Ce3+掺杂纳米ZnO的制备及其可见光光催化性能研究

采用凝胶-燃烧法合成了铈(Ce)掺杂纳米氧化锌(ZnO)(Zn1-xCexO)可见光光催化剂,通过X射线衍射分析(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外(FT-IR)和综合热分析(TG-DSC)对样品的结构、形貌、光催化性能等进行了分析表征。结果表明:所得样品为具有纤锌矿结构的Zn1-xCexO纯相,平均粒径50nm;在Ce3+掺入量为x=0.010mol条件下,光催化降解甲基橙的效率为90.69%,降解甲基橙的速率常数为0.1223/min;点火温度和保温时间对光催化效率有较大影响,在点火温度为500℃、保温时间为5min条件下,光催化效率最高;循环使用5次后降解效率为74.31%,具有良好的再生性能。

Ce掺杂ZnO纳米晶的光催化性能研究

以Zn(NO3)3.6H2O、Ce(NO3)3.6H2O为原料,明胶为模板分散剂,采用凝胶模板燃烧法制备纯ZnO和Ce/ZnO纳米晶,利用XRD、TEM、BET、UV-Vis漫反射进行表征。以染料罗丹明B为目标降解物考察了样品的光催化活性。结果表明:产物粒子形状基本为球形,结晶良好,属六方晶系结构。相比纯ZnO,Ce/ZnO对光具有更高的吸收利用率,在紫外和可见光下对罗丹明B的降解能力均有明显提高;随Ce掺杂量的增加,样品的粒径减小,比表面积增大,罗丹明B的降解率相应增大,在紫外和可见光下降解率分别可达98.6%、78.3%,其原因在于Ce掺杂有利于在ZnO纳米粒子中心和表面之间产生电势差,实现光生电子-空穴对的有效分离。

Ce掺杂In_2O_3纳米纤维的制备及其三乙胺气敏性能(英文)

用简单有效的静电纺丝法制备了Ce掺杂的In2O3纳米纤维材料.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和扫描电子显微镜(SEM)对合成样品的晶体结构和形貌进行了表征.结果显示,此纤维材料的平均直径约为90nm,长度达到几十个微米.气敏性能测试结果表明,4%(w)Ce掺杂的In2O3纳米纤维对三乙胺的灵敏度最高,该气敏元件对3μL·L-1三乙胺的灵敏度达到2.6,响应时间为5s,恢复时间约为6s,且具有较好的选择性.

La^(3+)掺杂对纳米ZnO晶粒度及光催化性能的影响

以二水合乙酸锌为原料,柠檬酸三铵为改性剂,采用溶胶-凝胶法分别制备了纯纳米ZnO粉体和La3+离子掺杂纳米ZnO粉体。XRD、TEM分析结果表明:所制得的纳米ZnO粒子均为六方晶系红锌矿结构,在热处理温度为550℃时,制得的纯纳米ZnO的晶粒尺寸最小为28.33 nm;La3+离子的掺入抑制了纳米ZnO晶粒的生长,当掺入量为0.2%时,晶粒大小减小了7 nm左右;La3+离子的掺入提高了纳米ZnO的光催化活性,比未掺杂纳米ZnO的光催化降解MB率提高了30%—40%。

抗紫外Ce^(3+)掺杂ZnO/PMMA纳米复合蒙皮材料的制备及性能研究

采用水热法制备了Ce3+掺杂ZnO粉体,再用本体聚合法将Ce3+掺杂ZnO粉体和聚甲基丙烯酸甲酯复合,制备一种新型的抗紫外无机/聚合物纳米复合蒙皮材料。主要研究了利用水热法制备纳米ZnO:Ce3+,用KH-151进行改性。采用本体聚合法制备ZnO:Ce3+/PMMA纳米复合材料,并利用FTIR、XRD、SEM、TGA及拉伸测试仪等手段分别对Ce3+掺杂ZnO粉体及其改性、与PMMA复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明:无机材料纳米ZnO:Ce3+的加入,增强有机玻璃PMMA的热稳定性的同时,增强复合材料的拉伸强度,改善其力学性能和抗紫外性能。

纳米(ZnO,Al_2O_3)复合掺杂对3Y_2O_3-ZrO_2材料电性能的影响

以 3Y2 O3-ZrO2 纳米粉和ZnO ,Al2 O3纳米粉为原料 ,采用交流阻抗谱技术对掺少量ZnO和Al2 O3的 3Y2 O3-ZrO2 烧结陶瓷进行电性能研究。研究表明 :少量纳米ZnO掺杂降低了 3Y2 O3-ZrO2 的电导率 ,但随着掺入量的增加 ,电导率开始回升。在ZnO掺杂样品中加入少量纳米Al2 O3进行复合第二相掺杂 ,结果提高了3Y2 O3-ZrO2 材料的电导率。同时少量Al2 O3的掺入降低了晶粒电导活化能 。

