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原位合成稳定的Ti3+自修饰介孔TiO2光催化剂在环境净化中的应用

温美成 , 章姗姗 , 戴文锐 , 李贵生 ,

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)60992-5

半导体光催化剂TiO2因具有绿色环保无污染、化学稳定性好及可实现稳定产氢等优点而广泛应用于光解水、废水处理和空气净化等领域.然而,锐钛矿相TiO2禁带宽度约为3.2 eV,仅对紫外光响应.而在太阳光中,44%左右为可见光,紫外光仅占不到4%.为了提高TiO2对太阳光的利用率和在可见光照射下的光催化活性,近年来人们采用掺杂金属/非金属离子以及与可见光催化剂复合等方法对TiO2进行改性.但是这些离子掺杂的方法会不可避免地在TiO2晶格中形成结构缺陷,这些结构缺陷作为光生电子和空穴的复合中心不利于电子和空穴分离.最近研究表明,通过Ti3+自掺杂可以很好提高TiO2可见光催化活性,但是目前制备Ti3+掺杂TiO2的方法较复杂,形成的Ti3+掺杂易在表面积聚而被进一步氧化,影响其光催化稳定性,不利于实际应用.因此,开发具有良好电子-空穴分离效率的可见光催化剂引起了广泛的研究兴趣.本文通过原位自掺杂Ti3+来提高TiO2可见光光催化活性.以TiCl3为钛源, H2O为溶剂, F127为软模板,采用溶剂挥发诱导自组装的方法制备了蠕虫状Ti3+自掺杂的介孔TiO2.采用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、紫外-可见漫反射(UV-vis)、透射电子显微镜和电子顺磁共振(EPR)对所制备样品结构、结晶度和形貌等进行了表征分析.通过控制表面活性剂用量和焙烧温度优化了Ti3+自掺杂介孔TiO2的光催化活性.结果表明,在模拟太阳光照射下,所制样品对气相光催化氧化NO和水相降解有机染料亚甲基蓝表现出优异的催化性能和稳定性. Ti3+自掺杂介孔TiO2有效扩展了催化剂的光吸收范围,提高了光生电子空穴的迁移效率.其优异的光催化活性和稳定性主要归因于掺杂在TiO2骨架中的Ti3+和所合成催化剂多孔性之间的协同效果.固体UV-vis结果表明,所合成的TiO2具有很好的可见光响应,主要归因于在TiO2材料合成过程中,部分Ti3+未被完全氧化, Ti3+掺入可以有效降低TiO2的禁带宽度.通过计算可知合成的TiO2禁带宽度为2.7 eV.通过低温EPR测试进一步证明了Ti3+的存在,而且Ti3+主要掺杂在TiO2体相中. N2物理吸附结果表明,随焙烧温度不断提高,所得产物的比表面积先增加后减少,当焙烧温度在500 oC时,比表面积最大,但至550 oC时,比表面积、孔径和孔体积增大,表明催化剂的孔结构被破坏.表面活性剂F127的用量对样品比表面积和孔径大小也有影响,当其用量为0.54 g时,所得产物的比表面积最大.我们将所合成的TiO2应用于污染气体NO的氧化,考察了焙烧温度和表面活性剂用量对光催化剂性能的影响.结果表明,当表面活性剂用量为0.54 g,焙烧温度为500oC时,所制催化剂在模拟太阳光和可见光照射下都表现出最好的NO去除转化率.将使用过的催化剂离心洗涤后进行连续反应3.5 h,依然保持很高的NO去除转化率.催化剂高活性及稳定性的主要原因是Ti3+的掺杂将TiO2光响应范围拓展到可见光区域,且Ti3+掺杂和介孔结构之间的协同作用有利于促进光生电子和空穴的分离.当催化剂在低于500 oC焙烧时,所得催化剂结晶度较低,不利于光生电子-空穴的分离,而高温焙烧则会导致催化剂介孔结构遭到破坏,不利于NO气体吸附和产物脱附.表面活性剂对催化剂活性影响较小,在可见光照射下催化剂均表现出很好的光催化活性.此外,该Ti3+自掺杂介孔TiO2在液相条件下对有机染料亚甲基蓝也表现出很好的去除效果,可见光照射2 h,亚甲基蓝去除率接近100%.

关键词: 钛(III)自掺杂 , 介孔二氧化钛 , 溶剂挥发诱导自组装 , 一氧化氮氧化 , 光催化

状马氏体的复生机制

贡海 , 谷南驹

金属学报

对T12A,GCr18Mo,CrMn及25Cr2Ni4WA(渗碳)钢中形成的状马氏体的金相观察表明,状马氏体的中脊面是薄板状马氏体.状马氏体的形成是一种复生过程,初始阶段形成交叉的或铰接的薄板状马氏体,然后以它为中脊面,侧向长大成有状马氏体或无状马氏体.状马氏体的生成不是一步完成的,在时间上可以分为几个独立的阶段.

