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稀有金属材料与工程 2018年第S2期47卷 250-253页

作者：张向超黄锻刘芳许凯强张世英长沙学院环境光催化应用技术湖南省重点实验室湖南大学

利用溶胶-凝胶法制备了liino2纳米材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见吸收光谱等测试手段,研究了制备条件对liino2微观结构的影响,并以亚甲基蓝为目标降解物研究了Li In O2的光催化性能。结果表明:制备的liino2纳米粒... 详细信息

利用溶胶-凝胶法制备了liino2纳米材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见吸收光谱等测试手段,研究了制备条件对liino2微观结构的影响,并以亚甲基蓝为目标降解物研究了Li In O2的光催化性能。结果表明:制备的liino2纳米粒子具有LiFeO2的晶型,颗粒尺寸50~100 nm,制备样品的焙烧温度对其结构和性能产生了明显地影响,在氙灯(300 W)照射90 min条件下,纳米liino2对亚甲基蓝的光催化降解率达92%,活性位点捕获实验表明光生空穴在降解亚甲基蓝的机制中占主导作用。

关键词： liino2 光催化纳米材料亚甲基蓝溶胶-凝胶

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liino2光催化材料的制备、改性及其光催化性能研究

LiInO2光催化材料的制备、改性及其光催化性能研究

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作者：黄锻湖南大学

学位级别：硕士

光催化技术成本低、环境友好,并且具有同时解决能源与环境问题的潜力,因此成为科学界研究的热点。在众多的光催化材料中,liino2具有光稳定性好、光生电子空穴分离效率高等优点,日益受到了研究者的重视。但其带隙较宽(Eg=3.7eV),对太阳... 详细信息

光催化技术成本低、环境友好,并且具有同时解决能源与环境问题的潜力,因此成为科学界研究的热点。在众多的光催化材料中,liino2具有光稳定性好、光生电子空穴分离效率高等优点,日益受到了研究者的重视。但其带隙较宽(Eg=3.7eV),对太阳光的利用率较低,限制了它在光催化领域的应用。因此,扩展liino2的光响应范围,使其能够有效地利用可见光成为亟待解决的任务。目前主要通过掺杂、复合等方法来扩展光催化材料的光响应范围。本文以金属元素W和Mo对liino2进行B位掺杂,研究掺杂元素对光催化材料晶体结构、形貌、光学性能、带隙结构以及光催化性能的影响,并探讨催化剂在可见光光催化过程中对有机污染物亚甲基蓝(MB)的降解机制。主要研究内容如下：(1)采用溶胶-凝胶法,在不同热处理温度条件下制备liino2。当热处理温度为800℃时,得到的样品带隙值最小、(Eg=3.3eV)、比表面积最大(SBET=8.8 m2.g-1)、光催化活性最高(氙灯照射90 min时,对MB的降解率达92%)。因此,将800℃作为后续掺杂合成部分的热处理温度。通过自由基捕获研究表明：MB由LiIn02受光激发产生空穴催化降解。(2)采用溶胶-凝胶法制备W掺杂liino2(W-liino2)。当掺杂量为6%时,W-liino2在可见光(λ>400 nm照射90 min时,对MB溶液(6.7 mg/L)的降解率高达99%。荧光光谱研究表明：W离子能够抑制电子-空穴的复合,从而提高催化剂的光催化活性。W-liino2在可见光条件下降解MB机制为染料敏化作用。(3)采用溶胶-凝胶法制备Mo掺杂liino2(Mo-liino2)。研究发现：Mo掺杂使liino2光吸收边红移至可见光区。Mo在liino2导带附近引入了一个Mo6+/Mo5+掺杂能级,它能够有效地降低带隙以及抑制电子和空穴的复合,提高催化剂在可见光下(λ>400 nm)的光催化性能。掺杂量为6%的Mo-liino2带隙值最小(Eg=2.7 eV),光催化活性最高(光照90 min时,对MB降解率高达98%)。Mo-liino2受光激发产生电子与空穴,电子与氧气结合生成超氧自由基,产生的超氧自由基和光生空穴最终将MB分解。

关键词： liino2 金属离子掺杂光催化可见光降解机制

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非金属元素掺杂liino2的制备及其光催化性能研究

非金属元素掺杂LiInO2的制备及其光催化性能研究

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作者：许凯强湖南大学

学位级别：硕士

近年来,日益严重的水体污染使得人类面临严峻的生存挑战。为了应对有机污染物导致的水体污染,寻求廉价高效的环境污染治理技术成为科研工作者的关注焦点。光催化技术是近年来迅速发展起来的可以利用太阳能进行水体净化的一项新技术,它... 详细信息