Ce掺杂ZnO纳米晶的光致发光特性

以Zn(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O为原料,明胶为模板分散剂,采用凝胶模板燃烧法制备纯ZnO和ZnO:Ce纳米晶,利用XRD、TEM和PL谱研究样品的结构和性能。结果表明:产物粒子形状基本为球形,结晶良好,属六方晶系结构;随着掺杂量的增加,粒子尺寸逐渐减小,说明Ce掺杂能够有效地抑制ZnO晶粒生长。在310nm光的激发下,观察到480～500nm强而宽的可见发射,在此背景上出现487nm和494nm的蓝绿光子发射峰,掺杂样品的发光强度显著增强。蓝光发射主要是由于氧空位与间隙氧之间的跃迁,绿光发射是由于材料表面离子化氧空位中的电子与价带中光激发的空穴之间的复合。

Bi^(3+)掺杂对纳米ZnO形貌及其光催化性能的影响

以硝酸锌为原料,尿素为沉淀剂,采用均匀沉淀法分别制备了未掺杂的纯纳米ZnO粉体和Bi3+离子掺杂纳米ZnO粉体。XRD、TEM分析及光催化试验结果表明:本研究制备的纯相纳米ZnO粉体和Bi3+掺杂纳米ZnO粉体均为六方晶系纤锌矿结构,掺杂并未改变ZnO的晶系结构;但对其晶粒形貌产生了影响,除了球状形貌外,还产生了大量长短不一的棒状结构。与纯相纳米ZnO相比,Bi3+的掺杂降低了其光催化活性,在80min光照下MB的降解率已经由68.26%降低到10.02%,但随着Bi3+掺杂量的增加,其光催化活性有所改善,当掺杂量达到3%时,光催化降解率重又升高到46.98%。

Ce掺杂0.94MgTiO_(3)-0.06(Ca_(0.8)Sr_(0.2))TiO_(3)陶瓷的制备及微波介电性能

为了提高MgTiO_(3)-(Ca_(0.8)Sr_(0.2))TiO_(3)(MT-CST)微波介质陶瓷的品质因数,通过SEM、XRD、拉曼光谱仪与XPS分析手段,研究了Ce掺杂对MT-CST陶瓷成分晶体结构和微波介电性能的影响.结果表明:高价Ce^(3+)取代Mg^(2+)可使氧空位缺陷得到有效抑制,从而降低了微波介质损耗,可使品质因数得到较大提升.制备的陶瓷具有优异的微波介电性能:介电常数为20.8,品质因数为61000 GHz,谐振频率温度系数为-4.99×10^(-6)/℃.

Ce^(3+)掺杂钛酸钡纳米管薄膜的制备与性能

以阳极氧化制备的TiO_2纳米管薄膜为模版,通过水热法制备了Ba_(1-x)Ce_xTiO_3(0≤x≤0.08)纳米管薄膜,研究了Ba_(1-x)Ce_xTiO_3的结构、表面形貌及其电性能。采用X射线衍射仪表征其晶体结构,采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察其表面及断口形貌,采用宽频介电阻抗谱仪测试其介电性能。结果表明,在较为温和的条件下用水热法成功制备出立方相结构的Ba_(1-x)Ce_xTiO_3纳米管薄膜,纳米管孔径在80~95nm之间;将制备的Ba_(1-x)Ce_xTiO_3经退火后生成多晶的Ba1-xCexTiO3纳米管薄膜,且样品的管外径尺寸在90~100nm之间,管壁的厚度为25~30nm,介电常数在1kHz下最高可达472,介电损耗为0.41。

离子液体水热法辅助合成稀土Ce掺杂ZnO纳米材料的制备及其应用研究

以1-甲基咪唑和氯代正丁烷为原料,合成1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体;以醋酸锌[Zn(Ac)2]、硫酸锌(ZnSO4)和氯化锌(ZnCl2)为锌源,在1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体和丙氨酸体系中与硝酸铈反应,经水热合成法制备得到Ce掺杂的纳米ZnO。采用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)和红外光谱(FT-IR)对产品进行表征。以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,采用UV-Vis检测,考察了Ce掺杂的纳米ZnO的光催化活性。研究表明,焙烧温度对光催化的晶体结构和光催化活性产生较大的影响;2%Ce/ZnO、焙烧温度为500℃、催化时间为30 min、亚甲基蓝用量0.05 g、pH值为10时降解率可达99.5%以上。

