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n掺杂tio2整理棉织物的制备及力学性能研究

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印染助剂 2019年第6期36卷 29-32页

作者：沈钊段南华西安工程大学服装与艺术设计学院

利用溶胶凝胶法制备了n掺杂tio2并用于改性棉织物,研究了改性前后棉织物力学性能与环境、纳米颗粒和拉伸速率的关系。结果表明,经n掺杂tio2整理后的棉织物在干燥、潮湿和紫外等环境和不同拉伸速率下均具有更好的力学性能。

关键词：纳米颗粒 n掺杂tio2 棉织物力学性能

n掺杂tio2/MoS2复合材料的制备及其光催化性能研究

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N掺杂TiO2/MoS2复合材料的制备及其光催化性能研究

作者：邵理想郑州大学

学位级别：硕士

光催化作为一种新型发展的技术,已被广泛用于研究水污染处理、光解水制氢和染料敏化太阳能电池等。二氧化钛(tio)是一种氧化物半导体材料,具有无毒无害、价格低廉、化学性质稳定等优点,在光催化领域中备受关注。但是,tio光催化性能的提... 详细信息

光催化作为一种新型发展的技术,已被广泛用于研究水污染处理、光解水制氢和染料敏化太阳能电池等。二氧化钛(tio)是一种氧化物半导体材料,具有无毒无害、价格低廉、化学性质稳定等优点,在光催化领域中备受关注。但是,tio光催化性能的提高受到其本身宽带隙(锐钛矿型,?3.2 e V),光生电子-空穴重组快等缺点的限制,这严重影响了其应用进程。本文选用非金属元素n和MoS对tio进行改性以提高其光催化活性。采用溶胶-凝胶法结合水热法合成了MoS/tio纳米复合材料、n掺杂tio球和n掺杂tio/MoS复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征方法研究其晶型、结构和形貌,使用亚甲基蓝作为降解底物评价其光催化活性。主要内容如下:(1)采用溶胶-凝胶法结合水热法合成MoS/tio纳米复合材料,优化了粉体的制备工艺,研究了粉体的结构、形貌和光催化活性。结果表明:制备的MoS/tio纳米复合材料中tio为锐钛矿相,粒径约为10 nm,MoS以2 nm的量子点形式存在于tio颗粒表面。当Mo/Ti摩尔比为1:7时,MoS/tio纳米复合材料对亚甲基蓝的吸附能力最高,最大吸附容量为32.299 mg/g。光照60 min,MoS/tio纳米复合材料对亚甲基蓝的降解率为28.2%,其伪一级速率常数k值是tio的1.25倍。(2)采用溶胶-凝胶法结合水热法合成n掺杂tio球,并通过改变单一变量:反应温度、反应时间、煅烧温度、n/Ti摩尔比来改进工艺条件。结果表明:n掺杂tio球的直径约3μm,该球由尺寸约10 nm的纳米粒子组成。n掺杂tio球为介孔材料,且与tio相比,比表面积和孔径较大,孔径分布较宽。3n-tio的光催化性能最优,在模拟太阳光下降解亚甲基蓝溶液,100 min其降解率可以达到45.1%。(3)采用水热法在(2)中最优条件制备的3n-tio球表面原位生长MoS以合成3n-tio@MoS复合材料,并研究了其晶型、结构、形貌和光催化活性。结果表明:MoS垂直生长在3n-tio球表面,直径约150 nm,分散性良好。在模拟太阳光下暴露160 min,3n-tio@MoS对亚甲基蓝的降解率可达到96.7%,其伪一级速率常数k值为0.02251 min,是3n-tio的5.9倍。(4)采用水热法在(2)中最优条件制备的3n-tio球表面原位生长MoS以合成具有可控形貌的3n-tio/MoS复合材料。探索了3n-tio/MoS复合材料的最佳Mo/Ti摩尔比,并研究了其结构、形貌、光吸收、光催化活性以及稳定性。结果表明:MoS在3n-tio球表面成功生长,直径约为500 nm,分散性良好,MoS的引入使3n-tio/MoS复合材料对可见光具有良好的吸收能力,当Mo/Ti为1:6时其带隙值减小至2.05 e V。此条件下所制备的3n-tio/MoS复合材料的光催化活性明显提高,光照100 min其对亚甲基蓝的降解率高达97.9%。此外,3n-tio/MoS复合材料经过多次降解后仍然具有高活性。

