Eu3＋离子掺杂纳米TiO2的制备及发光性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2和Eu3+离子掺杂的TiO2纳米材料,通过X射线衍射和荧光光谱分析对样品进行了表征。X射线衍射结果表明,少量稀土Eu3+离子的掺杂能有效抑制TiO2纳米颗粒的增长,进而提高晶体相变温度;荧光光谱研究表明TiO2∶Eu3+体系中均能得到Eu3+离子特征发射光谱。随着Eu3+离子含量的增加,Eu3+离子的发光性能增强;并且Eu3+离子以Eu2(樟脑酸)3(1,10-菲咯啉)2有机配合物为前驱体掺杂到TiO2∶Eu3+纳米晶体的发光性能优于以Eu(NO3)3.6H2O为前驱体制备的TiO2∶Eu3+纳米晶体。

稀土Eu^3＋掺杂纳米TiO2-SiO2发光材料的制备和发光性质的研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土Eu3+掺杂于不同比例的纳米TiO2—SiO2复合体系,研究了基质中钛、硅摩尔配比对发光性能的影响。样品的FTIR谱图显示:纳米复合氧化物SiO2—TiO2之间发生了键合作用,形成了Ti—O—Si键;TEM显示样品的颗粒大小约为35 nm,是具有一定的单分散性的球形颗粒;XRD和SAED结果表明,样品退火至700℃后仍为单一的锐钛矿相,这说明微量硅的加入对二氧化钛的锐钛矿相有热稳定的作用。当微量的Si4+进入TiO2的晶格,取代部分Ti4+的位置时,形成了结构等电子陷阱。通过对样品的激发光谱、发射光谱分析,发现这种结构有利于将基质吸收的能量传递到发光中心,使Eu3+的465nm处7F0→5D2激发效率最高,成为最灵敏的激发线。

TiO_2/Eu^(3+)下转换薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Eu3+下转换薄膜,并对其光学特性和光电性能进行了分析。将其应用到染料敏化太阳能电池(DSSC)中,利用其下转换特性将部分紫外光转换为能被染料吸收利用的可见光,提高了DSSC的光照强度,促进了短路电流的增大。荧光光谱显示,下转换薄膜在受到394 nm紫外光照射时可发射出550~640 nm的可见光,具有下转换功能特性。下转换薄膜可以增加电池对太阳光的吸收范围,当涂有二层下转换薄膜时,短路电流密度从8.05 mA·cm-2提高到9.62 mA·cm-2,光电转换效率从3.67%提高到4.32%,转换效率相对提高了17.7%。

Eu^(3+)掺杂BaO-TiO_2-3SiO_2发光材料的制备与发光性质

采用溶胶-凝胶法在室温下制备了以BaO-TiO2-3SiO2为基质的稀土Eu3+掺杂的发光材料,各材料的量比为n(Ba)∶n(Ti)∶n(Si)∶n(Eu)=1∶1∶3∶x。通过DTA-TG、IR、XRD、激发和发射光谱对材料的结构和发光性能进行了分析。DTA-TG测试表明,样品在50～400℃之间出现明显失重现象,说明在此过程中凝胶中的吸附水、乙醇、醋酸等物质发生了脱附释放。IR光谱显示,制备的样品中主要存在Ti—O—Si和O—Si—O键。XRD测试证明,材料属于非晶态。激发和发射光谱图显示,材料制备的最佳退火温度为800℃,Eu3+的最佳掺杂比例为x(Eu)=5.75×10-3。在612 nm监测波长下,测得的最佳激发波长为紫外光395 nm和可见光465 nm,即在395 nm和465 nm光激发下,材料发射的红光单色性好且强度基本相同。

温度变化对Eu/TiO_2纳米材料的结构和光学性能的影响

研究了温度(包括退火温度,测试温度)变化对Eu3+掺杂TiO2纳米颗粒的结构和光学性能的影响。结果表明:随着退火温度的升高,纳米颗粒的尺寸变大,Eu3+发光增强;而且当退火温度升到973 K时,纳米颗粒的形状由球状变成方形,并开始发生相变;此后Eu3+离子发光峰的强度随着温度升高明显减弱,与此同时生成了一个新的宽荧光峰(峰位在796 nm)。随着测试温度的降低,Eu3+离子发光强度逐渐减弱,宽荧光峰的强度明显增强。对上述现象的机理进行了讨论。

Fe^(3+)、Eu^(3+)共掺纳米TiO_2光催化降解N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯

采用溶胶-凝胶-微波法制备Fe3+、Eu3+共掺杂纳米TiO2(Fe/Eu-TiO2),并通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱(FS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积测定(BET)等手段对其进行表征。结果表明:在500℃氮气保护下退火制得的Fe/Eu-TiO2为锐钛矿相纳米颗粒,平均粒径为20—50 nm;对可见光的响应范围为370—770 nm。光催化降解N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯(多菌灵)的实验表明,Fe3+、Eu3+共掺杂对TiO2光催化表现出协同增效作用,在可见光下能产生更多的羟基自由基,对多菌灵降解速率常数kapp为0.046 66 min-1,大于分别单掺Fe3+和Eu3+的TiO2纳米粒子。

