Yanjin LU
,
Lili TAN
,
Hongliang XIANG
,
Bingchun ZHANG
,
Ke YANG
金属学报(英文版)
A composite coating was fabricated on pure magnesium by hydrothermal treatment in order to reduce its degradation in body environment. The coating was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The XRD pattern showed that the main composition of the coating was a mixture of CaSiO3, MgSiO3 and Mg(OH)2. Electrochemical test showed that the corrosion current density (emcorr) of the coated magnesium was decreased by about two orders of magnitude compared with that of the bare magnesium, and the EIS measurement also showed that the corrosion resistant performance of the coated magnesium was significantly enhanced. Meanwhile, weight loss test showed that the weight loss of the coated magnesium was lower than that of the bare magnesium. Hence, the present study indicated that the composite coating could greatly slow down the degradation of pure magnesium.
关键词:
Magnesium
,
null
,
null
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null
,
null
Honglian DAI
,
Shipu LI
,
Yuhua YAN
,
Xianying CAO
,
Xuehui LU
,
Yang LENG
材料科学技术（英）
To study the osteogenesis and transformation process of calcium phosphate bioceramic in vivo, biodegradable porous beta-tricalcium phosphate ceramics (β-TCP, 5×8 mm) were implanted in the tibia of rabbits. β-TCP ceramics with surrounding bone tissue were retrieved and observed by SEM, TEM and EPMA every month after implantation. The results showed that osteogenesis was active and β-TCP ceramics bonded to bones directly. The new bones were forming and maturing as materials were continuously degrading, and materials were finally replaced by new bone. Parts of the materials were degraded, absorbed and recrystallized, while the rest were dispersed to the spongy bone and the Haversian lamella in an irregular arrangement, becoming incorporated into bone formation directly by remodeling the structure. Some β-TCP crystals cleaved along its (001) rhombohedral plane and formed lath-like crystals in vivo.
关键词:
Calcium phosphate ceramics
,
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,
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,
null
王剑
,
王猛
,
熊吉如
,
陆春华
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(15)60195-0
采用高温热剥离和溶剂热过程分别还原氧化石墨和氧化石墨制备出石墨烯，进一步使用所合成的石墨烯与P25通过一步水热过程合成出石墨烯/P25复合材料。样品的光催化活性通过可见光下降解罗丹明B进行评测，其中P25和热剥离还原得到的石墨烯复合比P25和溶剂热还原的石墨烯复合显示出更优异的光催化活性，这是由于热剥离还原的石墨烯具有更高的还原度和更强的电子—空穴分离效率所致。进一步在不同温度下通过热剥离法制备了还原石墨烯，探讨的石墨烯/P25复合材料的光催化活性。较高的剥离温度有利于石墨烯还原程度的改善，导致光催化活性的提高。
关键词:
光催化
,
降解
,
P25
,
热剥离
,
石墨烯还原度
艾智慧
,
王吉玲
,
张礼知
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60986-X