近年来,日益严重的水体污染使得人类面临严峻的生存挑战。为了应对有机污染物导致的水体污染,寻求廉价高效的环境污染治理技术成为科研工作者的关注焦点。光催化技术是近年来迅速发展起来的可以利用太阳能进行水体净化的一项新技术,它具有能耗低、环境友好,彻底持久等优点。而光催化技术的核心则是光催化剂,在众多的光催化材料中,liino2具有的独特的InO6八面体结构,通过密度泛函理论计算可得这种结构使得liino2具有光稳定性好、光生电子空穴分离效率高等优点,这使得它日益受到了研究者的重视。但liino2的价带主要由O 2p轨道组成,因此具有带隙较宽(Eg=3.7eV),只能在紫外光下受激发的缺陷,这严重限制了其在光催化领域的应用。为了增强liino2在可见光区域的吸收和提高其光催化效率,本论文采用固相法制备了 N-liino2和NS-liino2,并通过XRD、SEM、XPS和UV-VisDRS等手段来考察非金属掺杂liino2的组成和结构,并研究了其光催化性能。本文具体研究内容及重要结论摘示如下:(1)采用固相法制备了 N掺杂liino2,对其结构和光催化性能进行了研究。研究结果表明:掺杂的N元素以N3-的形式进入了晶格的间隙。N掺杂并没有明显改变liino2的晶体结构和微观形貌,但是N3-的引入显著提高了 liino2对可见光的吸收,在可见光下具有比liino2更高的光催化降解亚甲基蓝的活性。通过活性物种捕获实验证明在N掺杂liino2降解亚甲基蓝的反应过程中,活性物种为超氧自由基(·O2)。(2)以硫脲作为氮源和硫源,采用固相法制备了 N、S共掺杂liino2(NS-liino2),S元素主要以阳离子S4+、S6+和阴离子S2-的形式存在于liino2的晶格中,而N元素仍以N3-的形式进入了晶格的间隙。氮硫共掺杂并没有改变liino2的晶体结构,但是掺杂之后liino2的晶粒尺寸明显变小。氮硫共掺杂提高了 liino2对可见光的吸收,并且在可见光下具有比liino2更高的光催化降解亚甲基蓝的活性。通过活性物种捕获实验证明在N、S共掺杂liino2降解亚甲基蓝的反应过程中,活性物种为超氧自由基(·02-)和空穴(h+)。

关键词： liino2 非金属元素掺杂光催化可见光降解机制

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溶胶-凝胶法制备W掺杂liino2的结构表征及可见光活性

溶胶-凝胶法制备W掺杂LiInO2的结构表征及可见光活性

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第九届全国环境催化与环境材料学术会议——助力两型社会快...

作者：黄锻张向超许第发罗卓许凯强张世英长沙学院环境光催化应用技术省重点实验室生物与环境工程系湖南大学材料科学与工程学院

研发具有可见光响应的光催化材料一直是国际光催化研究的重点,在以传统的二氧化钛、硫化镉和钛酸盐半导体氧化物光催化分解水制氢的研究基础上,近年来已经报道的新型光催化材料几乎涵盖了元素周期表中的s、p、d区以及镧系所有元素,形成... 详细信息

研发具有可见光响应的光催化材料一直是国际光催化研究的重点,在以传统的二氧化钛、硫化镉和钛酸盐半导体氧化物光催化分解水制氢的研究基础上,近年来已经报道的新型光催化材料几乎涵盖了元素周期表中的s、p、d区以及镧系所有元素,形成了数量可观的光催化材料体系,光催化剂的结构形式多样,其中主要有氧化物、氮化物、硫化物、磷化物、氮氧化物、卤氧化物、聚合物、多孔金属有机骨架材料以及碳基光催化体系等。由于In d轨道可以有效地与半导体氧化物的O轨道形成新的价带能级,使禁带宽度变窄,从而具有较好的可见光催化活性,含In的多元金属氧化物倍受关注[1,2]。光催化剂的光催化活性与产物的形貌、颗粒尺寸、结晶程度和微观结构紧密相关[3,4]。因此,本文采用溶胶-凝胶法制备W掺杂liino光催化剂,利用XRD,SEM,UV-vis和XPS等测试手段对样品的微观结构进行了结构表征,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,研究W掺杂liino光催化剂的光催化性能。研究结果表明:与纯liino相比,不同W掺杂量(3at%)liino样品的吸收边发生红移,可见光范围的吸收增强,可见光活性明显提高,其中掺杂量为6at%的光催化剂在可见光条件下(光照时间为90min)光催化亚甲基蓝的降解率接近100%,比纯liino光催化性能提高57%。图1为不同W掺杂量(3at%)liino在可见光条件下降解MB性能图。

关键词：光催化 liino2 溶胶-凝胶法

来源： cnki会议评论

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