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前驱体对合成3DOM SiO2材料微观结构的影响

以自然沉积的聚苯乙烯(PS)胶体晶体为模板,分别以正硅酸乙酯(TEOS)的醇盐溶液和溶胶溶液为前驱体对PS模板进行填充,通过煅烧除去模板,得到了三维有序大孔(3DOM) SiO2材料.由SEM照片观察发现,当以TEOS的醇盐溶液为前驱体时,获得的3DOM SiO2结构不易控制,缺陷较多.而以TEOS的溶胶溶液为前驱体时获得的3DOM SiO2结构良好,孔径大小均匀,排列整齐,可以看成是PS模板的逆复制,说明前驱体溶液的选择对3DOMSiO2材料的微观结构有显著的影响.XRD分析显示,制备的3DOM SiO2孔壁为无定形结构.

关键词: 胶体晶体 , 前驱体 , 三维有序大孔材料 , 二氧化硅

异质结光催化剂BiVO4/RGO的合成及其光催化降解罗丹明B的研究

刘思瑶 , 王永强 , 赵东风 , 赵朝成 , 刘芳 , 李石

人工晶体学报

采用溶胶-凝胶法制备具有异质结构光催化剂BiVO4/RGO,通过XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS等对催化剂进行表征分析,并以罗丹明B为目标污染物,考察了BiVO4/RGO的光催化活性.XRD结果表明,合成的复合催化剂均为单斜相晶体结构,RGO的引入没有改变BiVO4的物相,SEM、TEM图像证明,两者充分接触形成复合结构,RGO良好的导电性增加了催化剂表面的活性位点,有效促进光生电子的迁移,抑制电子-空穴对的再复合,FT-IR、XPS分析说明RGO和BiVO4存在复合体系中,且都保持各自原有化合态,综合分析两者成功形成异质结复合结构,相比单体BiVO4,复合物明显拓宽光吸收范围.当RGO的含量为6wt％时,实验条件下罗丹明B的降解率达90.19％,催化性能最佳,五次循环实验后,6wt％ BiVO4/RGO的降解率仍能保持在85％左右.

关键词: BiVO4/RGO , 异质结 , 溶胶-凝胶法 , 光催化性能 , 罗丹明B

三维有序大孔二氧化钛光催化降解有机废水研究

李石 , 赵东风 , 郑经堂 , 万勇 , 薛建良 , 孙慧

硅酸盐通报

以聚苯乙烯(PS)为胶晶模板,一定比例钛酸四丁酯、乙醇、醋酸、盐酸和水配制的溶胶溶液为前驱体,通过浸渍和低温固化过程,使溶胶在PS模板间隙内进行填充并原位凝胶,最后通过煅烧除去模板,得到三维有序大孔(3DOM) TiO2材料.将获得的3DOM TiO2材料作为一种新型光催化剂降解罗丹明B和甲基橙有机废水,同时对其降解过程中的反应动力学进行了分析.结果表明,3DOM TiO2材料具有良好的光催化降解性能,并且降解反应复合一级动力学方程.

关键词: 胶晶模板 , 三维有序大孔TiO2材料 , 有机废水 , 反应动力学

三维有序大孔ZrO2的制备与表征

赵玉翠 , 郑经堂 , 李石 , 刘颖

中国材料进展

以自然沉积的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶体晶体为模板,用一定浓度的氧氯化锆乙醇溶液为前驱体进行填充,最后通过煅烧除去模板得到了三维有序大孔(3DOM)ZrO2材料.从SEM照片观察到,3DOM ZrO2可以看成是PMMA模板的逆复制,孔径大小均匀,排列整齐,整体上呈面心立方结构.孔径在260 nm左右,收缩率约为28%,孔壁填充完全.XRD结果表明,制备的3DOM ZrO2孔壁为单斜晶型,晶粒大小为26 nm.

关键词: 胶体晶体 , 面心立方结构 , 三维有序大孔材料 , 二氧化锆

三维有序大孔 Fe/N/TiO2复合型光催化剂制备及光催化性能研究

李石 , 杜聪聪 , 赵东风 , 刘贺峰 , 王永强

硅酸盐通报

以一定比例钛酸四丁酯、乙醇、醋酸、硝酸铁、尿素和水配制的溶胶溶液为前驱体,对聚苯乙烯(PS)胶晶模板进行填充固化,并通过煅烧去除模板,得到三维有序大孔(3DOM) Fe/N/TiO2新型复合光催化剂材料.分别在紫外和可见光条件下,利用获得的3DOM Fe/N/TiO2复合光催化剂降解甲基橙有机废水.研究结果表明,3DOM Fe/N/TiO2材料在紫外和可见光条件下均具有良好的光催化降解能力,并且具有良好的再生循环使用能力.

