姜洪泉
,
王巧凤
,
李世洋
,
李井申
,
王庆元
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60047-4|
利用溶胶-凝胶和溶剂热联合技术制备了Pr-N-P三元掺杂锐钛矿TiO2(PrNPTO)纳米片，并采用X射线衍射、透射电镜、N2吸附、X射线光电子能谱、UV-vis吸收谱和光致荧光光谱分析技术对其进行了表征.当Pr掺杂量为1.75 wt%，焙烧温度为550°C时，制得的PrNPTO在可见和紫外光下光催化降解亚甲基蓝(MB)活性最佳.在模拟太阳光照射下， PrNPTO也表现出优越的光催化降解4-氯酚性能(kapp =3.90×10-2 min-1)，优于未掺杂、单掺杂和双掺杂TiO2样品，其光活性是P25 TiO2的3.33倍(kapp =1.17×10-2 min-1). PrNPTO光活性的提高归因于Pr-N-P三元掺杂增强了紫外和可见光吸收，降低了光生载流子复合，增加了表面羟基以及改善了表面织构特性.在模拟太阳光照射下， PrNPTO光催化效率高且光催化性能稳定，适合于环境净化领域的实际应用..
关键词:
氧化钛
,
Pr-N-P三元掺杂
,
溶胶-凝胶
,
溶剂热
,
太阳光
,
光催化
卢智宇
,
姜洪泉
,
李井申
,
王城英
,
闫盼盼
中国稀土学报
利用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量及不同温度焙烧的Tm掺杂TiO2纳米粉体.采用X射线衍射(XRD),紫外-可见漫反射谱(DRS)和光致发光光谱(PL)技术研究了Tm掺杂量和焙烧温度对其相结构、晶粒尺寸、光吸收及光致发光性能的影响;并以亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解评价其光活性.结果表明:低量Tm掺杂强烈抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相转变,减小晶粒尺寸;然而,Tm掺杂量增加,抑制相变作用减弱.Tm掺杂导致样品的紫外吸收能力略有降低,光吸收带边蓝移.Tm掺杂导致样品的PL谱强度降低(0.05%<0.075%<0.025%≈0.1%<0%).光活性升高(0.075%>0.05%>0.1%>0.025%>0%),但二者顺序并不完全一致.低量Tm掺杂能有效提高纳米TiO2的光活性;当Tm掺杂量为0.075%(质量分数)、焙烧温度为550℃时,制得样品呈双相结构,锐钛矿相占91%,晶粒尺寸为24.48 nm,其光活性最佳.光活性提高的主要根源是Tm掺杂能有效促进纳米TiO2表面光生e-/h+分离,提高量子化效率.
关键词:
纳米TiO2
,
Tm掺杂
,
光致发光
,
光活性
姜洪泉
,
王鹏
,
线恒泽
,
卢丹丹
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2007.05.007
利用酸催化的sol-gel法制备了纯TiO2和Pr3+(1.25%)掺杂TiO2纳米粉体,采用XRD、BET、XPS、DRS和SPS等技术对其进行了表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为探针反应,评价了其光活性,探讨了Pr3+掺杂对TiO2纳米粉体的光活性的影响机制.研究表明:与纯TiO2相比,TiO2/Pr2O3纳米粒子的光活性显著提高;掺杂Pr3+可以强烈抑制TiO2由锐钛矿向金红石的相变,阻碍晶粒生长,提高高温组织稳定性,改善粉体的表面织构特性,增加粉体的表面羟基和吸附氧含量;Pr3+掺杂能促进光生e-/h+的分离,提高光生e-/h+的氧化还原能力,改善样品表面的吸光性能.由于产生了量子尺寸效应,复合粉体的紫外吸收带边蓝移.
