悬浮液等离子喷涂高效制备TiO_(2)涂层及其光催化性能

目的 解决TiO_(2)粉末催化剂在污水净化过程中易沉降和难回收问题,同时提高TiO_(2)在可见光条件下降解有机污染物的速率。方法采用悬浮液等离子喷涂(SPS)技术,以H2为辅助气体制备TiO_(2)涂层,借助H2将高温等离子体焰流中熔融态TiO_(2)中的Ti4+还原成Ti3+。通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱光谱仪、紫外-可见光谱仪等对TiO_(2)粉末以及所制备涂层的结构形貌、物相组成、元素价态、光学特性进行分析。以亚甲基蓝为目标污染物,使用光化学反应仪测试粉末和涂层的光催化性能。结果TiO_(2)涂层表面呈现由熔融和半熔融颗粒组成的“喀斯特”微观形貌,表面粗糙度为2.94μm,孔隙率为10.2%。TiO_(2)粉末物相为纯锐钛矿,涂层物相由锐钛矿、金红石相及TiO_(2)-x相组成。TiO_(2)涂层中Ti3+的存在使其带间隙减小0.6eV。在紫外光条件下,TiO_(2)粉末的催化速率为0.00348,而涂层的催化速率为0.00345。在可见光条件下,粉末的催化速率与亚甲基蓝的光解速率相近,涂层的催化速率是0.00307。结论通过SPS技术成功制备了TiO_(2)光催化涂层,其在可见光条件下的催化性能较粉末有显著提升。

基体温度对悬浮液等离子喷涂TiO_(2)涂层性能的影响

采用悬浮液等离子喷涂技术(SPS),在不同基体温度下成功地制备了TiO_(2)涂层。通过研究基体温度对TiO_(2)涂层光催化性能及机械性能的影响,探究适合TiO_(2)光催化涂层的最佳基体温度。通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、同步热分析仪、紫外-可见光谱仪等,对TiO_(2)涂层微观形貌、物相组成、光吸收性能进行了详细分析;通过光催化测试、结合强度测试和划痕测试,深入研究了基体温度对涂层光催化性能及机械性能的影响。研究结果表明:随着基体温度由250℃降到110℃,涂层的锐钛矿含量逐渐增加了15%,间接带间隙减小了0.5 eV,同时可见光吸收强度显著提高;在可见光照射下,亚甲基蓝去除率增加了11%;随着基体温度的降低,涂层的机械性能有所减弱,结合强度降低了12.28 MPa,划痕试验的正常临界载荷减小1.77 N。该研究为选择TiO_(2)光催化涂层最佳基体温度提供了重要依据。

局域共振超材料表面波屏障带隙特性与隔振性能

为有效解决轨道交通运营引发的地面振动问题,基于声学超材料概念提出一种局域共振超材料表面波屏障(locally resonant metamaterial surface wave barrier,简称LRMB)隔振方法,并采用混凝土和橡胶垫层构造出屏障结构。根据半无限空间弹性动力学理论,推导LRMB带隙计算的解析式,分析橡胶垫、混凝土参数对LRMB带隙特性的影响规律。基于轨道交通地面振动实测数据,探讨LRMB的隔振效果。研究结果表明:LRMB表面波带隙产生主要与其竖向振动有关,基于该模式建立的带隙计算方法是准确的;LRMB橡胶垫厚度增大,带隙起始频率降低,带隙宽度增大;LRMB橡胶垫宽度增大,带隙起始频率升高,带隙宽度减小;LRMB混凝土质量增大,带隙起始频率降低,带隙宽度增大;LRMB原胞数量增多,隔振效率提升,隔振效率达到20~25 dB;以济南轨道交通1号线工程为例,采用LRMB后地面振动衰减可达70%~80%,验证了LRMB的良好隔振性能。

添加剂提高宽带隙钙钛矿太阳电池的性能

该文研究聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)对宽带隙钙钛矿薄膜及电池的影响。研究发现PSS添加剂可改善宽带隙钙钛矿薄膜的形貌,提升结晶度并减少缺陷态密度,这有利于抑制混合卤素宽带隙钙钛矿薄膜的相分离问题。J-V测试结果表明钝化后的宽带隙钙钛矿太阳电池性能得到明显提升。在掺有PSS的宽带隙钙钛矿太阳电池中,开路电压最高可达1.23 V,效率最高可达20.54%,并且相分离被抑制后的封装钙钛矿太阳电池稳定性显著改善,在一个太阳连续光照500 h后,电池效率仍可保持在初始效率的81.9%(氮气环境,温度40℃)。

