胡校冬中文翻译

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1、毕 业 论 文 外 文 资 料 翻 译学 院： 纺织服装学院 专 业： 轻化工程 姓 名： 胡校冬 学 号： 050905116 外文出处：Catalysis Communications 10 (2009) 10521056 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 1 银纳米粒子在锐钛型二氧化钛水溶液中制备及光催化活能摘要： Ag 纳米粒子沉积在锐钛型 TiO2团簇是通过两步法完成的：首先酸性胶溶法制备无定形二氧化钛，然后采用钴-60 的 -射线照射法。在 -射线还原 Ag纳米粒子过程中，二氧化钛团簇作为有效的稳定剂， 。大约 5nm的二氧化钛微粒与直径小于 2nm的银粒子组成的复合

2、材料在水溶液中的分散性和热力学稳定性都很好。通过光亚甲基蓝（ MB ）光降解实验很大程度地证明了在氮气中煅烧过的提高了其光催化活性。关键词： 射线辐照 锐钛型 TiO2集群 Ag/TiO2 复合材料 光催化作用1. 导言作为一种有效双功能催化剂的贵重金属/半导体复合材料的催化反应及应用研究获得越来越多的关注 1-3 。半导体二氧化钛与 Ag纳米粒子的耦合后光催化活性和光电化学反应明显改善了。在这种复合材料中，Ag 和 TiO2粒子界面形成的肖特基势垒可以有效地减少光生电荷的复合，因而通过导带电子俘获作用 4-6 来延长电子-空穴对的寿命。在过去的几年研究中制备 Ag/TiO2纳米复合材料主要是

3、侧重于控制金属微粒的大小，形状和分散性。有几种方法成功地提供所需的特性，如化学法，电化学法，超声波法或光催化法 7-10 。在这些过程中，常是银盐还原过改变各种还原剂，有机稳定剂或胶束等方法实现的 11,12 ，它们在分离添加剂系统中起到一定作用，因此，在相当大的程度上对其催化作用产生抑制作用。最近，金属盐 的 -辐射法经常被用来制备金属纳米粒子 13,14 。可以启动由自由基产生的辐射还原金属离子，无需增加任何额外的还原剂。相对于其他还原方法，电离辐射确保了还原基团的均匀分布 13 。因此，金属粒子可以在室温下均匀分布在稳定器表面上。此外，辐射法可以控制还原情况，以及离子的数量，这同时有助于

4、形成不同大小的集群。载有重金属的无定形二氧化钛的电子转移动力学已经开始研究 15,16 。然而，在 -辐射方法中并没有深入到制备这种纳米复合材料作为光催化剂，到目前为止，这可能是因为缺乏模板导致大小和形态控制困难的造成的 14 。我们在以往的研究中，锐钛型 TiO2集群通过胶溶法在 70下制备 17 ，该方法扩展到直接合成 CdS/TiO2纳米粒子 18 。该前期制备的二氧化钛集群在水溶液中具 2 有可溶性，提供了一种宏观均匀（即没有相边界）的分散效果，但是仍然处于纳米异构的形态中 19 。本文在目前的工作中，有两个步骤路线分别为含胶溶（生产锐钛型TiO2 ）和 -射线照射（生产银）来解决这个

5、问题。在这一过程中，由于采用水溶性锐钛型 TiO2集群因此可使用特殊的有机配体的银，它作为有效的稳定剂来达到 Ag纳米粒子的分离。采用水溶液纳米半导体，这是准备在低温度下，不仅能够提供有效的方式来提供金属粒子以及定制的特点，而且还可获得“洁净”的催化剂及其特定的应用。2. 实验2.1 锐钛型 TiO2集群的制备在以前的论文报告中合成水溶性锐钛型 TiO2集群的这种方法基本相同 17 。简言之，3.00ml 钛四正丁醇被溶解于 25.00ml的无水乙醇中，然后在不断搅拌下滴加30.00ml的去离子水。完成此步骤后，保持在 70在搅拌棒下不断搅拌约 50分钟，以确保溶液完成水解和凝结。随后，在搅拌

