Bi/BiOBr/ZnO异质结的制备及其光催化性能研究

本文采用水热/溶剂热合成法,制备了Bi/BiOBr/ZnO复合光催化剂,采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）进行了结构表征,通过Bi/BiOBr/ZnO复合光催化剂在可见光下对甲基橙的降解效果,考察其光催化性能。结果表明,Bi/BiOBr/ZnO复合光催化剂的光催化性能很好,20min内对甲基橙的降解率最高可达到94%,是ZnO的14倍,BiOBr的7倍,BiOBr/ZnO的2倍。Bi/BiOBr/ZnO复合光催化剂催化效率的提高,得益于异质结构促进了光生电子/空穴对的分离。本工作可为铋基光催化剂的合成及其在废水处理方面的应用提供参考。     

Nd/ZnO制备及其光催化性能研究

以六水合硝酸锌、六水合硝酸钕和氨水为原料,采用直接沉淀法制备了纯净的氧化锌、掺杂钕的Nd/ZnO光催化剂,分别以甲基橙、亚甲基蓝、苯酚为光催化反应的模型化合物,考察了ZnO、Nd/ZnO光催化剂的紫外光催化活性。结果表明,当Nd在ZnO中掺杂质量百分数为0.5%时,三种模型化合物光催化降解率最大(甲基橙光催化降解率为85.9%,苯酚光催化降解率为27.8%,亚甲基蓝光催化降解率为71.2%);在相同条件下,三种模型化合物光催化降解率大小顺序为:甲基橙!亚甲基蓝!苯酚。     

ZnO/C/TiO2复合纳米材料制备及其光催化性能

以金属有机骨架MOF-5为前驱体,在氮气气氛下高温处理得ZnO/C,通过水热法将ZnO/C负载到TiO2中获得ZnO/C/TiO2纳米复合光催化剂,对其晶体结构、形貌特征、成分等进行了表征,采用正交实验法考察了MOF-5处理温度、ZnO/C负载量、钛酸丁酯加入量对复合光催化剂催化降解甲基橙性能的影响. 结果表明,TiO2的比表面积为87.5 m2/g, ZnO/C/TiO2的比表面积为109.0 m2/g. 制备ZnO/C/TiO2的最佳条件为MOF-5处理温度600℃,ZnO/C负载量0.07 g,钛酸丁酯加入量1.5 mL. 甲基橙用紫外灯照射90 min,以TiO2为催化剂时降解率为62.1%,以ZnO/C/TiO2为催化剂时降解率达99.5%,光催化活性大大提高.     

Fe~(3+)掺杂BiVO_4的制备及光催化降解甲基橙的研究

以水稻秆为模板,成功合成了Fe3+掺杂Bi VO4光催化剂,通过X-射线衍射分析、扫描电子显微镜和比表面积及孔径分析等对其进行了表征和分析。结果表明:制备的Fe3+掺杂Bi VO4样品均为单斜白钨矿型,掺杂后样品的颗粒变小,比表面积增大。以金钨灯作为可见光光源,通过降解甲基橙,考察了Fe3+掺杂量对Bi VO4可见光催化活性的影响规律以及催化剂投加量对光催化降解甲基橙的影响。与纯Bi VO4比较,Fe3+掺杂有效提高了Bi VO4的可见光催化活性,当掺杂量为6%时,样品的光催化效率最高,50 min内对甲基橙B的脱色率达到76%。当m(催化剂)∶m(甲基橙)为30时,对甲基橙溶液的脱色率能达到93%左右。     

Y掺杂ZnO的制备及其光催化性能

采用化学沉淀法制备Y/ZnO光催化剂,以光催化降解甲基橙为探针反应,考察Y掺杂的ZnO光催化活性,并采用X射线衍射、红外光谱和紫外漫反射等手段对其进行结构表征.结果表明,Y掺杂的ZnO光催化剂对甲基橙降解具有良好的活性.活性及催化剂结构表征结果表明,最佳Y掺杂质量分数为0.1%,以掺杂Y质量分数为0.1%的Y/ZnO为...     

