李宇涵
,
吕康乐
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何咏基
,
赵再望
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黄宇
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62573-1
采用一种原位合成工艺制备了具有类石榴结构的金属铋(Bi)单质修饰的g-C3N4复合材料(Bi-CN),并用于可见光氧化NO反应中.金属Bi单质镶嵌在CN层间形成的复合物,由于金属Bi单质显著的表面等离子体共振(SPR)作用可将光吸收范围由紫外光延展至近红外,极大地提高了复合物的光吸收.此外,由于Bi单质存在于复合物界面可产生内建莫特-肖特基效应,从而加快光生载流子的分离与转移.由此,Bi-CN复合物光催化剂展现出超强的光催化去除NO性能.我们提出了类石榴结构的形成以及相应的Bi-CN复合物光催化活性的提高机理.这不仅为高效的金属铋单质改性的g-C3N4基光催化剂提供了一种新的设计方案,也对g-C3N4基光催化的机制理解提出了新的见解.通过X射线衍射、红外光谱和X射线光电子能谱结果发现Bi是以金属单质的形式存在于Bi-CN复合物中,这得益于我们采用了二水合铋酸钠(NaBiO3·2H2O)作为铋前驱体,从而成功避免了氧化态铋的形成.Bi-CN复合物中金属铋单质的存在有诸多优点.首先,金属铋单质具有显著的表面SPR效应,它的引入可大大提高复合物的光吸收能力和太阳光利用率.有研究表明,直径为150–200 nm的铋球能够在紫外-可见漫反射图谱(UV-vis)在λ=500 nm处呈现出典型的SPR峰,但本样品在λ=200–800 nm区间内并未发现该SPR峰.由于铋单质的共振受限于其尺寸大小、颗粒形状和构造环境.本文中球形铋单质的直径约为1μm,其可能发生共振效应的峰位置应超过800 nm,因此未发现相应的SPR峰.其次,金属铋单质分散在CN层表面上构建的肖特基垫垒能够高效地阻止光生电子与空穴的复合,促进了光生载流子的分离与转移,从而提高光氧化NO进程.再者,金属铋单质的介入成功构造了Bi-CN异质结,在可见光照射下NO氧化反应中,Bi-CN复合物活性显著高于CN(22.2%)、CN-EG(36.4%)和Bi(14.1%),其中以10%Bi-CN活性最佳,NO去除率到70.4%,远远超过K插层的g-C3N4、Ag掺杂的g-C3N4和氧化石墨烯修饰的g-C3N4.当复合物中金属铋单质含量超过10%时,其活性明显下降.这是因为大量的金属铋单质积聚在Bi-CN复合物表面上而造成物理堵塞,妨碍了CN吸收可见光,从而降低了其可见光吸收能力;同时导致只会吸收更多的紫外光(λ<280 nm)而不是可见光,因而其可见光催化氧化NO能力下降.
关键词:
金属铋
,
表面等离子体共振
,
光氧化
,
一氧化氮
,
可见光
,
石墨型碳化氮
张文东
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赵再望
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董帆
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张育新
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62585-8
类石墨相氮化碳(g-C3N4)具有特殊的层状二维结构、独特的电子结构、合适的能带结构、良好的热稳定性和化学稳定性等理化性能,因而在可见光催化净化环境污染物领域广受关注.但原始块状g-C3N4的可见光催化活性较弱,还不能满足实际应用需求.因此,亟需开发一种高效的改性方法来提高g-C3N4的光催化性能.本课题组发展了一种有效的改进g-C3N4方法,以硫脲为前驱体,去离子水(制备样品标记为CN-W)或无水乙醇(制备样品标记为CN-E)为溶剂,通过一步高温缩聚制得具有高可见光催化性能的介孔g-C3N4.然而,对于不同溶剂效应原位改性g-C3N4及其增强可见光催化性能的机理还不清楚.因此,本文采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL)、N2吸附和元素分析等手段研究了去离子水和无水乙醇作为溶剂原位改性g-C3N4的理化性能差异及增强可见光催化性能的原因.XRD结果表明,去离子水和无水乙醇不会改变g-C3N4的晶体结构,但会抑制其晶体结构的生长.