工业化超疏水TiO2涂层的简易制备和性能研究

为探究适合工业化生产用超疏水纳米TiO₂的绿色改性工艺,以饱和脂肪酸A、硅烷B、纳米TiO₂（P25）等为原料制备超疏水TiO₂粉末,与环氧树脂混合后利用喷涂法制备出超疏水涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和接触角分析仪对超疏水粉末和超疏水涂层表面的形貌和疏水性进行了表征。结果表明：超疏水TiO₂粒子表面具有疏水性基团和微-纳米双重粗糙结构,粒子表面的静态水接触角为158°,滚动角为3°;当超疏水TiO₂与环氧树脂的质量比在3.2～3.5时,超疏水涂层既保持超疏水性,又与基底稳固结合,同时具有自清洁性和可修复性。该工艺操作简单方便,成本低,疏水性好,无需特殊设备,工艺环保,适应工业化生产,可用来大面积制备超疏水涂层,拥有较高的商业价值。     

Si NWs/GQDs复合结构的设计及其光电催化性能

采用金属催化化学蚀刻法制备硅纳米线阵列（silicon nanowire arrays,Si NWs）,通过高速旋涂仪将自上而下法制备的石墨烯量子点（graphene quantum dots, GQDs）负载到Si NWs上。X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）等表征结果证明,GQDs能够通过高速旋涂仪负载到Si NWs上。扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）形貌观测结果表明,蚀刻时间与Si NWs纳米线长度成正比。光电化学测试结果表明,性能最优的蚀刻时间为45 min。与原始硅片相比,GQDs负载的Si NWs光电密度达到了0.95 mA/cm²,性能提升了30多倍。电化学交流阻抗（electrochemical impedance spectroscopy, EIS）测试结果表明：GQDs的加入能显著提升载流子的传输效率。紫外–可见漫反射光谱（ultravioletray-visible diffuse reflectance spectroscopy, UV-Vis DRS）结果显示负载GQDs可以有效提升Si NWs对光的吸收效果。     

NaBH4还原改性TiO2(B)及光催化性能研究

以TiCl₄为原料,在（CH₂OH）₂溶液中通过一步水热法制备单斜相二氧化钛[TiO₂(B)]。使用不同质量含量NaBH₄对TiO₂(B)进行还原改性,调控其内含Ti³⁺的浓度,合成了含Ti³⁺的TiO₂(B)-NaBH₄X样品。采用X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）、拉曼光谱仪（Raman spectroscopy）、紫外-可见漫反射光谱仪（UV-visible diffuse reflectance spectroscopy,UV-DRS）、X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS）对材料进行表征。改性后TiO₂(B)-NaBH₄X样品保持其原有晶体结构,并未发生相变,仅有结晶度的改变。原始TiO₂(B)禁带宽度为3.15 eV,通过改性,Ti³⁺的存在改变了禁带宽度,成功地将禁带宽度降低到2.82 eV,将吸光区域扩展到可见光区域。通过可见光光催化分解水制氢与可见光降解甲基橙试验,确立了TiO₂(B)-NaBH₄3样品有最好的可见光光催化活性,产氢速率达到0.58 μmol·h^-1·g^-1,6 h降解率达到40%。     

混合微波退火改性Cd2SnO4光阳极用于光电催化水氧化性能的研究

首次采用混合微波退火法制备了改性Cd₂SnO₄光阳极,有效地提高了Cd₂SnO₄光阳极的光电催化水氧化性能。采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、X射线衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)、拉曼光谱(Raman spectroscopy, Raman)、比表面积分析仪(Brunauer-Emmett-Teller surface area, BET)和稳态荧光光谱仪(photoluminescence spectroscopy, PL)等对混合微波退火改性前后的Cd₂SnO₄光阳极的表面形貌、晶体结构和组成进行了表征。性能测试结果表明,在1.70 V可逆氢电极(reversible hydrogen electrode, RHE)电压下,混合微波退火改性的Cd₂SnO₄光阳极光电流密度为12 μA/cm²,与传统热烧结制备的Cd₂SnO₄光阳极相比,其性能提升了3倍。根据电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectra, EIS)和PL光谱测试结果可知,改性的Cd₂SnO₄光阳极的光电催化水氧化性能的提升可以归因于多孔结构导致的光生电子空穴分离速率的提升。     

石墨相氮化碳量子点的制备与应用研究进展

近年来,世界范围内环境污染问题日益加重,能源危机也越来越凸显出来,石墨相氮化碳量子点（graphite phase carbon nitride quantum dots, g-CNQDs）作为一种非金属半导体光催化材料,因其优异的性能引起了广大研究者的关注。g-CNQDs除了用于光催化降解有机污染物和能量转换器件领域外,还凭借其良好的生物相容性、稳定的荧光发射、高量子产率和无毒性等优点在生物医学和荧光探针等领域表现出了巨大的潜能。总结了g-CNQDs的制备方法及其在光催化、能量转换、生物医学等方面的研究进展,介绍了g-CNQDs的最新研究动态,同时为其复合结构设计及性能增强提供新的研究思路。