水杨醛肟和乙酰氧肟酸钛氧簇合物的合成及光电性质

通过溶剂热合成方法,以水杨醛肟(H_(2)Saox)和乙酰氧肟酸(H_(2)Ahox)为染料敏化功能配体,分别以异丁酸(HiBuac)和苯基膦酸(PhPO_(3)H_(2))为辅助配体,与钛酸四异丙酯(Ti(OiPr)_(4))反应,合成了六核钛氧簇配合物[Ti_(6)(μ_(3)-O)_(4)(Saox)_(2)(iBuac)_(4)(OiPr)_(8)](1)和八核钛氧簇配合物[Ti_(8)(μ_(3)-O)_(2)(Ahox)_(2)(PhPO_(3))_(4)(OiPr)_(16)](2)。配合物1和2均通过红外光谱、元素分析和单晶X射线衍射进行了结构表征。光谱性质表明,配合物1和2在可见光区均有吸收,其带隙分别为2.43和2.61 eV。配合物2是首个基于乙酰氧肟酸的钛氧簇,具有光催化析氢性能且速率可达140.2μmol·g^(-1)·h^(-1)。

高速列车轮轨噪声控制的新型声屏障设计方法研究

我国轨道交通的基础建设已得到快速发展。随着新版《中华人民共和国噪声污染防治法》的实施,轨道交通对于沿线声环境的污染防治也将成为后期重点关注的问题之一,因此有必要提高轨道交通重要降噪设备声屏障在隔声性能方面的要求;针对轨道交通轮轨噪声的频段范围,基于Bragg带隙机理提出了三种针对轨道交通轮轨噪声的新型的二维气-固声子晶体型能带结构设计方案,分析了三种设计方案对应的带隙特性,并通过声传递损失评价了三种设计方案的隔声效果。研究表明:结合声子晶体理论设计的能带结构排布方式,能够对特定频段内的轮轨噪声形成高效的阻隔;通过合理设计散射体的布置形式和几何参数,可进一步实现特定多频段的有效隔声;将提出的方案应用于声屏障设计,能针对性地提升声屏障的隔声性能。

复合负泊松比蜂窝超结构板低频减振特性研究

为实现低频宽带减振,将星型蜂窝与内凹六边形蜂窝组合,形成复合负泊松比蜂窝结构.利用多物理场软件COMSOL Multiphysics通过施加Floquet周期性边界条件获得了复合蜂窝元胞的色散曲线,并计算有限周期结构的传输特性,验证色散曲线中带隙的存在.设计并制备了复合蜂窝超结构板样件,通过试验分析其弹性波激励下的响应,验证有限元分析结果.以低频宽带为目标,利用遗传算法对结构参数进行优化,在1000~2000Hz打开了多条宽频带隙,可以为带隙设计提供有益指导.最后,将地铁实车测试获取的地板振动频谱作为激励,对超结构的减振性能进行了仿真测试,结果表明,复合蜂窝超结构板能够有效衰减列车地板1000~2000Hz的振动峰值.

基于窄带隙有机光电探测器材料的研究进展

有机光电探测器(OPDs)因为制备过程简单且成本低、轻质柔性、重量轻等特点引起人们的极大兴趣,具有广阔的应用前景。近年来,随着窄带隙有机/聚合物材料的不断发展,许多具有高探测率和高灵敏度的新型窄带隙OPDs被不断的报道出来。研究人员利用有机聚合物和有机小分子等组块,成功地研制出一系列具有优异性能的窄带隙的有机光电探测器。本文简要综述了窄带隙有机/聚合物光电探测器活性层材料的研究进展。

水溶性染料在PbTiO－3体系中的光催化降解

以ＰｂＴｉＯ＿３为光催化剂，对多种水溶性染料的光催化降解反应进行了研究，结果表明：光降解脱色效率与染料溶液的ｐＨ值、光照时间、光源种类及催化剂用量等因素有关。染料溶液浓度为１０ｍｇ／Ｌ，ｐＨ＝６，催化剂用量为１００ｍｇ／５０ｍＬ，直接以太阳光作光源，光照１ｈ以后，脱色率达９０％以上，有机染料中硫和氮元素转化为ＳＯ和ＮＯ的生成率分别为８５％和６５％。

BiVO_4/SiO_2复合材料的制备及光学性能

以Bi(NO3)3、NH4VO3和Na2SiO3为原料,采用沉淀法制备了BiVO4/SiO2复合材料。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及紫外-可见光吸收测试(UV-vis)对样品的晶相组成、微观结构和紫外-可见光吸收特性进行了表征。紫外-可见光吸收光谱分析表明:BiVO4/SiO2复合材料具有较宽的紫外-可见光吸收范围,计算其光学带隙为2.39eV。光催化降价亚甲基蓝性能测试表明:BiVO4包覆SiO2能有效提高其催化性能。

钛酸钙与钛酸铅及其掺杂物的光催化性能

钛酸钙与钛酸铅及其掺杂物的光催化性能＊古凤才王金明刘荫藩王素芝曾淑兰苑士荣孙淑梅（天津大学化学系，天津３０００７２）关键词钛酸钙，钛酸铅，掺杂物，光催化降解，光催化剂，能带隙ＭＴｉＯ３钙钛矿型复合氧化物具有多种特殊的物理化学性质，已对其晶体结构、电磁...