6、下加入 80.00ml浓度为 0.055 M的硝酸，继续搅拌混合物，随后在 70条件下密封 4h。然后，该混合物加入适量蒸馏水，制备浓度达到 0.080 M的二氧化钛为下一步使用。2.2 制备 Ag - TiO2光催化剂添加过量异丙醇用于捕获诱导辐射产生的氧自由基。计量硝酸银溶液注入体系产生不同比例的银粒子。之前照射，混合物是通过鼓泡流与氮气和密封在玻璃容器除氧。然后水溶液为 照射（商业钴-60 源）的剂量率为 2*103 Gy/h，样本收集由胶体溶液沉淀、离心，洗涤和真空干燥，在 60 下干燥 6小时。因此，一系列的纳米复合材料获得。根据计算的银在银二氧化钛复合材料中的摩尔百分比，相应的产品

7、标记分别为 0 ， 0.25 ， 0.50 ， 1.00 ， 1.50 和 2.00 。 2.3 表征 可见吸收光谱测试用 TU 1900标准紫外分光光度计（北京浦西公司） ，此光度计配备有 1厘米的石英池。X-射线衍射（XRD）测试 X射线衍射- 6000 X 射线衍射仪（岛津），采用铜靶做辐射源。在加速电压为 200千伏的操作下一台 FEI Tecnai G2 T20的 S -双床显微镜可得到透射电子显微镜（TEM）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）图像。透射电子显微镜观察的样品在采用快速下降的水网制定。在一台配备能量色散 X射线光谱（能谱，能谱分析，公司）的 FEI Serion扫描

8、显微镜进行扫描电子显微镜（ SEM 3 ）测量。混合溶液通过沉降、离心并在 40 下真空干燥 6个小时后制得粉末样品，该样品用于 XRD和 SEM表征。2.4 光催化活性测试 通过 Ag/TiO2复合材料和纯二氧化钛在水溶液中分解率亚甲蓝（ MB ）来确定其光催化活性。10mg 光催化剂停留在 10.00ml MB水溶液（ 30.00 M）和盐酸（ pH=2.50 ）的混合液中。混合物要被高压 100W功率的汞灯（波长大于 300 nm）放射的紫外线照射，该汞灯由周围的循环水套（硼硅）组成的圆柱形硼硅环境用来冷却灯。该混合物在空气平衡之前和期间保持在恒定的空气条件下。需记录最大吸收波长在 66

9、4 nm的紫外可见吸收光随照射时间的不断变化（A/A0t） ，这反映了在光催化中甲基溴浓度的不断变化。 3. 结果和讨论 3.1 银二氧化钛纳米复合材料的表征 显示在左侧面板的图.1，Ag/TiO 2纳米复合材料中银的数量在色彩显示中发生了明显的变化。并且在水溶液中水样品非常稳定，也就是说，没有观察到沉淀或分层。但是，一个明显的变化是 Ag微粒的聚集银离子的摩尔比例高于 1.00 ，并且过量银粒子可以从系统中分离沉淀。UV - Vis吸收光谱显示宽带普遍遍布于 425纳米左右，这是归因于表面等离子体共振（SPR）对 Ag纳米粒子的影响 20 。在 Ag+ 浓度非常低的百分比中（ 0.25 ）

10、，一个显著的变化是波长增长，扩大到 600纳米。随着银离子浓度（ 0.50 ）增加 ，一个非对称但明确的 SPR波段似乎停留在最大吸收波长（ max ）为 418纳米处。进一步增加了 Ag+ 浓度（ 1.00 ）导致更对称的 SPR波段，这表现出显著的幅度增高，带宽缩小，最大吸收波长并有了轻微的移动，移至 423纳米处。虽然 Ag+ 的浓度超过 1.00 时， 最大吸收波长移动扩大至 430 nm处并且谱带加宽，但最大吸收几乎保持不变。金属纳米粒子的浓度的不断上升解释了前面红移的原因 21,22 。与此同时，在高浓度银离子下 SPR 波段的明显扩大表明银颗粒大小分布的分散情况 23 。此外，随

