钛酸铋系光催化剂研究进展

钛酸铋系光催化剂在降解水环境中有机污染物方面具有良好的可见光催化活性,本文介绍了Bi4Ti3O12、Bi12TiO20、Bi20TiO32、Bi2Ti2O7光催化剂的研究动态和主要成果,并对钛酸铋系光催化剂的发展趋势进行了展望.     

水热法制备不同形貌和结构的BiVO_4/GO复合光催化剂

采用水热的方法,通过调控水热温度及配比,制备了具有不同晶型和晶体形貌的Bi-VO4/GO(氧化石墨)复合可见光光催化剂,利用XRD、SEM、FTIR和UV-Vis对样品进行表征.XRD分析显示水热温度180℃、配比为mGO:mBiVO4=1:1的条件下光催化剂呈现纯度较高的单斜白钨矿结构.以甲基橙(MO)的可见光催化降解反应为模型反应,研究了催化剂的可见光催化性能.结果表明GO改性的催化剂的催化能力比纯BiVO4有极大程度的提高.     

钛酸铋系铁电薄膜的制备及研究进展

随着薄膜制备技术以及微电子集成技术的发展,钛酸铋系铁电材料在非易失性铁电随机存储器的应用方面已经展现了极其诱人的发展前景.介绍了无铅钛酸铋系铁电薄膜的研究现状,对目前钛酸铋薄膜最常用的几种主要的制备方法进行了评述,指出了钛酸铋研究中亟待解决的几个问题.     

直接水热法合成钛酸锂

采用直接水热法一步合成了钛酸锂.通过正交试验法设计实验方案,考查了反应温度、反应时间、起始盐浓度,以及Li/Ti原料比例对产物的影响,获得了水热法合成钛酸锂的最佳可行实验条件：锂/钛摩尔比5,钛盐浓度0.1 mol/L,温度150℃,时间12 h.使用粉末X-射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）分别对产物进行了物相分析和形貌表征.研究发现水热法可以直接制备出立方结构的LiTiO2,粒径约为100 nm.对产物进行X-射线光电子能谱（XPS）研究,结果表明：水热法合成的钛酸锂中钛为＋4价.     

Glycothermal法制备钛酸铋镧纳米晶

以分析纯Bi2O3、LaO3、TiCl4为原料,NaOH为矿化剂,通过Glycothermal法制备了具有板状形貌的钛酸铋镧(BLT)纳米晶.采用X线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)等测试手段对纳米晶的微结构进行了表征,并研究了醇水体积比、反应时间和矿化剂加入量等因素对晶粒尺寸、形貌及结晶性的影响关系.结果表明:BLT纳米晶尺寸随醇水体积比增加而减小;随着反应时间的延长,晶粒尺寸与结晶度逐渐增大;随着矿化剂量的增加,晶粒宽厚比逐渐增大.当醇水体积比为1:5、反应时间为24 h、矿化剂引入量为0.266 mol/L时,BLT纳米晶宽厚比可达2.67.     

钛酸铋的热力学理论

利用点群４／ｍｍｍ的对称性给出了应力作用下的钛酸铋的弹性吉布斯自由能的表达式，并导出了自发应变，介电性质和压电性质。     

纯钛酸铋晶体和掺铝钛酸铋晶体的光吸收谱

用自动分光光度计测量自己生长的光折变晶体钛酸铋（ＢＴＯ）光吸收谱．结果表明,室温下纯ＢＴＯ晶体的吸收谱在２．２～３．２ｅＶ之间存在一个宽吸收峰,说明在晶体的带隙内存在一个间接跃迁能级,离导带顶大约２．２ｅＶ;掺铝后该吸收峰消失,光折变效应也随之消失．     

在ITO玻璃衬底上制备钛酸铋铁电薄膜

利用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Sn的In2O3导电透明薄膜(ITO)衬底上制备了钙钛矿型Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了退火温度对铁电薄膜结构和性能的影响.X-射线衍射分析表明,经650℃和650℃以上温度退火的薄膜为具有层状钙钛矿型结构Bi4Ti3O12的铁电薄膜.在750℃退火20 min得到Bi4Ti3O12铁电薄膜的剩余极化强度Pr=10μC/cm2,矫顽场Ec=45 kV/cm.     

钒酸铋/二氧化钛--石墨烯宽光谱复合光催化剂的制备及性能

通过溶剂热法制备了具有可见光光催化活性的BiVO4/TiO2-石墨烯复合光催化剂。利用X射线粉末衍射、透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱和荧光发射光谱对样品进行表征,复合光催化剂的催化活性以模拟太阳光条件下降解水溶液中亚甲基蓝来评价。结果表明：BiVO4/TiO2-石墨烯复合光催化剂在530~800 nm的可见光范围具有很强的吸收峰。石墨烯的引入不仅拓宽了光谱响应范围,而且使得BiVO4和TiO2粒子均匀地分散在石墨烯薄片上,能快速捕获并迁移电子,有效地提高了光生载流子的分离效率,从而提高其光催化活性。     

钛酸和钛酸钠纳米管的制备及形成过程

利用溶剂热法以钛酸丁脂作为钛源,采用盐酸、氢氧化钠溶液调节体系的pH,在未进行水洗或者酸洗等后处理情况下制备出钛酸（H₂Ti₂O₅·H₂O）、钛酸钠（Na₂T_ⁱ2O₄(OH)₂）纳米管。采用X-射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）和X-射线能谱（EDS）等测试手段对制备出的纳米材料的物性、形貌等进行表征,研究了钛酸、钛酸钠纳米管的形成条件。结果表明,当pH为8～9时产品为钛酸,当pH为12～13时产品为钛酸钠。讨论了纳米管的形成过程,认为反应首先生成钛酸、钛酸钠纳米片,在反应釜高温高压环境下,纳米片边缘相互作用力减小,为了保持结构的稳定性,边缘逐渐发生卷曲,进而形成钛酸或者钛酸钠纳米管。     

单晶钛酸铅纳米棒的可控水热合成研究

以不同浓度的聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA)作为添加剂,利用水热合成法成功制备出具有不同直径的钛酸铅纳米棒.X射线衍射(XRD)结果表明纳米棒为四方相纯钙钛矿结构.透射电子显微镜(TEM)研究表明,随着PVA浓度的升高,纳米棒的直径变小,长度变短,纳米棒在产物中所占比例提高;当在反应物中同时加入少量的PVA和PAA时,能合成直径近乎高浓度PVA作用下的纳米棒.高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析表明纳米棒为单晶结构,且纳米棒主要沿着[100]方向生长.     

