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铈掺杂与氧空位协同作用对BaZrO<sub>3-δ</sub>中空纳米球高效光催化产氢的实验与理论联合研究
摘要： 关于氧空位和各类掺杂剂影响的长久争论，一直是钙钛矿基化合物光催化应用的研究核心。本研究通过实验与理论计算系统探究了水热法合成的铈掺杂BaZrO3（BZO）空心纳米球，以阐明铈掺杂和氧空位对光催化性能的影响。采用无模板路线合成的化合物由空心纳米球构成——这些空心结构源自球形纳米球的奥斯特瓦尔德熟化过程，而球形纳米球则由纳米颗粒聚集形成。水热反应的高碱性与高温条件可能导致化合物局部无序和氧空位的形成，该结论通过紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、X射线光电子能谱（XPS）、电子自旋共振（ESR）分析及密度泛函理论（DFT）计算得到证实。氧空位与BZO中渐进式铈掺杂（BaZr1–xCexO3，x=0.00-0.04）共同作用，在BZO带隙内通过空位缺陷和铈混合价态形成额外能级，从而减小其带隙。通过光驱动产氢伴随牺牲给体氧化的实验评估了化合物的光催化效能。在五组合成样品中，BaZr0.97Ce0.03O3展现出最高效率（823 μmol h-1 g-1），其光催化产氢表观量子产率（AQY）达6%。结合UV-Vis DRS、XPS、ESR分析及DFT计算数据可知：铈掺杂导致的带隙减小、Ce(III)/Ce(IV)对存在、氧空位及晶格畸变的协同效应，可能是BaZr1–xCexO3（x=0.00-0.04）在紫外-可见光下光催化效能提升的关键原因。
关键词： 光催化产氢，铈掺杂，氧空位，BaZrO3，中空纳米球
更新于2025-11-21 11:01:37
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铁磁掺杂Ce的BaTiO3纳米颗粒中由dz2轨道介导的束缚磁极化子及其增强的双光子吸收截面
摘要： 钙钛矿BaTiO3纳米颗粒的富铁磁性与双光子吸收(TPA)截面对于磁性和光学数据存储应用至关重要。本工作中，水热法合成的Ce掺杂BaTiO3纳米颗粒在4 mol%掺杂量时展现出最大室温铁磁性(4.26×10-3 emu/g)，X射线光电子能谱、电子自旋共振光谱及密度泛函理论(DFT)计算证实这是氧空位增加所致。据此采用氧空位构成的束缚磁极化子(BMP)模型解释铁磁性增强现象：BMP理论模型显示Ce掺杂使BMP磁化强度(M0从3.0提升至4.8×10-3 emu/g)和单个BMP真实自发磁矩(meff从4提升至9.88×10-4 emu)增大。DFT计算表明BMP通过Ti d轨道介导产生铁磁性。此外发现氧空位存在时，Ba位Ce诱导的磁矩高于Ti位Ce。开孔Z扫描技术显示4 mol% Ce掺杂量时因强TPA诱导激发态吸收而具有最高TPA系数β(7.08×10-10 m/W)和TPA截面σTPA(455×104 GM)。较大的σTPA归因于氧空位和Ce离子产生的载流子具有更长激发态寿命τ(7.63 ns)，这些载流子在激发子亚能级中经历多次电子跃迁。
关键词： 铈掺杂、氧空位、束缚磁极化子、双光子吸收、密度泛函理论计算、Z扫描技术、钛酸钡纳米颗粒、铁磁性
更新于2025-11-19 16:56:35
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通过铈掺杂调控Bi2WO6晶体晶格结构以提升对低能伽马射线的屏蔽性能
摘要： 本研究通过水热法中的铈掺杂调控Bi2WO6晶体晶格结构，以增强对低能伽马射线的屏蔽性能。采用拉曼光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等技术对产物进行表征。结果表明铈离子成功引入Bi2WO6晶体晶格并部分取代铋离子位点。屏蔽测试显示10 mol%铈掺杂使Ce-Bi2WO6晶体对59.5 keV伽马射线的屏蔽效果较原始晶体提升49.41%。这种低能伽马射线屏蔽性能的增强归因于铈掺杂后铋元素K吸收边的扩展。本研究开发了简便的Ce-Bi2WO6材料合成方法，这些晶体可作为功能填料用于橡胶复合材料，制备无需铅元素即具备理想屏蔽性能的可穿戴产品（如衣物）。
关键词： 钨酸铋，伽马射线屏蔽，铈掺杂
更新于2025-09-23 15:23:52
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可见光响应型铈掺杂钛酸盐纳米管的合成优化与表征：用于增强水环境中污染染料的降解
摘要： 为了在反应容器中分解有机底物，我们开发了铈掺杂钛酸盐纳米管作为可见光响应光催化剂。采用溶胶-凝胶法和溶剂热法分别制备了锐钛矿型二氧化钛和钛酸盐纳米管。与锐钛矿型二氧化钛及普通钛酸盐纳米管相比，铈掺杂钛酸盐纳米管在可见光下的光活性显著提升。通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、电感耦合等离子体原子发射光谱和紫外-可见吸收光谱对所有二氧化钛及钛酸盐纳米管进行了表征，并通过亚甲基蓝溶液在紫外光和可见光条件下的降解速率考察其光催化活性。与纯二氧化钛纳米管相比，铈掺杂使钛酸盐纳米管的结晶度提高。此外，铈掺杂还使锐钛矿型二氧化钛和二氧化钛纳米管的紫外-可见吸收范围发生红移。这种经铈掺杂形成的纳米管形貌变化，对于实际应用中分解废水中含氨基的有色染料具有重要价值。
关键词： 可见光光活性、钛酸盐纳米管、铈掺杂、光催化剂、二氧化钛
更新于2025-09-10 09:29:36