纳米BiOI的稳定性、结构及光催化性能研究

首先在水溶液中通过沉淀反应制备了BiOI,然后在不同温度下对其进行焙烧,考察其稳定性.对不同温度焙烧制得的样品进行了X-射线粉末衍射(XRD)、热重(TGA)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见(UV-vis)漫反射(DRS)吸收等表征.以可见光(λ>420 nm)为光源,对在不同温度焙烧后的样品进行了光催化降解亚甲基蓝模拟废水的活性测试.结果表明,BiOI不是一种稳定的化合物.它在焙烧过程中可以发生由BiOI→Bi5O7I→α-Bi2O3的系列化学变化.紫外-可见漫反射测试和计算结果表明,BiOI、Bi5O7I、Bi5O7I/Bi2O3混合物和Bi2O3各样品对应的禁带宽度分别为1.80 eV、2.47 eV、2.77 eV和3.15 eV.在可见光照射下,光催化活性顺序为BiOI>Bi5O7I>Bi5O7I/Bi2O3混合物>Bi2O3.这与催化剂对可见光的吸收能力变化相一致.

NaOH的添加量对CaTiO_3微观形貌与光催化性能的影响

以钛酸正丁酯和无水氯化钙为原料,采用水热法制备了不同光催化特性的CaTiO3粉体。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的相结构和微观形貌进行了分析,并结合样品的紫外-可见吸收分光光谱吸收曲线表征了材料的吸收特性及带隙宽度。研究了添加不同含量的NaOH对CaTiO3物相结构、微观形貌、带隙宽度和光催化特性的影响。结果表明:NaOH的添加量从0.0315 mol至0.0615 mol时均可获得纯的CaTiO3正交相,粉体外观形貌历经了交错重叠块状到相互分离的方块柱状的转变。对其光学性能和光催化性能显示,NaOH添加量为0.0465 mol的CaTiO3粉体具有最小的带隙宽度,在紫外可见光3 h下对罗丹明B的光催化效率达到了42.7%。

钒酸铁纳米棒的制备及光吸收性能研究

以Fe(NO3)3·9H2O和NH4VO3为原料,采用水热法制备了FeVO4纳米棒。采用X射线衍射(XRD),热重分析(TG),X射线光电子能谱(XPS)及场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对样品的物相组成和微观形貌进行了表征。并采用紫外-可见漫反射测试(UV-vis DRS)测定了样品的光吸收性能,DRS结果显示FeVO4纳米棒具有较宽的紫外-可见光吸收范围,结合Tauc方程计算得出FeVO4纳米棒的光学带隙为2.13 eV。光催化降价甲基橙性能测试显示经90 min紫外灯照射,对甲基橙的降解率为93.6%。

Fe掺杂TiO_2超细粉体的能带隙调控与光催化性能

采用简单的低温固相反应法合成了铁掺杂二氧化钛超细粉体(Fe-Ti O_2),并用XRD、UV-Vis、SEM/EDS、N_2吸附-脱附等手段对材料进行了表征,探讨了投料比与模板剂对材料能隙宽度的影响,研究了材料微结构及其参数与光催化降解吡啶之间存在的内在联系。结果表明,Fe^(3+)进入锐钛矿Ti O_2晶格是以同晶取代方式主要从c-轴进入,使c轴投影方向Fe密度增加;不同模板剂和投料比对Fe-Ti O_2的能隙宽度都具有调控作用,但模板剂的调控作用相对明显;Fe-Ti O_2材料的晶格失配率与光催化性能呈正相关性。以CTAB为模板剂、不同投料比下Fe-Ti O2粉体对吡啶的可见光降解率(k)依次为:k_(Fe-Ti O_2(nFe/nTi=5∶10))(98.27%)>k_(Fe-Ti O_2(nFe/nTi=3∶10))(89.63%)>k_(Fe-Ti O_2(nFe/nTi=2∶10))(83.68%)>k_(Fe-Ti O_2(n_(Fe)/n_(Ti)=1∶10))(78.08%)>k_(Ti O_2)(10.13%);在确定投料比n_(Fe)/n_(Ti)=1∶10、不同模板剂下,Fe-Ti O_2粉体对吡啶的可见光降解率(k)为:k_(SDS)(94.24%)>k_(CTAB)(78.08%)>k_(SDBS)(70.15%)>k_(DHSB()64.58%)。吡啶的可见光降解效率主要依赖于Fe-Ti O_2粉体表面光生载流子本身的能量而不是比表面积、能隙宽度的大小。

