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核壳结构p-n异质结复合光催化剂BiFeO3@TiO2的制备及其在可见光催化降解中的应用

刘亚子 , 丁珊珊 , 徐坚 , 张华阳 , 杨绍贵 , 段晓光 , 孙红旗 , 王少彬

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(17)62845-6

化石燃料的迅速消耗导致环境污染与能源危机日益加剧.太阳能高效利用与转换是解决该难题的有效途径之一.在众多光催化剂中,TiO2因其高催化活性、高稳定性、低毒性以及低成本等优势而普遍受到关注,但TiO2存在着带隙过宽而无法利用可见光的缺陷,严重制约了其在光催化方向的实际应用.核壳型复合纳米材料具有较大的比表面积、较高的光吸收能力以及所吸附的污染物分子易于从吸附面扩散到光致降解面等特点,而表现出较强的有机污染物吸附性能以及良好的光催化活性.以磁体材料为核将TiO2包覆于磁体表面,可以制备具有磁分离特性的磁载光催化剂.而铁酸铋作为一种在室温下同时具有铁电性和铁磁性的钙钛矿型材料,由于其较窄的带宽(2.1 eV)在可见光催化氧化方面也受到了极大的关注.本文首先通过柠檬酸自燃烧法制备了可磁性分离的BiFeO3粉体,再以水解沉淀法将TiO2包裹在BiFeO3前驱体上形成了不同质量比(1:1,1:2,2:1)的核壳结构的BiFeO3@TiO2复合粉体,并以甲基紫为例,对其在紫外光和可见光照射下的光催化性能分别展开了研究.结果表明,BiFeO3@TiO2复合粉体的光催化性能较单独的BiFeO3或TiO2均有所提升.其中质量比为1:1的BiFeO3@TiO2复合粉体(TiO2壳层厚度为50–100 nm)展现出最强的光催化氧化活性,且在可见光下有更高的光催化效率.经表征分析,该复合粉体光催化性能高的原因可能归结于BiFeO3与TiO2两者之间形成了p-n异质结界面,有效地提高了电荷载流子的传输分离效率,同时BiFeO3较窄的禁带宽度拓展了纳米TiO2的光谱吸收范围,增强其光吸收能力.光电化学Mott-Schottky测试结果进一步证实:BiFeO3粉体在与TiO2复合之后,其电荷载流子传输与供体密度均有显著提升.自由基猝灭实验表明,在甲基紫光催化降解中起主要作用的为羟基自由基与光生电子,并结合能带理论与自建电场理论对降解机理进行了阐述.进一步研究表明,甲基紫降解效果最优条件为:复合粉体的投加量为1 g/L,甲基紫初始浓度为10 mg/L,初始pH为5.另外,质量比1:1的BiFeO3@TiO2对甲基橙和刚果红染料废水也具有较好的降解效果,表现出良好的工业应用前景.

关键词: 铁酸铋 , 二氧化钛 , 核壳结构 , 降解 , 光催化 , 可见光

单机架可逆冷轧过程中不同厚度规格低碳铝镇静钢的组织性能

庄栋栋 , 王作成 , 王雷刚 , 黄瑶 , 李小敏 , 张华阳 , 任德伟

材料热处理学报

采用铜丝定点标记法,研究了H-C单机架可逆冷轧低碳铝镇静钢过程中的变形规律,通过单向拉伸实验检测不同厚度规格钢板力学性能,利用光学显微镜观察实验钢板冷轧态及退火态的显微组织,并用电子背散射衍射仪(EBSD)测量了两种厚度实验钢板取向织构情况.结果表明,可逆冷轧过程中沿断面高度方向上各处金属质点流动速度相同,没有明显的剪切变形.试样压下率从34％升高到80％时,r值范围为1.13～1.36,n值范围为0.23～0.24.压下率从64％升高到80％时,退火试样再结晶组织中有利的<111>∥ND取向晶粒所占比例增加,对深冲性能有利.

关键词: 低碳铝镇静钢 , 可逆轧制 , 冷轧压下率 , 组织与性能

第一届中国-新加坡青年材料科学家论坛在京举行

中国材料进展

由中国材料研究学会主办，北京大学和新加坡南洋理工大学承办的“第一届中国-新加坡青年材料科学家论坛”在北京国家会议中心隆重举行。本沦坛由分会主席新加坡南洋理工大学张华博士和北京大学彭海琳博士负责召集组织。作为“纳米材料分会”的姊妹分会，论坛的主题是“新型纳米材料的制备方法、性能及应用研究”，

关键词: 材料科学家 , 新加坡 , 论坛 , 中国 , 南洋理工大学 , 材料研究学会 , 北京大学 , 纳米材料