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南李庄矿主井施工突水防治技术

黄金 doi:10.11792/hj20130209

防治水是矿山建设施工的重要环节.南李庄矿属于水文地质条件复杂的大水岩溶矿山,介绍了主井掘进-129 m水平突水及治水过程,在查清该矿区水文地质条件及矿井突水要因的基础上,为综合防治竖井掘进期间通过特殊地质构造段突水,提出相应的主井掘进帷幕注浆防治水技术及措施,并在掘进工程中收到了良好的应用效果,对类似特殊条件下的矿山井巷掘进工程具有借鉴意义.

关键词: 大水矿山 , 主井掘进 , 特殊地质构造 , 突水 , 防治

太阳光下高光催化活性Pr-N-P三元掺杂锐钛矿TiO2纳米片

姜洪泉 , 王巧凤 , 李世洋 , 李井申 , 王庆元

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(14)60047-4|

利用溶胶-凝胶和溶剂热联合技术制备了Pr-N-P三元掺杂锐钛矿TiO2(PrNPTO)纳米片，并采用X射线衍射、透射电镜、N2吸附、X射线光电子能谱、UV-vis吸收谱和光致荧光光谱分析技术对其进行了表征.当Pr掺杂量为1.75 wt%，焙烧温度为550°C时，制得的PrNPTO在可见和紫外光下光催化降解亚甲基蓝(MB)活性最佳.在模拟太阳光照射下， PrNPTO也表现出优越的光催化降解4-氯酚性能(kapp =3.90×10-2 min-1)，优于未掺杂、单掺杂和双掺杂TiO2样品，其光活性是P25 TiO2的3.33倍(kapp =1.17×10-2 min-1). PrNPTO光活性的提高归因于Pr-N-P三元掺杂增强了紫外和可见光吸收，降低了光生载流子复合，增加了表面羟基以及改善了表面织构特性.在模拟太阳光照射下， PrNPTO光催化效率高且光催化性能稳定，适合于环境净化领域的实际应用..

关键词: 氧化钛 , Pr-N-P三元掺杂 , 溶胶-凝胶 , 溶剂热 , 太阳光 , 光催化

低量Tm掺杂TiO2纳米粉体的光致发光特性及光活性

卢智宇 , 姜洪泉 , 李井申 , 王城英 , 闫盼盼

中国稀土学报

利用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量及不同温度焙烧的Tm掺杂TiO2纳米粉体.采用X射线衍射(XRD),紫外-可见漫反射谱(DRS)和光致发光光谱(PL)技术研究了Tm掺杂量和焙烧温度对其相结构、晶粒尺寸、光吸收及光致发光性能的影响;并以亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解评价其光活性.结果表明:低量Tm掺杂强烈抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相转变,减小晶粒尺寸;然而,Tm掺杂量增加,抑制相变作用减弱.Tm掺杂导致样品的紫外吸收能力略有降低,光吸收带边蓝移.Tm掺杂导致样品的PL谱强度降低(0.05%<0.075%<0.025%≈0.1%<0%).光活性升高(0.075%>0.05%>0.1%>0.025%>0%),但二者顺序并不完全一致.低量Tm掺杂能有效提高纳米TiO2的光活性;当Tm掺杂量为0.075%(质量分数)、焙烧温度为550℃时,制得样品呈双相结构,锐钛矿相占91%,晶粒尺寸为24.48 nm,其光活性最佳.光活性提高的主要根源是Tm掺杂能有效促进纳米TiO2表面光生e-/h+分离,提高量子化效率.

关键词: 纳米TiO2 , Tm掺杂 , 光致发光 , 光活性

N掺杂TiO2纳米粉体的表面特性及可见光活性

姜洪泉 , 王城英 , 王鹏 , 李井申 , 卢智宇

材料科学与工程学报

旨在探究N掺杂纳米TiO2具有可见光活性的本质,采用XPS、ESR、XRD、SEM、DRS、SPS和PL分析技术对sol-gel法制备的未掺杂和N掺杂TiO2纳米粉体进行了对比研究,并以亚甲基蓝(MB)溶液在可见光下的光催化脱色评价其可见光活性.结果表明,N掺杂TiO2纳米粉体具有良好的可见光活性,未掺杂样品几乎没有可见光活性.N取代TiO2晶格中O形成了N-Ti-O和O-N-Ti键合结构产生杂质能级,N掺杂导致TiO2表面形成了大量束缚单电子的氧空位产生缺陷能级,二者协同作用致使带隙窄化,光吸收带边红移,产生可见光活性.N掺杂导致TiO2晶格中p-n结的形成及表面氧空位和表面羟基的增加均能促进光生e-/h+分离,有效抑制光生e-/h+复合,提高量子效率,进而提高其光活性.

