掺锌纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝研究

摘要：选用掺杂锌的纳米TiO2作为光催化剂对亚甲基蓝进行降解研究。制备工艺参数对样品光催化降解亚甲基蓝的活性具有很大影响,焙烧温度为500oC,Zn2＋掺入量为0．5％,催化剂的加入量为1g／L时光催化剂对亚甲基蓝的降解效果最好;亚甲基蓝的初始浓度为5mg／L降解速率较快。     

Mechanism and behaviors of Cr3+-doped TiO2

TiO₂ powder and TiO₂ thin film on the surface of glazed ceramic tile were prepared by sol-gel method. The influences of different doping Cr³⁺ concentration on the photocatalytic activity of TiO₂ were discussed, UV-visible and X-ray diffraction analysis were used to test the performance of TiO₂ powder and film. The results indicate that photocatalytic activity of doping Cr³⁺-TiO₂ thin film is higher than that of powder, and the interaction between Cr³⁺-doped and substrate can greatly enhance the photocatalytic activity. The results of X-ray diffraction and photoabsorption show that the Cr³⁺-doped energy level in TiO₂ is 0.62 eV high from the top of valence band, which belongs to the type of deep energy level doping. On the basis of the semiconductor energy level theory and Cr³⁺ dopant energy level, the semiconductor energy level model of Cr³⁺ in TiO₂ powder and thin film were established, and the doping mechanisms of Cr³⁺-doped in TiO₂ powder and thin film were analyzed. Foundation item: Project (20466001) supported by the National Natural Science Foundation of China     

掺Dy3+铁氧体硅油基磁流体磁特性与温度的相关性研究

利用液相共沉淀法制备了纳米掺Dy3+铁氧体磁颗粒,用表面活性剂修饰后,在超声振荡下分散在硅油中制得磁流体.分别用TEM、XRF、XRD、SQUID分析手段对样品进行了表征,在203 ～358 K范围内,研究了温度变化对磁流体磁特性和粘度的影响.结果表明:制备的磁颗粒平均粒径约16.3 nm、物相主要是Fe2O3、Dy2O3,结构为面心立方尖晶石型.通过磁性能测试发现,磁流体的饱和磁化强度(MS)、矫顽力(HC)和粘度随温度(T)的降低,呈现出增大的变化规律;并且还发现,298 K≤T≤358 K时,温度降低对矫顽力和粘度的影响较小;T＜298 K时,温度降低,矫顽力和粘度明显增大.     

退火对Cr3+离子掺杂Al2O3薄膜的结构及发光性能影响

用脉冲激光沉积技术在Si(100)基底上制备了纯Al2O3、掺杂浓度为0.3%、1%(质量分数)的Cr3+∶Al2O3薄膜。制备态的薄膜为立方γ-Al2O3结构,经800℃真空条件下退火1h样品的结晶度有所提高,呈现α-Al2O3相与γ-Al2O3相的衍射峰。薄膜基本保持了靶材中原有各元素成分比例,平均粒径为250nm,形貌为条形。与Al2O3粉体相比,制备态薄膜在386nm处的发光峰强度明显提高。这可归因于薄膜中氧空位的增加使双氧空位吸收电子所产生的F2+色心浓度提高。薄膜经真空退火后在332、398nm附近的发光峰强度明显增强,这是由于薄膜中氧空位的增加提高了F+、F色心浓度。与此同时,制备态薄膜在386nm附近发光峰经退火后由386nm蓝移至381nm,可归因于退火后制备态薄膜的内应力得到了释放。1%(质量分数)Cr3+掺杂薄膜在646、694nm出现Cr3+离子由4 T2能级跃迁至4 A2能级及由E-能级跃迁至4 A2能级产生的荧光发光峰。     

掺镧改性钛酸钡湿敏陶瓷元件

以a(OAc)3,Ba(OAc)2,Ti(O^nBu)4为起始物，采用共溶－水凝胶法经陈化获得湿凝胶，干燥后制得干凝胶，研磨过筛和坦渗电极、加压成型为 素坏，经不同温度和保温时间烧结，制得掺镧LaxBa1-xtiO3陶瓷传感元件系列（x=0.00,0.05,0.10,0.20,0.30),测试其阻－湿特性，从中获得了具有良好特性参数的湿敏陶瓷及其主要工艺条件（x=0.10,1350℃／1h），阻－湿特性在工作湿度范围内（相对湿度RH＝32．8％－93．6％）的平均灵敏度=5^10^4kΩ/RH(%)，线性相关因子r=0.998，响应时间r=110s，湿滞低于4％，湿敏选择性良好：对H2，CH4，CH2＝CH2，CH3CH＝CH2，CO，C6H6和CH3CH2OH（g)七种气体具有抗干扰性能，应用SEM，AFM及XRF对陶瓷的显微结构和元素含量进行测定，确定了陶瓷的显微组织，晶粒尺寸，晶相结构，表面粗糙度和全元素分析。讨论了掺镧改性的可能机理：La^3 不等价取代Ba^2 ，引起Ti^4 捕获一个自由电子而变价为Ti^3 ，该电子在适腚的陶瓷显微结构下受水分子影响易于进入导带，使掺镧钛酸得以半导化；半径较小的La^3 取代半径较大的Ba^2 ，则降低四方晶相的晶格畸变度δ，即晶轴比c/a变小，使四方晶格的不对称性及各向异性降低，从而减少陶瓷烧结后冷却过程中内应力引起的破裂。     