Nd掺杂对ZnO带隙及染料敏化太阳能电池光电性能的影响

利用溶液法制备Nd掺杂ZnO,并通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光电流密度-光电压曲线研究Nd掺杂对ZnO带隙及染料敏化太阳能电池光电性能的影响.结果表明:Nd原子取代Zn原子掺杂到ZnO晶格中;Nd掺杂使ZnO带隙窄化,导致其UV-Vis谱吸收带边红移,且随着掺杂摩尔分数的增加,红移和窄化程度增大;掺杂Nd可提高电池的光电流及光电转换效率,当掺杂Nd的摩尔分数分别为0.5%,1.0%,1.5%时,其光电流密度分别为9.51,13.01,10.79mA/cm2,光电转换效率分别为2.28%,2.84%,2.48%.

开口圆环类声子晶体传播禁带特性研究

为衰减中低频振动噪声,本文设计了一种非严格对称的开口圆环类声子晶体结构,基于有限元法和弹性波理论分析了其禁带特性和各方向的振动衰减性能;结合系统的振动模态解释了带隙打开和关闭的原因,并分析了几何参数对带隙宽度的影响规律。结果表明:由于晶体的非严格对称,仅ΓX方向的传输损耗和禁带特性吻合,且衰减性能优于MΓ方向,禁带内平均衰减27.8 dB,同比提升了5.5 dB。禁带内几乎没有产生位移变形量,而通带因无法抑制弹性波传播导致变形量显著增大;芯体的水平和旋转运动是带隙起始、截止的明显标志。以钨为芯体,能获得起始频率和带宽均为500 Hz的低频带隙,增大芯体的材料密度、填充率和晶格尺寸有助于获得较低频率的完整带隙。

影响一维光子晶体禁带性能的常见因素

运用传输矩阵法理论和MATLAB软件编程计算模拟相结合的方法,以实例说明和分析影响一维光子晶体禁带性能的常见因素,为一维光子晶体研究和设计提供参考.

TiO_(2)/硅藻土/泥炭藓复合光催化调湿材料研究

优良的室内空气环境对保障居住者健康和舒适性具有重要意义。纳米TiO_(2)和硅藻土等复合可产生协同效应,有望同时起到降解甲醛和调湿作用。通过小室试验研究了TiO_(2)/硅藻土/泥炭藓复合光催化调湿材料对室内甲醛降解和温湿度调节的效果,结果表明该材料可以有效降解甲醛并调节温湿度。通过XRD、SEM、紫外-可见光吸光度及FTIR分析等手段,研究了TiO_(2)/硅藻土/泥炭藓复合光催化调湿材料降解甲醛及调温调湿机制。研究结果表明:在自然光照下,TG-1∶7材料能将小室内甲醛浓度控制在0.06 mg/m 3以内,甲醛去除率达89.1%;TG-1∶7材料能有效地将小室内相对湿度控制在58%RH左右,且能在一定程度上调节室内温度。硅藻土负载纳米TiO_(2)可以改善半导体光生电子(e-)和光生空穴(h+)的分离,减小h+与e-重新组合的速率,且其禁带宽度也有所变窄。光催化调湿材料表面大量的硅羟基可产生更多的布朗斯台德酸性位点,能有效捕获h+并产生羟基自由基(·OH),增强TiO_(2)的光催化活性。

窄带隙聚吡咯甲烷衍生物的制备与光学性能

由于高分子发光材料具有柔韧性好、合成简单、可大面积制备和使用寿命长等优点,成为近年来显示和照明领域的研究热点。本文以N-甲基吡咯和苯甲醛类为单体,采用缩聚法制备了3种可溶性、窄带隙、分子主链为部分共轭的聚吡咯甲烷衍生物,并利用红外光谱、紫外-可见光谱、荧光光谱、X射线衍射谱和热失重分析等方法对其结构、光致发光性质和热稳定性能等进行了测试分析,比较了大分子链上苯环对位取代基对材料发光性能的影响。研究结果表明,3种衍生物的热稳定性较好且具有部分结晶性,其光学禁带宽度均小于1.6 eV,属于窄带隙聚合物;在355 nm左右激发光下,3种衍生物均会产生约420 nm的发射光,为蓝紫色发光材料,且大分子链上苯环的对位取代基对该类材料的发光行为基本没有影响;在循环伏安曲线中,3种衍生物均存在较为明显的氧化还原峰。聚吡咯甲烷衍生物在光电器件材料方面有着潜在的应用价值。