吴婧
- 作品数：9 被引量：14H指数：2
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- 天然可见光催化剂闪锌矿半导体电子结构的第一性原理计算
- 天然半导体矿物闪锌矿在自然界中储量丰富，具有优良的可见光催化性能，它们与目光及微生物的协同催化作用已经并且正缓慢修复着地球表层被污染的环境。天然产出的闪锌矿中存在以类质同象替代Zn的Fe、Cd和Ga等，对其电子结构产生一...
- 吴婧李艳巫翔朱峰秦善鲁安怀
- 关键词：闪锌矿电子结构光催化性能
- 掺Fe和V的金红石电子结构的第一性原理计算研究被引量：2
- 2012年
- 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对掺杂Fe和(或)V的金红石型TiO2的电子结构进行了计算。理论模拟的结果表明,纯金红石的禁带宽度为1.98 eV;Fe掺杂金红石型TiO2的禁带宽度为2.18 eV,由Fe3d和O2p轨道杂化在禁带中间形成了两条杂质能级;V掺杂金红石型TiO2的禁带宽度减小为1.80 eV,由V3d和O2p轨道杂化形成的杂质能级位于金红石的导带底,引入了一个浅施主能级;Fe和V共掺杂的金红石禁带中存在一个较宽的杂质能带,禁带宽度减小为1.73 eV。杂质能级的出现以及禁带宽度的减小使得Fe和V掺杂的金红石具有更好的可见光响应能力。同时,Fe和V的类质同像替代使得金红石中MO6八面体具有较大的畸变程度,有助于表面缺陷的增加,从而为光催化反应提供天然活性位。为进一步深入揭示含铁、钒等杂质的天然金红石的可见光催化机制提供了理论支持。
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- 关键词：第一性原理计算金红石
- 热处理天然金红石的微结构研究被引量：1
- 2009年
- 利用粉晶X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等分析手段对在氩气气氛中加热、退火的天然金红石样品的微结构进行了研究。研究表明样品在热处理后,晶格发生膨胀,并且在900℃和1000℃的样品中出现了钛铁矿物相。钛铁矿也是一种天然半导体矿物,沿与金红石(010)面网成大约31°夹角的方向生长,与金红石形成了二元复合半导体。紫外漫反射实验结果表明热处理后,金红石中出现的钛铁矿相有效地促进了光催化效果。
- 庄伟罗泽敏刘迎新吴婧秦善鲁安怀
- 关键词：天然金红石钛铁矿微结构光催化活性
- 天然可见光催化剂闪锌矿半导体电子结构的第一性原理计算
- ＜正＞天然半导体矿物闪锌矿在自然界中储量丰富,具有优良的可见光催化性能,它们与日光及微生物的协同催化作用已经并且正缓慢修复着地球表层被污染的环境。天然产出的闪锌矿中存在以类质同象替代Zn的Fe、Cd和Ga等,对其电子结构...
