黄振宇
,
高政纲
,
高善民
,
王青尧
,
王泽岩
,
黄柏标
,
戴瑛
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62825-0
作为一种稳定、价廉的光催化剂,TiO2被广泛应用于各种污染物的降解;但是,较大的宽禁带(~3.2 eV)和较低的电子迁移率不仅使TiO2很难吸收可见光,而且光生电子和空穴的复合几率高,从而导致TiO2的总体光电效率不高.因此,设计能够被可见光激发、并具有快速光生电子传输的TiO2一直是研究热点.研究表明,Ti3+自掺杂的TiO2(还原态TiO2-x)不仅能够被可见光激发,而且使TiO2具有良好的电子导电性,从而有利于提高TiO2的光电转换效率.另外,非金属元素的掺杂能够减小TiO2的禁带宽度,使TiO2能够响应可见光并具有良好的可见光催化性能,其中S元素的掺杂被广泛研究.目前,S掺杂纳米TiO2的制备通常采用TiS2,单质S,硫脲、二甲亚砜等为S源,但这类原料通常价格昂贵或者具有一定的毒性,因而实际应用受到限制.而制备Ti3+自掺杂TiO2的方法大都是基于"还原法",在真空或强还原性气氛如H2,CO中加热TiO2,或采用高能粒子(电子、氩离子)轰击.在实际应用中,这些方法存在步骤多、条件苛刻、反应时间长和设备昂贵等不足.而且,还原法反应通常发生在颗粒的表面,形成的Ti3+很容易被空气和水中的溶解O2氧化,降低材料的稳定性.虽然在温和的液相中还原Ti4+可用于制备Ti3+掺杂的TiO2,但是由于反应过程中有副产物生成,需要进行后续处理才能得到纯的Ti3+自掺杂TiO2.因此,设计一种简单的制备S掺杂还原态TiO2-x光催化剂仍具有十分重要的意义.前期我们采用H2O2氧化TiH2得到不同状态的前驱体凝胶,然后进行不同方式的后处理得到Ti3+自掺杂的纳米TiO2.本文以TiH2和H2O2反应得到的黄色前驱体凝胶为Ti源,以价格低廉、无毒、稳定的二氧化硫脲为S源和还原剂,采用不同的方法制备了S掺杂的还原态TiO2-x光催化剂.本文初步研究了在凝胶中加入二氧化硫脲后进行水热处理,以及将干燥的凝胶粉末与二氧化硫脲混合热处理对所得产物的影响.并与纯的TiO2、还原态TiO2-x和S掺杂TiO2的光吸收、电化学、光催化性能进行对比研究.采用X射线衍射、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X-射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、比表面分析和电化学工作站等技术对产物的结构、形貌和光电性能进行了表征.以罗丹明B(RhB)溶液为模拟废水,考察样品的可见光催化性能.结果表明,不同的后续处理方式不仅影响S掺杂TiO2-x的结晶性和形貌,而且影响产物的光吸收性能和电子传输性能,从而使不同条件下所得产物的可见光催化性能不同.其中,采用热处理方式得到的S掺杂TiO2-x样品在可见光下降解RhB的速率分别是纯的TiO2,TiO2-x和S掺杂TiO2的31,2.5和3.6倍,而且样品具有良好的循环稳定性.
关键词:
Ti3+自掺杂
,
二氧化钛
,
硫掺杂
,
二氧化硫脲
,
可见光催化
戴瑛
,
刘东红
,
闫翠霞
,
俞林
,
杨剑
功能材料
金刚石n型材料是近年来金刚石半导体器件研究的关键因而成为半导体材料领域研究的热点之一.本文通过理论计算对n-型材料研究中存在的磷(P)掺杂材料电子激活能量太高及掺硼p-型金刚石材料出现的导电类型转换现象进行了分析和探讨.
