纳米ZnO材料的合成及其光催化应用

纳米氧化锌(ZnO)作为一种半导体金属氧化物功能材料,它的诸多特性如荧光性、光催化活性、紫外激光发射、紫外线吸收、光电及压电性等被人们陆续发现并广泛应用于荧光体、高效催化剂、紫外线遮蔽材料、气体传感器、图像记录材料及压电材料等多个领域.ZnO由于其绿色、环保和高效等优点,近年来在环境污染控制方面受到人们的广泛关注.通过合成技术和条件控制纳米ZnO材料的粒径、表面态和形貌等参数可以提高光催化材料的光催化活性和量子产率.本文综述了本课题组对纳米ZnO材料的合成技术及其在光催化领域的应用研究,主要探讨了影响纳米ZnO材料光催化性能的相关参数.     

石墨相氮化碳的制备、功能化及应用

由于石墨相氮化碳(g-C_3N_4)优越的光电性能以及"无金属"的特性,吸引了化学、物理学、生物医学、材料学等各个领域对其的深入研究和探索,成为当前研究的热点之一.介绍了g-C_3N_4的基本性质和制备方法,探讨了g-C_3N_4的元素掺杂以及稀土元素的修饰,简述了g-C_3N_4在光催化降解领域和生物医学领域的应用.     

极具潜力的无机功能材料——纳米氧化铁

纳米氧化铁由于具有优良的物理和化学性能,加上其环境友好、抗腐蚀、耐热、高生物安全性、来源广泛和价格低廉等特点,在材料研究领域备受关注。随着材料研究的深入,纳米氧化铁的制备方法不断推陈出新,初步达到了形貌、结构和尺寸的可调控,这使得氧化铁具有更加独特的性能,也为其应用领域的不断拓展打下了基础,逐渐发展成为最热门的功能材料之一。该文总结了纳米氧化铁的主要制备方法及其在光催化、磁性材料和生物医学等方面的应用情况。     

具有高活性能量{001}晶面锐钛矿TiO2的进展研究

概述了近年来国内外众多有关高活性能量{001}晶面锐钛矿TiO2的研究进展。简述了其在光催化分解水制氢、降解有机物、染料敏化太阳能电池、光催化选择性及锂电池等方面的应用,以及展望了其今后的研究方向。     

Tb3+掺杂Bi2 WO6光催化剂的制备及其光催化性能研究

为进一步提高Bi2 WO6光催化剂的可见光催化性能,采用水热法制备稀土离子Tb3+掺杂Bi2 WO6光催化剂,采用X射线衍射( XRD)、X射线荧光光谱( XRF)、傅里叶红外光谱( FT-IR)、场发射扫描电镜( FESEM)、紫外-可见漫反射光谱( UV-Vis DRS)等手段对样品进行了表征。考察掺杂Tb3+后样品在可见光下降解罗丹明B( RhB)的光催化性能,研究Tb3+掺杂量对样品光催化性能的影响。结果表明,适当的Tb3+离子对Bi2 WO6的掺杂能提高其光催化活性。当Tb3+的掺杂量为0.5mol%时,光催化效果最好,在90 min内,对初始浓度为10 mg/L的RhB溶液的降解率达98.8%。     

水解温度对BiOCl光催化性能的影响规律研究

采用水解法,以氯化钠、五水合硝酸铋为原料,成功制备了不同水解温度下的BiOCl.采用X射线衍射(XRD)、荧光光谱(PL)、固体漫反射光谱(DRS)等测试方法表征了材料的物相结构和光学性能.系统研究了水解温度对样品相组成、光学性能和光催化性能的影响.以罗丹明B(RhB)为目标降解物,进一步研究了样品的光催化性能.实验结果表明溶液温度为50℃时,得到的BiOCl样品,其发光强度最低、吸附和降解能力最好,这是因为该温度下合成的BiOCl禁带宽度最小,载流子分离效率最高,有效降低了电子和空穴的复合,从而显著提高材料的光催化性能.     