关键词：光催化 n掺杂tio2 改性 MoS2 异质结

n掺杂纳米tio2的光电性质与可见光催化活性研究

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N掺杂纳米TiO2的光电性质与可见光催化活性研究

基于n掺杂tio2纳米柱阵列钙钛矿太阳电池研究

第五届全国环境化学大会

作者：张晓茹谢腾峰何冬青王德军吉林大学化学学院

tio作为一种宽带隙半导体,一直被认为是最有前途的光催化剂之一,但由于它只在紫外光区有活性,限制了其广泛应用。实现tio的可见光催化一直是研究的热点,其中非金属元素n掺杂被认为是一种有效途径,但是n在tio晶格中的位置以及掺杂水平对... 详细信息

tio作为一种宽带隙半导体,一直被认为是最有前途的光催化剂之一,但由于它只在紫外光区有活性,限制了其广泛应用。实现tio的可见光催化一直是研究的热点,其中非金属元素n掺杂被认为是一种有效途径,但是n在tio晶格中的位置以及掺杂水平对可见光活性机制的影响至今还没有达到共识。本文主要

关键词： n掺杂tio2 表面光电压可见光催化

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基于N掺杂TiO2纳米柱阵列钙钛矿太阳电池研究

n掺杂及硅改性tio2的一步合成和光催化性能探究

第三届新型太阳能电池学术研讨会

作者：李俊峰张振龙王肖丽高惠平毛艳丽河南大学物理与电子学院

近年来,钙钛矿太阳电池引起人们的广泛关注。短短几年内,其光电转换效率已超过20%[1]。在钙钛矿电池研究中,tio是常用的电子传输材料。与tio2纳米颗粒相比,tio纳米柱阵列具有较高的电荷传输效率和易于填充钙钛矿敏化剂等优点,被应用于... 详细信息

近年来,钙钛矿太阳电池引起人们的广泛关注。短短几年内,其光电转换效率已超过20%[1]。在钙钛矿电池研究中,tio是常用的电子传输材料。与tio2纳米颗粒相比,tio纳米柱阵列具有较高的电荷传输效率和易于填充钙钛矿敏化剂等优点,被应用于钙钛矿太阳电池研究中[2-4],。对tio进行掺杂能减少其内部氧空位缺陷,提高载流子迁移率,改善电池性能[5]。我们采用n掺杂tio纳米柱阵列作为电荷传输材料,制备了结构为FTO/c-tio/mp-tio/MAPbICl/spiro-oMeTAD/Au钙钛矿电池。图1是不同n掺杂浓度的tio纳米柱阵列的钙钛矿电池典型的I-V曲线。从图中可以看出,随着n掺杂浓度的增加,电池转换效率先增大,后减小。当掺杂浓度为1%(n/Ti原子个数比)时,转换效率最大。

关键词： n掺杂tio2 纳米柱阵列钙钛矿电池

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N掺杂及硅改性TiO2的一步合成和光催化性能探究

作者：杨悦安徽工业大学

学位级别：硕士

近年来,含铬化合物在金属加工、印染、电镀、化工等行业中被广泛使用,造成了大量含铬污水的无序排放,如何经济有效地处理含Cr(Ⅵ)废水已经引起了国际社会的高度重视。文中围绕Cr(Ⅵ)污染物的危害以及常见的处理方法进行了简单的介绍,并... 详细信息

