纳米CuO/TiO2的光催化降解及其应用

利用水热法制备了掺杂铜离子的纳米TiO₂粉体，并利用XRD和TEM对其进行了表征。通过对罗丹明6G 溶液光催化降解反应，研究了固定化纳米CuO/TiO₂粉体的光催化性质。实验表明，固定化纳米CuO/TiO₂粉体的光催化性高于固定化纳米TiO₂粉体。其机理是铜离子掺杂后提高了TiO₂对氧的吸附能力，减少了纳米粒子表面光生电子与光生空穴的复合，从而加速了光降解反应。另外，将其用于污水处理中取得了满意的结果。     

Fe3+,Ce3+共掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能

 以溶胶-凝胶法制备Fe³⁺,Ce³⁺共掺杂的纳米TiO₂光催化剂.研究了不同的三价铁、三价铈掺杂量及烧结温度对日光灯照射下TiO₂光催化降解甲基橙性能的影响.结果表明,Fe³⁺,Ce³⁺共掺杂能抑制TiO₂晶粒的生长,并使TiO₂的吸收带边明显红移约100nm;在普通日光灯下,共掺杂样品光催化效果优于单掺样品,Fe³⁺和Ce³⁺共掺杂对提高TiO₂在可见光下的催化活性具有协同效应,最佳掺杂量物质的量比为n(Fe³⁺):n(Ce³⁺):n(TiO₂)=0.005:0.015:1,最佳烧结温度为650℃.     

Zr 掺杂对锐钛矿型TiO2 电子结构和光学性质的影响

本文采用密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了Zr 掺杂对锐钛矿型TiO₂ 电子结构和光学性质的影响, 计算了Zr 掺杂前后锐钛矿型TiO₂ 的电子态密度分布、能带结构、光吸收系数等性质, 定性地分析了掺杂前后电子结构和光学性质的变化. 研究结果表明: Zr 掺杂锐钛矿型TiO₂, 导致带隙减小, 掺杂后在360~400nm 附近的光吸收系数增大, TiO₂ 的吸收带产生红移, 增强了TiO₂ 的光催化活性, 理论与实验结果 一致.     

δ-搀杂GaAs/AlAs多量子阱中铍受主远红外吸收研究

报道了在GaAs中均匀搀杂和一系列GaAs/AlAs多量子阱中d-搀杂浅受主杂质铍(Be)原子带内跃迁的远红外吸收研究. 在4.2 K温度下实验测量的远红外吸收谱中清楚地观察到了三条主要的浅受主带内跃迁吸收线, 它们分别来源于铍受主基态到它的三个奇宇称激发态的跃迁. 应用变分原理, 我们计算了量子限制铍受主2p激发态到1s基态跃迁能量随量子阱宽度的变化关系. 通过比较发现, 2p_z→1s跃迁能量理论计算符合类-D吸收线的实验结果.     

光催化降解养虾废水中有机物及灭菌研究

 为了研究TiO₂光催化降解养虾废水中有机物及杀菌能力,文章以TiO₂二氧化钛为催化剂,并分别加入H₂ O₂和Fenton试剂作为助剂进行了光催化降解实验。结果表明：在300 W中压汞灯和太阳光下,Fenton试剂作为助剂的效果最好, COD-Cr去除率分别达到71.6%和13.0%,而空白实验对应的COD-Cr去除率几乎为0。养虾废水中细菌总数为2.6×10¹¹个/L,以TiO₂为光催化剂,经300 W中压汞灯照射30 min或太阳光照射3 h后,杀菌率为100%。     

纳米La 2O 3/TiO 2复合薄膜的抗凝血性研究

 采用射频磁控溅射方法制备了TiO₂薄膜和La₂O₃掺杂的TiO₂复合薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射,紫外可见光谱等材料表征方法研究La₂O₃掺杂对TiO₂薄膜的结构及抗凝血性能的影响。结果表明：La₂O₃掺杂促使TiO₂晶粒沿金红石相(110)晶面择优生长,能细化TiO₂纳米晶粒的大小,使薄膜的光学带隙由2.85 eV提高到3.2 eV。血小板粘附实验表明La₂O₃掺杂的TiO₂复合薄膜具有优良的血液相容性能;分析了复合薄膜的抗凝血机理。     

