效果显著,且便于回收利用。     

Pt/Co和Pt/Ni双金属纳米溶胶制备及催化制氢

采用化学共还原法制备聚乙烯吡咯烷酮(PVP)稳定的Pt/Co和Pt/Ni双金属纳米溶胶,采用UV-Vis、TEM等对所合成的Pt/Co和Pt/Ni双金属纳米溶胶进行表征,研究了化学组成对双金属纳米溶胶催化剂催化NaBH4水解制氢的影响. 结果表明,所制双金属纳米溶胶的平均粒径约为2.0 nm,双金属纳米溶胶的催化能力高于单金属Pt, Co, Ni纳米溶胶,Pt/Co和Pt/Ni双金属纳米颗粒优异的催化性能可归因于电荷转移效应,Co或者Ni原子与Pt原子之间发生的电荷转移效应使得Pt原子带负电而Co或者Ni原子带正电,荷电的Pt和Co、Ni原子成为催化反应的活性中心,促进了催化反应的进行.     

复合纳米棒状Ag3PO4/ZnO材料的光催化性能

以一维棒状ZnO为载体,采用原位生长法制备纳米棒状Ag_3PO_4/ZnO复合材料。通过XRD、SEM、TEM、XPS和UV-Vis-DRS等测试对纳米棒状Ag_3PO_4/ZnO复合材料进行了表征,并评价了样品在可见光下的光催化性能。结果显示,ZnO几乎无可见光活性,通过水热法制备的ZnO形貌发生了改变,为比表面积的增加做出了贡献,为Ag_3PO_4提供了更多的负载可能。在可见光照射下,纯ZnO和Ag_3PO_4对苯酚的降解率分别为20%和38%,复合材料Ag_3PO_4/ZnO对苯酚的降解率为91.24%,光催化降解性能明显高于纯ZnO和Ag_3PO_4。最后,光催化稳定性的研究证明,Ag_3PO_4/ZnO复合材料形成了有效的异质结结构,抑制了电子-空穴的复合,提高了Ag_3PO_4/ZnO复合材料的稳定性。     

基于Ti/SnO2阳极的电化学法降解对硝基苯酚

为探寻硝基芳香族有机污染物的高效降解技术,采用溶胶凝胶法制备了钛基锡系阳极,且掺杂Sb、La等元素对该电极材料进行了改性,并把该系列电极用于电化学处理模拟对硝基苯酚废水。通过SEM和XRD对电极形貌进行表征,分析了元素掺杂改善电极性能的机理,考察了电解条件对电化学降解对硝基苯酚效果的影响,探究了电场因素对电化学体系降解废水的影响机制。通过紫外吸收光谱分析推断了对硝基苯酚在电化学作用下可能的降解历程。研究结果表明：同时掺杂La和Sb的电极降解对硝基苯酚效果最好;在电解电压12 V、极板间距25 mm、pH值为7、电解质浓度0.5 mol/L的条件下电解120 min,对硝基苯酚的降解率可达92.8%,可见应用掺杂La、Sb的Ti/SnO2电极材料的电化学法降解对硝基苯酚优势相当明显。     

金属掺杂TiO2催化剂制备及催化合成N-甲基氧化吗啉

以H2Ti3O7纳米线为前驱体,通过简单的离子交换和高温焙烧两步制备了具有不同金属掺杂的yM/TiO2催化剂(M=Fe、Co、Ni,y=0.25％、0.75％、1.25％、1.75％、2.25％,y表示金属M的质量百分比).通过XRD、SEM、TEM、XPS对催化剂进行了表征,考察了yM/TiO2催化剂在以H2O2为氧化剂催化氧化N-甲基吗啉(NMM)合成N-甲基氧化吗啉(NMMO)反应中的催化性能.结果显示,掺杂的金属元素均匀分散在制备的TiO2纳米线基体表面,yM/TiO2催化剂形貌为纳米线/纳米棒.当掺杂的金属Fe含量为1.75％时,催化剂表面缺陷氧含量高达16.86％,催化性能最佳,在反应温度为35℃、反应3 h后NMMO产率达到97.5％,表明金属离子的掺入造成TiO2晶体结构中局部晶格扭曲,导致催化剂表面形成较多的氧空位,提升了催化活性.     

SnO2/ZnO复合中空纤维材料的制备及其光催化性能

采用天然棉花为模板制备了具有高光催化活性的SnO2/ZnO复合中空纤维光催化材料;利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)技术对其相结构和形貌进行了表征;以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应,考察了Sn4+和Zn2+物质的量比为0.1∶1时煅烧温度对其催化性能的影响。实验结果表明:制备的样品为复制了棉花纤维模板形貌、具有中空结构的SnO2和ZnO半导体复合材料(SnO2/ZnO);煅烧温度对材料SnO2/ZnO的结晶度、晶粒大小﹑表面微结构和催化性能等有显著影响;650℃左右所得样品在太阳光下的催化活性最好,1 h可使MB溶液的脱色降解率达100%;该材料易于离心分离,具有良好的催化活性和重复使用性能。     

镍掺杂KLaNb_2O_7的光催化性能研究

采用高温固相法和离子交换法制备了掺镍铌酸盐（Ni/KLaNb2O7）光催化剂。采用X-射线衍射、扫描电子显微镜和紫外可见漫反射等方法进行表征。研究了在紫外光照射下,甲醇为电子给体,Ni/KLaNb2O7裂解水的光催化活性,探讨了Ni2＋对KLaNb2O7光催化活性的影响。研究结果表明,Ni2＋的掺杂明显提高了KLaNb2O7裂解水的光催化活性。当Ni与Nb的摩尔比为0.3∶4时,产氢速率高达到1.62 mmol/（g.h）。     