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- 文献传递
- 热处理金红石晶体结构及其光催化活性分析被引量：2
- 2011年
- 本文以在氢气气氛中加热和退火处理的天然金红石样品(采自山西某变质矿床)为研究对象,利用单晶和粉晶X-射线衍射(XRD)、环境扫描电子显微镜(ESEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis)等矿物学常规测试方法,结合Rietveld方法对实验数据计算和精修的结果,对系列样品的晶体结构及对光催化活性影响进行了系统的研究。实验结果表明,天然金红石中含有的V,Fe等杂质离子以类质同象替代Ti4+离子存在于晶格之中,引起晶格畸变,有助于提高样品的光催化活性。随着温度升高,一方面部分类质同象替代的三价铁离子逐步被还原为二价铁和单质铁,大半径离子逃离晶格引起金红石晶胞参数减小;另一方面,热处理引起晶格膨胀,结果导致样品的晶胞参数变化不明显。同时,热处理金红石样品的可见光响应能力得到大幅提高,900℃样品在600nm处的光吸收强度相对于原样增大了147.2%。在800℃及900℃样品中出现的微量单质铁为金属导体,其费米能级较低,与半导体金红石颗粒接触时可以快速转移光生电子,从而提高体系的可见光响应能力。
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- 关键词：天然金红石单质铁可见光响应
- 氢气还原处理对天然金红石可见光吸收的影响机制
- 2011年
- 天然半导体矿物金红石因结构中含有类质同象替代杂质元素V和Fe,具有一定的可见光吸收和光催化活性。为改善金红石的日光光催化性能,在H2还原气氛下,对天然金红石粉末进行500～900℃不同温度的热处理改性研究。紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis diffuse reflectance absorption spectra)表明H2还原处理显著改善了金红石在可见光区460～750 nm波段的光吸收,其中900℃处理样品的光吸收提升最为明显。电子顺磁共振(EPR)和X射线光电子能谱(XPS)测试表明,随着还原温度升高,杂质元素V和Fe从高价态(V5+,Fe3+)向较低的价态(V4+,V3+,Fe2+)转化,同时金红石表面的化学吸附水含量也有所增加。本文认为H2还原热处理引起的过渡金属元素价态的改变,尤其是较低氧化态V离子(V4+和V3+)的形成,可能是导致金红石样品可见光吸收显著增加的主要原因。
- 罗泽敏李艳鲁安怀吴婧秦善王长秋
- 关键词：天然金红石电子顺磁共振
- 天然闪锌矿原位高温X射线衍射研究被引量：1
- 2011年
- 对天然闪锌矿进行了原位高温X射线衍射实验研究,结果表明:闪锌矿受热膨胀,27～675℃温度范围内其膨胀系数为25.61×10-6℃-1;随着温度的升高,在543℃时产生中间物相Zn3O(SO4)2,并分解产生红锌矿ZnO;在797℃时中间物相完全消失,同时出现尖晶石结构的ZnFe2O4;加热至1160℃时的产物为ZnO和ZnFe2O4。实验表明,天然闪锌矿的热改性可产生一定比例的红锌矿(ZnO),其与闪锌矿一起形成二元复合半导体。在光的激发下,该半导体体系产生的光生载流子由一种半导体注入另一种半导体,降低了光生电子-空穴对的复合几率,提高其光催化活性。本文的研究可为热改性提高天然闪锌矿光催化活性提供理论依据。
- 吴婧李艳秦善鲁安怀
- 关键词：ZNO复合半导体光催化活性
- 天然可见光催化剂闪锌矿半导体电子结构的第一性原理计算被引量：1
- 2012年
- 天然半导体矿物闪锌矿在自然界中储量丰富,具有优良的可见光催化性能,它们与日光及微生物的协同催化作用已经并且正缓慢修复着地球表层被污染的环境。天然产出的闪锌矿中存在以类质同象替代Zn的Fe、Cd和Ga等,对其电子结构产生一定的影响。
- 吴婧李艳巫翔朱峰秦善鲁安怀
- 关键词：电子结构电子态密度光催化活性地球表层
- 红壤中微生物群落对半导体矿物日光催化作用的响应被引量：7
- 2011年
- 本研究选取天然红壤作为研究对象,分析其中的含铁半导体矿物光催化作用对本源微生物群落结构的影响。采用聚合酶链式反应/变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE),研究了不同原始光照条件的红壤中微生物群落在外源电子作用下群落结构的改变。DGGE图谱的主成分分析表明,两个不同原始光照环境的土壤样品的微生物群落结构由于原始环境的差异而不同:原始环境为强光照的样品中微生物群落结构受外源电子影响较小;原始环境为弱光照的样品中微生物群落结构受外源电子影响较大。这一群落结构改变的差异可能由于原始环境为强光照时半导体矿物光催化作用产生光生电子传递到环境中持续影响周围的微生物群落,而原始弱光照环境中则缺少光生电子的作用。
- 曾翠平鲁安怀李艳吴婧王鑫丁瑞颜云花
- 关键词：红壤微生物群落PCR-DGGE