石墨烯负载TiO_2-NX/Cu_2O复合光催化剂制备

以氯化铜为铜源,通过盐酸羟胺还原法制备氧化亚铜;以无水乙醇为溶剂,钛酸异丙酯为钛源,盐酸胍为氮源,石墨烯为载体,通过溶胶-凝胶法制备氮掺杂纳米TiO2以及石墨烯负载TiO2-NX/Cu2O复合光催化剂。采用氙光灯为光源,研究了该催化剂对甲基橙的光降解催化活性,讨论了材料制备过程中质量比和光催化剂添加量对光降解甲基橙活性的影响。实验结果表明,制备的石墨烯负载TiO2-NX/Cu2O复合光催化剂在m(TiO2-NX)∶m(Cu2O)=1∶1的情况下,负载到0.08g石墨烯于100min后对甲基橙的降解率可达到83.3%。     

TiO_2/氧化石墨烯复合催化剂的制备及其光催化性能研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,在此基础上以该GO为载体,通过浸渍-沉淀法在其表面合成TiO2纳米粒子,再通过450℃的焙烧形成TiO2/GO二元复合光催化剂,研究复合光催化剂在紫外光下降解甲基橙的动力学及活性变化规律。使用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和紫外可见漫反射光谱等分析了复合光催化剂的形貌、TiO2粒子的结晶状态以及催化剂的光吸收。结合光催化降解甲基橙实验,探索了复合光催化剂中TiO2含量对其光催化活性的影响。研究结果表明,在TiO2质量分数低于20%时,复合光催化剂中TiO2均匀分散于GO表面;质量分数超过20%复合催化剂中将会有少量TiO2团聚体出现。由于氧化石墨烯的协同效应,紫外光下TiO2/GO复合催化剂的光催化活性要远高于TiO2光催化剂。     

BiOI/GO光催化剂的制备及其可见光催化降解染料性能

采用低温液相沉淀法制备碘氧化铋/氧化石墨烯(Bi OI/GO)光催化剂,采用场发射扫描电镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征,研究了光催化剂用量、染料初始浓度和染料溶液p H值对Bi OI/GO光催化剂可见光光降解甲基橙染料性能的影响。结果表明,Bi OI/GO光催化剂对甲基橙染料的光催化降解速率较快,光照60 min甲基橙染料的降解趋于平衡,当甲基橙染料初始浓度分别为10 mg/L和50 mg/L,光照60 min染料降解率分别达到89. 8%和42. 8%,Bi OI/GO光催化降解甲基橙适合在弱酸性和中性条件进行,不适合在碱性条件进行,XRD表明Bi OI/GO光催化剂主要成分为结晶度高的Bi OI,场发射扫描电镜图表明Bi OI/GO光催化剂具有层状多孔结构。     

Nd2O3／TiO2光催化剂的光生羟基自由基和光活性

以硝酸钕和钛酸四正丁酯作为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了Nd2O3/TiO2纳米光催化剂,并通过XRD和BET等手段进行了表征.以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术研究了光催化剂表面羟基自由基的生成;并以甲基橙为光催化降解反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在TiO2和Nd2O3/TiO2(1.0%)光催化剂上的吸附常数.结果表明:Nd2O3掺杂使TiO2的粒径减小,比表面积增大;羟基自由基的生成速率越大,催化剂的催化活性越高.Nd2O3掺杂有利于反应底物在催化剂表面的吸附,Nd2O3的最佳掺入量为Nd/Ti(摩尔比)=1.0%.     

模板剂—水热法合成纳米ZnFe2O4-TiO2光催化剂

研究了以多孔陶粒浮球为载体,采用模板剂-水热法制备了纳米ZnFe2O4/TiO2复合光催化剂膜。主要研究了ZnFe2O4的掺杂对TiO2晶相结构、烧结温度、吸光性能及其光催化活性的影响和模板剂PEO20PPO70PEO20即P123的添加对ZnFe2O4/TiO2复合光催化剂膜性能的影响。采用XRD、UV-Vis吸光光谱、SEM和EDS等对ZnFe2O4/TiO2复合光催化剂膜的性能进行了表征。研究结果表明,适量掺杂ZnFe2O4,可以使TiO2成为催化活性较好的锐钛矿相;适量的添加模板剂P123可以提高TiO2的比表面积,P123与TiO2的摩尔比为0.02∶1时催化效果最好,这时ZnFe2O4-TiO2光催化剂对甲基橙脱色率在40min时可以达到80%以上。     