Preparation of Ag-sensitized ZnO and its photocatalytic performance under simulated solar light

ZnO was prepared rapidly by microwave heating method. The results of scanning electron microscopy show that the leaflike ZnO is composed of self-assembled ZnO particles of 30–50 nm. Ag-sensitized ZnO composite was prepared by UV-photoreduction and glycol reduction, respectively. The composite was characterized by means of scanning electron microscopy, X-ray diffraction and photoluminescence. The ZnO and Ag/ZnO prepared were applied in photocatalytic degradation of phenol and methyl orange as model of organic pollutant in water under simulated solar light. The results show that Ag doping in both methods of UV-photoreduction and glycol reduction can remarkably improve the photocatalytic activity of ZnO under simulated solar light. The utilization ratio of Ag in glycol reduction is high and the optimum content of Ag in Ag/ZnO composite is only 1.33%. Therefore, the glycol reduction is a novel and excellent method for preparing Ag-sensitized ZnO composite with high photocatalytic activity.     

掺Ag,Ni对TiO2气相光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了以活性炭为载体的负载型Ag/TiO2及Ni/TiO2光催化剂,以气相中甲苯降解反应考察了两种催化剂的活性随金属离子掺杂量的变化. 用透射电镜、X射线衍射及荧光光谱对掺杂催化剂进行了表征. 结果表明,经Ag, Ni掺杂后,Ag/TiO2和Ni/TiO2两种催化剂的催化活性均有不同程度的提高,且Ni/TiO2优于Ag/TiO2. 两种催化剂的最佳掺杂量均为0.4%. 根据表征及实验结果分析了金属离子不同掺杂量影响TiO2光催化活性的机理.     

Zr–Al共掺对ZnO光催化剂结构和催化性能的影响

利用水热处理结合焙烧的方法分别制备了Zr、Al掺杂及Zr–Al共掺的ZnO光催化剂。研究了制备的光催化剂样品的相结构和光谱性能;以紫外光(λ=254nm)为光源,酸性橙Ⅱ为降解对象,进行光催化活性测试;考察了Zr、Al掺杂对ZnO光催化剂反应活性的影响。研究表明,制备的产物均为六方晶系纤锌矿结构的ZnO;Zr、Al掺杂及Zr–Al共掺的ZnO样品的光催化活性相对于纯ZnO均有较大程度的提高,而且Zr–Al共掺的ZnO的光催化性能明显优于单一掺杂的。Zr–Al共掺可以明显改善ZnO表面状态,使ZnO具有更丰富的表面羟基,同时可以抑制光生电子–空穴对的复合,从而有利于光催化活性和稳定性的提高。     

微流控芯片中TiO2薄膜的低温制备

在玻璃微流控芯片中,在低温条件下以溶胶凝胶法及水热处理法制备TiO2薄膜.考察了溶胶处理方式、水热流速、水热时间等因素对纳米TiO2薄膜的稳定性影响,考察了涂层次数、元素掺杂等因素对微流控芯片的光催化性能的影响.实验结果表明:100 μL/h流速下水热3 h获得的5层纳米TiO2薄膜芯片光催化降解亚甲基蓝,降解率可达到42.9％,且具有较高的稳定性.掺杂Si可以明显提高TiO2薄膜的光催化性能,亚甲基蓝降解率可达97.1％.     

Pr3+:Y2SiO5/ZnO-TiO2/ACF复合材料的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法将ZnO掺杂进荧光粉/TiO_2体系,并以活性炭纤维(ACF)为载体,制备了Pr~(3+)∶Y_2SiO_5/ZnO-TiO_2/ACF复合材料。采用XRD、SEM、EDS、FS和UV-vis DRS,对材料的结构及性能进行了表征,并以亚甲基蓝为模拟降解物,考察了ZnO掺杂量对复合材料可见光催化性能的影响。结果表明,当ZnO掺杂质量为TiO_2质量的10%时,制得的复合材料光催化性能最强,在500 mL质量浓度为15 mg/L的亚甲基蓝溶液中反应12 h后亚甲基蓝去除率高达98.0%,反应符合拟一级动力学方程,反应速率常数为0.341 3 h~(-1),是未掺杂ZnO的Pr~(3+)∶Y_2SiO_5/TiO_2/ACF的1.75倍,复合材料重复使用4次后亚甲基蓝去除率仍然保持在85%以上。     

Self-assembly synthesis of ZnO with adjustable morphologies and their photocatalytic performance

ZnO with hierarchical microspheres and hexagonal prisms structures were successfully synthesized by hydrothermal microemulsion route. Based on X-ray diffraction and scanning electron microscopy observation of the products at the different reaction time periods, the formation mechanism of three-dimensional hierarchical ZnO microspheres was proposed. Ultraviolet and visible diffuse reflectance spectra indicated that as-synthesized ZnO microspheres had enhanced absorption in both ultraviolet and visible light areas. The photocatalytic activities of as-synthesized products were evaluated by monitoring the degradation of methylene blue solution. Due to the synergistic effects of the high crystallization and special hierarchical structure, the hierarchical ZnO microsphere exhibited the highest photocatalytic activity.     

CeO_2-TiO_2复合光催化剂的制备及日光催化研究

采用水热法,在温和的条件下制备了具有较高光催化活性的CeO2 TiO2复合光催化剂,在太阳光照射下以罗丹明B的光降解为模型反应研究了其光催化活性。结果表明,适量Ce的掺杂能有效提高TiO2的日光催化活性。用FT IR、TG DTA和XRD等进行了性能表征。