关键词:
TiO2
,
Pr3+掺杂
,
纳米粉体:光活性
姜洪泉
,
王城英
,
王鹏
,
李井申
,
卢智宇
材料科学与工程学报
旨在探究N掺杂纳米TiO2具有可见光活性的本质,采用XPS、ESR、XRD、SEM、DRS、SPS和PL分析技术对sol-gel法制备的未掺杂和N掺杂TiO2纳米粉体进行了对比研究,并以亚甲基蓝(MB)溶液在可见光下的光催化脱色评价其可见光活性.结果表明,N掺杂TiO2纳米粉体具有良好的可见光活性,未掺杂样品几乎没有可见光活性.N取代TiO2晶格中O形成了N-Ti-O和O-N-Ti键合结构产生杂质能级,N掺杂导致TiO2表面形成了大量束缚单电子的氧空位产生缺陷能级,二者协同作用致使带隙窄化,光吸收带边红移,产生可见光活性.N掺杂导致TiO2晶格中p-n结的形成及表面氧空位和表面羟基的增加均能促进光生e-/h+分离,有效抑制光生e-/h+复合,提高量子效率,进而提高其光活性.
关键词:
纳米二氧化钛
,
氮掺杂
,
表面特性
,
可见光活性
闫盼盼
,
姜洪泉
,
卢智宇
,
李井申
,
王庆元
中国稀土学报
利用溶胶-溶剂热技术制备了锐钛矿型Yb掺杂和未掺杂TiO2纳米粒子,以亚甲基蓝(MB)溶液在紫外光和可见光照射下的光催化脱色率评价其光活性,考察了溶剂热温度、Yb掺杂量和焙烧温度对样品光活性的影响;结合XRD,BET,XPS,FT-IR,DRS和PL表征手段,探讨了Yb掺杂对TiO2光活性的影响机制.结果表明,低量Yb掺杂不仅显著提高TiO2的紫外光活性,也明显提高其可见光活性.Yb掺杂调整TiO2带隙内部电子分布状态,有效抑制光生e-/h+复合,提高量子效率;并且增加表面羟基,增大比表面积,改善表面织构特性,致使紫外光活性提高.然而Yb掺杂并未引起紫外吸收带边红移,其可见光活性的提高应归因于Yb掺杂强化了表面吸附染料的敏化作用.
关键词:
纳米TiO2
,
Yb掺杂
,
溶胶-溶剂热
,
光活性
,
染料敏化
,
稀土
许秋颖
,
王鹏
,
张巨生
,
姜洪泉
,
钟敏
涂料工业
doi:10.3969/j.issn.0253-4312.2004.05.006
考察了聚丙烯酰胺分散剂和2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP-95)对纳米TiO2-水分散液的平均粒径和Zeta电位的影响,确定了各自的最佳加入量.并制备出纳米TiO2-苯乙烯-丙烯酸聚合物乳液,制得纳米TiO2复合有机抗菌涂膜.结果表明,聚丙烯酰胺的最佳加入量为2%,AMP-95的最佳加入量为%,且经透射电镜(TEM)观察,有机涂料的TiO2颗粒分散性良好,平均粒径为50 nm;该有机涂膜经自然光照24 h后,对大肠杆菌的杀菌率可达84%.
关键词:
纳米TiO2
,
分散
,
有机涂膜
,
抗菌性能
,
聚丙烯酰胺
姜洪泉
,
王鹏
,
许秋颖
,
钟敏
,
郑丽娜
,
同亚茹
功能材料
以锐钛矿型TiO2纳米粉体为载体,Na2SiO3为包覆剂,H2SO4为中和剂,采用溶胶-凝胶法制备了系列环境净化功能TiO2/SiO2复合纳米粉体.用XRD、XRF、TEM、BET比表面分析对其进行了表征,并以亚甲基蓝溶液的光催化降解率和COD去除率为指标评价了其光催化活性.结果表明,在TiO2纳米颗粒表面包覆一层多孔非晶态水合二氧化硅纳米膜,可以显著提高其水分散性,有效控制其光催化活性,进而提高了涂料的抗老化性和耐候性.中和时间对包硅效率影响较大,适当增加中和时间有利于提高包硅效率;包覆温度对包硅效率影响较小,升高温度使包硅效率略有降低.低温包覆,成膜相对疏松,改性粉体的光催化活性相对较高;高温包覆,成膜相对致密,改性粉体的光催化活性相对较低.
