钱岭
,
刘鹏飞
,
张乐
,
王重午
,
杨双
,
郑黎荣
,
陈爱平
,
杨化桂
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62809-2
通过"人工光合成"过程,将太阳能转化成氢能的形式加以存储和利用,是替代传统化石能源的清洁能源的制备有效途径.其中,光电化学分解水是氢能制备的最有潜力的路径之一.n型BiVO4由于具有丰富的储量、较窄的带隙以及合适的能带位置,被称为光电化学领域的研究热点.然而,未修饰的BiVO4光阳极性能并不理想,主要原因在于载流子复合严重、导电性差以及表面催化动力学低等性质的制约.科研工作者们针对这些方面已进行了非常多的研究,例如与电子传输层的复合、产氧电催化剂的担载以及异质结的构建等.其中表面动力学和电荷分离的同时提升是更理想的改善BiVO4光阳极性能的方法.我们在上述研究基础上,采用光化学沉积法在纳米多孔BiVO4电极表面担载无定形氧化铁层,将电极在1.23 V vs.RHE电位下的光电流提升至2.52 mA/cm2,是初始光电化学性能的3倍.采用间歇光照计时电流(i-t)测试,电化学交流阻抗谱(EIS),X射线光电子能谱(XPS),原位和非原位的X射线精细结构能谱(in-situ and ex-situ XAFS)等表征手段研究了无定形氧化铁层的成分和光电化学反应过程中的价态变化,从而分析出光电化学性能提升的原因.间歇光照i-t测试和EIS测试结果表明,无定形氧化铁沉积在BiVO4使电荷累积减少,复合率降低.XPS测试结果发现无定形氧化铁层存在少量的二价铁成分.通过原位XAFS测试发现,BiVO4/FeOx电极中Fe原子的价态在光照和施加外加偏压条件下会有价态的升高,而撤去光照和偏压后Fe原子的价态状态与最初非原位的测试结果重合.这样的结果证明了无定型氧化铁层在光电化学反应过程中由于二价铁成分的存在,能够很好的通过价态改变实现空穴的吸附和传输,即吸附空穴,被空穴氧化成三价或四价,同时结合自身电催化活性,促进表面分解水反应的进行.而水的氧化反应结束时,则伴随着二价铁离子的再生成.这种反应机理为开发更高效的电催化剂,匹配光电极使用,有着重大的指导意义.
关键词:
氧化铁层
,
无定形
,
钒酸铋
,
光阳极
,
氧生成
李享成
,
杨光
,
戴能利
,
陈爱平
,
龙华
,
姚凯伦
,
陆培祥
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00897
采用脉冲激光沉积法, 在(100)SrTiO3基底上, 制备了(La0.2Bi0.8FeO3)0.8-(NiFe2O4) 0.2(LBFO-NFO)多铁薄膜, 通过X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜确定了LBFO-NFO多铁薄膜的显微结构, 通过标准铁电测试系统(RT-66A)和振动样品磁强计(VSM)分别测试了LBFO-NFO多铁薄膜的铁电性能和铁磁性能. 研究发现: 多铁薄膜中LBFO和NFO二相均沿(100)方向外延生长, 晶粒尺寸在100～150nm之间; 薄膜具有明显的电滞回线(Ps=7.6μC/cm2)和磁滞回线(Ms=4.12×104A/m), 显示出明显的铁电铁磁共存特性. 通过对薄膜生长条件的控制, 可削除杂质相, 减小LBFO-NFO薄膜的漏电流, 提高铁电及铁磁性能.
关键词:
多铁薄膜
,
epitaxial growth
,
pulse laser deposition
,
leakage current
李享成
,
杨光
,
戴能利
,
陈爱平
,
龙华
,
姚凯伦
,
陆培祥
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.05.007
采用脉冲激光沉积法,在(100)SrTiO3基底上,制备了(La0.2Bi0.8FeO3)0.8-(NiFe2O4)0.2(LBFO-NFO)多铁薄膜,通过X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜确定了LBFO-NFO多铁薄膜的显微结构,通过标准铁电测试系统(RT-66A)和振动样品磁强计(VSM)分别测试了LBFO-NFO多铁薄膜的铁电性能和铁磁性能.研究发现:多铁薄膜中LBFO和NFO二相均沿(100)方向外延生长,晶粒尺寸在100-150nm之间;薄膜具有明显的电滞回线(Ps=7.6μC/cm2)和磁滞回线(Ms=4.12×104A/m),显示出明显的铁电铁磁共存特性.通过对薄膜生长条件的控制,可削除杂质相,减小LBFO-NFO薄膜的漏电流,提高铁电及铁磁性能.