金属Cd2+掺杂TiO2纳米颗粒的制备及能级结构的影响机理

采用溶胶-凝胶法制备了Cd2+掺杂改性TiO2纳米颗粒,利用XRD、TEM、XPS和UV-Vis光谱对掺杂前后颗粒的结构和性能进行了表征。结果表明,溶胶-凝胶法制备的Cd2+掺杂TiO2纳米颗粒主要为锐钛矿相,粒径尺寸在20nm左右,掺杂前后TiO2的尺寸和形貌没有明显变化;结构表征和光谱测试结果发现,Cd元素在TiO2纳米颗粒中部分取代TiO2晶格中的Ti元素,以Cd2+的形式存在,形成Cd—O键,使TiO2纳米颗粒的吸收带边红移,降低了TiO2的禁带宽度。并且采用基于密度泛函理论的第一性原理对Cd掺杂TiO2进行了能级结构的模拟计算,发现理论结果与实验结果有较好一致性。     

磁控溅射制备Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜的上转换发光特性

Al_2O_3作为太阳能电池的钝化层,如果掺入稀土元素Er~(3+)通过吸收红外光并将其上转换为可见光被硅吸收,则可以提高太阳能的利用率。本文采用磁控溅射法制备得到厚度为500 nm左右的不同浓度Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜。X射线衍射测试表明薄膜由θ-(Al,Er)_2O_3、Al_(10)Er_6O_(24)和ErAlO_3相构成。通过波长980nm的激光器激发产生光频上转换,获得了490 nm的绿光和670nm的红光发光,分别对应于Er~(3+)的~4F_(7/2)→~4I_(15/2)和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)的能级跃迁。当Er~(3+)掺杂浓度为0.6%(摩尔比)时,上转换发光强度最强。上转换发光强度受到Al_(10)Er_6O_(24)和ErAlO_3晶体的生成以及Er~(3+)掺杂浓度的影响,并且对红光的影响要大于绿光。Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜相比粉体材料具有较低的声子态密度,从而抑制了Er~(3+)无辐射跃迁,得到了不同于粉体材料的490nm绿光的发光。     

Al3+/Yb3+/P5+掺杂对石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光的影响

采用溶胶-凝胶法结合高温真空烧结工艺制备了不同浓度的Al³⁺/Yb³⁺/P⁵⁺掺杂石英玻璃。研究了P⁵⁺和Al³⁺的引入对Yb³⁺掺杂石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光光谱, 以及Yb4d电子结合能的影响, 并初步探索了其机理。研究结果表明, Al³⁺/Yb³⁺/P⁵⁺掺杂石英玻璃在190~300 nm波段的吸收主要来源于O^2-→Yb³⁺的电荷迁移吸收, 其谱带位置和Yb4d电子结合能随Yb³⁺的第二配位元素(Al、Si、P)电负性增大向高能方向移动。真空烧结条件下, 引入Al³⁺会引发石英玻璃中Yb³⁺还原为Yb²⁺, 其典型的吸收峰位于330 nm处; 然而, 在Al³⁺/Yb³⁺共掺的基础上再引入P⁵⁺, 且P⁵⁺/Al³⁺摩尔比大于1时, 可以有效抑制Yb²⁺的形成。紫外光激发引起的近红外发光(976 nm)是电子从电荷迁移态弛豫到Yb³⁺激发态向基态跃迁的结果, 可见发光(525 nm)归因于Yb²⁺的5d→4f跃迁。本文研究结果对通过优化工艺和调整组分制备出高性能的Yb³⁺掺杂光纤具有一定的指导意义。     

氧化钍的掺杂方式对碳化钍钨阴极微观组织与力学性能的影响

以固-固与液-固两种掺杂方式研究了氧化钍掺杂对碳化钍钨阴极微观组织与力学性能的影响。利用SEM、EDS与金相显微镜分析了碳化钍钨的显微组织,并用静压力计与冲击试验台测试了两种碳化钍钨阴极的力学性能。研究结果表明,氧化钍的液-固掺杂后钨基体中氧化钍分布的均匀性优于固-固掺杂,且碳化后钍钨阴极的晶粒尺寸明显小于固-固掺杂,抗冲击能量与静压强度均高于固-固掺杂的钍钨阴极。