高可见光透过、高紫外截止镀膜玻璃的制备

为了提高镀膜玻璃的可见光透过率,本研究通过反胶束溶液刻蚀法制备出一种新型玻璃基板,即表面多孔玻璃。玻璃表面形成了蜂窝状的多孔膜层,减小了对可见光的反射率,从而使可见光平均透过率提高了7%。通过一系列射频磁控溅射实验,探索了可见光平均透过率高,紫外阻隔率最高的最佳工艺条件。在此条件下,分别在制备的表面多孔玻璃和普通玻璃上镀CeO_2/TiO_2防紫外线膜,并采用紫外–可见分光光度计、SEM、XRD、XPS等测试手段对样品进行了分析表征。结果表明,在相同的镀膜条件下,当镀膜后表面多孔玻璃与镀膜普通玻璃的紫外光阻隔率均为99%时,表面多孔玻璃镀膜后的可见光平均透过率为85%,而普通玻璃镀膜后的可见光平均透过率仅为79%。此外,玻璃表面上的孔结构还提高了薄膜与基板的接触面积,使膜基结合力提高2倍左右。

亚临界干燥法制备TiO2/SiO2复合气凝胶及其光催化性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸四丁酯(TnBT)为原料,去离子水和无水乙醇为溶剂,盐酸、甲酰胺为催化剂,通过酸/碱两步溶胶-凝胶法制得TiO2/SiO2复合醇凝胶,经过老化、溶剂置换等后续工艺,在亚临界条件下干燥制备不同TiO2/SiO2比的复合气凝胶。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、热重-差示量热(TG-DSC)和红外光谱(FT-IR)等手段对气凝胶进行了表征。并将制备的TiO2/SiO2复合气凝胶用于紫外光催化降解甲基橙。结果表明:不同TiO2/SiO2比的复合气凝胶经过500℃煅烧之后,n(Ti)∶n(Si)=1∶1时其比表面积最高达480.61m^2/g,其组成为无定形SiO2和锐钛矿TiO2。紫外光催化降解甲基橙实验表明,采用亚临界干燥制备得到的TiO2/SiO2复合气凝胶,其催化降解率可达到99.6%,表现出优异的催化性能。

H_2对Al-Si-GNP共掺杂ZnO透明导电薄膜性能的影响

以玻璃为基底,采用射频磁控溅射法制备了Al_2O_3、SiO_2、氧化石墨烯(GNP)共掺杂氧化锌(GASZO)透明导电薄膜.考察了在Ar(流量不变)中H_2流量对薄膜制备的影响.采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)等对薄膜形貌、结构进行了表征.结果表明薄膜晶相为纤锌矿结构、呈c轴择优取向; Scherrer公式计算发现增加H_2量,可以减小薄膜的平均晶粒尺寸; H_2流量对薄膜内应力影响较大.此外,还采用四探针测试仪、紫外—可见分光光度计(UV-Vis)等对薄膜的光电性能进行了表征.当Ar流量为70 sccm、H_2占溅射气氛1. 00%时,薄膜具有最低电阻率7. 746×10^(-4)Ω·cm;适量的H_2流量可以提高玻璃在近紫外区的透过率;镀膜后样品在可见光区的平均透过率为90%左右.

CuO/Er-Yb-TiO2的制备及在模拟可见光下催化CO2合成甲醇

采用溶胶-凝胶法制备了Er^3+和Yb^3+掺杂的TiO2纳米颗粒(Er-Yb-TiO2),并进一步通过浸渍法负载了CuO,得到CuO/Er-Yb-TiO2用于催化还原CO2合成甲醇。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光谱仪(UV-vis)、荧光分光光度计(PL)等对样品进行了表征。结果表明,在TiO2中掺入Er^3+和Yb^3+,在980 nm近红外光的激发下,可分别获得525 nm(2H11/2→4I 15/2)、549 nm(4S3/2→4I 15/2)和661 nm(4F9/2→4I15/2)的上转换可见光,并抑制了光生电子-空穴对的复合。负载CuO后,增强了TiO2对可见光的吸收,光生电子-空穴对更加稳定。在300 W氙灯模拟可见光下,分别采用纯TiO2、CuO/TiO2、Er-Yb-TiO2和CuO/Er-Yb-TiO2催化还原CO2合成甲醇,反应时间为2 h。结果显示,以纯TiO2为催化剂,甲醇的产率仅为23.9μmol·g^-1;Yb^3+与Er^3+的掺杂量分别为2.5%和1%(均为摩尔分数)的Er-Yb-TiO2获得的甲醇产率提高到116.7μmol·g^-1;CuO/TiO2和CuO/Er-Yb-TiO2由于CuO的负载提高了纳米颗粒对可见光的吸收,所得的甲醇产率分别提高到69.1μmol·g^-1及281.2μmol·g^-1。由此可见,CuO/Er-Yb-TiO2能高效催化还原CO2合成甲醇。