氧化钇掺杂TiO2的光催化活性研究

采用固相研磨法制备Y2O3-TiO2复合半导体光催化剂和纯TiO2光催化剂。以甲基橙为降解目标物,研究了Y2O3掺杂TiO2为催化剂的紫外光催化反应,来探讨Y2O3掺杂对TiO2光催化降解甲基橙的可行性。并重点考察了Y2O3的掺杂量、催化剂的添加量、溶液初始浓度、光照时间、溶液pH值对降解率的影响。实验结果表明:单纯只靠紫外光光照或Y2O3掺杂并不能快速、有效地降解甲基橙。在Y2O3掺杂比为1.5%、催化剂用量为1.5 g/L、pH为6、初始浓度为10 mg/L的甲基橙,30w紫外灯光照降解1.5 h的条件下,甲基橙的降解率可达90.2%。     

Fe、N、La共掺杂TiO2光催化剂的制备及可见光下降解甲基橙的研究

通过溶胶凝胶法制备Fe、N、La共掺杂TiO2光催化剂,在可见光条件下降解甲基橙模拟染料废水,研究共掺杂光催化剂的制备条件和工艺条件对其催化活性的影响。结果表明,共掺体系的优化掺杂量为n(TiO2):n(Fe):n(N):n(La)=1:0.2%:10%:0.2%,温度550℃下焙烧3 h;此掺杂量下催化剂活性最佳,投加量1 g/L的TiO2在可见光下对质量浓度70 mg/L的甲基橙溶液有良好的降解效果,反应3 h降解率达到73.07%。     

Fe掺杂Bi12TiO20光催化剂的制备及光催化性能

采用水热法制备Fe元素掺杂的Bi12TiO20光催化剂，对Bi12TiO20结构进行修饰，使用X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）、扫描电镜（SEM）、氮气吸附脱附、X射线光电子能谱（XPS）对光催化剂的形貌微观结构和化学价态进行表征，并应用在光催化降解亚甲基蓝（MB）上。实验结果表明，当Fe的掺杂量为5%时，催化剂的投加量为0.05g，对10mg/L的MB的降解率达到98.949%。经过Fe掺杂后，Fe-Bi12TiO20光催化剂形成了新的杂化能级，吸收带边界发生红移，进而提高催化剂的光催化活性，Fe是以+3和+2价掺杂于Bi12TiO20的晶体中。Fe-Bi12TiO20光催化剂，经过重复使用5次后，对MB的降解率仍然可以达到88%以上，具有优秀的光催化稳定性能。h+和·O2-是光催化降解过程中的主要活性物种。本文为Bi12TiO20材料的掺杂改性研究提供了参考。     

氧化锌/偏锡酸锌复合氧化物的制备与光催化性能

用低热固相法制备氧化锌/偏锡酸锌(ZnO/ZnSnO3)复合氧化物前驱体,经800℃煅烧1h制得ZnO/ZnSnO3复合氧化物.用X射线衍射仪、透射电子显微镜和氮吸附比表面仪及Brunauer-Emmett-Teller法等表征ZnO/ZnSnO3复合氧化物的结构与性能.以甲基橙为模板,考察了催化剂用量、光照强度和时间等对光催化活性的影响,并与氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)和ZnSnO3的光催化性能进行了比较.结果表明:ZnO/ZnSnO3复合氧化物为形貌均匀的纳米材料,颗粒尺寸为20～25nm,比表面积为16.01m2/g,其光催化性能优于单独的ZnO,SnO2和ZnSnO3.当甲基橙浓度为20mg/L,800℃煅烧1h的ZnO/ZnSnO3复合氧化物光催化剂用量为100mg,300W高压汞灯光照反应60min时,甲基橙的脱色率在90%以上.     