关键词:
金刚石半导体
,
n-型导电
高善民
,
张江
,
王群
,
戴瑛
,
黄柏标
功能材料
采用新制备的Cu2O和Al(OH)3为反应原料,利用水热-分解法制备了p型半导体CuAlO2纳米晶.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对其结构、形貌、表面组分和性能进行了表征分析,对反应机理进行了讨论.结果表明在水热条件下首先是Al(OH)3转化为γ-AlOOH,然后γ-AlOOH分解并与Cu2O反应生成CuAlO2纳米晶.确定了以Cu2O和Al(OH)3溶胶为反应原料,采用水热-分解法制备CuAlO2纳米晶的最佳反应条件.
关键词:
p型半导体
,
CuAlO2
,
水热-分解
,
纳米晶
高善民
,
赵静
,
韩新利
,
张江
,
戴瑛
,
黄柏标
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2008.04.028
为了研究在较低的温度下制备α-Al2O3纳米粉体工艺路线,以Al(NO3)3·9H2O和NH3·H2O溶液为原料,经改进的沉淀反应和原位诱导结晶,制备了分散性能良好的α-Al2O3纳米粉体.用XRD、TEM等技术研究了产物的物相、组成和形貌.结果表明,改进的沉淀反应和原位诱导结晶相结合,可有效的降低煅烧温度.在900℃煅烧2h,即可得到尺寸分布均匀,结晶性好,分散性能良好的α-Al2O3纳米粉体.NH4NO3的存在对于α相交具有明显的促进作用.
关键词:
氧化铝
,
沉淀法
,
原位诱导
,
纳米粉
,
表征
俞琳
,
刘东红
,
胡连军
,
戴瑛
,
龙闰
,
闫翠霞
功能材料
室温下缺少浅施主中心,已经成为金刚石材料制造电子器件的主要障碍之一.最近报道显示硼掺杂p型同质外延金刚石暴露在氘离子束中能形成浅施主态的n型电导,这是在外延金刚石材料中首次测出的浅施主能级.本文分析研究了目前p型金刚石出现导电类型转换这一新现象的最新研究进展.
关键词:
金刚石
,
氘化
,
n型电导
,
掺杂
许璞
,
高善民
,
于忠玺
,
黄柏标
,
戴瑛
,
徐彦宾
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2008.10.084
以钛酸丁酯和Fe(NO3)3·9H2O为原料,采用水热法制备了Fe掺杂的纳米TiO2.利用XRD,TEM和UV-Vis对样品进行了表征,并研究了不同催化剂用量和pH值等因素对光催化降解次甲基蓝的影响.结果表明:Fe掺杂的纳米TiO2吸收带红移,吸收强度增大,在碱性条件下具有更好的光催化性能,催化剂最佳用量为1.0g/L.
关键词:
Fe掺杂
,
纳米TiO2
,
水热法
,
光催化
,
次甲基蓝
王潇彤
,
李延敏
,
刘新
,
高善民
,
黄柏标
,
戴瑛
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60234-5
以TiH2为Ti源， H2O2为氧化剂，首先通过表面氧化得到不同状态的前驱体凝胶，然后采用后续水热处理制备Ti3+自掺杂的纳米TiO2.考察了前驱体凝胶状态及水热处理时间对材料结构和性能的影响.利用X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、电子顺磁共振波谱和紫外-可见漫反射光谱手段对样品进行表征.以次甲基蓝溶液为模拟废水评价样品的可见光催化降解性能.结果表明，与纯TiO2相比， Ti3+的自掺杂使材料在可见光区有明显的吸收，并具有良好的可见光催化降解性能和循环使用性能.当采用黄色凝胶为前驱体时，在160°C下水热处理24 h所得样品在可见光下光催化降解次甲基蓝的反应速率常数(0.0439 min-1)是纯TiO2的18.3倍.
关键词:
Ti3+自掺杂
,
二氧化钛
,
凝胶
,
水热法
,
可见光催化
