石墨烯/S掺杂TiO_2复合物的制备及其光催化活性

采用水热法首先合成S掺杂TiO_2(S-TiO_2),然后S-TiO_2与氧化石墨烯(GO)经水热反应制备了石墨烯/S掺杂TiO_2复合物(GR/S-TiO_2)。所得样品通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶红外光谱(FTIR)和光致发光光谱(PL)对形貌和结构性能进行了表征,并在可见光下进行了光催化降解亚甲基蓝性能测试。结果表明,与S-TiO_2相比,GR/S-TiO_2对污染物的吸附性能有较大提高,光生电子-空穴对复合率大大降低,可见光下催化降解亚甲基蓝的速率提高了近1倍。

高效CdS量子点敏化B/S共掺杂纳米TiO_2太阳能电池的制备及光电性能研究

采用水热法制备硼硫(B/S)共掺杂纳米二氧化钛(B-S-TiO_2),并配制成浆料,利用丝网印刷技术在FTO导电玻璃上制备B-S-TiO_2薄膜;用化学浴沉积(CBD)法制备了CdS量子点敏化B-S-TiO_2薄膜电极,并用X射线衍射(XRD)、电子显微镜(TEM)、元素分析能谱(EDS)和紫外–可见光谱对其进行表征分析;结果显示:B/S共掺杂不会改变TiO_2的晶型,掺杂后的TiO_2吸收边带发生明显红移,吸收强度显著增强;同样用化学浴沉积的方法制备Ni S工作电极,用改性的聚硫化物((CH3)4N)2S/((CH3)4N)2Sn)电解液,组装CdS量子点敏化硼硫(B/S)共掺杂纳米二氧化钛(B-S-TiO_2)太阳能电池,并测试电池光电性能。测试结果表明,在AM1.5G的照射下,电池的能量转化效率(η)由3.21%增大到3.69%,提高了14.9%,电池获得高达(Voc)1.218 V的开路电压和3.42 m A/cm2的短路光电流(Jsc),以及高达88.7%的填充因子(ff)。

S高掺杂对锐钛矿TiO_2电子结构和红移影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,建立了未掺杂单胞和两种不同掺杂S原子浓度的锐钛矿TiO2模型,分别对模型进行了几何结构优化、态密度分布、能带分布、差分电荷密度分布、集居数和吸收光谱的计算.结果发现:掺杂后O原子2p态、S原子3p态和Ti原子3d态在导带内发生了强烈的杂化耦合作用,Ti原子3d态的电子向S原子3p态转移,引起导带下移;O原子2p态和S原子3p态在价带中杂化耦合作用,引起价带上移,引起了带隙变窄发生红移现象,同时,高掺杂S原子浓度越高红移越显著,计算结果与实验结果相一致.

ZnO纳米线与硫掺杂TiO2微/纳复合材料的制备及其光催化活性

采用水热法制备了ZnO纳米线与硫掺杂TiO_2(ZnO/S-TiO_2)微/纳复合光催化剂,采用SEM、XRD和XPS等方法对复合光催化剂进行表征,探讨了硫掺杂量和煅烧温度对该复合催化剂光催化性能的影响.结果表明,Zn O微米线表面形成了粒径较为均一的纳米S-TiO_2颗粒,硫掺杂TiO_2中形成了Ti—O—S键;当硫掺杂量为0.8%(物质的量分数)并经500℃高温煅烧的复合光催化剂对菲的降解呈现出最好的光催化活性.

可磁回收的CoFe_2O_4@RGO@TiO_2催化剂制备及掺杂改性研究

采用蒸汽热法制得硫(S)、氮(N)共掺杂铁酸钴(CoFe_2O_4)、氧化石墨烯(GO)、二氧化钛(TiO_2)(CoFe_2O_4@RGO@TiO_2-S/N)催化剂,研究了GO、钛酸四丁酯(TBOT)的用量、反应时间与温度以及S、N掺杂量等对催化剂光催化性能的影响。研究结果表明,在CoFe_2O_4∶GO的质量配合比为5∶1、TBOT∶水(H_2O)的体积配合比为1∶25、S∶N的摩尔配合比为1∶2、180℃反应36h条件下,制得的CoFe_2O_4@RGO@TiO_2-S/N在紫外光照射2h和可见光照射6h对甲基橙(MO)的降解率均达到100%。催化剂磁分离回收循环使用5次后,在紫外光和可见光条件下对MO的降解率仍能达到96.1%和93.1%。该催化剂不仅具备优异的紫外光和可见光光催化活性,还可回收再利用。

固相反应两步法制备掺硫TiO_2及降解聚丙烯酰胺

以偏钛酸、硫脲为原料,第一步采用低热固相反应法合成含硫氧化钛前驱体,第二步经中温(400、500、600℃)灼烧制得TiO2-xSx粉末晶体。用XRD、SEM、XPS对制备的粉体结构、形貌和组成进行表征。通过对聚丙烯酰胺(PAM)降解实验,研究TiO2-xSx在太阳光照下的光催化性能,并通过正交试验研究了油田回注水中聚丙烯酰胺(PAM)的最佳降解条件。结果表明,用该方法制备的掺硫氧化钛相转变温度明显降低;在降解PAM的实验中表现出良好的可见光催化活性,比未掺杂TiO2的降解率提高了1.2倍。硫掺杂TiO2处理聚丙烯酰胺的最佳条件为温度40℃、pH=3、催化剂投加量为0.3g、氧化时间90min,COD去除率达到69.5%。

Ce/S共掺杂锐钛矿型TiO_2的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了Ce,S单掺杂及Ce/S共掺杂锐钛矿型二氧化钛(TiO_2)的能带结构、态密度和光学性质。结果表明:掺杂后晶格常数均变大,禁带宽度均减小,其中Ce/S共掺杂后由于S-3p电子轨道和Ce-4f电子轨道的共同作用引入了杂质能级,使得禁带宽度最小,吸收光谱发生红移;此外,Ce具有Ce^(4+)和Ce^(3+)两种可变价态,具有良好的电子迁移性质,阻止了电子和空穴之间的复合,预测了Ce/S共掺杂可提高TiO_2的光催化性能。