N掺杂TiO_2纳米纤维高可见光催化CO_2合成甲醇

采用气相生长法在介孔SiO_2球的表面上制备了?8~10 nm的TiO_2纳米纤维,采用相同的方法,还成功地制备了氮掺杂的TiO_2(N-TiO_2)纳米纤维,它具有更高的可见光催化活性。采用X射线光电子能谱(XPS)、紫外光电子能谱(UPS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、荧光分光光度计(PL)等对样品进行了测试分析。TiO_2纳米纤维具有高结晶度的锐钛矿晶型,掺氮后的TiO_2纳米纤维带隙变窄,在可见光波段有明显的吸收,同时,光生电子还原能力更强,大大提高了可见光下催化还原CO_2合成甲醇的产率。在300 W氙灯光照2 h后,用纯TiO_2纤维催化CO_2合成甲醇,产率为493.4μmol×g^(–1)?h^(–1),转换频率(TOF)为0.089 h^(–1);以N-TiO_2为催化剂合成甲醇产率提高了40.1%,达695.1μmol?g^(–1)?h^(–1),转换频率(TOF)提高了40.4%,为0.125 h^(–1)。

非晶态有机锆聚合物制备及其光催化CO2合成甲醇

采用溶剂热法在增透的多孔玻璃表面制备负载非晶态有机锆聚合物,通过SEM、XRD、BET、FTIR、UV-Vis、ICP、有机元素分析、荧光光谱(PL)及紫外光电子能谱(UPS)等手段对样品进行了表征。结果表明,非晶态有机锆聚合物(2.64 eV)具有比NH2-Ui O-66(Zr)(2.74 eV)更窄的带隙,复合速率较慢的光生电子-空穴对。在光催化反应器中放入2片负载非晶态有机锆的玻璃(总面积50.4 cm2),在300 W的氙灯照射下催化还原CO2合成甲醇,反应4 h后甲醇的产量为443.0μmol,转换频率(TOF)为8.69 h^-1。当0.1 g NH2-UiO-66(Zr)为催化剂时,甲醇的产量为244.3μmol,TOF仅为0.17 h^-1。非晶态有机锆聚合物的光催化性能明显优于NH2-UiO-66(Zr)粉末,且循环稳定性良好。

CuO/TiO2纳米纤维可见光催化CO2合成甲醇

以介孔SiO2球为模板、TiCl4为前驱体,采用气相生长法制备了直径为8~10nm的TiO2纳米纤维,然后采用浸渍法制备了具有异质结结构的CuO/TiO2纳米纤维,在可见光照射下催化CO2合成甲醇。通过SEM、TEM、XPS、UV-Vis、XRD、荧光光谱(PL)对催化剂进行了表征。结果表明:TiO2纳米纤维较锐钛矿TiO2纳米颗粒和商业TiO2纳米颗粒(P25)荧光强度明显降低,光生电子-空穴对更加稳定。通过在TiO2纳米纤维上负载CuO形成异质结结构后,进一步降低了催化剂的荧光强度,也增强了在可见光区的吸收。在300 W氙灯照射5 h进行光催化CO2合成甲醇实验中,P25负载CuO后,催化合成甲醇产量为676μmol/g-cat,而负载了CuO的TiO2纳米纤维,甲醇产量达1791μmol/g-cat,较CuO/P25提高了165%。

银修饰WO_(3-x)薄膜的制备及光催化性能研究

采用磁控溅射法在玻璃基底上制备了非化学计量比的WO_(3-x)薄膜,并进一步在WO_(3-x)表面负载了不同含量的银(Ag)纳米粒子。采用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见光谱仪、荧光分光光度计等分析方法对样品进行了表征。可见光条件下以催化降解亚甲基蓝为探针反应考察了Ag含量对薄膜光催化性能的影响。结果表明:室温下制备的样品表面粗糙度较大,呈非晶态。负载适量Ag后,薄膜吸收可见光能力显著增强,光生电子-空穴对更加稳定。Ag修饰量为6.2%时,WO_(3-x)/Ag薄膜对亚甲基蓝的降解率最高,反应2h后催化剂对亚甲基蓝的降解率达到93.6%,比纯WO_(3-x)降解率提高23%,反应常数k为1.249h^(-1),是纯WO_(3-x)反应速率的2.04倍。

介孔SiO2球为模板制备TiO2纳米纤维及光催化合成氨

以介孔SiO_2球为模板,TiCl_4为前躯体,制备了高催化活性的TiO_2纳米纤维以及非晶态合金(Ni-Mo-B)修饰的纳米纤维.TiO_2纳米纤维直径为7~10 nm,结晶度高,不仅对紫外光有很强的吸光度,而且对可见光也有一定程度的吸收.此外,纳米纤维降低了荧光强度,稳定了光生电子-空穴对.经过非晶态合金(Ni-Mo-B)修饰的纳米纤维进一步降低了荧光强度.在紫外光催化N_2与水合成氨的反应中,当反应时间为2 h时,P25氨氮产量为31μmol,Ti的转换频率(TOF)为0.5·h-1.纯TiO_2纳米纤维氨氮产量提高了约71%,达53μmol,Ti的转换频率(TOF)提高到了0.8·h-1.经过非晶态合金修饰的纳米纤维,氨氮产量达66μmol,Ti的转换频率(TOF)为0.95·h^(-1),比P25提高了113%.