由TEM图像可见,因去离子水和无水乙醇在热聚合过程中产生的气泡可以作为软模板,导致CN-W和CN-E纳米片均为酥松多孔层状结构,其中CN-W更薄更小.元素分析测试结果表明,无水乙醇和硫脲在热聚合过程中导致碳自掺杂g-C3N4.UV-Vis DRS结果显示,CN-W和CN-E分别发生了相对的蓝移和红移现象.荧光寿命测试结果显示,CN的短荧光寿命和长荧光寿命(0.805 ns,3.269 ns)明显高于CN-W(0.756 ns,3.125 ns)和CN-E(0.743 ns,2.749 ns),表明CN-W和CN-E纳米薄片可以促进光生电子的储存和往复运动,有利于光生电子的迁移.此外,通过理论计算得CN-E的电子迁移速率(1.04×108 s?1)明显快于CN-W(0.81×108 s?1),表明CN-E和CN-W都有利于光生电子的迁移猝灭.另外,BET-BJH测试结果显示,CN-W(32.73 m2/g,0.22 cm3/g)和CN-E(25.59 m2/g,0.18 cm3/g)的比表面积和孔容均显著高于未改性的g-C3N4(13.81 m2/g,0.12 cm3/g),表明溶剂和前驱体在热聚合过程中产生的H2O,C2H5OH,H2S,CO2和NH3气体有利于层状结构和丰富孔结构的形成,因而CN-W和CN-E的比表面积和孔容显著增加.由此可见,无水乙醇和去离子水在辅助制备介孔g-C3N4过程中表现出不同的作用.可见光催化去除NO的测试结果表明,CN-E(48.3%)和CN-W(37.2%)的光催化活性明显高于g-C3N4(19.5%),CN-E和CN-W的可见光催化活性也明显优于我们以前报道的BiOBr、C掺杂TiO2和BiOBr/C3N4异质结.结合表征结果,CN-E和CN-W可见光催化性能增强的原因主要有两个:(1)CN-E和CN-W增大的的比表面积和孔容有利于NO的吸附、反应中间产物的转移和提供更多的活性位点参与光催化氧化反应;(2)更薄的纳米片结构和C掺杂g-C3N4有利于促进光生电子的迁移,从而显著提高其光催化活性.
关键词:
溶剂辅助
,
类石墨相氮化碳
,
可见光
,
光催化性能
,
一氧化氮去除
徐滨士
材料热处理学报
再制造是维修工程和表面工程发展的高级阶段,是先进制造的重要组成,是废旧产品高技术修复、改造的产业化;再制造具有"两型社会、五六七"的特征.中国经济社会发展对再制造具有十分迫切的需求,再制造的初步应用也已取得了非常明显的节能减排效果.国际上,美国的再制造体系较完善,近10年来,中国的再制造发展迅猛,在再制造的政策法规、产业实践及基础研究方面成绩斐然,已成为世界再制造中心之一.再制造的发展前沿可概括为"探索再制造的科学基础、创新再制造的关键技术、制定再制造的行业标准".
关键词:
再制造工程
,
研究现状
,
发展前沿
王昆
,
屈文俊
,
张俊喜
材料导报
为了研究再碳化前后再碱化混凝土组成的变化,利用XRD分析了再碳化前后钢筋混凝土交界面微观结构的变化.研究结果表明,再碳化后混凝土中的长石含量有所降低,碳酸钙含量增多；通过再碱化进入混凝土中的碳酸钠含量再碳化后降低,同时生成了碳酸氢钠；再碳化前后硅酸钙衍射峰面积没有明显变化.
关键词:
再碱化
,
碳化
,
混凝土
,
组成
何积铨
,
王谊梅
腐蚀学报（英文）
对已碳化混凝土定期检测混凝土砂浆试块中钢筋的自然腐蚀电位和极化曲线，并根据极化曲线判断再碱化效果研究了电化学再碱化的相关问题.结果表明，单纯碳化作用只能使钢筋周围混凝土的pH值降低，导致钢筋表面的钝化膜遭到破坏，但是并不加速钢筋的腐蚀速度；电化学再碱化处理能使碳化混凝土中的钢筋自然电位回复到碳化以前水平，使活化钢筋重新处于钝化状态；再碱化处理之后要弛豫一段时间才可进行钢筋电化学性能的检测.
关键词:
碳化混凝土；再碱化；钢筋钝化；自然腐蚀电位
何积铨
,
王谊梅
腐蚀学报（英文）
doi:10.3969/j.issn.1002-6495.2008.04.015
对已碳化混凝土定期检测混凝土砂浆试块中钢筋的自然腐蚀电位和极化曲线,并根据极化曲线判断再碱化效果研究了电化学再碱化的相关问题,结果表明,单纯碳化作用只能使钢筋周围混凝土的pH值降低,导致钢筋表面的钝化膜遭到破坏,但是并不加速钢筋的腐蚀速度;电化学再碱化处理能使碳化混凝土中的钢筋自然电位回复到碳化以前水平,使活化钢筋重新处于钝化状态;再碱化处理之后要弛豫一段时间才可进行钢筋电化学性能的检测.
关键词:
碳化混凝土
,
再碱化
,
钢筋钝化
,
自然腐蚀电位
