展杰
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葛炳辉
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王朋
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王泽岩
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郑承国
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黄柏标
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蒋民华
功能材料
以新疆产天然电气石为原料制备了电气石微粉,利用X射线衍射仪、扫描电镜、高分辨电镜、pH酸度计研究了电气石的物相、微结构特点和电气石对水酸度及其随温度变化的影响.结果表明,电气石单个微粒为单畴的铁电体,可视为电偶极子;利用电气石微粉可以使水的酸度呈弱碱性;电气石对水酸度的影响随温度的变化进一步佐证了电气石的热释电性,并探讨了电气石对水作用的可能机理.
关键词:
电气石
,
热释电性
,
催化
展杰
,
王泽岩
,
王朋
,
葛炳辉
,
程合锋
,
黄柏标
,
蒋民华
功能材料
以新疆产天然电气石为原料制备了电气石微粉,利用X射线衍射仪、扫描电镜、高分辨电镜、~(17)O核磁共振研究了电气石微粉的物相结构、微结构特点和电气石的热释电性对水分子团簇结构影响,并对其作用的机理进行了探讨.结果表明,所制备的电气石微粉的结晶性完好,具有单向极性结构的热释电性材料电气石的微晶在温度涨落的环境中可视为电偶极子;电气石粉对水的~(17)O核磁共振谱的半峰宽具有明显的影响,从HW=145.41Hz降到HW=81.11Hz,表明电气石微粉对水分子团簇结构的改善有明显的作用.
关键词:
电气石
,
热释电性
,
水团簇
黄振宇
,
高政纲
,
高善民
,
王青尧
,
王泽岩
,
黄柏标
,
戴瑛
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62825-0
作为一种稳定、价廉的光催化剂,TiO2被广泛应用于各种污染物的降解;但是,较大的宽禁带(~3.2 eV)和较低的电子迁移率不仅使TiO2很难吸收可见光,而且光生电子和空穴的复合几率高,从而导致TiO2的总体光电效率不高.因此,设计能够被可见光激发、并具有快速光生电子传输的TiO2一直是研究热点.研究表明,Ti3+自掺杂的TiO2(还原态TiO2-x)不仅能够被可见光激发,而且使TiO2具有良好的电子导电性,从而有利于提高TiO2的光电转换效率.另外,非金属元素的掺杂能够减小TiO2的禁带宽度,使TiO2能够响应可见光并具有良好的可见光催化性能,其中S元素的掺杂被广泛研究.目前,S掺杂纳米TiO2的制备通常采用TiS2,单质S,硫脲、二甲亚砜等为S源,但这类原料通常价格昂贵或者具有一定的毒性,因而实际应用受到限制.而制备Ti3+自掺杂TiO2的方法大都是基于"还原法",在真空或强还原性气氛如H2,CO中加热TiO2,或采用高能粒子(电子、氩离子)轰击.在实际应用中,这些方法存在步骤多、条件苛刻、反应时间长和设备昂贵等不足.而且,还原法反应通常发生在颗粒的表面,形成的Ti3+很容易被空气和水中的溶解O2氧化,降低材料的稳定性.虽然在温和的液相中还原Ti4+可用于制备Ti3+掺杂的TiO2,但是由于反应过程中有副产物生成,需要进行后续处理才能得到纯的Ti3+自掺杂TiO2.因此,设计一种简单的制备S掺杂还原态TiO2-x光催化剂仍具有十分重要的意义.前期我们采用H2O2氧化TiH2得到不同状态的前驱体凝胶,然后进行不同方式的后处理得到Ti3+自掺杂的纳米TiO2.本文以TiH2和H2O2反应得到的黄色前驱体凝胶为Ti源,以价格低廉、无毒、稳定的二氧化硫脲为S源和还原剂,采用不同的方法制备了S掺杂的还原态TiO2-x光催化剂.本文初步研究了在凝胶中加入二氧化硫脲后进行水热处理,以及将干燥的凝胶粉末与二氧化硫脲混合热处理对所得产物的影响.并与纯的TiO2、还原态TiO2-x和S掺杂TiO2的光吸收、电化学、光催化性能进行对比研究.采用X射线衍射、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X-射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、比表面分析和电化学工作站等技术对产物的结构、形貌和光电性能进行了表征.以罗丹明B(RhB)溶液为模拟废水,考察样品的可见光催化性能.结果表明,不同的后续处理方式不仅影响S掺杂TiO2-x的结晶性和形貌,而且影响产物的光吸收性能和电子传输性能,从而使不同条件下所得产物的可见光催化性能不同.其中,采用热处理方式得到的S掺杂TiO2-x样品在可见光下降解RhB的速率分别是纯的TiO2,TiO2-x和S掺杂TiO2的31,2.5和3.6倍,而且样品具有良好的循环稳定性.
关键词:
Ti3+自掺杂
,
二氧化钛
,
硫掺杂
,
二氧化硫脲
,
可见光催化
王泽岩
,
黄柏标
,
戴瑛
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2017.01.02
光催化技术是解决能源短缺和环境污染问题的最有效解决途径之一,近期引起了世界各国科学家们的广泛关注.然而,目前光催化材料较低的转化效率,严重制约了光催化技术的进一步发展和实际应用.因此,设计和制备新型高效光催化材料具有重要意义.我们基于材料晶体结构设计,并结合材料微结构调控和制备技术,从拓展光催化材料的光吸收范围和提高光生载流子分离效率两个制约光催化效率的最主要问题入手,提出了一些新型高效光催化材料的设计理论和制备方法.主要围绕表面等离子体光催化材料、红外光催化材料、极性光催化材料等几种新型光催化材料,对材料设计理论、制备方法、结构与性能之间的关系及光催化微观机理几个方面进行了详细讨论.
关键词:
光催化
,
光吸收
,
载流子分离
,
材料设计与制备