近年来,含铬化合物在金属加工、印染、电镀、化工等行业中被广泛使用,造成了大量含铬污水的无序排放,如何经济有效地处理含Cr(Ⅵ)废水已经引起了国际社会的高度重视。文中围绕Cr(Ⅵ)污染物的危害以及常见的处理方法进行了简单的介绍,并对光催化还原技术进行了重点阐述,继而研究n掺杂及其改性材料的制备及应用。具体研究内容包括:以二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛(TALH)为前驱体,采用一步溶剂热法制备tio,并对合成反应介质、溶剂p H、时间、钛源添加量、温度等参数进行筛选。X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外漫反射光谱(UV-Vis/DRS)等测试表明,所合成的tio属于锐钛矿型且粒度均匀(～4μm);其光吸收带延伸至500nm附近,光电流响应达到0.27μA cm(λ>420nm)。最佳条件下150 mg LCr(Ⅵ)在2h内的催化还原率达到68.43%,验证了上述催化剂良好的可见光响应性能。TALH水解过程中游离的氨基,被认为是tio晶格中引入间隙氮的原因,而溶剂类型对此掺杂过程以及产物稳定性影响显著。随后采用TALH/KH560(硅烷偶联剂)共水解方式,制备Si改性tio以提升乙醇介质产物稳定性。研究表明硅烷分子的吸附和水解在显著抑制n-tio晶体生长的同时,通过Si-O-Si键促进粒子间的适当交联并形成多孔结构。与微米级n-tio相比,所制备的Si/n-tio纳米晶具备更高的吸附容量(18.3568v.s.66.8198mg·g)、更大的比表面积(55.300 v.s.221.985m·g)和更明显的光电响应(0.27 v.s.6.23μA·cm)。最佳条件下0.2g LCr(Ⅵ)的还原速率高达0.112min,而表面电荷转变以及多孔纳米晶结构可能是产生上述高效的可见光响应的原因。

关键词： n掺杂tio2 可见光硅烷偶联剂 Cr(Ⅵ)

盆烯分子与n掺杂锐钛矿型tio2体系所致的禁带宽度变窄现象的第一性原理研究

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盆烯分子与N掺杂锐钛矿型TiO2体系所致的禁带宽度变窄现象的第一...

作者：孔德国河南大学

学位级别：硕士

本论文首先介绍了计算机分子模拟,以及计算机分子模拟下的材料计算的现状及发展趋势。接着介绍了我们实验室的分子模拟软件(Materiales Studio简称MS),并对该软件进行了说明,以及对本文工作中用到的两个计算模块(CASTEP和Dmol3)的功能... 详细信息

本论文首先介绍了计算机分子模拟,以及计算机分子模拟下的材料计算的现状及发展趋势。接着介绍了我们实验室的分子模拟软件(Materiales Studio简称MS),并对该软件进行了说明,以及对本文工作中用到的两个计算模块(CASTEP和Dmol3)的功能和使用进行了简单介绍。接着叙述了凝聚态物理学中传统的单电子近似理论(HFA),以及这一问题的更严格、更精确的描述——单电子近似的近代理论(DFT),以及在这一理论框架下的第一性原理的材料计算方法。结合本实验室的实验工作,选择了本论文研究的材料体系。使用第一性原理计算方法对盆烯分子和锐钛矿型tio2掺n体系进行了研究。基于密度泛函理论的广义梯度近似(GGA)算法研究了盆烯分子C3nH2n(n是基底碳环上碳原子的个数n=3～12)的几何结构和电子特性,结果表明当n=3～8时可以形成盆形结构,n=9、10时分子变为平面结构,且对称群均为Cnv。n=11、12分子趋于鞍形。此外还研究了它的结合能、能隙、HOMO(Highest occupied molecular orbital)和LUMO(Lowest unoccupied molecular orbital)等,表明这种分子是稳定的,平面结构是这种分子最稳定的构型。且分子的还原能力随着n的增大越来越弱,氧化能力逐渐增强。采用基于第一性原理的超软赝势方法,研究了本征锐钛矿型tio2和不同量n掺杂所形成的锐钛矿结构的tio2-xnx合金的电子结构。计算结果表明n的掺杂导致tio2晶体的禁带宽度减小,发生了红移现象。并且随着n掺入量的不断增加,tio2-xnx合金的禁带宽度单调减小。研究发现:掺杂前O 2p态电子决定价带顶的位置,且态密度随n的含量的改变发生了稍微的变化。在价带中n 2p态电子比O 2p电子的能量位置要高,掺杂后n 2p态的电子决定价带顶的位置,且随掺杂量的增大n 2p态的高能端向短波方向发生了的移动。Ti 3d态电子决定导带底的位置,并随n的掺入量的增加Ti 3d态的低能端向长波方向发生移动。最终导致了禁带宽度的变窄,发生了红移现象。

关键词：材料计算密度泛函理论盆稀分子红移 n掺杂tio2

n掺杂tio_2纳米粒子表面光生电荷特性与光催化活性

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物理化学学报 2010年第10期26卷 2733-2738页