近年来,半导体光催化技术已广泛用于去除水中有机污染物.在各类光催化剂中,具有合适禁带宽度的溴氧铋(BiOBr,2.7 eV)材料吸引了众多研究者兴趣.通常情况下,半导体光催化降解有机污染物性能主要与光催化材料的结构性质,如物相组成、颗粒粒径、材料表面结构等相关.研究已经证实了TiO2光催化降解有机污染物具有底物依赖的特性,但是BiOBr的有机物降解特性与底物性质的关系研究尚未见文献报道.为发展高效的BiOBr太阳光催化污染净化技术,研究有机底物与BiOBr光催化降解性能的关系具有重要意义.本文分别在pH =1和pH =3条件下采用水热法合成了BiOBr纳米片(BOB-1和BOB-3),并通过X射线粉末衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),紫外-可见漫反射(DRS)等技术表征了所制备半导体光催化材料.结果表明,在不同pH条件下均能合成具有高结晶度的四方相BiOBr, BOB-1和BOB-3均由不规则的纳米片组成, BOB-3纳米片宽度大约为0.6–1.5μm,厚度大约27–44 nm,而BOB-1纳米片宽度大约为0.7–2.0μm,厚度大约50 nm.选区电子衍射观察到了BOB-1和BOB-3清晰的晶格条纹,晶格间距为0.20和0.28 nm,分别对应着四方晶系的(020)面和(110)面.选取罗丹明B(RhB)和水杨酸(SA)为典型有机底物分子,研究了BOB-1和BOB-3纳米片的底物依赖光催化特性.结果表明, BOB-1吸附SA和RhB 1 h后,吸附率分别仅为0.2%和0.8%,而BOB-3对SA和RhB的效率分别可达9.1%和12.7%；光催化降解两种底物分子的结果表明, BOB-1和BOB-3降解RhB的速率分别为4.00以及16.10 g·min–1·m2,而降解SA的速率分别为和2.35 g·min–1·m2.可见, BOB-1显示了高效降解SA的能力,而, BOB-3则表现出更强的降解RhB活性.电化学Mott-Schottky和电动电位测试结果表明, BOB-1比BOB-3有更正的价带电位和更低的表面电荷.捕获实验(KI捕获空穴, K2Cr2O7捕获电子,氩气捕获超氧负离子,异丙醇捕获羟基自由基)表明光生空穴与超氧负离子是BOB-3降解RhB的主要活性物种,而BOB-1降解SA主要是光生空穴作用,电子顺磁共振(ESR)测试进一步证实了以上结果.光电流密度测试结果表明,可见光作用下RhB可被激发到RhB*,导致BOB-3的电子空穴对分离效率高；而当电解质中存在SA时,催化剂的表面羟基与SA形成氢键,致使光生电子与空穴分离效果变差,因而光电流减少.本文提出了pH调控合成溴氧铋纳米片的底物依赖光催化降解RhB和SA机理,与BiOBr导带电位、底物分子吸附量、底物分子物理化学性质相关. BOB-1和BOB-3纳米片催化剂在可见光激发下能产生光生导带电子和价带空穴,这些光生载流子可迁移到催化剂表面.染料分子RhB在可见光作用下能发生光敏化作用生成激发态RhB*, RhB*可以将电子注入BOB-3催化剂的导带,导带上的光生电子与RhB*注入电子与吸附在其表面的氧气共同作用生成更多的超氧负离子,从而高效降解RhB.由于BOB-1比BOB-3有更正导带电势,导带电子无法直接还原氧气生成超氧负离子,仅能依靠光生空穴直接氧化RhB,导致BOB-1表现出降解RhB性能弱；对于无色的底物SA,吸附较多SA的BOB-3催化剂上的表面羟基与SA之间形成氢键作用,抑制了光生电子与空穴对的分离,导致BOB-3在可见光光催化降解SA活性弱,而BOB-1表面吸附SA较少,同时BOB-1有更负的价带电位,利用光生空穴与吸附在催化剂表面的SA反应,从而表现出高效降解SA的性能.
关键词:
降解
,
可见光
,
底物依赖光催化活性
,
溴氧铋纳米片
,
罗丹明B
,
水杨酸
葛琳
,
臧成杰
,
陈锋
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60261-8
采用沉淀-沉积法制备了PdO/CeO2催化剂,并使用X射线衍射、高分辨透射电镜、N2吸附-脱附等温线、X射线光电子能谱和Raman光谱对催化剂进行了表征.表征结果显示, Pd在复合物中以Pd2+形式存在； PdO和CeO2间的相互作用提高了CeO2中的Ce3+含量.通过酸性橙7和水杨酸的类芬顿降解考察了PdO/CeO2的多相类芬顿和可见光芬顿催化活性.结果表明, PdO沉积显著地促进了水杨酸的类芬顿降解,催化剂的PdO含量为1.0 at%时其活性最佳.染料酸性橙7在可见光照射条件下会引发染料光敏化效应.吸附的染料分子在光激发后通过界面电子注入促进了Ce3+自表面过氧物种的再生.由此, PdO负载和可见光照射的共同作用下,1.0 PdO/CeO2催化剂的酸性橙7类芬顿降解速率常数为3.90 h-1,为纯CeO2活性的50倍左右.
关键词:
类芬顿反应
,
二氧化铈
,
氧化钯
,
降解
,
过氧化氢
蓝俊峰
,
伍晓锋
,
吕康乐
,
司玲玲
,
邓克俭
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60987-1
TiO2空心微球因具有低密度、高活性、易分离而有利于多次重复使用的优点而广受关注.本文介绍一种无氟制备TiO2空心微球的简单方法——磷钨酸钾(K3PW12O40)模板法.首先，将H3PW12O40和KCl溶液混匀，得到白色牛奶状的K3PW12O40模板(式(1))，然后在磁力搅拌下加入一定量的Ti(SO4)2粉末，加热至大约125oC开始回流.回流8 h后，过滤洗涤.滤饼分散在强NaOH溶液中，原位除去K3PW12O40模板(式(2)).最后，将催化剂洗涤到滤液为中性，干燥后即得到TiO2空心微球.3KCl + H3PW12O40= K3PW12O40ˉ+3HCl (1) K3PW12O40+24NaOH =12Na2WO4+ K3PO4+12 H2O (2) Ti(SO4)2+2H2O = TiO2+2H2SO4(3)我们将所制备的TiO2空心微球，采用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱、固体粉末漫反射和X射线光电子能谱等进行了表征.采用紫外光催化降解阴离子染料(活性嫣红X3B)来评价催化剂的性能.实验结果显示：(1)所制TiO2空心微球直径在0.5–1.0μm；(2)磷钨酸钾模板剂充当晶核，有利于空心微球的晶化；(3)加入的高浓度硫酸钛，水解产生大量的硫酸，抑制硫酸钛水解，不利于TiO2空心微球的晶化(式(3))；(4)催化剂的活性随着硫酸钛量的增加而先增后降.4 mmol硫酸钛用量的TiO2空心微球具有最高的光催化活性，是TiO2颗粒样品(无磷钨酸钾模板法制备)的2.1倍.用该方法制备的TiO2空心微球活性高可归因于以下主要原因：(1)TiO2空心微球独特的孔结构；(2)良好的晶化程度(TiO2样品晶化度越高，越有利于光生载流子的分离，抑制复合)；(3)样品残余磷钨酸钾模板和TiO2之间存在光生电子转移，有利于空心微球TiO2活性的提高.该法具有操作简单、重复性好、易于批量制备的等优点，有望广泛应用于(光)催化、电化学、分离与纯化以及药物缓释等领域.
