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新型可见光响应的 InVO4-Cu2O-TiO2三元纳米异质结：制备及其光催化性能

冯海波 , 李亚萍 , 罗冬明 , 谭功荣 , 蒋剑波 , 袁惠敏 , 彭三军 , 钱东

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)61105-6

由于日益严重的环境和能源危机,可见光催化剂的开发已成为当今最具挑战和紧迫的任务之一.将 TiO2和其它窄禁带半导体复合,已被证明是一种有效的可提高其可见光光催化性能的策略. Cu2O是一种禁带宽度为2.0 eV的 p型窄禁带半导体, InVO4则是一种禁带宽度为2.0 eV的 n型半导体,因它们可用于可见光光解水产氢和有机污染物的可见光降解而在过去的数年中引起了人们广泛的关注.但是纯的 Cu2O和 InVO4由于光生电子空穴对在其内部快速地复合,光催化活性通常都比较低.基于能带工程的策略本文设计了一种新型的可见光响应的 InVO4-Cu2O-TiO2三元纳米异质结,并通过普通的湿化学法进行制备：先通过水热法制备 InVO4,再通过溶胶-凝胶法制备 InVO4-TiO2二元复合物,最后通过沉淀和还原过程制备得到 InVO4-Cu2O-TiO2三元纳米异质结.
　　在10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2三元纳米异质结的 X-射线衍射谱中没有观察到明显的杂质峰；通过透射电子显微技术和高分辨透射电子显微技术观察到了它们之间异质结的形成,纳米颗粒的尺寸范围在5?20 nm；经紫外可见漫反射光谱估算得到10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2的禁带宽度为2.78 eV,在可见光区域具有较强的吸收.以普通的9 W节能灯作为可见光光源光照甲基橙5 h后,纯的 InVO4, TiO2和 Cu2O几乎没有光催化活性；10%InVO4-90%TiO2的光催化活性也很低,甲基橙降解率为8%；70%Cu2O-30%TiO2对甲基橙降解率达84%,但初始活性较低；10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2对甲基橙降解率接近90%,并且循环使用6次后,其光催化活性的保持率还维持在90%以上,而50%Cu2O-50%TiO2光催化活性的保持率只有74%.
　　经对使用过的10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2进行 X射线光电子能谱表征发现,存在一弱小的 Cu(II)震动卫星峰,表明在 InVO4-Cu2O-TiO2的光催化过程中 Cu2O的光蚀并不严重.从能带工程的角度分析, InVO4-Cu2O-TiO2三元纳米异质结具有优异的可见光催化性能的主要原因为： InVO4的导带电极电位约为?0.5 eV(vs. SHE,下同),价带电位约为+1.5 eV, Cu2O的分别约为?1.6和+0.4 eV,与 TiO2(导带和价带电极电位分别约为?0.23和+2.97 eV)相比,它们的导带位置更负,将它们组装成三元复合结构,可见光激发的导带电子就可能从 InVO4和 Cu2O的导带迁移到 TiO2的导带上去.同时, n型的 TiO2和 InVO4都与 p型的 Cu2O形成 p-n异质结, n型的 TiO2和 InVO4之间形成 n-n异质结,由于 p-n异质结中内电场的存在以及不同能级相互耦合,可进一步促进可见光激发的导带电子从 InVO4和 Cu2O的导带迁移到 TiO2的导带上去,以及可见光激发的价带空穴从 InVO4的价带迁移到 Cu2O的价带上去,从而实现光生载流子空间上的有效分离.本文有望为新型可见光响应的半导体复合催化剂的设计和制备提供新的思路.

