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N-P-TiO_2纳米粒子的溶胶-水热制备及太阳光下光催化降解4-氯酚性能

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化学学报 2012年第20期70卷 2173-2178页

作者：姜洪泉王巧凤李井申王庆元李振宇哈尔滨师范大学功能材料设计合成与绿色催化黑龙江省高校重点实验室哈尔滨150025

以尿素和磷酸为掺杂剂、冰醋酸为抑制剂,利用溶胶-水热技术制备了介孔锐钛矿型N-P-TiO2片状纳米粒子;以4-氯酚溶液在模拟太阳光照射下的光催化降解评价其光活性;结合XRD,TEM,BET,XPS,DRS,PL和ζ-电位分析,探讨了N和P掺杂对TiO2光活性的... 详细信息

以尿素和磷酸为掺杂剂、冰醋酸为抑制剂,利用溶胶-水热技术制备了介孔锐钛矿型N-P-TiO2片状纳米粒子;以4-氯酚溶液在模拟太阳光照射下的光催化降解评价其光活性;结合XRD,TEM,BET,XPS,DRS,PL和ζ-电位分析,探讨了N和P掺杂对TiO2光活性的影响机制.结果表明,与未掺杂、N或P单掺杂TiO2相比,N-P共掺杂TiO2具有更高的光催化降解4-氯酚活性.N-P共掺杂TiO2的可见光响应是由N 2p,P 3p分别与O 2p轨道杂化导致带隙窄化引起的.N-P共掺杂产生协同作用,进一步改善TiO2的表面织构特性,增加表面羟基,抑制光生e-/h+复合,增强表面酸性提高其水分散性,导致N-P共掺杂TiO2的光活性提高.

关键词：纳米TiO2, N-P共掺杂, 溶胶-水热, 可见光响应, 协同效应

TiCl_4水解法水热制备Yb-P-TiO_2纳米光催化剂及共掺杂的协同机制

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化工学报 2014年第12期65卷 5030-5038页

作者：姜洪泉李振宇王雪峰李井申王巧凤哈尔滨师范大学功能材料设计合成与绿色催化黑龙江省高校重点实验室黑龙江哈尔滨150025

利用水热技术以TiCl4水解法制备介孔锐钛矿Yb-P-TiO2纳米片。基于XRD、TEM、BET、XPS、FTIR、DRS和PL分析,探讨Yb和P共掺杂对TiO2表面物理化学特性及光催化活性的影响机制。在模拟太阳光照射下,样品光催化降解4-氯酚活性顺序为:TiO2 详细信息

利用水热技术以TiCl4水解法制备介孔锐钛矿Yb-P-TiO2纳米片。基于XRD、TEM、BET、XPS、FTIR、DRS和PL分析,探讨Yb和P共掺杂对TiO2表面物理化学特性及光催化活性的影响机制。在模拟太阳光照射下,样品光催化降解4-氯酚活性顺序为:TiO2催化活性产生协同作用。20 mg·L-1的4-氯酚溶液在0.8 g·L-1的Yb-P-TiO2悬浮液中经模拟太阳光照射120 min后,TOC去除率达87.6%,表明4-氯酚能够被有效矿化。P掺杂对抑制TiO2由锐钛矿向金红石相的转变和改善表面结构特性起决定性作用。Yb3+能俘获光生e-生成Yb2+,Yb2+又易于将e-转移给表面吸附O2生成·O-2,有效抑制载流子复合。P 3p与O 2p轨道杂化能级与氧空位能级共同作用导致带隙窄化,改善光吸收性能。Yb-P共掺杂能进一步抑制光生e-/h+复合,提高量子效率;进一步增加表面羟基,有利于俘获光生h+生成强氧化性羟基自由基。上述因素均有利于提高光催化活性。

关键词： TiO2 水热水解纳米材料 TiCl4 Yb-P共掺杂

Ta_3N_5@Ta_2O_5的可控制备及可见光催化分解水析氢性能

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无机化学学报 2018年第9期34卷 1591-1599页