关键词:
二氧化钛
,
空心微球
,
磷钨酸钾
,
模板
,
降解
Eda Sinirtas
,
Meltem Isleyen
,
Gulin Selda Pozan Soylu
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61035-X|
采用固态分散法成功制备了表面活性剂修饰的不同V2O5含量的二元氧化物催化剂,运用X射线衍射、漫反射光谱、红外光谱、扫描电镜和N2吸附-脱附法对该纳米复合物进行了表征,并在紫外光照射下考察了其光催化降解2,4-二氯苯酚的性能.结果表明,50 wt%, V2O5-TiO2(记为50V2O5-TiO2)表现出比单纯V2O5, TiO2和P25更高的光催化活性, V2O5和TiO2之间的相互作用会影响二元氧化物催化剂的光催化效率. CTAB和HTAB的修饰显著增加了50V2O5-TiO2样品的催化效率,其中(50V2O5-TiO2)-CTAB催化剂在反应30 min后表现出最高的2,4-二氯苯酚降解率(100%)和反应速率(2.22 mg/(L·min)).表面活性剂的加入能修饰二元氧化物中V2O5和TiO2的光学和电子性质,从而显著提高其光催化活性.
关键词:
2,4-二氯苯酚
,
降解
,
光催化
,
表面活性剂
,
二元氧化物
,
表征
曾振兴
,
李可心
,
魏凯
,
戴玉华
,
颜流水
,
郭会琴
,
罗旭彪
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62763-3
作为一种非金属半导体光催化剂,石墨相氮化碳(g-C3N4)已广泛应用于水中有机污染物去除、劈裂水产氢、二氧化碳还原制碳氢化合物燃料以及选择性氧化有机合成等许多光催化领域.然而,聚集态层状结构和粉末物理状态严重限制了g-C3N4在非均相光催化反应中的实际应用.一方面,g-C3N4的聚集态层状结构限制了光生载流子的表面迁移并增加了光催化反应的传质阻力.另一方面,由于附加的固-液分离步骤,粉体g-C3N4不便于实际应用.因此,为解决g-C3N4的上述缺点,一些研究已经进行并集中于g-C3N4的形貌控制合成及负载.构建多孔微观结构是合成具有优异光催化活性g-C3N4的有效途径之一.本文研究表明,盐酸或乙二醇预处理的三聚氰胺均可用作制备多孔g-C3N4的前驱体.有趣的是,由于在多孔g-C3N4制备体系中不同制孔单元的共存,与通过盐酸或乙二醇单独预处理的三聚氰胺制备的多孔g-C3N4相比,通过二者共同预处理的三聚氰胺制备的多孔g-C3N4具有更丰富的多孔微观结构.与制备负载型二氧化钛不同,由于在制备g-C3N4过程中缺少溶胶-凝胶步骤,因此负载型g-C3N4较难制备.而且,对于氟-锡氧化物(FTO)基底负载的g-C3N4,在实际应用中存在一些不足.首先,FTO基底的片状物理结构不利于反应底物的扩散.其次,FTO基底的吸光效应会导致光能损失,因此g-C3N4只能在FTO基底的单面负载.最后,在g-C3N4和FTO基底之间无化学作用,因此在光催化反应过程中不可避免造成g-C3N4的损失.因此,以盐酸/乙二醇共同预处理的三聚氰胺作原料,氢氟酸/3-氨基丙基三甲氧基硅烷共同预处理的石英棒作基底,首次制备了多孔g-C3N4和负载型多孔g-C3N4.丰富的多孔微观结构使得所制多孔g-C3N4具有优异的光催化活性;且由于多孔g-C3N4与石英棒基底间存在化学作用,因而具有相当高的稳定性.另外,由于在构建石英棒反应器之后不影响光生载流子的表面迁移和目标有机污染物的扩散,因此负载型多孔g-C3N4的光催化活性与粉体多孔g-C3N4相似.所制备多孔g-C3N4和负载型多孔g-C3N4的光催化活性通过在可见光条件下单组份有机废水的处理进行初步评价.在有机污染物降解同时产氢系统中,由于水和有机污染物之间的氧化还原反应难于进行,因此与传统的光催化降解和产氢系统相比,所制多孔g-C3N4的氢气产率和降解效率均显著降低;然而,在有机污染物降解同时产氢系统中,随着该材料光催化活性的提高,氢气产率和降解效率同时提高.这是因为光催化剂电子传递能力的提高促进了有机污染物和水之间的氧化还原反应.
关键词:
多孔微观结构
,
石墨相氮化碳
,
基底
,
降解
,
产氢
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