作者：张晓茹林艳红张健夫何冬青王德军吉林大学化学学院长春130012

以尿素为氮源,采用水热法制备了不同n掺杂量的tio2(n-tio2)光催化剂.利用X射线衍射(XRD),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),X射线光电子能谱(XPS)及荧光(PL)光谱等技术对其进行了系统的表征.以罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)溶液的脱色降解... 详细信息

以尿素为氮源,采用水热法制备了不同n掺杂量的tio2(n-tio2)光催化剂.利用X射线衍射(XRD),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),X射线光电子能谱(XPS)及荧光(PL)光谱等技术对其进行了系统的表征.以罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)溶液的脱色降解为模型反应,分别考察了n-tio2光催化剂在紫外和可见光区的光催化活性.利用表面光伏(SPV)和瞬态光伏(TPV)技术研究了n-tio2纳米粒子表面光生电荷的产生和传输机制,并探讨了光生电荷与光催化活性之间的关系.结果显示,随着n含量的增大,tio2表面光伏响应阈值红移,可见光部分光电压响应强度逐渐增强,瞬态光伏响应达到最大值的时间亦有着不同程度的延迟.这表明适量的n掺杂能够提高tio2纳米粒子中光生载流子的分离效率,相应地延长载流子的传输时间,增加光生电荷的寿命,从而促进其光催化活性;而过量的n掺杂则增加了tio2纳米粒子中光生载流子的复合中心,抑制其光催化活性.

关键词： n掺杂tio2 表面光伏瞬态光伏光生电荷光催化活性

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n掺杂tio_2的制备和光催化性能

材料研究学报 2013年第3期27卷 247-251页

作者：郝栋姜春海杨振明张劲松中国科学院金属研究所沈阳110016

以钛酸四丁酯、酚醛树脂、无水乙醇、冰醋酸、盐酸胍和P123为原料制备氮掺杂tio2,采用XRD、SEM、TEM、XPS、n2吸附-脱附和UV-Vis等手段对其进行了表征。以对氨基苯磺酸为模型污染物,研究了氮源加入量对氮掺杂氧化钛光催化性能的影响。... 详细信息

以钛酸四丁酯、酚醛树脂、无水乙醇、冰醋酸、盐酸胍和P123为原料制备氮掺杂tio2,采用XRD、SEM、TEM、XPS、n2吸附-脱附和UV-Vis等手段对其进行了表征。以对氨基苯磺酸为模型污染物,研究了氮源加入量对氮掺杂氧化钛光催化性能的影响。结果表明,所制备的样品为锐钛矿型tio2,一次粒径约为13.7 nm,二次粒径约为100 nm,颗粒间有堆积的介孔;氮的掺杂使tio2在可见光区具有显著的吸收。随着n源加入量的提高,在可见光区的吸收增强,光催化效果也随之增强。

关键词：无机非金属材料 n掺杂tio2 对氨基苯磺酸可见光光催化

Cu/n表面沉积共掺杂tio_2光催化剂作用机理的理论研究

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物理学报 2014年第15期63卷 345-351页

作者：李宗宝王霞樊帅伟铜仁学院物理与应用工程系贵州省教育厅材料制备新技术和与应用特色重点实验室铜仁554300 铜仁学院生物与化学工程系铜仁554300 三峡大学理学院宜昌443002

本文采用基于周期性密度泛函理论研究了Cu/n表面沉积共掺杂对锐钛矿相tio2(001)面的修饰作用.计算了Cu在不同位置掺杂tio2(101)面和(001)面的形成能,并在此基础上计算n不同位置掺杂tio2(001)面及Cu/tio2(001)面的形成能,通过形成能的比... 详细信息

本文采用基于周期性密度泛函理论研究了Cu/n表面沉积共掺杂对锐钛矿相tio2(001)面的修饰作用.计算了Cu在不同位置掺杂tio2(101)面和(001)面的形成能,并在此基础上计算n不同位置掺杂tio2(001)面及Cu/tio2(001)面的形成能,通过形成能的比较获得了表面共掺杂的最优化结构.在此基础上计算了最稳定结构的能带结构及态密度,并与S单掺杂tio2(001)面最稳定结构进行了对比.通过对结果的分析发现:Cu/n在(001)表面的沉积共掺杂有效降低了tio2的禁带宽度,并在表面形成CuO2相,更利于提高其光催化活性.

关键词：密度泛函理论 Cu n掺杂tio2 最优化表面形成能