作者：张微姜洪泉哈尔滨师范大学光电带隙材料省部共建教育部重点实验室哈尔滨150025 哈尔滨师范大学功能材料设计合成与绿色催化黑龙江省高校重点实验室哈尔滨150025

以水热法制备的Ta_2O_5纳米粒子为前驱体,利用高温氮化技术成功制备了核壳异质结构的Ta_3N_5@Ta_2O_5纳米光催化剂。采用XRD、XPS、TEM、N_2吸附-脱附测试、DRS及电化学测试等分析手段,考察了氮化温度和氮化时间对样品的表面组成、晶粒... 详细信息

以水热法制备的Ta_2O_5纳米粒子为前驱体,利用高温氮化技术成功制备了核壳异质结构的Ta_3N_5@Ta_2O_5纳米光催化剂。采用XRD、XPS、TEM、N_2吸附-脱附测试、DRS及电化学测试等分析手段,考察了氮化温度和氮化时间对样品的表面组成、晶粒尺寸、晶面结构、能带结构及载流子分离效率的影响规律。在NH_3气流量50 mL·min^(-1)的条件下,当氮化温度为750℃,控制氮化时间能够对纳米Ta_2O_5样品的带隙结构在3.86~2.08 eV间有效调控,相应地样品逐渐从Ta_2O_5经TaON@Ta_2O_5转化为Ta_3N_5@Ta_2O_5;当氮化时间为3 h,氮化温度由750℃升高到900℃,Ta_3N_5@Ta_2O_5样品的带隙窄化至2.04 eV;当氮化温度为850℃,氮化时间延长至12 h,Ta_2O_5完全氮化为Ta_3N_5,带隙进一步窄化至2.02 eV。经850℃氮化3 h样品,壳层Ta_3N_5界面转化为高活性(110)晶面,光生载流子分离效率最大,在可见光(λ>420 nm)照射下光解水析氢活性最高,达21.75μmol·g^(-1)·h^(-1)。

关键词： Ta2O5 Ta3N5 异质结光催化分解水半导体非均相催化电荷转移

低量镱掺杂TiO_2纳米光催化剂的溶胶-溶剂热制备及光活性

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中国稀土学报 2011年第6期29卷 681-686页

作者：闫盼盼姜洪泉卢智宇李井申王庆元哈尔滨师范大学功能材料设计合成与绿色催化黑龙江省高校重点实验室黑龙江哈尔滨150025

利用溶胶-溶剂热技术制备了锐钛矿型Yb掺杂和未掺杂TiO2纳米粒子,以亚甲基蓝(MB)溶液在紫外光和可见光照射下的光催化脱色率评价其光活性,考察了溶剂热温度、Yb掺杂量和焙烧温度对样品光活性的影响;结合XRD,BET,XPS,FT-IR,DRS和PL表征手... 详细信息

利用溶胶-溶剂热技术制备了锐钛矿型Yb掺杂和未掺杂TiO2纳米粒子,以亚甲基蓝(MB)溶液在紫外光和可见光照射下的光催化脱色率评价其光活性,考察了溶剂热温度、Yb掺杂量和焙烧温度对样品光活性的影响;结合XRD,BET,XPS,FT-IR,DRS和PL表征手段,探讨了Yb掺杂对TiO2光活性的影响机制。结果表明,低量Yb掺杂不仅显著提高TiO2的紫外光活性,也明显提高其可见光活性。Yb掺杂调整TiO2带隙内部电子分布状态,有效抑制光生e-/h+复合,提高量子效率;并且增加表面羟基,增大比表面积,改善表面织构特性,致使紫外光活性提高。然而Yb掺杂并未引起紫外吸收带边红移,其可见光活性的提高应归因于Yb掺杂强化了表面吸附染料的敏化作用。

关键词：纳米TiO2 Yb掺杂溶胶-溶剂热光活性染料敏化稀土

太阳光下高光催化活性Pr-N-P三元掺杂锐钛矿TiO_2纳米片(英文)