离子液体对TiO2结构特点的影响研究

 采用低温水热法,以离子液体-水为混合溶剂制备了TiO₂纳米颗粒,用XRD,TEM,SAED,N2吸附等技术对产物进行了表征,研究了离子液体对TiO₂的晶形、结晶度、晶粒尺寸等结构特点的影响;结果表明:体系中离子液体的含量对TiO₂的结晶度、晶粒尺寸有很大影响.当体系中离子液体含量低于水量时,增加离子液体可促进TiO₂结晶,反之,则抑制TiO₂结晶;在V_IL/(V_IL+VH₂O)=0.5时所得产物有最高锐钛矿相结晶度.此外,在一定范围内,离子液体可调控TiO₂的晶粒尺寸.从离子液体-水溶液的粘度、电导率及溶液微结构变化等方面讨论了离子液体对TiO₂形成的影响.     

载Pt纳米TiO2抑制滇池蓝藻生长的研究

 对蓝藻样品的叶绿素含量、光合速率、呼吸速率、氧化物岐化酶(SOD)活性以及超氧阴离子含量进行测定.比较研究纳米TiO₂和负载Pt纳米TiO₂对蓝藻生长抑制的影响.结果表明,与纳米TiO₂相比,在太阳光下负载Pt纳米TiO₂对蓝藻的抑制效果更好.另外,研究表明,载Pt纳米TiO₂的载Pt量选择1.5%为最佳.     

二氧化钛-硫化镉/氧化石墨烯复合材料光催化降解废水中有机物的研究

本论文采用溶剂热法制备出TiO₂-CdS/rGO三元复合光催化材料,并对其降解亚甲基蓝、罗丹明B的光催化活性进行研究,发现TiO₂-CdS/rGO对于亚甲基蓝、罗丹明B的光催化降解活性优于TiO₂-CdS,催化效率明显提高,降解时间大大缩短;在可见光照射下,以TiO₂-CdS/rGO为光催化剂,光反应时间40 min,亚甲基蓝、罗丹明B的降解率可达100%。本文还研究了催化材料的稳定性、催化剂用量对光催化降解效果的影响。     

铁酸锌掺杂纳米二氧化钛的制备及其光催化活性

 以钛酸四丁酯和自制铁酸锌为原料,采用溶胶-凝胶法制备了未掺杂的TiO₂和掺杂不同量的ZnFe₂O₄/TiO₂纳米粉体,通过XRD、TEM对产物的晶体结构、晶粒大小、形貌进行了表征,通过对罗丹明B的光催化降解实验研究了ZnFe₂O₄的掺杂对TiO₂催化活性的影响.结果表明,产物为纳米微粒,ZnFe₂O₄的掺杂能加快TiO₂的晶型转变速度,减小TiO₂的粒径,提高TiO₂的光催化活性.     

浓度对Fe掺杂TiO2的影响的第一性原理研究

该文运用第一性原理研究了不同浓度Fe原子掺杂TiO2的能带结构、态密度和光学吸收谱。结果表明,Fe原子掺杂浓度的增加导致杂质能级增多,费米能级附近出现态密度峰且峰值随着Fe浓度的增大而增大,从而提高电子从杂质能级跃迁到导带的概率,提高了对可见光的吸收率。进一步分析光谱图发现存在一个最佳浓度对应着较高的可见光响应值。     

Band structur e design of semiconduc tors for enhanced photocatalytic activity: The case of TiO2

General strategies are proposed by passivated co-doping in present paper to improve the photocatalytic activity of semiconductors for degradation of environmental pollutants.The ideal band gap of semiconductors for enhancement of photocatalytic activity can be lowered to match with visible light absorption and the location of the Conduction Band(CB) should be raised to meet the reducing capacity.Then we apply the strategy to anatase TiO2.It is predicted that nonmetal–metal co-doping TiO2can modify the catalyst band edges by raising the valence band(VB) edge signifcantly and making the CB edge increased 0.24 eV.Therefore,the band gap for co-doping system should be narrowed to about2.72 eV.(N,Ta) is predicted to be the target donor–acceptor combination with the band gap of 2.71 eV,which red-shifts the TiO2absorption edge to 457.6 nm in visible range.The band engineering principle will be ft to other wide-band-gap semiconductors for enhanced photocatalytic activity.     