水热法制备Ce掺杂ZnO纳米棒及其光学性能的研究

采用水热法制备了Ce掺杂ZnO纳米棒粉体,并对其进行SEM、XRD和紫外吸收光谱测试,研究了不同浓度Ce掺杂对ZnO粉体形貌、组成及光学性能的影响。结果表明：水热法制备的Ce掺杂ZnO粉体具有良好的一维形貌,Zn1-xCexO纳米棒中Ce元素掺杂的极限为0.05,与纯ZnO纳米棒相比,随着稀土元素Ce掺杂浓度的增加,Ce掺杂ZnO纳米棒样品的吸收边向着长波方向移动,同时Ce掺杂ZnO纳米棒样品的光学带隙宽度Eg随着Ce掺杂浓度的增加逐渐变窄,这主要是由于稀土元素Ce掺杂产生的电荷之间相互作用产生多体效应或杂质及缺陷带之间的重叠引起的。

掺杂Ce的纳米ZnO对酸性染料降解作用及结构表征

通过掺杂稀土元素Ce制备Ce-ZnO催化剂,以甲基橙溶液(3×10^-5 mol·L^-1)为酸性染料代表,研究Ce-ZnO催化剂在自然光和紫外光下对甲基橙溶液的光催化降解效果,并表征其结构。结果表明:掺杂Ce有效地提高了纳米ZnO在自然光下和紫外光下催化降解甲基橙溶液能力,其中催化3 h时降解甲基橙溶液顺序为:紫外光下Ce-ZnO催化剂(78.98%)>自然光下Ce-ZnO催化剂(55.52%)>紫外光下ZnO(49.63%)>自然光下ZnO(9.13%)。甲基橙溶液在紫外光下经Ce掺杂量为2%~3%的Ce-ZnO催化降解3 h,降解率达到75%以上。扫描电镜分析显示Ce-ZnO催化剂表面具有蜂窝结构,X-射线衍射分析表明Ce的掺入促使ZnO(101)衍射峰向小角度移动,并有Ce(OH)3相关弱衍射峰出现。能谱分析确定Ce-ZnO催化剂中Zn元素平均含量为41.73%,Ce元素平均含量为0.58%。掺杂稀土元素Ce的纳米ZnO有进一步开发用于工业废水处理的应用前景。

Ce掺杂ZnO螺丝刀状纳米材料的制备及其光学特性研究

采用溶胶-凝胶和化学气相沉积相结合的方法,制备一种Ce掺杂ZnO纳米材料,对其结构、形貌、能带结构和发光特性等进行分析,结果表明:该纳米材料形状类似螺丝刀,由六方微米基底和纳米棒顶两部分组成,具有很好的单晶结构;其制备过程符合VLS生长机制,且Zn和Ce蒸气浓度对各个晶面的生长速度有非常大的影响;与纯ZnO纳米材料相比,该纳米材料中的Zn2p3/2峰向低能级转移,而O1s峰向高能级转移,Ce的掺杂影响了ZnO的电子结构和带隙结构;其紫外发射峰强度降低并伴有红移,且绿光发射强度得到提高.该方法制备的纳米材料,在组装纳米器件方面有很好的应用前景.

沉淀法制备ZnO:Eu^(3+)纳米晶及其发光性能的研究

分别以尿素、氨水作为沉淀剂,与Zn(NO3)2和Eu(NO3)3混合物反应,制备出不同尺寸的纳米ZnO:Eu3+晶.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜及荧光分光光度计对所制备的ZnO:Eu3+进行了分析.结果表明,以尿素为沉淀剂可以得到颗粒均匀、尺寸较小并且发光性能优良的ZnO:Eu3+纳米晶,主发射峰位置在611 nm处;随着Eu3+掺杂浓度的提高,ZnO:Eu3+粒径逐渐减小;利用均匀沉淀法(尿素为沉淀剂)制备的ZnO:Eu3+其发光性能优于直接沉淀法(氨水为沉淀剂)制备的ZnO:Eu3+.