关键词: 纳米二氧化钛 , 氮掺杂 , 表面特性 , 可见光活性

低量镱掺杂TiO2纳米光催化剂的溶胶-溶剂热制备及光活性

闫盼盼 , 姜洪泉 , 卢智宇 , 李井申 , 王庆元

中国稀土学报

利用溶胶-溶剂热技术制备了锐钛矿型Yb掺杂和未掺杂TiO2纳米粒子,以亚甲基蓝(MB)溶液在紫外光和可见光照射下的光催化脱色率评价其光活性,考察了溶剂热温度、Yb掺杂量和焙烧温度对样品光活性的影响;结合XRD,BET,XPS,FT-IR,DRS和PL表征手段,探讨了Yb掺杂对TiO2光活性的影响机制.结果表明,低量Yb掺杂不仅显著提高TiO2的紫外光活性,也明显提高其可见光活性.Yb掺杂调整TiO2带隙内部电子分布状态,有效抑制光生e-/h+复合,提高量子效率;并且增加表面羟基,增大比表面积,改善表面织构特性,致使紫外光活性提高.然而Yb掺杂并未引起紫外吸收带边红移,其可见光活性的提高应归因于Yb掺杂强化了表面吸附染料的敏化作用.

关键词: 纳米TiO2 , Yb掺杂 , 溶胶-溶剂热 , 光活性 , 染料敏化 , 稀土

TiO2-yNx纳米光催化剂的制备及其可见光响应机理

王城英 , 姜洪泉 , 李井申 , 卢智宇 , 闫盼盼

应用化学 doi:10.3724/SP.J.1095.2010.00038

利用溶胶-凝胶技术,以尿素为氮源,采用原位掺杂方式制备了TiO2-yNx纳米粉体;以亚甲基蓝(MB)溶液在可见光下的光催化降解评价其可见光催化活性;考察了体系初始pH值、N的掺杂量和焙烧温度对样品可见光催化活性的影响. 结合XRD、XPS、ESR和DRS测试技术,研究了N掺杂纳米TiO2的可见光响应机理. 研究结果表明,TiO2-yNx纳米粉体的优化制备工艺条件为:体系初始pH=0.52,掺杂比n(N): n(Ti)=1: 6,焙烧温度为440 ℃. 此条件下制备的样品N含量为0.77%,为单一的锐钛矿相,平均粒径为19.0 nm,具有良好的可见光催化活性. N掺杂导致TiO2纳米粉体的表面羟基含量增加,形成了大量束缚单电子的氧空位;N取代晶格O形成了N-Ti-O和O-N-Ti键合结构. N掺杂导致TiO2纳米粒子的吸收带边红移,对可见光的吸收能力明显增强,这表明N掺杂改变TiO2电子结构,使带隙窄化,降低光响应阈值. N掺杂TiO2纳米粒子的可见光响应归因于N取代掺杂形成的掺杂能级与氧空位形成的缺陷能级共同作用所致.

关键词: 纳米TiO2 , 氮掺杂 , 溶胶-凝胶 , 可见光响应 , 光催化

可见光响应Gd-N-TiO2纳米光催化剂的溶胶-水热制备及表征

王庆元 , 姜洪泉 , 李井申 , 王巧凤 , 李振宇

应用化学 doi:10.3724/SP.J.1095.2013.20302

利用溶胶-水热法制备了未掺杂、N掺杂、Gd掺杂和Gd-N共掺杂TiO2纳米光催化剂,以甲基橙(MO)溶液在紫外光和可见光照射下的光催化脱色评价其光活性；采用XRD、XPS、BET、UV-Vis和PL分析技术表征样品的物理化学性能,探讨Gd-N共掺杂对TiO2光活性的影响机制.结果表明,Gd掺杂能有效抑制光生e-/h+的复合,提高光量子效率；抑制TiO2晶粒生长,改善样品表面织构特性,明显提高紫外光活性.N掺杂窄化TiO2带隙,拓宽光吸收范围至可见光区,从而提高了可见光活性.Gd-N共掺杂进一步窄化带隙增加可见光吸收,减小晶粒尺寸,改善样品的表面织构特性,增强织构的热稳定性.与单掺杂样品相比,Gd-N-TiO2在可见光照射下对MO的光催化脱色活性进一步提高,这归因于Gd-N共掺杂的协同效应.

关键词: 纳米TiO2 , Gd-N共掺杂 , 溶胶-水热 , 可见光响应 , 协同效应

Sm-N-P-TiO2纳米光催化剂在模拟太阳光下光催化降解4-氯酚的动力学

王庆元 , 姜洪泉 , 李井申 , 王巧凤 , 李振宇

应用化学 doi:10.3724/SP.J.1095.2014.30201

采用改进的溶胶-水热技术,制备了新型高性能Sm-N-P-TiO2纳米光催化剂.考察了条件因素对4-氯酚(4-CP)溶液在模拟太阳光下光催化降解的影响规律,并对不同催化剂的光活性进行了对比研究.结果表明,在实验条件下,4-CP光催化降解行为符合准一级动力学规律；随着4-CP溶液浓度增大,一级反应速率常数不断降低.在4-CP溶液初始浓度40 mg/L、催化剂用量1.5 g/L、溶液pH =5.2、溶液温度36℃、500 W氙灯照射2h条件下,4-CP完全分解,表观速率常数Kapp为5.32×10-2 min-1,Sm-N-P-TiO2的光催化活性是混晶型纳米TiO2(P25)的3.49倍；TOC去除率达到96.8％.

关键词: TiO2 , Sm-N-P共掺杂 , 氯酚 , 光催化 , 动力学