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催化学报 2014年第7期35卷 1068-1077页

作者：姜洪泉王巧凤李世洋李井申王庆元哈尔滨师范大学功能材料设计合成与绿色催化黑龙江省高校重点实验室黑龙江哈尔滨150025 黑龙江中医药大学附属第二医院黑龙江哈尔滨150001

利用溶胶-凝胶和溶剂热联合技术制备了Pr-N-P三元掺杂锐钛矿TiO2(PrNPTO)纳米片,并采用X射线衍射、透射电镜、N2吸附、X射线光电子能谱、UV-vis吸收谱和光致荧光光谱分析技术对其进行了表征.当Pr掺杂量为1.75 wt%,焙烧温度为550°C时,... 详细信息

利用溶胶-凝胶和溶剂热联合技术制备了Pr-N-P三元掺杂锐钛矿TiO2(PrNPTO)纳米片,并采用X射线衍射、透射电镜、N2吸附、X射线光电子能谱、UV-vis吸收谱和光致荧光光谱分析技术对其进行了表征.当Pr掺杂量为1.75 wt%,焙烧温度为550°C时,制得的PrNPTO在可见和紫外光下光催化降解亚甲基蓝(MB)活性最佳.在模拟太阳光照射下,PrNPTO也表现出优越的光催化降解4-氯酚性能(kapp=3.90×10-2 min-1),优于未掺杂、单掺杂和双掺杂TiO2样品,其光活性是P25 TiO2的3.33倍(kapp=1.17×10-2min-1).PrNPTO光活性的提高归因于Pr-N-P三元掺杂增强了紫外和可见光吸收,降低了光生载流子复合,增加了表面羟基以及改善了表面织构特性.在模拟太阳光照射下,PrNPTO光催化效率高且光催化性能稳定,适合于环境净化领域的实际应用..

关键词：氧化钛 Pr-N-P三元掺杂溶胶-凝胶溶剂热太阳光光催化

聚吡咯-碳载Pd催化剂的制备及对甲酸的电催化氧化

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化学学报 2012年第16期70卷 1743-1747页

作者：刘佳佳邬冰高颖哈尔滨师范大学化学化工学院哈尔滨150025 功能材料的设计合成与绿色催化黑龙江省高校重点实验室哈尔滨150025

通过低温氧化法在活性碳表面修饰聚吡咯(PPy-C),并以PPy-C为载体制备了纳米Pd催化剂(Pd/PPy-C).采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等手段对载体PPy-C及催化剂Pd/PPy-C进行了表征,电化学测试结果表明,Pd/PPy-C催化剂电极不但能够增强催... 详细信息

通过低温氧化法在活性碳表面修饰聚吡咯(PPy-C),并以PPy-C为载体制备了纳米Pd催化剂(Pd/PPy-C).采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等手段对载体PPy-C及催化剂Pd/PPy-C进行了表征,电化学测试结果表明,Pd/PPy-C催化剂电极不但能够增强催化剂对甲酸催化氧化的活性,而且还能够大幅度提高催化剂的稳定性,因此以PPy-C为载体的Pd/PPy-C催化剂是一类具有潜在应用前景的直接甲酸燃料电池阳极催化剂.通过分析电化学比表面随循环伏安次数的变化及多电势阶跃实验结果表明,催化剂电极活性衰减的主要原因是载体被氧化及电极表面积累强吸附物种的结果.

关键词： Pd 聚吡咯甲酸电催化剂

富含羧基的球形介孔分子筛SBA-15的合成及药物释放性能

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高等学校化学学报 2011年第7期32卷 1478-1482页

作者：聂鑫曲凤玉李晓丰林惠明哈尔滨师范大学化学化工学院功能材料设计合成与绿色催化黑龙江省高校重点实验室哈尔滨150025

原位合成了富含羧基的SBA-15球形介孔分子筛.研究了修饰剂三烷氧基氰乙基硅烷(CTES)的用量对介孔分子筛SBA-15形貌、孔径及BET比表面积的影响.用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)和氮气吸附/脱附手段对样品进行... 详细信息

原位合成了富含羧基的SBA-15球形介孔分子筛.研究了修饰剂三烷氧基氰乙基硅烷(CTES)的用量对介孔分子筛SBA-15形貌、孔径及BET比表面积的影响.用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)和氮气吸附/脱附手段对样品进行了详细的表征.SBA-15分子筛展示了尺寸在0.5～1μm规则的球形形貌、有序的二维六方相介孔结构及较大的比表面积和孔容,并且随着修饰剂用量的增加,SBA-15的孔径变小,比表面积下降.药物负载及释放性能测试表明,其具有较好的药物吸附与释放性能.

