The preparation of nitrogen-doped TiO2 nanocrystals with exposed {001} facets and their visible-light photocatalytic performances

Anatase TiO2with exposed{001}facets has been deepgoingly studied for optimizing its photocatalytic activity.In this study,we synthesized N-doped TiO2 nanocrystals with exposed{001}facets by sol–gel method and solvothermal method,respectively.The physical and chemical properties of as-synthesized samples,such as morphology,crystal phase,surface elements composition,porous structure,specific surface area,and optical response,were characterized in detail.The photocatalytic performances of all samples were evaluated by photocatalytic decoloration of methylene blue under visible-light irradiation(k[420 nm).The results showed that the as-prepared samples present high visible-light photocatalytic performances,which can be ascribed to the excellent crystallization,the enhancement of absorbance in the visible-light region,and the strong adsorption performance,and calcination treatment is helpful to further improve the visible-light photocatalytic performance of N-doped TiO2 nanocrystals with exposed{001}facets.     

纳米La3+/TiO2光性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备出了不同La3+掺杂量、不同煅烧温度的La3+/TiO2的光催化剂,并对所制得的光催化剂进行了SEM、XRD、FT-IR表征;以亚甲基蓝为目标降解物进行光催化活性研究.结果表明,所得粉体为锐钛矿相纳米TiO2,且La3+掺杂后,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低,说明稀土La3+的掺杂能细化晶粒,稀土离子掺杂也有利于抑制高温时的TiO2晶型由锐钛矿向金红石型的转变;以亚甲基蓝为目标降解物的光催化实验表明,在500℃煅烧,含量0.5%La3+/TiO2的催化剂,加入2mL助催化剂,提供了光催化基元反应的中间介质羟基自由基,使基元反应中的活化能降低,反应更易进行,在三基色节能灯照射3.0h,降解率可77.56%,时间短见效快.     

Ir在La_2O_2CO_3(001)表面吸附的理论研究

制氢技术是发展燃料电池的关键技术之一,而目前研究较多且具有良好应用前景的制氢技术是醇类水蒸气重整制氢法制氢.具有高活性、高选择性、高稳定性的催化剂在醇类催化制氢过程中起重大作用.采用密度泛函和周期边界模型对La2O2CO3负载Ir催化剂体系界面作用作了理论研究,计算了Ir在La2O2CO3(001)面上的各个吸附位点的吸附能.计算表明Ir原子在La2O2CO3(001)面上各个吸附位点上均发生化学吸附,其中吸附能最高的吸附位点为桥位平行,其吸附能为-479.863 kJ/mol.进而计算了Ir在Ca掺杂的La2O2CO3(001)面上各位点吸附能,结果表明Ca掺杂后的载体对Ir的吸附能力大大提高,且桥位平行位点依旧为最佳吸附位点,其吸附能达到-676.971 kJ/mol.     

N/Fe共掺杂锐钛矿TiO_2(001)面协同作用的第一性原理研究

基于周期性密度泛函理论,本文研究了Fe在锐钛矿TiO2(001)面吸附、替位掺杂及晶隙掺杂,以及N在Fe/TiO2(001)稳定结构上的吸附及掺杂.讨论了不同掺杂后晶体稳定结构、形成能、能带结构及态密度的变化.为与表面氧空位进行对比,计算了氧空位存在下TiO2(001)面的能带结构.通过形成能的比较可以发现,Fe原子更倾向于掺杂在晶体(001)表面晶隙,N则倾向于吸附在Fe顶部,并形成稳定的N-Fe键.通过对电子结构的分析发现:稳定的N-Fe共吸附形式,使得TiO2呈现出金属性,有利于其催化氧化性能的提升.     