关键词:
纳米TiO2/SiO2
,
包覆
,
分散性
,
光催化氧化
,
环境净化
王城英
,
姜洪泉
,
李井申
,
卢智宇
,
闫盼盼
应用化学
doi:10.3724/SP.J.1095.2010.00038
利用溶胶-凝胶技术,以尿素为氮源,采用原位掺杂方式制备了TiO2-yNx纳米粉体;以亚甲基蓝(MB)溶液在可见光下的光催化降解评价其可见光催化活性;考察了体系初始pH值、N的掺杂量和焙烧温度对样品可见光催化活性的影响. 结合XRD、XPS、ESR和DRS测试技术,研究了N掺杂纳米TiO2的可见光响应机理. 研究结果表明,TiO2-yNx纳米粉体的优化制备工艺条件为:体系初始pH=0.52,掺杂比n(N): n(Ti)=1: 6,焙烧温度为440 ℃. 此条件下制备的样品N含量为0.77%,为单一的锐钛矿相,平均粒径为19.0 nm,具有良好的可见光催化活性. N掺杂导致TiO2纳米粉体的表面羟基含量增加,形成了大量束缚单电子的氧空位;N取代晶格O形成了N-Ti-O和O-N-Ti键合结构. N掺杂导致TiO2纳米粒子的吸收带边红移,对可见光的吸收能力明显增强,这表明N掺杂改变TiO2电子结构,使带隙窄化,降低光响应阈值. N掺杂TiO2纳米粒子的可见光响应归因于N取代掺杂形成的掺杂能级与氧空位形成的缺陷能级共同作用所致.
关键词:
纳米TiO2
,
氮掺杂
,
溶胶-凝胶
,
可见光响应
,
光催化
王庆元
,
姜洪泉
,
李井申
,
王巧凤
,
李振宇
应用化学
doi:10.3724/SP.J.1095.2013.20302
利用溶胶-水热法制备了未掺杂、N掺杂、Gd掺杂和Gd-N共掺杂TiO2纳米光催化剂,以甲基橙(MO)溶液在紫外光和可见光照射下的光催化脱色评价其光活性；采用XRD、XPS、BET、UV-Vis和PL分析技术表征样品的物理化学性能,探讨Gd-N共掺杂对TiO2光活性的影响机制.结果表明,Gd掺杂能有效抑制光生e-/h+的复合,提高光量子效率；抑制TiO2晶粒生长,改善样品表面织构特性,明显提高紫外光活性.N掺杂窄化TiO2带隙,拓宽光吸收范围至可见光区,从而提高了可见光活性.Gd-N共掺杂进一步窄化带隙增加可见光吸收,减小晶粒尺寸,改善样品的表面织构特性,增强织构的热稳定性.与单掺杂样品相比,Gd-N-TiO2在可见光照射下对MO的光催化脱色活性进一步提高,这归因于Gd-N共掺杂的协同效应.
关键词:
纳米TiO2
,
Gd-N共掺杂
,
溶胶-水热
,
可见光响应
,
协同效应
王庆元
,
姜洪泉
,
李井申
,
王巧凤
,
李振宇
应用化学
doi:10.3724/SP.J.1095.2014.30201
采用改进的溶胶-水热技术,制备了新型高性能Sm-N-P-TiO2纳米光催化剂.考察了条件因素对4-氯酚(4-CP)溶液在模拟太阳光下光催化降解的影响规律,并对不同催化剂的光活性进行了对比研究.结果表明,在实验条件下,4-CP光催化降解行为符合准一级动力学规律；随着4-CP溶液浓度增大,一级反应速率常数不断降低.在4-CP溶液初始浓度40 mg/L、催化剂用量1.5 g/L、溶液pH =5.2、溶液温度36℃、500 W氙灯照射2h条件下,4-CP完全分解,表观速率常数Kapp为5.32×10-2 min-1,Sm-N-P-TiO2的光催化活性是混晶型纳米TiO2(P25)的3.49倍；TOC去除率达到96.8％.
关键词:
TiO2
,
Sm-N-P共掺杂
,
氯酚
,
光催化
,
动力学
