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光催化自洁净玻璃的研制

硅酸盐学报 2001年第1期29卷 93-96页

作者：魏建红赵修建余家国袁润章武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070

用溶胶-凝胶法制备了表面镀有Ag -TiO_2 光催化薄膜的自洁净玻璃 ,并利用XRD ,SEM等方法研究了光催化薄膜的结构与特征 ,考察了不同银含量以及不同膜厚度对自洁净玻璃光催化活性的影响 .研究结果表明 :光催化薄膜主要由 2 0～ 10 0nm的A... 详细信息

用溶胶-凝胶法制备了表面镀有Ag -TiO_2 光催化薄膜的自洁净玻璃 ,并利用XRD ,SEM等方法研究了光催化薄膜的结构与特征 ,考察了不同银含量以及不同膜厚度对自洁净玻璃光催化活性的影响 .研究结果表明 :光催化薄膜主要由 2 0～ 10 0nm的Ag和TiO2 颗粒构成 ;掺入适量银 ,可提高光催化活性 ,在 [Ag] / [TiO2 ] =2 / 5 0 (浓度比 )时为最好 .在 [Ag] / [TiO2 ] =2 / 5 0时 ,膜厚为 0 .87μm时光催化活性最高 .

关键词：光催化自洁净玻璃降解 Ag-TiO2薄膜

系列新铌酸盐A_6^(n+)[B_x^(m+)Nb_(12-x)]Nb_4O_(42)的合成及粉晶X射线衍射分析(英文)

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无机化学学报 2002年第2期18卷 197-200页

作者：张高科欧阳世翕吴伯麟方亮余家国施晓红武汉理工大学非金属研究所材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070

A new series of niobates A6n+[Bxm+Nb12-x]Nb4O42(A=K,Ba;B=Ni,Cr,Fe,Ti and Zr) has been synthesized by solid state reaction and the flux method. The morphology, optical properties and chemical stability of the new compounds were studied. The composition of the compounds were determined by chemical analyses and electron probe X ray microanalysis(EPMA). The results of X ray powder diffraction(XRPD) analyses confirmed that the compounds crystallized in the hexagonal system with space group P63/mcm(193), and which are isostructure with K6CrNb15O42. X ray powder diffraction lines for these compounds were well indexed.

关键词：铌酸盐化学合成 X射线粉晶衍射六方化合物

非晶镍磷合金助剂的三乙醇胺调控光沉积制备及其增强氮化碳光催化产氢活性

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Science China Materials 2020年第11期63卷 2215-2227页

作者：余火根许家超高朵朵范佳杰余家国 Department of Chemistry School of ChemistryChemical Engineering and Life SciencesWuhan University of TechnologyWuhan 430070China State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China School of Materials Science and Engineering Zhengzhou UniversityZhengzhou 450002China State Key Laboratory of Advanced Technology for Material Synthesis and Processing Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China

开发高效、稳定且低成本的新型助催化剂对于光催化制氢反应至关重要.本文通过简单、绿色的三乙醇胺(TEOA)诱导的光沉积方法,将非晶态Ni-P合金颗粒成功修饰到石墨相氮化碳(gC3N4)上,以构建Ni-P/g-C3N4光催化剂.TEOA是一种可以与Ni2+配位... 详细信息

开发高效、稳定且低成本的新型助催化剂对于光催化制氢反应至关重要.本文通过简单、绿色的三乙醇胺(TEOA)诱导的光沉积方法,将非晶态Ni-P合金颗粒成功修饰到石墨相氮化碳(gC3N4)上,以构建Ni-P/g-C3N4光催化剂.TEOA是一种可以与Ni2+配位形成[Ni(TEOA)]^2+络合物的优良络合剂,在光照下能够促进非晶态Ni-P合金在g-C3N4表面快速有效沉积.光催化产氢测试表明,非晶态Ni-P合金的负载可以显著提高g-C3N4的光催化产氢性能,其中Ni-P/g-C3N4(5 wt%)样品具有最佳产氢性能(118.2μmol h^-1g^-1),是纯g-C3N4的35.8倍.此外,非晶态Ni-P合金还可以作为具有通用性的制氢助催化剂,可显著提高传统半导体材料(如Ti O2和Cd S)的光催化产氢性能.基于相关表征结果,本文提出了非晶态Ni-P合金作为高效电子传递介质以提高产氢速率的机理.该三乙醇胺调控的光沉积方法为新型高效助催化剂的合成与开发提供了新的思路.