铕掺杂TiO_2复合材料光催化降解罗丹明B的研究

采用常温络合-水解法,四氯化钛、氨水、盐酸等为原料制备TiO_2-Eu(铕掺杂二氧化钛)光催化剂,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光分光光度计(UV-vis)和光催化反应仪对其形态、结构、组成及性能进行表征。利用TiO_2-Eu催化剂脱除模拟废水中的罗丹明B,研究了在紫外光和可见光照射下,不同铕掺杂比例对于催化剂降解效率的影响。结果表明:合成二氧化钛为锐钛矿和板钛矿混合晶型,TiO_2-Eu光催化剂为纳米微球状,结构均匀,平均粒径2~4μm,氧化铕掺杂的最佳比例为0.75%(质量分数),可见光照射70 min后,降解罗丹明B模拟废水效率为96.8%;紫外光照射1 h后,罗丹明B模拟废水降解效率为98.8%。

以Eu_2(CA)_3(phen)_2为掺杂剂的Eu^(3+)/TiO_2纳米粉体的制备及其谱学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了分别以Eu(NO3)3和Eu2(CA)3(phen)2(CA:樟脑酸;phen:1,10-菲咯啉)为前驱体,掺杂量为1%(原子摩尔比)的Eu3+/TiO2纳米粉体,通过差热-热重(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱等分析手段,对样品的结构和谱学性能进行了对比研究。研究表明,稀土Eu3+以有机配合物Eu2(CA)3(phen)2为前躯体掺杂时,能更有效抑制TiO2纳米粉体的颗粒度增长和晶相转变温度;且UV-Vis吸收峰有一定的红移现象。2种样品中均产生了Eu3+578nm(5D0→7F0),590nm(5D0→7F1)和612nm(5D0→7F2)处的特征发射光谱峰,612nm处最强发射峰为Eu3+特征红色发射峰。当稀土Eu3+含量相同时,以有机配合物Eu2(CA)3(phen)2为前躯体制备的纳米粉体发光强度更大。

染料敏化太阳能电池Eu^(3+),Sm^(3+)掺杂TiO_2下转换光阳极的制备及性能

用溶胶-凝胶法制备了Eu,Sm共掺TiO_2粉体,将其与P25复合,制备了下转换光阳极,用于染料敏化太阳能电池,利用其下转换特性提高电池的光电性能.用荧光光谱对粉体的发光性能进行表征,荧光光谱显示:Eu,Sm共掺TiO_2粉体受463nm光激发可以发射550~700nm的可见光,具有下转换功能.当Eu^(3+)的摩尔掺杂含量为1%,Sm^(3+)的摩尔含量为0.5%时,制备的Eu^(3+),Sm^(3+)共掺下转换光阳极,短路电流达到14.08mA/cm2,与使用Eu^(3+)掺杂TiO_2的下转换光阳极电池相比,提高了32.08%,转换效率也达到5.29%.

溶胶-凝胶法制备Eu^(3+)-Ce^(3+)共掺杂TiO_2及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了Eu^(3+)-Ce^(3+)共掺杂TiO_2纳米粉体,以亚甲基蓝溶液为目标降解物、用正交试验方法考察了内部因素和外部因素对掺杂样品的光吸收和光催化性能的影响,同时采用XRD、FE-SEM、UV-Vis吸收谱等表征了样品结构与性能。结果表明,最佳的实验方案是热处理温度为550℃、Ce^(3+)的掺杂量为0.02mol%、Eu^(3+)的掺杂量为0.2mol%,最佳的外部环境是共掺杂TiO_2纳米粉体光催化剂加入量为0.15 g/50 mL、亚甲基蓝溶液的初始pH值及浓度分别为6.5和10 mg/L。样品的晶粒尺寸在20 nm左右,共掺样品的光催化率明显比单掺和未掺样品的高,且吸收边向可见光红移了53nm左右。共掺样品对亚甲基蓝降解反应符合一级动力学模式。共掺样品光催化率的提高归因于Eu^(3+)和Ce^(3+)的协同作用,一方面增加有效的空穴电子数;另一方面可使样品吸收更低能量的波长而被激发。

Eu^(3+)掺杂Gd_2TiO_5荧光粉的制备及其发光性质研究

采用溶胶-凝胶法制备了Eu^(3+)掺杂Gd_2TiO_5红色荧光粉,并且用XRD、激发光谱和发射光谱对其结构组成及发光性能进行了表征分析。结果表明,在612nm波长光监测下,荧光粉的激发光谱为一宽带和一系列锐峰,其最佳激发峰出现在467nm处,因此在467nm蓝光激发下,基于Eu3+的5 D0→7F2电偶极跃迁,Gd2TiO5:Eu3+荧光粉发射出强烈的红光。

