不同浓度Sn^4+离子掺杂TiO_2的结构、性质和光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备出纯TiO2和不同浓度Sn4+离子掺杂的TiO2光催化剂(TiO2-Snx%, x%代表 Sn4+离子掺杂的TiO2样品中Sn4+离子摩尔分数). 利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和表面光电压谱(SPS)确定了 TiO2-Snx%催化剂的晶相结构和能带结构, 结果表明: 当 Sn4+离子浓度较低时, Sn4+离子进入TiO2晶格, 取代并占据Ti4+离子的位置, 形成取代式掺杂结构(Ti1-xSnxO2), 其掺杂能级在导带下 0.38 eV 处; 当 Sn4+离子浓度较高时, 掺入的Sn4+离子在TiO2表面生成金红石SnO2, 形成 TiO2和SnO2复合结构(TiO2/SnO2), SnO2的导带位于TiO2导带下0.33 eV处. 利用瞬态光电压谱和荧光光谱研究了TiO2-Snx%催化剂光生载流子的分离和复合的动力学过程, 结果表明, Sn4+离子掺杂能级和表面SnO2能带存在促进光生载流子的分离, 有效地抑制了光生电子与空穴的复合; 然而, Sn4+离子掺杂能级能更有效地增加光生电子的分离寿命, 提高了光生载流子的分离效率, 从而揭示了TiO2-Snx%催化剂的光催化机理.

Sn^(4+)掺杂LaNbO_4陶瓷的组织结构及导电性能研究

本文采用高温固相反应法制备了Sn4+掺杂LaNbO4陶瓷粉体,随后对块体的成型及烧结工艺进行优化,对组织结构、导电性能和化学稳定性进行了测试分析,最后利用第一性原理计算对水蒸气条件下的导电机理进行了研究。态密度结果、能谱成分分析及导电性能测试结果显示Sn4+的最适宜掺杂量为0.5~1at.%。当Sn4+掺杂量为0.5at.%时,LaNbO4陶瓷具有最高的电导率,且为纯质子导电机制。LaNbO4陶瓷具有良好的化学稳定性,且Sn元素的掺入未对LaNbO4陶瓷的化学稳定性产生影响。第一性原理计算结果显示水分子在含氧空位的LaNbO4(010)表面上方会自发解离为质子和羟基,且倾向于在氧空位上方发生解离。