关键词：羧基修饰介孔SBA-15 原位合成球形药物缓释

可见光响应Gd-N-TiO_2纳米光催化剂的溶胶-水热制备及表征

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应用化学 2013年第5期30卷 560-566页

作者：王庆元姜洪泉李井申王巧凤李振宇哈尔滨师范大学功能材料设计合成与绿色催化黑龙江省高校重点实验室哈尔滨150025

利用溶胶-水热法制备了未掺杂、N掺杂、Gd掺杂和Gd-N共掺杂TiO2纳米光催化剂,以甲基橙(MO)溶液在紫外光和可见光照射下的光催化脱色评价其光活性;采用XRD、XPS、BET、UV-Vis和PL分析技术表征样品的物理化学性能,探讨Gd-N共掺杂对TiO2光... 详细信息

利用溶胶-水热法制备了未掺杂、N掺杂、Gd掺杂和Gd-N共掺杂TiO2纳米光催化剂,以甲基橙(MO)溶液在紫外光和可见光照射下的光催化脱色评价其光活性;采用XRD、XPS、BET、UV-Vis和PL分析技术表征样品的物理化学性能,探讨Gd-N共掺杂对TiO2光活性的影响机制。结果表明,Gd掺杂能有效抑制光生e-/h+的复合,提高光量子效率;抑制TiO2晶粒生长,改善样品表面织构特性,明显提高紫外光活性。N掺杂窄化TiO2带隙,拓宽光吸收范围至可见光区,从而提高了可见光活性。Gd-N共掺杂进一步窄化带隙增加可见光吸收,减小晶粒尺寸,改善样品的表面织构特性,增强织构的热稳定性。与单掺杂样品相比,Gd-N-TiO2在可见光照射下对MO的光催化脱色活性进一步提高,这归因于Gd-N共掺杂的协同效应。

关键词：纳米TiO2 Gd-N共掺杂溶胶-水热可见光响应协同效应

Sm-N-P-TiO_2纳米光催化剂在模拟太阳光下光催化降解4-氯酚的动力学

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应用化学 2014年第3期31卷 310-315页

作者：王庆元姜洪泉李井申王巧凤李振宇哈尔滨师范大学功能材料设计合成与绿色催化黑龙江省高校重点实验室哈尔滨150025

采用改进的溶胶-水热技术,制备了新型高性能Sm-N-P-TiO2纳米光催化剂。考察了条件因素对4-氯酚(4-CP)溶液在模拟太阳光下光催化降解的影响规律,并对不同催化剂的光活性进行了对比研究。结果表明,在实验条件下,4-CP光催化降解行为符合准... 详细信息

采用改进的溶胶-水热技术,制备了新型高性能Sm-N-P-TiO2纳米光催化剂。考察了条件因素对4-氯酚(4-CP)溶液在模拟太阳光下光催化降解的影响规律,并对不同催化剂的光活性进行了对比研究。结果表明,在实验条件下,4-CP光催化降解行为符合准一级动力学规律;随着4-CP溶液浓度增大,一级反应速率常数不断降低。在4-CP溶液初始浓度40 mg/L、催化剂用量1.5 g/L、溶液pH=5.2、溶液温度36℃、500 W氙灯照射2 h条件下,4-CP完全分解,表观速率常数Kapp为5.32×10-2min-1,Sm-N-P-TiO2的光催化活性是混晶型纳米TiO2(P25)的3.49倍;TOC去除率达到96.8%。

关键词： TiO2 Sm-N-P共掺杂氯酚光催化动力学