氮氟与铕共掺杂纳米TiO_2催化剂的制备及可见光催化性能研究

以氟化铵、硝酸铕和钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-水热法制备出N、F和Eu^(3+)共掺杂可见光响应纳米TiO_2催化剂。通过X射线衍射(XRD)对其晶型和形态进行表征,催化剂呈锐钛矿型TiO_2纳米晶体,且N、F和Eu^(3+)的共掺杂有效抑制了纳米颗粒的增长。研究发现,当氮氟掺杂量为4.0%,铕为1.0%,煅烧温度为400℃时,纳米催化剂可见光催化性能最好。在催化剂用量为1.5 g/L,溶液pH值为2.45,苯酚初始浓度为40 mg/L条件下,氙灯模拟可见光照射2 h,苯酚的降解率接近100%。非金属N、F和金属Eu^(3+)的共掺杂,能有效提高TiO_2纳米粉体光催化活性。

Eu^3＋掺杂纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Eu3+掺杂的纳米TiO2粉体。以亚甲基蓝溶液为目标降解物研究了掺杂纳米TiO2粉体的光催化性能,并讨论了掺杂TiO2粉体的加入量、亚甲基蓝溶液的初始浓度、pH值以及稀土元素掺杂量和烧成温度等对样品光催化性能的影响。结果表明:在样品加入量为0.15 g/50 mL,亚甲基蓝溶液的初始浓度为10 mg/L,pH=7时样品的光催化性能最佳。稀土元素的最佳掺杂量(摩尔比)为n(Eu3+)∶n(TiO2)=0.5%,样品的热处理温度在500～550℃时,样品表现出较好的光催化活性。掺杂TiO2粉体对亚甲基蓝有良好的降解效果,反应4 h降解率达到88.16%,优于同等条件下制备的纯TiO2粉体。

Eu^3+掺杂NaBi(MoO4)2/TiO2复合纤维制备及其光裂解水制氢

以电纺TiO2纳米纤维为基质,利用水热法制备了异质结型Eu^3+掺杂NaBi(MoO4)2/TiO2复合纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)光谱以及荧光(PL)光谱等分析测试手段对样品的物相、形貌和光学性能等进行表征。以三乙醇胺为电子给体,研究了Eu^3+掺杂NaBi(MoO4)2/TiO2复合纤维光催化裂解水制氢的反应过程。结果表明:NaBi(MoO4)2与TiO2复合形成异质结,使光生电子-空穴对得到较好分离,而Eu^3+掺杂进入NaBi(MoO4)2晶格,部分取代Bi^3+离子,导致晶胞膨胀,在拓宽光谱响应范围的同时,形成光生载流子的浅势捕获阱,进一步促进了光生电荷的产生、转移,有效提高材料的光催化制氢活性。最佳产氢速率达到7.86 mmol·h^-1·g^-1。

Eu^(3+)离子掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化降解甲基兰溶液的研究

采用溶胶-凝胶法制备了系列不同原子摩尔比的Eu3+离子掺杂纳米TiO2光催化剂,通过XRD,SEM和UV-V is等测试手段对纳米TiO2晶型、颗粒度大小、形貌以及光学性能进行了表征;并以甲基兰溶液为目标物,对所制备样品的光催化活性进行了研究。结果表明,稀土Eu3+离子的掺杂能有效抑制纳米TiO2的晶型的转变进而减小晶粒尺寸、提高分散度;稀土Eu3+离子的掺杂使TiO2光催化剂紫外-可见吸收有一定的蓝移,并在可见区有一定的吸收峰;稀土Eu3+离子的掺杂有效提高了TiO2光催化剂的活性,并在本实验条件下,当掺杂原子摩尔比为1%、退火温度500℃时,对甲基兰溶液的光催化活性最强。

非金属元素S,N与Eu^(3+)共掺杂纳米TiO_2光催化剂的水热法制备及其性能研究

以硫酸钛为前驱物,采用水热法制备了TiO2、S,N/TiO2和S,N,Eu3+/TiO2复合光催化剂.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis)、荧光光谱(PL)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对不同光催化剂进行了表征.结果表明,制备得到的三种样品均为晶化程度较好的锐钛矿型TiO2纳米晶体,并且非金属元素S、N和Eu3+的共掺杂有效抑制了纳米颗粒的增长,使得TiO2纳米粉体的尺寸控制在10～20nm之间.同时共掺杂能够使UV-vis吸收光谱在一定程度上发生红移.以甲基橙溶液为探针反应,测试了样品的可见光光催化活性,发现S、N和Eu3+的共掺杂有效提高了TiO2纳米粉体的可见光光催化活性.