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喷雾燃烧热分解制备Cr掺杂TiO₂纳米粒子的可见光催化性能

田宝柱 , 李春忠 , 顾锋 , 姜海波 , 胡彦杰

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00661

采用一步喷雾燃烧热解法制备了Cr掺杂TiO₂纳米粒子，研究了Cr掺杂对样品微结构、吸光特性和可见光催化活性的影响. 结果表明：增加Cr掺杂量抑制锐钛矿相的形成，同时促进金红石相的形成. 在低Cr掺杂量下(≤1%），Cr主要以Cr³⁺的形态进入TiO₂晶格，而Cr掺杂量过大时，易于形成Cr₂O₃团簇. 光催化降解2,4-二氯苯酚结果表明，适量的Cr³⁺掺杂可以有效地提高TiO₂的可见光催化活性，获得最高光催化活性的Cr³⁺掺杂量为1at%. 样品可见光催化活性的提高主要与Cr掺杂引起的可见光吸收增强、晶相组成改善以及光生电子和空穴传输效率提高有关.

关键词: 喷雾燃烧热分解 , titanium dioxide , Cr doping , photocatalytic activity

Pb掺杂TiO₂薄膜的制备及光催化活性研究

赵秀峰 , 孟宪锋 , 张志红 , 刘浪 , 贾殿赠

无机材料学报

以硝酸铅和钛酸丁酯[Ti(OBt)₄]为前驱体,用溶胶-凝胶法在活性炭表面制成了Pb掺杂TiO₂薄膜.并用X射线衍射(XRD)、紫外可见光谱(UV-VIS)、透射电镜(TEM)对制得的Pb掺杂TiO₂薄膜进行了表征.分别用甲基橙水溶液的光催化脱色反应、有机磷农药一氧化乐果(omethoate)水溶液的光催化降解反应评价了不同Pb掺杂TiO₂薄膜的光催化活性.结果表明,薄膜为金红石和锐钛矿的混合晶相.相对于未掺杂的TiO₂薄膜,由于金红石含量的增加,不同Pb掺杂TiO₂薄膜的吸收带发生了微小的红移.Pb掺杂使薄膜的光催化活性明显提高,当Pb/TiO₂质量分数为1.7％时,薄膜显示出最高的光催化活性. TiO₂薄膜中的Pb可能以Pb(Ⅳ)和Pb(Ⅱ)两种形态存在,在紫外光的辐射下,Pb(Ⅳ)和Pb(Ⅱ)可能通过浅势俘获TiO2的光生电子和空穴而发生相互转化,减少了光生电子和空穴的简单复合,从而提高了薄膜的光催化活性.

关键词: Pb掺杂 , TiO₂ thin film , sol-gel method , preparation , photocatalytic activity

不同结构形貌BiVO₄的水热制备及可见光催化性能

郭佳 , 朱毅 , 张渊明 , 李明玉 , 杨骏

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.00026

采用水热法, 无需添加剂, 通过调控反应液pH值和反应温度制备了不同结构和形貌的BiVO₄可见光催化剂. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外?可见漫反射(DRS)和低温氮吸附等手段对样品进行表征, 结果显示: 水热温度与反应液pH值对晶体结构有很大影响, 180℃水热温度和酸性条件有利于单斜相的生成. 反应液pH值对形貌也有很大影响, 不同条件下得到了片状、立方状、棒状等不同形貌的BiVO₄. 同时以亚甲基蓝为降解对象, 考察了所制备BiVO₄的可见光催化活性. 其中, pH值为2, 反应液中制备的片状单斜相BiVO₄具有最高的光催化活性(4 h达92.0%). 此外, 还考察了光催化剂用量、亚甲基蓝浓度和电子受体的存在对光催化过程的影响, 结果表明: 当催化剂用量为1.0 g/L, 亚甲基蓝浓度为10 mg/L, KBrO₃为电子受体时光催化效果最佳.

关键词: 钒酸铋(BiVO₄) , hydrothermal synthesis , photocatalytic activity , additive-free

HNO₃处理对TiO₂纳米薄膜的光催化活性和表面微结构的影响

张谢群 , 余家国 , 赵修建 , 赵丽 , 莫少波 , 刘英

无机材料学报

通过sol-gel工艺分别在钠钙玻璃和预涂SiO₂涂层的钠钙玻璃基体上制备了TiO₂。光催化纳米薄膜.然后用1mol/L HNO₃水溶液对煅烧后的薄膜进行酸处理.用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和紫外可见光谱(UV-VIS)对酸处理前后TiO₂纳米薄膜进行了表征.用甲基橙水溶液的光催化脱色来评价TiO₂薄膜的光催化活性.结果表明:SiO₂涂层能有效阻止钠离子从玻璃基体向TiO₂薄膜的扩散;普通玻璃表面的TiO₂纳米薄膜经HNO₃处理后,薄膜的光催化活性明显增强.这是由于TiO₂纳米薄膜中的钠离子浓度降低以及表面羟基含量增加的缘故.

关键词: TiO₂纳米薄膜 , photocatalytic activity , surface acid treatment , null

掺钒二氧化钛中空微球的制备和光催化性能研究

贾进义 , 刘晶冰 , 张文熊 , 常琳 , 井琪

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00671

以聚苯乙烯微球为模板，钛酸四丁酯为前驱体制备了掺钒TiO₂中空微球，并用FT-IR，SEM，TEM，XRD，UV-Vis等技术对样品进行了表征. 研究结果表明，掺杂少量钒到体系中，TiO₂微球形貌没有发生明显变化，得到壳层厚度约为20~30nm的TiO₂中空微球. 但钒的引入使得TiO₂中空微球从锐钛矿相向金红石相转变. 随着掺钒量的增加，TiO₂中空微球吸收边向长波方向移动增强. 光催化降解甲基橙溶液实验结果表明，掺杂1.0%钒的TiO₂中空微球表现出更好的光催化性能.

关键词: 二氧化钛 , vanadium doped , hollow microsphere , photocatalytic activity

纳米YMn₂O₅半导体可见光催化剂

王仕发 , 杨华 , 县涛 , 魏智强 , 马金元 , 冯旺军

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.01164

采用改进的聚丙烯酰胺凝胶法合成了YMn₂O₅纳米颗粒. XRD分析结果表明, 合成的纳米颗粒主要为正交YMn₂O₅相, 兼有少许的六方YMn₂O₅相, 无其它杂质相存在. SEM观察显示, 制得的YMn₂O₅纳米颗粒粒度均匀、形貌规整、呈类球形, 平均颗粒尺寸约为45nm. 利用紫外?可见光漫反射光谱研究了YMn₂O₅纳米颗粒的光吸收特性及带隙, 获得的光学带隙值为1.21eV. 以一种典型的偶氮染料甲基红为目标降解物, 研究了YMn₂O₅纳米颗粒的光催化活性. 结果表明, 在紫外光和可见光辐照下纳米颗粒均表现出了良好的光催化活性. 实验确定了光催化降解率的最佳条件: 甲基红的初始浓度为~15mg/L, 催化剂的加载量为~1. 2g/L.

关键词: YMn₂O₅ , nanoparticles , photocatalytic activity

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