氧化亚铜形貌及其颗粒度对光催化性能的影响

通过不同的制备方法,得到了球形,立方体,八面体和花瓣状氧化亚铜微粒,使用XRD、SEM对其进行了表征。用不同形貌的氧化亚铜对含铬(VI)废水进行了光催化性能研究,结果表明,花瓣状氧化亚铜性能最差,球形氧化亚铜光催化性能最佳,且光催化性能与颗粒度有关,颗粒度越小,其光催化活性越高。     

石墨相氮化碳光催化产氢性能提升策略研究进展

石墨相氮化碳(g-C3N4)因带隙窄、稳定性高、成本低、污染小等优势在光催化产氢领域受到了研究者们的广泛关注.然而,纯g-C3N4直接作为光催化剂在应用时常存在比表面积小、可见光利用效率低以及光生载流子复合过快等缺陷,导致其光催化产氢性能较不理想.因此,如何改善g-C3N4的光催化产氢性能是目前光催化领域的研究热点.该文针对g-C3N4光催化产氢性能的优化研究,系统综述了g-C3N4在形貌调节、杂原子掺杂和异质结构建三个方面的改性研究进展,归纳总结了目前存在的问题,并对今后g-C3N4产氢光催化剂的研究重点和方向做出了展望.     

ZnO/丝光沸石催化剂的制备及其光催化性能

以蒙古国天然丝光沸石为原料.筛选出400目的丝光沸石,对其进行改性处理后用作载体,制备负载型ZnO/丝光沸石光催化剂,并用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段分析样品的晶相和形貌,用BET法测定催化剂的比表面积,用X射线荧光光谱仪测定催化剂中ZnO的含量.在紫外光和太阳光照射下,以罗丹明B光催化降解为探针反应,研究不同反应条件下催化剂的光催化降解性能.     

掺杂铜和钒的纳米二氧化钛的光催化性能

采用溶胶-凝胶-水热后处理法制备掺杂铜和钒的纳米二氧化钛，并对所得的纳米二氧化钛光催化剂的成分、结构与光催化性能的关系进行研究。用X射线衍射、荧光光谱、紫外-可见漫反射光谱对其进行分析。研究结果表明：其晶粒直径约为6nm；电子-空穴分离效率提高；对可见光响应显著增强。通过光催化降解模拟实验，发现该二氧化钛粉末对甲基橙有机废水的降解率达到97．9％，所得到的掺杂纳米二氧化钛光催化剂扩大了对可见光响应范围，提高了光催化降解效率。     

太阳能光催化分解水研究进展

 以太阳能光-化学转化中最为重要的反应-光催化分解水为核心，从光催化分解水的原理、半导体捕光材料、光生电荷分离策略、双助催化剂、Z机制分解水体系以及太阳能分解水制氢途径等方面，介绍了光催化分解水制氢的最新研究进展，并展望了其未来的发展趋势。     

太阳能光催化分解水研究进展

 以太阳能光-化学转化中最为重要的反应-光催化分解水为核心，从光催化分解水的原理、半导体捕光材料、光生电荷分离策略、双助催化剂、Z机制分解水体系以及太阳能分解水制氢途径等方面，介绍了光催化分解水制氢的最新研究进展，并展望了其未来的发展趋势。     

基于单泡溃灭能量转化理论的空化实验研究进展

随着水力机械向大型化、高速化发展,船舶螺旋桨、水轮机及增压泵等相关设备设施的空化现象越来越严重,国内外学者对空泡溃灭能量转化进行了大量的实验研究,为降低空化侵蚀的损伤提供理论指导。本文首先概述了高速摄像技术、接触式水听器测量技术、非接触式光偏转法技术等方法在空泡相关实验研究中的应用,并分别讨论了其可实现的测试功能。其次综述了四类空泡能量耗散形式：一重建空泡能量;二不对称溃灭微射流能量;三压力波能量;四以热能和光能的形式耗散。最后总结了目前研究尚存在的不足,并在单泡溃灭能量转化理论模型、多空泡和复杂壁面场景下能量转化实验研究及深入探究材料空化侵蚀能量转化机制三个方面进行了展望,以期推动空泡溃灭能量转化理论及技术与方法的进展。     

Nanomaterials for renewable hydrogen production, storage and utilization

An ever growing demand for energy coupled with increasing pollution is forcing us to seek environmentally clean alternative energy resources to substitute fossil fuels. The rapid development of nanomaterials has opened up new avenues for the conversion and utilization of renewable energy. This article reviews nanostructured materials designed for selected applications in renewable energy conversion and utilization. The review is based on the authors’ research, with particular focus on solar hydrogen production, hydrogen storage and hydrogen utilization. The topics include photoelectrochemical (PEC) water splitting and photocatalytic hydrogen production, solid-state hydrogen storage, and proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). It is expected that the rational design of nanomaterials could play an important role in achieving a renewable energy based economy in the coming decades.     