11、着银离子浓度超过 1.00 最大波长不断被吸收的情况来看，在 TiO2集群表面上沉积的银颗粒已经趋于饱和，因为 TiO2表面的大多数活性中心都被羟基群体所占领了，形成稳定的水溶液结构 19 。 4 图 1. 相关图片和载有不同浓度 Ag微粒的水溶性 Ag/TiO2复合材料的 UV - Vis吸收光谱图。根据加入硝酸银溶液浓度不同得到相应的值（ 0.25 ， 0.50 ，1.00 ， 1.50 和 2.00 ） 。准备样本的 X射线分析证实，金属银粒子被锐钛型 TiO2微晶包围（见图 2 ） 。该模式展示了高峰在 2= 25.58，37.96，47.90 ， 54.16，62.86，69.12

12、和 75.22，这被视为特征指标的锐钛矿相二氧化钛（ 101 ） ， （ 103，004 和 112 ） ， （ 200 ） ， （ 105和 211 ） ， （ 213和 204 ） ， （ 116和 22v0 ）和（ 107， 215和 301 ）晶面，分别（ JCPDS 21 - 1272） 。与此同时，另外三个峰值为 44.16，64.54和 77.42 ，这或多或少归因于其非常低的含量，可以分配到银晶体（JCPDS Card 4-0783） （ 200 ） ， （ 220 ）和（ 311 ）立方（ FCC ）结构晶面的面心处。如图 2所示，金属颗粒的掺杂对 TiO2粒子大小和晶相影响

13、不大 24 。随着银离子摩尔比例的增加银微晶的相对强度也随之增加，并在银离子浓度高于 1.00 时保持恒定的水平，这正与上述 UV - Vis吸收光谱分析的结果相符。 低倍率 TEM照片表明，Ag 纳米粒子植根于水溶性锐钛型 TiO2集群。图像（图 3A）表明粒径约为 5纳米 TiO2集群具有良好的分散性，这是通过测量推断二十多个不同的粒子直径得出的结论。此图同时表明，大多数银结晶颗粒均匀地沉积在直径小于 2纳米的 TiO2集群中。高分辨透射电子显微镜分析（图 3B ）是证明 Ag纳米晶体和二氧化钛的晶格条纹和米勒指数， 。在图 3B 中 d = 0.35nm和 d = 0.24 nm的条纹与

14、（ 101 ）和（ 111 ）中锐钛型 TiO2晶面和 FCC银晶体复合材料相对应，表明银/二氧化钛不同相畴之间的耦合是存在的 25 。作为进一步的证据，在图 3C中显示，与 HRTEM图像相应的快速傅里叶变换（ FFT ）的也证实了锐钛型 TiO2晶面和银的 fcc晶面等同。 5 图 2. 不同浓度硝酸银准备样品的 X射线衍射图谱。右上角显示代表性符号。经过沉淀，离心，和 40真空干燥 6 h制得的用于测量的样品水样被碾碎成细小的粉末。图 3. 1.00 Ag/TiO2纳米复合材料在低温（ a） ，在高分辨率（ b ）和相应的 FFT模式（ c ）各个 TEM图像。位于左上角角落里是选定领域

15、的放大图像。水溶性锐钛型 TiO2集群形态对由 -射线照射所制备的银微晶形态产生的影响可以通过扫描电镜观察来进行调查。如图 4所示，可以观察到用 -射线照射方法来准备单部分 Ag微粒，而不是微晶聚集。这一数字也表明仅仅通过 -射线照射并不能控制Ag微粒的大小均一 13 。因此，可以得出结论：在这种运作有效的胶体体系中二氧化钛集群可以稳定银纳米粒子的分离，从而形成光半透明水溶液，从而避免了使用特殊 6 的有机配体 11 。能谱技术用于通过分析相应的扫描电镜图像评估得到的化学含量。正如图 3b显示，如金属银颗粒一样 -辐射减少产品的产生，这种银颗粒在二氧化钛集群中约占 1.2 （摩尔比） ，这已通过 X射线能谱结果得到证实（表 1 ） 。图 4 . 通过 X射线能谱分析银（a）及 1.00 Ag/TiO2复合纳米粒子（ b ）的 SEM图像。表 1 通过能谱分析估计制备 Ag/TiO2样本（ 1.00 ）的单元重量和原子百分比。Element at%