关键词: 钒酸铟 , 氧化亚铜 , 二氧化钛 , 纳米异质结 , 可见光 , 光催化降解 , 甲基橙

开封惠济河水系底泥重金属污染与潜在生态风险评价

王洪涛 , 张俊华 , 张天宁 , 姜玉玲 , 丁少峰 , 郭廷忠

环境化学 doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2016.08.2015123101

以惠济河水系开封段底泥为研究对象,沿河采集75个底泥样品,测定了样品中重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量,并采用富集系数法分析重金属富集污染程度和潜在生态风险指数法评价重金属的潜在生态风险.结果表明,惠济河开封段底泥Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn平均含量分别为24.51、67.86、290.65、28.46、115.34、1936.95 mg·kg-1,远高于我国潮土背景值.富集系数分析表明,底泥各重金属污染程度由高到低依次为:Cd(146.10) ＞Zn(19.62)＞ Cu(9.89) ＞Pb(3.83) ＞Cr(0.89) ＞Ni(0.88),其中Cd、Cu、Zn已显著富集污染,Cr、Ni无明显富集污染.生态风险评价结果表明,底泥各重金属平均潜在生态风险系数的大小顺序依次为:Cd＞Cu＞Zn＞Pb＞Ni＞Cr,6种重金属综合潜在生态风险指数(RI)平均值为7259.21,属于很强生态风险,RI“很强”等级样点主要分布在黄汴河、化肥河、惠济河下游及马家河下游河段,镉是最主要的潜在生态风险因子.

关键词: 开封市 , 惠济河 , 底泥 , 富集 , 潜在生态风险

袁家虎研究员简介

功能材料

关键词:

气敏材料的研究进展

宁文生 , 杜丕一 , 翁文剑 , 韩高荣 , 沈鸽

材料导报

从气敏材料种类、制备方法、改善气敏材料缺陷的手段等方面介绍了气敏材料的研究进展,论述了气敏材料研究中的新动向,展望了它的未来发展.

关键词: 气敏材料 , 制备方法 , 改善性能 , 新动向

气敏传感器的发展

陈长庆 , 胡明 , 吴霞宛

材料导报

综合介绍了气敏传感器的种类及其近期的发展以及MEMS技术对气敏传感器的推动,并着重对声表面波(SAW)气敏传感器及石英微天平(QCM)气敏传感器的结构、工作原理和涂层材料作了详细的介绍.

关键词: MEMS , 声表面波 , 石英微天平 , 气敏传感器

MEMS气敏传感器

惠春 , 徐爱兰 , 徐毓龙

功能材料

随着MEMS技术的飞速发展,各种MEMS器件和系统相继问世,MEMS气敏传感器是其中之一.本文重点介绍了7种MEMS气敏传感器.

关键词: MEMS技术 , 牺牲层技术 , MEMS气敏传感器

温敏材料吸附研究进展

胡耀强 , 权朝明 , 刘海宁 , 吴志坚 , 叶秀深

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.011.021

通过改变环境温度,温敏吸附材料可以实现对蛋白质、染料及其他物质的吸附、脱附和控制释放,而无需添加其他试剂,降低了这些过程造成的污染.因此温敏吸附材料作为智能响应材料中的重要组成部分受到了越来越多科研工作者的关注.聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)是现在被研究得最多的温敏材料,它的相转变温度(LCST)为32℃,许多复合的温敏吸附材料的LCST小于40℃,这使得温敏吸附材料在蛋白质的活性分离方面有着巨大的应用潜力.主要综述了温敏材料在吸附方面的最新研究进展,并对吸附机理进行了总结分析,同时对温敏吸附的发展方向进行了展望.

关键词: 温敏材料 , 吸附 , 染料 , 蛋白质

新型氧敏薄膜材料

徐明霞 , 刘丽月 , 郑嘹赢 , 樊丽莹 , 徐廷献

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2001.01.003

采用溶胶-凝胶工艺制备了用于汽车新型传感器的氧敏薄膜材料,包括过渡金属氧化物(MoOx、TiOx、CrOx)、钙钛矿型(SrTiO3/LaNiO3、LaNiO3、LaCrO3)和类钙钛矿型(La1-xMxNiO4)纳米粒子薄膜.结果表明,与传统氧传感器用的ZrO2、TiO2半导体材料相比,这三类材料的阻温系数小,敏感度高,响应速度快

关键词: 薄膜材料 , 氧敏特性 , 纳米粒子 , 溶胶 , -凝胶法