时空论

认为物质分到最终是绝对静止、平直无边界的零时空;零时空的自发波动形成零时空量子——零子;零子的自发旋转形成各种时空量子——太极子;太极子再在引力和斥力的共同作用下组成宇宙万物太极系统;由此创建了宇宙分层似形的太极模型;并导出了能质转换原理、时空转换原理、自发吸收原理;为提取时空能量发电、为研究超光速超时空通讯和航行打下了基础。     

半导体量子点光谱特性标准样品及高分辨透射电子显微镜粒径定值研究

半导体量子点纳米晶体是一类典型的纳米材料,具有独特的光学特性,已在生物医学、光电转换等领域得到应用.量子点纳米晶体的标准样品对其质量控制和产业应用都有重要的意义,但需要对其光学特性和尺寸特性进行准确测量研究.我们研制了以硒化镉量子点为代表的半导体量子点纳米晶体标准样品,并对其光学特性进行定值.针对目前制约量子点粒子尺寸准确测量的透射电子显微镜样品基底问题进行改进,用碳管-氧化石墨烯微栅代替常用的超薄碳膜微栅.通过高分辨透射电子显微镜表征得到晶格清晰的小尺寸半导体量子点纳米晶体的形貌像.这些结果有助于建立硒化镉量子点半导体纳米晶体的特征带边吸收峰值与粒子粒径的准确定量对应关系,从而推动量子点的应用.     

可见光驱动的Ti基半导体光催化剂的研究进展

半导体光催化技术在太阳能转换以及环境治理方面具有巨大潜力。TiO₂由于其高的光催化效率、良好的稳定性以及合适的带边电位等,成为了当前研究最多的光催化材料。但TiO₂是宽带隙半导体,对可见光几乎不响应,这极大限制了TiO₂的应用。为了提高TiO₂对可见光的响应能力,提高太阳能的转化效率,相继开发了一系列由TiO₂衍生的Ti基可见光催化剂。首先简单地介绍了半导体光催化机制,然后综述了Ti基半导体光催化剂的分类、增强可见光响应策略以及Ti基可见光催化剂应用现状,最后总结了Ti基可见光催化剂制备及应用过程中所面临的挑战,同时也对未来Ti基可见光催化剂的合成及发展进行了展望。     

Quantum coherent control of ultrashort laser pulses

The effective photonic control is one of the key issues in photo-physics. Significant advancement in photonic crystals, quantum optics, ultrafast optics as well as micro-nano-optics gives rise to new op-portunities to manipulate the emission and propagation in optical fields, leading to a number of new and interesting discoveries, e.g., ultrashort light pulse storage and efficient energy conversion. This paper reviews the latest research progress in storage, release and energy conversion for ultrashort laser pulses in periodical arrays of absorbing medium. Techniques to fabricate such devices are also presented.     

量子阱半导体太阳能电池的研究

本文简要介绍太阳能电池尤其是量子阱半导体太阳能电池的研究动态．讨论分析研究热点．并首次提出布拉格光栅反射加强型量子阱太阳能电池器件结构和主要研究措施。     

人类终极能源梦——太阳光分解水制氢研究进展

 利用太阳光分解水制备氢气,从太阳照射能量中直接获得大功率的动力能源,被认为是人类能源的终极梦想.本文介绍了太阳光催化分解水制氢的原理,阐述了光解水对光催化材料的热力学和动力学要求.重点从新型光催化材料研发、共催化复合体系构筑、纳米形貌调控、器件化设计等4个方面综述了近年来国内外光解水制氢关键材料和技术的研究进展.结合实际应用,对制氢体系中牺牲剂应用、模拟自然光合作用、光解海水、光催化剂稳定性等方面的研究进行了分析.展望了未来太阳光催化分解水制氢技术的发展方向.