关键词：光催化产氢光沉积镍磷合金三乙醇胺产氢性能助催化剂 C3N4 传递介质

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锌镉硫量子点增强的光催化产氢活性

Chinese Journal of Catalysis 2021年第1期42卷 15-24页

作者：高荣荣程蓓范佳杰余家国 Wingkei Ho 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 郑州大学材料科学与工程学院河南郑州450001 香港教育大学科学与环境学系中国香港

光催化分解水产氢是利用太阳能解决当今能源危机和环境污染问题的理想策略.硫化镉光催化剂由于具有较窄的带隙、有效的光吸收能力、较负的导带位置和较强的还原能力等而受到广泛关注.然而,硫化镉光催化剂的光生电子-空穴复合速率高,导... 详细信息

光催化分解水产氢是利用太阳能解决当今能源危机和环境污染问题的理想策略.硫化镉光催化剂由于具有较窄的带隙、有效的光吸收能力、较负的导带位置和较强的还原能力等而受到广泛关注.然而,硫化镉光催化剂的光生电子-空穴复合速率高,导致其光催化活性比较低,因此在光催化领域的应用受到限制.为此,人们采取了很多方法来改善硫化镉光催化剂的光催化性能,例如加入助催化剂、构建异质结、表面修饰以及形成固溶体光催化剂等.合成固溶体光催化剂被认为是提高硫化镉光催化活性最具有发展前景的方法之一,固溶体光催化剂通过形成轨道杂化而表现出可控的带隙和带边位置.在固溶体光催化剂中,锌镉硫胶体量子点引起了很多关注.锌镉硫胶体量子点的颗粒尺寸较小,这就使得光生电子和空穴由催化剂内部转移到表面的距离较短,增大了载流子分离效率.另外,锌镉硫胶体量子点具有较负的导带位置、可调控的带隙、较好的水中分散性以及良好的光吸收等优点,因此锌镉硫胶体量子点从其他光催化剂中脱颖而出.本文分别采用热注法和传统共沉淀法制备了油溶性锌镉硫量子点和水溶性锌镉硫纳米颗粒.发现油溶性量子点亲水性能较差,几乎没有光催化活性,但油溶性量子点易通过配体交换过程转换成水溶性量子点,无机硫作为锌镉硫量子点的表面水溶性配体,可使量子点具有较好的亲水性.通过电化学测试、稳态荧光以及时间分辨荧光测试结果表明,相比于锌镉硫纳米颗粒,水溶性锌镉硫量子点具有更高的电子空穴分离效率.光催化产氢测试发现,在牺牲剂甘油存在的条件下,水溶性锌镉硫量子点的光催化产氢速率(1220μmol g^−1 h^−1)显著提高,约是锌镉硫纳米颗粒产氢速率的10倍.加入助催化剂Ni^2+后,锌镉硫量子点表现出最高的光催化产氢活性(2253μmol g^−1 h^−1),在420 nm灯的光照条件下,表观量子效率达到15.9%.光催化活性的增大主要归因于量子点较小的颗粒尺寸、表面无机硫配体以及助催化剂的添加,这些都有利于载流子的快速分离和转移,降低其复合,延长其寿命,并且加速了产氢动力学,因此提高了水溶性锌镉硫量子点的光催化产氢活性.

关键词：锌镉硫化合物固溶体光催化剂光催化产氢油溶性量子点水溶性量子点

反蛋白石结构ZnO@PDA用于增强光催化产H_(2)O_(2)性能

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物理化学学报 2022年第7期38卷 77-86页

作者：韩高伟徐飞燕程蓓李佑稷余家国张留洋武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室430070 中国地质大学(武汉) 材化学院太阳燃料实验室武汉430074 吉首大学化学与化工学院湖南吉首416000

利用太阳能驱动生产高能量密度的H_(2)O_(2)太阳能燃料引起了广泛关注,但目前光催化剂缓慢的动力学限制了其实际应用。本文制备-种聚多巴胺(PDA)改性的反蛋白石结构ZnO(ZnO@PDA)光催化剂,用于可持续性的光催化产H_(2)O_(2)。由于电子的... 详细信息

利用太阳能驱动生产高能量密度的H_(2)O_(2)太阳能燃料引起了广泛关注,但目前光催化剂缓慢的动力学限制了其实际应用。本文制备-种聚多巴胺(PDA)改性的反蛋白石结构ZnO(ZnO@PDA)光催化剂,用于可持续性的光催化产H_(2)O_(2)。由于电子的转移,因此当PDA与ZnO接触后,会在界面处形成一个从PDA指向ZnO的内建电场。在内建电场和能带弯曲的驱动下,ZnO导带中的光生电子与PDA最高占据分子轨道(HOMO)中的空穴复合,符合梯型异质结的电荷转移和分离途径。这种独特的梯型异质结确保了有效的电子或空穴的分离并且留存下具有强氧化还原能力的光生载流子。此外,与纯ZnO相比,反蛋白石结构的Zn0@PDA具有更强的光吸收能力。实验表明,归因于光吸收能力的提高,光生载流子的有效分离和强氧化还原能力,负载0.03%(原子分数)PDA的ZnO样品具有最佳的产H_(2)O_(2)性能(1011.4 μmol·L^(-1)·h^(-1)),分别是纯ZnO和PDA的4.4和8.9倍。

关键词： S型异质结聚多巴胺 ZnO反蛋白石结构光催化产H_(2)O_(2)

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Low Temperature Solvent Evaporation-induced Crystallization Synthesis of Nanocrystalline TiO_2 Photocatalyst

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Chinese Journal of Chemistry 2003年第8期21卷 994-997页

作者：余家国余济美 State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing Wuhan University of Technology Department of Chemistry and Materials Science & Technology Research Center The Chinese University of Hong Kong Shatin New Territories

A novel and efficient methodology for obtaining highly active photocatalyst of bi phase TiO 2 with small particle size and high specific surface area was developed by solvent evaporation induced crystallization (SEIC) method at low temperature. The prepared TiO 2 powder was characterized with X ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and BET surface areas. The photocatalytic activity was evaluated by the photocatalytic oxidation of acetone in air. The results showed that the photocatalytic activity of the TiO 2 powder prepared by this method approached that of Degussa P25. This may be attributed to the fact that the prepared TiO 2 powder had larger specific surface areas (265 m 2·g -1 ) and smaller crystallite size (about 5 nm), but relatively low crystallinity, as compared with Degussa P25.