水热法合成Ni掺杂纳米Cd0.1 Zn0.9 S固溶体及其产氢性能

以水热法合成了Ni掺杂的纳米Cd0.1Zn0.9S固溶体光催化剂,采用分光光度计、X射线衍射仪和比表面及孔径分析仪对光催化剂结构进行表征,考察了Ni掺杂量(质量分数)对固溶体晶型结构及光催化性能的影响,发现Ni掺杂可以使催化剂吸收边红移、晶体粒径减小、比表面积增大.可见光产氢实验研究表明,最佳的Ni掺杂量为0.1%,此时光催化剂产氢活性达到最大.对该光催化剂负载Pt可以进一步提高其活性,当w(Pt)为0.6%时,产氢速率能够达到117 ìmol/h.     

球磨时间对TiZr氢化物掺杂NaAlH4储放氢性能的影响

采用XRD、Sievert等容法储放氢性能测试、SEM等分析手段,研究了球磨工艺对TiZrH1.7～1.9氢化物掺杂NaAlH4材料的形态、物相及可逆储放氢性能的影响.研究结果表明:TiZrH1.7～1.9氢化物掺杂NaA1H4可以实现可逆吸放氢,其中球磨10 h的复合储氢材料在160℃、0.1 MPa放氢条件下,总放氢量(质量分数)达4.5%,40 min可逆放氢量超过3.0%,显示了良好的储放氢动力学性能;TiZrH1.7～1.9氢化物在复合储氢材料吸放氢前后保持物相和结构不变,对NaAlH4配位氢化物的可逆储放氢反应起到了催化改善作用.     

Pb2+掺杂对Cd1-xZnxS光催化产氢性能的影响规律

采用共沉淀法制备了Pb2 掺杂的Cd0.2Zn0.8S及Cd0.8Zn0.2S固溶体光催化剂.实验结果表明,Pb2 掺杂的宽带隙固溶体Cd0.2Zn0.8S在6s轨道与固溶体的价带杂化后提升了价带位置,降低了半导体的带隙,因而提高了产氢活性.当Pb2 掺杂窄带隙固溶体Cd0.8Zn0.2 S后,形成固溶体价带附近的杂质能级,并成为光生电子空穴复合中心,因而不能提高产氢性能.因此,Pb2 对半导体的可见光改性仅适用于较宽带隙的半导体.     

Be掺杂ZnO的第一性原理计算

基于第一性原理的Hartree—Fock和密度泛函理论（DFT）混合近似,对纤锌矿ZnO及不同量Be掺杂BexZn1-xO进行了计算．结果表明,Be的掺入导致BexZn1-xO的禁带宽度增大,这一结果与实验有着较好的符合．同时对BexZn1-x的晶格结构、能带结构及电子态密度进行了分析,Be的掺入致使Zn 4s态向高能端移动是禁带宽度增大的主要原因．     

N 掺杂介孔 TiO2 的合成

通过简单的溶胶-凝胶方法合成了N掺杂的介孔TiO2.用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-vis)漫反射吸收光谱等手段进行了表征.X-射线粉末衍射表明,焙烧前的产物为无定形TiO2,焙烧后的产物为TiO2的锐钛矿.N2吸附-脱附等温线表明,N-20的BET表面积为76 m2/g,孔尺寸大约为10 nm,X射线光电子能谱(XPS)辅助证明有N掺入了TiO2中.紫外可见漫反射光谱(UV-vis)表明,N掺杂的介孔TiO2的吸收带边位置发生红移,吸光范围向可见光区拓宽.     

掺Ho纳米TiO2粉晶的结构及光学特性

采用溶胶一凝胶法制备了掺lat%Ho的纳米TiCl2粉末,并分别在400℃、600℃与800℃下对样品进行热处理,通过XRD和紫外可见吸收测试,对掺杂纳米TiO2粉末的晶体结构与光学性质进行了研究.分析发现掺杂提高了样品的相变温度,减小了样品的晶粒尺寸,使样品的吸收明显增强,光学带隙增加.而且随着热处理温度的升高,样品的晶粒尺寸增大,晶格常数a值减小,c值增大,吸收减小而光学带隙增大.