超声波辐射下半导体微球的形成及同步非金属掺杂机理-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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超声波辐射下半导体微球的形成及同步非金属掺杂机理

项目名称：超声波辐射下半导体微球的形成及同步非金属掺杂机理
项目类别：地区科学基金项目
批准号：21067004
申请代码：B070302
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2011-01-01-2013-12-31

项目负责人：余长林
负责人职称：教授
依托单位：江西理工大学
批准年度：2010

中文摘要：

为发展可见光激活高活性、稳定性,易回收利用的多孔微球光催化材料，扩大光催化技术在环境净化的运用，本项目提出利用超声辐射低温可控制备二氧化钛及其它半导体氧化物多孔微球,并实现氧化钛的同步氟化、氮化、硫化的非金属掺杂，研究多孔微球形成和超声波强化非金属掺杂机理。主要考察超声波性质（频率、强度、时间）和反应溶液条件（醇/水比、前驱体、表面活性剂浓度/种类、pH 值等）对多孔微球的大小、形貌及掺氟、氮、硫效果的影响规律，阐明超声辐射下微球形成和同步非金属掺杂机理。分析纯多孔微球和非金属掺杂微球的晶型结构、微观组织、光吸收性能与光催化降解邻苯二甲酸酯等水体污染物的动力学、降解途径关系，并与常规非金属掺杂对比，揭示超声波强化非金属掺杂的独特作用，探讨同步非金属掺杂制备的微球的能级结构、导带与价带位置、光吸收性能和稳定性特性。本项目可以丰富和发展新型光催化材料制备方法和基础理论，具有重要理论和实际意义。

中文主题词：超声辐射；同步非金属掺杂；多孔微球；光催化降解；水体污染物

英文摘要：

ultrasonic radiation；nonmetal doping；porous microspheres；photocatalytic degradation；water pollutants

英文主题词： ultrasonic radiation；nonmetal doping；porous microspheres；photocatalytic degradation；water pollutants

结论摘要：

研发高活性、稳定性，易回收利用的多孔结构光催化材料，对扩大光催化技术在环境净化的运用，具有重要意义。本项目利用超声辐射系统性研究低温可控制备多孔二氧化钛微球及其它半导体氧化物, 研究超声波辐射对非金属掺杂促进作用。发现超声波强度、发射时间对TiO2、BiVO4、CdS、BiOX（Cl、Br、I）等半导体的结晶度、比表面积、孔体积、孔径等产生重要影响；增加超声波的辐射功率和辐射时间，往往可以提高半导体的结晶性能和光催化活。超声波辐射可以制备纳米级的TiO2、CdS等多孔微球，表面活性剂和溶液介质条件对微球的形成具有重要作用。提出了超声波辐射产生TiO2、CdS等多孔微球的“超声诱导聚集”机理。研究发现，水热后处理可以进一步组装纳米微球为微米级微球（～2μm）。超声空化效应使F-离子很容易在TiO2由不定形到晶型转变过程中掺入TiO2晶格；但是水溶液中S和N不容易掺入TiO2晶格；以乙醇为溶剂，已二胺为氮源的非水溶剂，超声波能够产生很好的氮化效果，使掺N效果提高3.2倍，另外超声辐射有利于促进F、Ce共掺和Co﹑Cu的掺杂。超声辐射所制备的多孔结构TiO2、F(N,Ce)/TiO2、CdS、Co(Cu)/BiVO4和BiOX（Cl, Br, I）等均具有大比表面积，高结晶性能，在光催化降解染料﹑苯酚﹑邻苯二甲酸酯等表现较好的光催化活性。同时多孔TiO2微球更易回收利用，具有较好的稳定性能。丰富和完善了“超声诱导聚集”概念，提出了“超声波非金属掺杂”新概念。本项目的研究结果可以丰富和发展新型光催化材料制备方法和基础理论，具有一定的理论和实际意义。该项目直接研究内容发表论文8篇期刊论文，其中SCI收录期刊论文6篇，EI收录期刊论文1篇，发表和该项目相关的标注该基金资助的其它相关论文SCI收录期刊论文19篇，EI收录期刊论文10篇，会议论文2篇。发表的论文水平较高，如在Advanced Materials, Journal of Physical Chemistry Letters, Nanoscale， Journal of Hazardous Materials, Chemical Engineering Journal等发表影响因子大于10以上论文1篇，影响因子大于6的2篇，影响影子大于3的4篇，国际期刊论文17篇。发表论文已经被SCI引用64次。申请了发明专利3项。

成果综合统计