Direct hydrothermal synthesis and magnetic property of titanate nanotubes doped magnetic metal ions

Pure titanate nanotubes and titanate nanotubes doped with Fe3+/Ni2+/Mn2+ ions were synthesized by the hydrothermal method. In this process,titanate nanotubes were first prepared synchronously with doping Fe3+/Ni2+/Mn2+ ions. The morphology,structure,thermal stability and magnetic property of titanate nanotubes were characterized by X-ray diffraction (XRD),transmission electron microscope (TEM),and magnetic measurement. The titanate nanotubes transformed into the anatase titania nanocrystals,and further the mixture of anatase and rutile titania along with increasing temperature. The results indicate that the titanate nanotubes doped with Fe3+/Ni2+/Mn2+ ions are paramagnetic behaviors.     

钛酸铋晶体的吸收系数与光强的关系

用 2种方法测量BTO晶体的吸收系数随光强变化关系 ,结果表明 ,室温下BTO晶体的吸收系数对光强的依赖关系很大 ,推断BTO晶体存在深能级吸收中心的同时也存在浅能级吸收中心     

钛酸铋纳米晶的喇曼光谱和红外光谱研究

利用MOD方法制备了钛酸铋（Bi4Ti3O12（BTO））纳米晶．采用空间群结合晶格动力学分析了BTO晶体中的晶格振动模,理论预测了最多可能产生24个喇曼散射峰和28个红外吸收峰．喇曼散射和红外吸收实验结果与理论预测相比,峰数有大量减少．将此归因于谱带的叠合,某些谱线强度太弱,以及BTO晶体阴离子基团中TiO6八面体的存在等原因．对主要的喇曼峰和红外吸收峰采用TiO6八面体的内振动模进行指认,发现八面体的畸变程度很大,导致某些谱线产生了频移和劈裂．     

PX相钛酸铅纳米针的水热合成及微观结构研究

以醋酸铅和钛酸四丁酯为原料,乙醇胺为矿化剂,采用水热法成功合成出PX相钛酸铅纳米针,利用X射线衍射,扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其物相、形貌和微观结构进行表征.纳米针经560℃退火后发生相变,且生长方向也随之改变.     

高炉渣酸溶物基水热合成光催化剂的研究

以冶金高炉渣酸溶物为原料,采用水热法合成制备光催化剂,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对光催化剂的化学组分、比表面积等物性进行表征,并研究了水热反应过程中pH值、反应温度和反应时间对高炉渣酸溶物制光催化剂催化活性的影响。结果表明,所制光催化剂是一种比表面积较大的多孔材料,且具有良好的光催化活性;光催化氧化浓度为2 5 mg/L的甲基橙溶液陈化0.5 h后,其脱色率达到98.9%。     

Direct hydrothermal synthesis of novel functional mesoporous materials

A direct synthesis method of preparing alkaline earth or transition metal oxides supporting mesoporous materials is reported. Distinguishing from those traditionaltechniques characterized by “synthesis at first and then modification”, this new method adds the precursor salts that have no perturbation in the strong acid synthetic system but easily form oxides after calcinations, into the initial syntheticmixture, performing the “synthesis” and “modification” in one-pot procedure.     

Microwave hydrothermal synthesis and characterization of rare-earth stannate nanoparticles

Rare-earth stannate (Ln₂Sn₂O₇ (Ln=Y, La-Lu)) nanocrystals with an average diameter of 50 nm were prepared through a facile microwave hydrothermal method at 200℃ within 60 min. The products were well characterized. The effect of reaction parameters such as temperature, reaction time, pH value, and alkali source on the preparation was investigated. The results revealed that the pH value plays an important role in the formation process of gadolinium stannate (Gd₂Sn₂O₇) nanoparticles. By contrast, the alkali source had no effect on the phase composition or morphology of the final product. Uniform and sphere-like nanoparticles with an average size of approximately 50 nm were obtained at the pH value of 11.5. A possible formation mechanism was briefly proposed. Gd₂Sn₂O₇:Eu3+ nanoparticles displayed strong orange-red emission. Magnetic measurements revealed that Gd₂Sn₂O₇ nanoparticles were paramagnetic. The other rare-earth stannate Ln₂Sn₂O₇ (Ln=Y, La-Lu) nanocrystals were prepared by similar approaches.     

六方相NaEuF4纳米纺锤体和纳米棒的水热控制合成

通过一种简单的水热方法,在较低的温度下合成了六方相NaEuF4纳米纺锤体和纳米棒.通过对F-/Eu3+摩尔比、母体溶液pH值和反应时间的控制,实现了对产物形貌的控制合成.用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨电子显微镜(HRTEM)等对样品的形貌和晶体结构进行表征.结果显示,反应条件对其形貌和尺寸的影响很大,添加的螯合剂EDTA对产物形貌和纯度至关重要.用稳态荧光光谱仪分析其光学性能,在室温下观察到了橙色和红色发光.