关键词:
多铁薄膜
,
外延生长
,
脉冲激光沉积
,
漏电流
陈晓萍
,
陈爱平
,
刘伟
,
赵少云
,
李春忠
机械工程材料
doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2005.08.021
以具有层间距为纳米级的蒙脱土粘土为原料,经锆交联处理以改善其水热稳定性,以此为载体在层间组装活性金属得到改性蒙脱土,考察了其对催化裂化汽油的脱硫作用.结果表明:锆交联蒙脱土(Zr-MMT)的室温容硫量达到4.05 mg/g,明显高于分子筛和活性炭类载体;所制备的负载活性金属银的脱硫剂,其室温脱硫效果比Zr-MMT提高了1倍,容硫量达到8.26 mg/g.
关键词:
催化裂化汽油
,
蒙脱土
,
交联粘土
,
脱硫剂
龙华
,
杨光
,
陈爱平
,
李玉华
,
陆培祥
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2008.01070
采用脉冲激光沉积技术(PLD)在硅基片上生长了二氧化钛纳米晶氧化物薄膜, 系统讨论了基片温度、氧分压等因素对薄膜结构特性的影响.X射线衍射结果表明在氧气氛下, 生长的薄膜为锐钛矿结构, 其结晶性随着基片温度的升高而增强, 在750℃、5Pa氧压的情况下为完全c轴取向的锐钛矿相TiO2薄膜, 在750℃、5Pa氩气氛下则为(110)取向的金红石相薄膜. 场发射扫描电子显微镜结果表明薄膜表面致密, 呈纳米晶结构, 其晶粒尺寸在35nm左右.用傅立叶红外光谱和拉曼光谱对不同条件下制备的TiO2薄膜进行了表征.紫外-可见透射光谱的测试结果表明, 薄膜在可见光区具有良好的透过率, 计算得到制备的锐钛矿和金红石相TiO2薄膜在550nm处的折射率分别为2.3和2.5, 其光学带隙分别为3.2和3.0eV.因此通过沉积条件的改变可得到结晶性能和光学性能都不同的TiO2薄膜.
关键词:
TiO2薄膜
,
pulsed laser deposition
,
anatase
,
rutile
吕慧
,
陈爱平
,
张哲
,
何洪波
,
李春忠
膜科学与技术
在FTO导电玻璃上组装了CNTs/Fe-Ni/TiO2多孔复合膜光催化剂.首先制备合成孔剂嵌段聚合物P123和掺杂铁和镍的TiO2前驱体溶胶,然后采用喷涂热解法在FTO导电玻璃上组装掺杂铁和镍的TiO2多孔膜,最后采用CVD法将CNTs原位生长在多孔TiO2膜上,得到过渡金属掺杂的CNTs/TiO2多孔复合膜.通过XRD、SEM、TEM、Rarman和光电流等方法考察了原位生长CNTs的工艺条件对CNTs/TiO2复合膜光催化剂的结构和性能的影响,并通过降解甲基橙溶液评价了CNTs生长工艺条件对光催化活性的影响.考察了多孔复合膜在液相光催化降解中的稳定性.结果表明,原位生长CNTs的较适宜的工艺条件为:温度550～600℃,时间20min.
关键词:
碳纳米管
,
二氧化钛
,
多孔复合膜
,
光催化
,
CVD
曾炽涛
,
陈爱平
,
陈爱华
,
刘伟
,
戴智铭
催化学报
研究了自主开发的负载型TiO2/玻璃弹簧光催化剂对大肠杆菌的光催化杀菌作用. 结果表明,光催化杀菌效果明显好于单独紫外光的杀菌效果. 光催化杀菌过程存在一个诱导期. 用扫描电镜和透射电镜观察经不同时间杀菌处理的菌液,结果显示光催化作用于细菌的细胞壁和细胞膜,使其破裂并导致细胞死亡. 探讨了光催化剂的制备条件(如浸涂浆料浓度、浸涂次数、热处理条件等)对光催化杀菌效率的影响.
关键词:
二氧化钛
,
玻璃弹簧
,
负载型催化剂
,
光催化
,
杀菌
,
大肠杆菌
董海军
,
陈爱平
,
何洪波
,
吕慧
,
李春忠
材料科学与工程学报
为了制备在高温焙烧后能保持良好管形结构的可见光响应的,TiO2纳米管,通过NH4Cl水—溶剂热和Ni(NO3)2浸渍法对传统水热法合成的TiO2纳米管进行掺氮和掺镍改性.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)和荧光光谱(PL)等方法对样品进行了表征,并以甲基橙(MO)为光催化降解模型,考察了可见光下制备的样品的光催化性能.结果表明,NH4Cl水-溶剂热掺氮处理可提高TiO2纳米管的管状结构的热稳定性；氮镍共掺杂元素之间的协同作用增强了催化剂对可见光的吸收能力,并且能有效地抑制光生电子空穴的复合,Ni/Ti添加量为0.3％的催化剂具有较高的光催化活性.可见光照射210 min,氮镍共掺杂TiO2纳米管对MO的可见光降解率比单独氮和镍掺杂的TiO2分别提高了9.1％和21.2％.
关键词:
TiO2纳米管
,
氮镍共掺杂
,
可见光响应
,
p-n异质结
,
协同作用