关键词:

状马氏体的形貌和本质

马跃新 , 曾德长 , 董希淳

材料热处理学报

制备了3种高碳合金钢,研究状马氏体的多种形态;采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜进行组织分析,探讨了状马氏体的形貌和本质。发现单个片状马氏体形成方式有两种:普通核和伴生核。惯习面为{111}r、{225}r和{259}r的粗片状马氏体都是按照其中一种形核方式进行相变的。状马氏体是通过“伴生核”相变形成,因此它是片状马氏体的一种形态,本质属于片状马氏体。“伴生核”相变所需的形核功和核长大功比“普通核”相变的低,所以,当粗大马氏体片停止形成后,可以通过在它的一侧长出分支,或者发生“伴生核”相变,形成状马氏体,而继续进行转变。状马氏体两个叶片之间的夹角只有30°、45°、60°90°和135°其5种.沿右挛晶角(70032’).

关键词: 状马氏体 , 片状马氏体 , 马氏体 , 伴生晶核

钢负能炼钢概述

刘树海 , 牛锡云 , 朱珉

连铸

介绍了钢第二炼钢厂实现炼钢-连铸全工序负能炼钢的现状和在生产中为降低能耗所采取的技术措施,并对炼钢工艺流程和负能炼钢工序构成进行了改进.

关键词: 转炉 , 工艺优化 , 负能炼钢

状马氏体形成机理的探讨

马跃新 , 曾德长 , 董希淳 , 谭玉华

材料热处理学报

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了20Cr2 Ni4、45 CrNi 、30CrMnSi钢中(1200℃进行固体渗碳20 h后淬火)状马氏体的几种形貌.根据马氏体晶体学和相变力矩原理,提出了状马氏体的形成机理,并用它对状马氏体的特性进行了合理的解释;同时发现状马氏体只发生在马氏体比容大、迁移激活能高而导致形核和核长大困难的合金里.当形核困难时,尤其是在压力场下,“伴生核”相变的形核功和核长大功较低,比“普通核”相变更容易发生.核长大功高的合金,当粗大的马氏体片因过高的应变能而停止长大时,可以通过两种方式继续相变:1)在粗马氏体片一侧,沿另一个惯习面长出分支;2)发生“伴生核”相变,在残留的奥氏体中形成状马氏体.

关键词: 状马氏体 , 伴生晶核 , 片状马氏体 , 马氏体

济阳拗陷东凹陷反转构造及其控藏作用

石砥石 , , 杨贵丽 , , 刘晓林 , 许晓凤

中国材料进展 doi:10.3969/j.issn.1671-9727.2015.06.05

探讨渤海湾盆地东凹陷反转构造特征、成因及其对油气成藏的控制作用。通过对区域构造应力场调查、三维地震构造解释、构造组合样式分析、油气藏特征研究,表明反转构造是基底断裂古近纪伸展断陷期扭性活动和古近纪末反转期压扭性活动叠加的结果,并控制形成了多种类型圈闭。基底断裂沟通了烃源岩,其古近纪末反转与烃源岩大量排烃期一致,成为油气运移的重要通道。

关键词: 东凹陷 , 反转构造 , 基底断裂 , 控藏作用

DAR成色剂的合成

刘玉婷 , 吕峰 , 邹竞 , 张大德 , 姚祖光

应用化学 doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2004.06.016

以1-羟基-N-[4-(2,4--特戊基-苯氧基-丁基)-2-萘甲酰胺为母体,以2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑为吸附基团,分别以1-甲酰基-2-(4-氨基)苯肼,1-乙酰基-2-(4-氨基)苯肼和1-三氟乙酰基-2-(4-氨基)苯肼为增强基团合成了3种DAR成色剂.结构经IR、1H NMR、MS及元素分析等检测确证.

关键词: DAR成色剂 , 合成

钢小方坯连铸高效改造

吴晓文

连铸 doi:10.3969/j.issn.1005-4006.2001.06.006

分析钢小方坯连铸的现状及存在的问题,介绍高效连铸设备改造的方案和目标以及改造后的效果.

关键词:

减温降计算模型

付国忠 , 刘建平 , 赵晓峰 , 刘建明 , 吕庆功 , 彭龙洲

钢铁

在对轧制时钢管的温降原因进行分析的基础上,给出一种定减温降计算模型,该模型考虑了辐射、接触传导、内部传导对温度的影响.通过对轧制实验测定得到钢管的温降数据与此模型实例计算的结果进行对比分析,表明该模型比较准确,能够满足生产实际的要求,可用于自动控制系统中定减温降的计算,从而为控制系统比较准确地对轧机进行设定及调整提供依据.

关键词: , 温降 , 模型

启迪于翅分级精细结构的遗态功能材料

, 顾佳俊 , 苏慧兰 ,

中国材料进展 doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.09.01

传统设计与制备技术手段往往难以实现预期精细结构与功能构筑,从而限制了材料结构-性能之间新现象的发现与新机理的建立.借用经亿万年自然优化的生物自身多层次、多维和多尺度的本征结构为模板,通过物理和化学手段,在保留生物精细分级结构的同时,置换生物模板的化学组分为所需功能组分,利用生物精细结构与人工组分之间的耦合关系,可制备既遗传自然生物精细形态,又有人为赋予特性的新材料——遗态材料.围绕具有翅精细结构的遗态光功能材料,分别以金属-半导体功能翅的红外吸收增强及光热转换、金属功能翅的表面等离子体拉曼增强为例,介绍了遗态材料的设计思路、制备方法、性能表征及相关机理探索过程.相关思路与方法为解决分级精细结构难以制备的难题提供了新途径,并为新材料构型设计提供了前瞻性思路和原理验证.

关键词: 遗态材料 , 分级结构 , 光功能材料 , 仿生材料

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