稀土元素Ce掺杂纳米ZnO催化降解罗丹明B条件优化

以罗丹明B(RhB)为碱性染料代表,研究掺杂稀土元素Ce的纳米ZnO(Ce-ZnO催化剂)的光催化性能,优化催化反应条件。结果表明:掺杂Ce有效地提高了纳米ZnO催化降解RhB效果,选取催化剂用量、催化时间和Ce掺杂比进行三因素三水平正交实验,得出自然光下Ce-ZnO催化降解5mg/LRhB的最优条件为催化剂用量50mg/50ml、催化时间90min、Ce掺杂比2%。在最优催化条件下,Ce-ZnO对浓度为5mg/L的RhB催化降解率接近90%。

ZnO/Fe^(3+)复合纳米材料的制备及其光催化降解性能研究

以ZnSO_(4)、NH_(4)HCO_(3)、Fe_(2)(SO_(4))_(3)为反应物,采用共沉淀法制备了0.0%~4.6%掺杂量的Fe^(3+)-ZnO微/纳米复合材料,通过XRD、FSEM、BET、EDS等分析手段对产物进行表征。以掺杂微/纳米材料为光降解催化剂对甲基橙稀溶液进行光催化降解实验研究,探究焙烧温度(200~400℃)与Fe^(3+)掺杂量对材料光催化性能的影响。结果表明,焙烧温度对材料光催化性能影响不大,而Fe^(3+)掺杂量对光催化性能影响显著。焙烧温度为300℃、Fe^(3+)掺杂量为0.40%时粉体颗粒分布最小,比表面积达到了71.9 m^(2)/g,光催化降解效果最佳,紫外光下150 min内光降解率达96.1%,自然光下6 h光降解率达97.4%。同时,对掺杂Fe^(3+)-ZnO微/纳米粉体光催化活性提高机制进行了分析。

溶胶-凝胶法制备Ce^(3+)掺杂TiO_2的研究

以钛酸丁酯为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了Ce^(3+)掺杂的TiO_2纳米粉体,并以亚甲基蓝溶液为目标降解物,研究了掺杂TiO_2纳米粉体在紫外光作用下的光吸收和光催化性能。通过TG-DTA、XRD、FE-SEM、TEM、UV-Vis吸收谱等测试手段对样品的结构与性能进行了表征,分析了Ce^(3+)掺杂对TiO_2纳米粉体吸收光谱的影响。结果表明,Ce^(3+)掺杂使得TiO_2纳米粉体对紫外-可见光的吸收增大,TiO_2纳米粉体吸收带发生红移,与纯TiO_2相比,红移了54 nm左右;当处理温度为550℃,掺杂体系为n(Ce^(3+))∶n(TiO_2)=0.05%时,样品结晶完整,主晶相为锐钛矿型,粒径约为24.9 nm,反应4 h降解率达85.15%;随着热处理温度上升,金红石相的出现,同等条件下n(Ce^(3+))∶n(TiO_2)=0.05%的光催化降解率也增大,最高达85.52%,优于同等条件下制备的未掺杂的纯TiO_2粉体。

Ce^(3+)掺杂SiO_2材料低温处理条件下两光致发光带的比较

采用溶胶-凝胶技术通过添加Ce(NO3)3制备了掺杂Ce3+离子的纳米SiO2材料,利用红外光谱、紫外-可见吸收光谱以及电子能谱等研究样品成分,并对不同热处理条件下样品的光致发光性能进行研究。结果表明,低温处理条件下样品中存在一定量的OH羟基,并且样品中的Ce离子主要以Ce3+的形式存在。在100-500℃较低温度下热处理的样品中存在两个峰值相近的光致发光带,最大值为344nm和357nm,其对应的最大激发峰分别为226nm和252nm。其中,344nm光致发光带起源于基体SiO2的缺陷中心,而357nm光致发光带起源于Ce3+的一种类液发光。

ZnO:Sb^(3+)纳米粉的制备及发光性能的研究

采用共沉淀法制备了六方纤锌矿结构的Sb3+掺杂ZnO纳米荧光粉,并系统研究了不同Sb3+掺杂浓度、不同煅烧温度和时间对其发光性能的影响。借助于XRD、SEM、荧光光度计等测试手段对粉体的相组成、形貌及其光致发光性能进行了表征。结果表明:掺杂Sb3+样品的粒度小于未掺杂样品的粒度,当Sb3+掺杂浓度小于3%时,ZnO:Sb3+样品均具有纯相的六方纤锌矿结构;掺入Sb3+时会引起ZnO晶体发光强度的改变,当Sb3+掺杂浓度为2%、600℃煅烧4 h时,纳米粉具有较强的发射强度,两个主峰中心位置分别在450nm和510nm附近。