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区分形貌和尺寸变化对BaTaO2N晶体结构可见光诱导水氧化活性及光电化学性能的影响
摘要： 包括结晶度、形貌、尺寸、择优取向、生长情况、成分、孔隙率、比表面积等因素会直接影响基于颗粒的光催化剂的光学特性、电荷分离能力、电荷转移能力以及水氧化还原性能。因此，在设计用于太阳能水分解的高性能基于颗粒的光催化剂时，必须考虑这些因素。在此，采用熔盐生长法，利用不同溶质浓度的BaCl?、KCl、RbCl、CsCl、KCl + BaCl?和K?SO?改变Ba?Ta?O??前驱体氧化物晶体的形貌和尺寸，并研究了有无KCl熔盐参与氮化的作用。具体而言，探究了形貌和尺寸改变对BaTaO?N晶体结构可见光诱导水氧化活性和光电化学性能的影响。氮化后，由于阴离子网络中3个O2?被2个N3?取代导致晶格收缩，样品呈现多孔性。与采用KCl熔盐氮化制备的样品相比，无KCl熔盐氮化得到的BaTaO?N晶体结构因形成多孔网络而具有更高的比表面积。所有样品在无KCl熔盐氮化后均表现出比采用KCl熔盐氮化样品更高的阳极光电流。研究结果表明，专门设计光催化晶体以实现其在太阳能水分解中的最大潜力十分重要。
关键词： 水分解、可见光、熔盐法生长、晶体尺寸、形貌、BaTaO2N
更新于2025-11-19 16:51:07
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TiO?纳米多晶形态的表征与光催化评估：晶粒尺寸的影响及热处理对涂料涂层和染料褪色动力学的作用
摘要： 一项关于TiO?金红石和锐钛矿纳米粉体热效应的研究揭示了一些异常的光活性和晶体结构特性。对不同晶粒尺寸的金红石纳米颗粒进行了表征，并探究了其对活性的可能影响。其中一个金红石样品含有微量锐钛矿成分，通过1172K和1272K高温退火突显了二氧化钛的热力学稳定性现象。同期研究对比了锐钛矿纳米颗粒在1022K退火前后的变化。所有实验样品均采用显微拉曼光谱/XRD和扫描电镜(SEM)进行表征，光活性评估则通过监测甲基橙染料与纳米粉体悬浮液在紫外光下3小时30分钟的降解过程实现。 研究发现：金红石纳米粉体即使在极高温度下仍保持热力学稳定，活性较低但具有特殊光活性特征。锐钛矿样品的SEM分析显示其粒径随热处理温度呈现异常增长——672K退火是关键节点，此时颗粒从多面体结构转变为类片状二维结构。光催化研究表明锐钛矿纳米颗粒（尤其未退火样品）具有极高活性，证实该相能在1022K高温下存续并保持光活性（虽672K后显著下降）。SEM分析与光活性测试结果一致。 最具价值的结果源自不同粒径金红石纳米颗粒降解甲基橙的动力学曲线分析：通过反应级数研究和速率常数分析发现零级反应现象，由此引发了对二氧化钛活性机制理论（涉及表面化学、比表面积依赖性及光活性）的质疑。例如25nm晶粒样品活性最高，而含微量锐钛矿的15nm最小晶粒样品活性最低。这一效应也得到掺杂异氰酸酯-丙烯酸涂料薄膜的UV吸收和耐候性研究佐证——UV分析明确显示纳米颗粒吸光度与其光活性相关，15nm颗粒因近紫外吸收减弱导致活性降低。
关键词： 纳米颗粒、二氧化钛、晶体尺寸、温度处理、锐钛矿型、异氰酸酯-丙烯酸涂料、甲基橙、金红石型、光催化
更新于2025-09-09 09:28:46