关键词： solvent evaporation induced crystallization method titanium dioxide nanocrystalline photocatalyst

光催化还原CO_2合成太阳燃料半导体光催化剂的设计与制备(英文)

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Science China Materials 2014年第1期57卷 70-100页

作者：李鑫温九青刘敬祥方岳平余家国 State Key Laboratory of Advanced Technology for Material Synthesis and Processing Wuhan University of Technology College of Science South China Agricultural University Department of Physics Faculty of Science King Abdulaziz University

近年来,严重的化石燃料短缺以及环境污染问题使得人工光合作用引起了科研工作者的广泛关注,光催化转换CO_2成为有价值的太阳能燃料被认为是解决能源危机以及环境问题的最好的方法之一.有效地控制半导体表面的催化反应以及光生载流子是... 详细信息

近年来,严重的化石燃料短缺以及环境污染问题使得人工光合作用引起了科研工作者的广泛关注,光催化转换CO_2成为有价值的太阳能燃料被认为是解决能源危机以及环境问题的最好的方法之一.有效地控制半导体表面的催化反应以及光生载流子是制备高活性以及高选择性半导体CO_2还原光催化剂的关键因素,至今,研究人员已经提出了许多策略来增强光催化转换CO_2的活性以及选择性.本文在分析提高光催化效率和选择性限制因素的基础上,尝试从几个不同方面总结了近些年来提高光催化CO_2还原效率的方法以及它们的设计原理,包括增强半导体可见光响应、促进光生电子空穴分离、提高CO_2的吸附和活化、加速CO_2还原的动力学以及抑制不良反应等方面.因此,本文不仅系统地总结了近年来高活性高选择性光催化CO_2还原光催化剂的设计进展,而且为高效光解水产氢和污染物降解光催化剂的设计提供了重要参考.

关键词： CO2 二氧化碳光催化剂 Ti

第三届华人光催化材料学术研讨会专刊前言（英文）

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Chinese Journal of Catalysis 2022年第2期 177-177页

作者：余家国余长林余火根 Laboratory of Solar Fuel Faculty of Materials Science and ChemistryChina University of Geosciences School of Chemical Engineering Guangdong University of Petrochemical Technology Maoming BranchGuangdong Laboratory for Lingnan Modern Agriculture

Photocatalytic materials have attracted more and more attention in the world due to their great potential in solar energy conversion and environmental remediation. We were honored to host the 3 rd Chinese Symposium on Photocatalytic Materials(CSPM3) in Wuhan on December 11–14, 2020, and hereby express our sincere thanks to all the guests and delegates attending this conference.

关键词：污染物多相光催化环境修复半导体修饰策略

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氧化钛纳米纤维的制备及其硫铟锌复合研究

功能材料 2017年第2期48卷 2122-2128页

作者：陈顺生余家国李少珍王彤彤熊良斌湖北理工学院量子材料研究所湖北黄石435003 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430062 湖北工程学院物理与电子信息工程学院湖北孝感432000

用静电纺丝技术制备TiO_2纳米纤维,并探讨硫铟锌与其异质复合规律,结果发现,当采用硝酸铟作铟源,半胱氨酸为硫源,去离子水为溶剂时,硫铟锌为立方结构的纳米颗粒,这些纳米颗粒ZnIn_2S_4能均匀生长在TiO_2纤维的表面;而用氯化铟作铟源,半... 详细信息

用静电纺丝技术制备TiO_2纳米纤维,并探讨硫铟锌与其异质复合规律,结果发现,当采用硝酸铟作铟源,半胱氨酸为硫源,去离子水为溶剂时,硫铟锌为立方结构的纳米颗粒,这些纳米颗粒ZnIn_2S_4能均匀生长在TiO_2纤维的表面;而用氯化铟作铟源,半胱氨酸作硫源,去离子水为溶剂时复合得到的ZnIn_2S_4为六方结构的片状花球,这些ZnIn_2S_4花球能均匀生长在TiO_2纳米纤维的表面。进一步研究发现,当ZnIn2S4和TiO_2的摩尔比为10%时,ZnIn2S4花片能全部生长在TiO_2纳米纤维的表面上,没有额外的花球状硫铟锌出现,说明10%比例是硫铟锌和氧化钛复合的最佳比。

关键词：光催化异质复合 ZnIn2S4 静电纺丝水热合成 TiO2