F和Co共掺杂羟基磷灰石增强α-Fe2O3光阳极光电催化水氧化的性能研究（英文）

表面修饰产氧助催化剂是提高α-Fe2O3光电催化水氧化反应效率的重要手段.通过水热法在α-Fe2O3表面构筑F掺杂羟基磷灰石(F-HAP),并在此基础上通过离子交换法制备了F、Co共掺杂HAP表面修饰的α-Fe2O3光阳极(FCo-HAP/α-Fe2O3).采用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱、电化学阻抗谱等表征了FCo-HAP/α-Fe2O3结构、电化学性质和光电催化水氧化性能,并与F-HAP/α-Fe2O3和Co-HAP/α-Fe2O3等进行了对比.结果表明,F掺杂能降低α-Fe2O3表面HAP晶粒的尺寸,提高Co-HAP/α-Fe2O3的电化学活性面积,促进光生电荷向电解质转移,最终提高了α-Fe2O3表面的光电催化水氧化性能.

N,Co共掺杂锐钛矿相TiO_2光催化剂的第一性原理研究

采用第一性原理平面波超软赝势方法研究了N,Co共掺杂锐钛矿相TiO2的微观结构和光学性质.结果表明:N,Co共掺杂后TiO2晶格中产生的偶极矩使光生电子-空穴对更有效地分离;在TiO2导带和价带之间形成了新的杂质能级,一方面使吸收带边红移到可见光区,光吸收性能明显增强,另一方面有利于光生电子-空穴对的分离,提高TiO2的光量子效率;与纯TiO2相比,N,Co共掺杂锐钛矿相TiO2带边的氧化还原势只有微小的变化,共掺杂后TiO2的强氧化还原能力得以保持.

钒钴共掺杂TiO_2光催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法制备V、Co共掺杂改性TiO_2光催化剂,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,研究了V、Co共掺杂对TiO_2光催化剂性能的影响,结果表明,V、Co共掺杂对催化剂的平均晶粒粒径、吸收光谱、光生电子—空穴对的复合率、光催化性能都具有显著影响。通过正交试验得到共掺杂体系的最佳掺杂量为n(V)∶n(Ti)=0.3%、n(Co)∶n(Ti)=0.1%,此掺杂量下所制备的样品对MB进行降解,在普通日光灯下反应6h的光催化降解效率达96.4%,明显优于同等条件下德国Degussa公司生产的P25纯TiO_2光催化剂的降解效率44.35%。

Mg、Co共掺对钠离子电池正极材料中阴离子氧化还原过程的改性研究

钠离子电池具有潜在的高能量密度和明显的成本优势,近些年来受到广泛的研究和商业开发。其中,P2型层状氧化物材料因其制备简单、空气稳定性好而被认为是一种很有前景的正极材料,但实际可用可逆比容量较低。Mg掺杂可以触发阴离子氧O_(2)-/(O_(2))^(n-)的氧化还原反应,进而提供可观的容量。但在阴离子氧化还原过程中会产生不可逆相变,使其循环性能变差,并且充放电过程中存在着严重的电压滞后现象。本文采用Mg和Co共掺的手段来调节晶体结构和电子结构,提高比容量的同时,减少电压滞后,提升循环性能。优选得到了正极材料P2-Na_(0.67)Mg_(0.22)Co_(0.22)Mn_(0.56)O_(2),在1.5~4.5V的电压区间内,可逆比容量为198mAh·g^(-1)。相比于同体系的其他材料具有较好的循环稳定性和倍率性能,同时电压滞后现象得到明显改善,为设计新型层状氧化物正极材料提供了新思路。

双氮协同钴掺杂锐钛矿相二氧化钛电子结构的第一性原理研究（英文）

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了双氮原子协同钴原子共掺杂TiO_2的几何结构和电子结构.计算结果发现:双氮原子掺杂引起的双空穴位与钴原子形成了较强的耦合作用,并引起晶格结构发生明显变化.共掺杂的协同效应引起TiO_2禁带宽度变窄,在价带顶和导带底出现大量杂质能级,从而引起吸收带边发生明显红移.该掺杂方式对调制TiO_2禁带宽度有明显的效果,有望指导后续的实验合成.