关键词: 复合光催化剂 , 三维有序大孔结构 , 有机废水 , 可见光

复合氧化物负载型钙钛矿催化燃烧甲苯的载体效应

王永强 , 薛玉芬 , 赵东风 , 赵朝成 , 刘芳 , 李石

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.02.034

以CeO2-TiO2复合氧化物为载体,La0.8Ce0.2MnO3为活性组分制备了负载型钙钛矿催化剂.并以TiO2、CeO2负载钙钛矿作为对比,考察了催化剂的活性.La0.8Ce0.2MnO3/CeO2-TiO2的催化活性最高,起燃温度和完全转化温度分别为140和255℃,通过采用XRD、BET、SEM、NH3-TPD、H2-TPR等手段,探讨了载体的结构性质与催化剂活性的关系.结果表明,催化剂的孔结构、表面酸性和还原性是影响催化剂活性的主要因素.Ce、Ti复合之后,CeO2-TiO2主要以CeTi固溶体的形式存在,比表面积和孔容较大,催化剂表面酸性明显增强,从而使得钙钛矿在CeO2-TiO2的表面均匀分散,有效地改善了La0.8Ce0.2MnO3/CeO2-TiO2催化剂的氧化还原能力,使催化剂活性增强.

关键词: 挥发性有机物 , 催化燃烧 , 复合氧化物载体 , 钙钛矿

BiOI/BiVO4异质结光催化剂的合成及其催化活性的研究

刘思瑶 , 王永强 , 赵东风 , 赵朝成 , 刘芳 , 李石

人工晶体学报

采用溶胶-凝胶法合成具有异质结结构BiOI/BiVO4,以罗丹明B为模型污染物,考察了BiOI/BiVO4的光催化活性,并采用XRD、SEM、FT-IR等进行了表征.结果表明,BiOI/BiVO4具有典型的异质结结构,具有抑制电子-空穴再复合、有效促进光生载流子分离的特点,BiOI的引入没有破坏BiVO4颗粒的晶体结构,仍为单斜相主体物相结构,而是增强了催化剂表面的活性位点,提高光电子的迁移速率.相比于单体钒酸铋,复合后的材料光谱响应范围更宽,同时,复合催化剂比单体钒酸铋的催化活性和稳定性更好,在BiOI的摩尔分数为20％时,复合光催化材料的催化活性最佳,实验条件下罗丹明B降解率为95.7％.

关键词: BiOI/BiVO4 , 异质结 , 溶胶-凝胶法 , 光催化活性 , 降解RhB

异质结光催化剂MWCNT/BiVO4的合成及其光催化活性和稳定性研究

王永强 , 刘思瑶 , 赵东风 , 赵朝成 , 刘芳 , 李石

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15071001

采用溶胶-凝胶法将多壁碳纳米管(MWCNT)和BiVO4有效复合,制备出一系列不同掺杂量的异质结构复合光催化剂MWCNT/BiV04,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(Fr-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行表征分析,以罗丹明B为目标污染物,考察了光催化活性和稳定性.结果表明,合成的复合光催化剂均为单斜相晶体结构,MWCNT的引入没有改变BiVO4的主体物相,两者充分接触、结合形成了复合结构;MWCNT较强的电子俘获能力和大的比表面积增加了复合材料表面的活性位点,MWCNT,BiV04存在于MWCNT-BiVO4复合体系中且都保持各自化合态;综合分析,MWCNT/BiVO4形成的复合结构为异质结构,异质结构具有典型的提高量子效率的特点,能够有效抑制电子-空穴再复合现象的发生.当MWCNT的含量为2％(质量分数)时,催化剂的效果最好,实验条件下光降解罗丹明B的去除率高达84.08％,五次重复性实验之后,MWCNT/BiVO4的降解率仍在80％左右.

关键词: 多壁碳纳米管 , MWCNT/BiVO4 , 异质结 , 溶胶-凝胶法 , 催化活性 , 稳定性