Zn掺杂锐钛矿TiO2的电子结构及光学性质的研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对Zn掺杂锐钛矿TiO_2进行了结构优化,并对掺杂前后的能带结构、电子态密度和吸收光谱进行了计算。研究表明:Zn掺杂锐钛矿TiO_2体系为间接带隙半导体,在价带顶部引入了杂质能级,杂质能级主要由O-2p轨道和Zn-3d轨道贡献,杂质能级的引入增强了TiO_2对可见光区的响应,增大TiO_2的光吸收范围。实验结果表明:Zn掺杂使锐钛矿TiO_2吸收边红移,并能增强TiO_2的光电效应,可用于材料的光阴极保护。     

N,F和S掺杂对TiO_2电子结构与光学性质的影响

基于第一性原理的计算方法研究了掺杂N,F,S的锐钛矿相TiO2的晶体结构、电子结构及光学性质。计算结果表明掺杂后晶格发生了变化,同时导带位置下移导致了TiO2的禁带宽度变小。S掺杂使TiO2在紫外光区和可见光区有更强的光吸收特性。     

理论研究半金属TiB2的电子结构和光学特性

为了系统地分析半金属TiB₂的能带结构及光学特性，采用密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法，计算分析了TiB₂的电子结构及光学特性。能带结构表明TiB₂具有直接带隙宽度为0.388 eV的半金属材料，在费米能级附近，态密度的价带主要由Ti的3p价电子和B的2p价电子起作用，导带由Ti的3d价电子起主要贡献。从获得的光学特性参数发现在光子能量为0.73 eV处，Ti的4s3p和B的2p电子发生共振，复介电函数的峰值主要出现在低能区，材料对紫外光的最大吸收系数为4.03×10⁵cm^-1。本研究得到的光学特性参数在光电子器件、微电子和紫外探测器等制作方面有着较好的参考作用。     

MoSe_2电子结构和光学性质的理论研究

基于密度泛函理论第一性原理,计算了MoSe_2的能带结构、态密度和光学性质,再根据相关参数分析了该材料的半导体特性和光学性质。能带结构结果表明MoSe2具有间接带隙宽度为0.853 eV的半导体材料,从态密度图可看出价带由Mo的5s4d价电子和Se的4s4p价电子起主要作用,其它价电子作用较少导带主要是Mo的4d和Se的4s4p价电子作用。通过计算得到的复介电函数,根据其它光学参数与其之间的关系,分析获得复折射率、反射和吸收谱、能量损失函数和光电导率等光学性质。由光学性质可知复介电函数的峰值都出现在低能区;介于可见到紫外区域的光子具有最大的吸收系数2.99×10~5cm~(-1);在光子能量17.93 eV处,Mo的4s4d和Se的4p电子发生共振,其它区域能量损失值都趋于0,说明电子之间共振非常微弱。这些光学性质在制作微电子、光电子器件和紫外探测器方面有着广泛的应用前景。     

Sb掺SnO2的光电性质研究

基于密度泛函理论,我们研究了掺杂浓度为12.5%时Sb掺杂SnO₂的电子结构和光学性质,包括能带结构、态密度、介电函数和光学吸收谱。掺杂后的SnO₂材料的导电性得到了明显的增强,具有了半金属的性质;费米能级处能带细化,介电常数和光学吸收谱具有对应关系,光学吸收谱峰值发生了蓝移。     

Comparison of the effect of hydrogen incorporation and oxygen vacancies on the properties of anatase TiO2: electronics,optical absorption,and interaction with water

Hydrogenation has been recently developed as an approach to improve the visible-light response of titanium dioxide （TiO2）; however, the effect of hydrogenation on the electronics and optical absorption of anatase TiO2 has been widely debated. In this work, the electronic structures and optical properties of hydrogenated TiO2 and its interaction with water have been studied using the density functional theory plus Hubbard model. A comparison of the effect of hydrogenation and introduction of oxygen vacancies （OVs） to TiO2 is presented. It is found that both hydrogenation and OVs can promote the absorption of visible light and strengthen the adsorption of water. Compared with OVs, hydrogen incorporation can lead to local distortion and even amorphous structures when it is heavily doped.