微乳液法制备核壳型磁性Eu^3＋-Fe3O4/TiO2纳米复合粒子

用反相微乳液法制备了TiO2纳米粒子、Eu3 掺杂的TiO2纳米粒子及以Fe3o4为核以TiO2为包覆层的核壳型磁性复合纳米粒子,用电镜和X射线衍射研究了样品的形貌和晶体结构,并以甲基橙为目标降解物,研究了不同催化剂的光催化活性.结果表明,Eu3 的掺杂可以提高TiO2光催化剂的活性,核壳型磁性Eu3 -F3O4/TiO2纳米复合粒子能够回收重复利用,保持催化活性.     

高岭土复合纳米二氧化钛光催化降解甲基橙研究

制备了纳米TiO2/粘土复合光催化剂,其降解甲基橙效果比较显著,研究表明:在pH=2,甲基橙浓度为20mg/L,催化剂使用量为5g/L时对甲基橙有最好的降解效果,其平均回收率达到92%,有助于进一步探索提高光催化氧化反应效率的方法与途径,对实际的废水处理也有很好的指导意义。     

LaFeO3/TiO2复合光催化剂的制备及性能

采用溶胶—凝胶法制备了LaFeO3/TiO2复合光催化剂,并用X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱仪(UV-Vis)对所制备的光催化剂进行了表征,根据催化剂对甲基橙的降解率对其活性进行评价。结果表明:复合了铁酸镧的LaFeO3/TiO2光催化活性要高于未复合的TiO2光催化剂,当复合浓度为0.2%较佳,甲基橙降解率可达56.34%。     

固相反应合成NiO-ZnO纳米复合光催化剂

以ZnSO4·7H2O、NiSO4·6H2O和(NH4)2C2O4·H2O为原料,通过球磨固相反应首先合成出前驱物NiC2O4.2H2O-ZnC2O4·2H2O。进而将该前驱物加热分解制得p-n结型NiO-ZnO纳米复合光催化剂。用X射线衍射分析对产物的物相组成、平均晶粒大小进行表征。结果表明,在400～800℃热处理温度内,产物NiO-ZnO由立方相NiO和六角相ZnO组成;500℃煅烧2 h的NiO-ZnO样品中NiO和ZnO的平均粒径分别约为31.7 nm和17.6 nm。以Cr6+溶液和甲基橙溶液的光催化降解为模型反应,研究NiO-ZnO纳米复合光催化剂的光催化活性,实验结果表明,p-n结型NiO-ZnO纳米复合光催化剂对Cr6+的光催化还原活性高于商业P-25 TiO2和纯ZnO,但对甲基橙氧化活性却稍低于商业P-25 TiO2。     

模板剂-水热法合成纳米ZnFe2O4-TiO2光催化剂

研究了以多孔陶粒浮球为载体，采用模板剂-水热法制备了纳米ZnFe2O4／TiO2复合光催化剂膜。主要研究了ZnFe2O4的掺杂对TiO2晶相结构、烧结温度、吸光性能及其光催化活性的影响和模板剂PEO20PPO70PEO20即P123的添加对ZnFe2O4／TiO2复合光催化剂膜性能的影响。采用XRD、UV—Vis吸光光谱、SEM和EDS等对ZnFe2O4／TiO2复合光催化剂膜的性能进行了表征。研究结果表明，适量掺杂ZnFe2O4，可以使TiO2成为催化活性较好的锐钛矿相；适量的添加模板剂P123可以提高TiO2的比表面积，P123与TiO2的摩尔比为0．02：1时催化效果最好，这时ZnFe2O4/TiO2光催化剂对甲基橙脱色率在40min时可以达剑80％以上。     

Fe3+、Si4+共掺杂TiO2光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Fe/Ti/Si复合光催化剂,通过对甲基橙的降解来研究其光催化活性.结果表明,Fe的掺杂提高了光催化剂的光响应范围,可以充分地利用太阳光,Fe最佳掺量为3.5×10-6mol/g;适量掺杂SiO2增强了光催化剂的热稳定性,其最佳掺量为15%;Fe、Si共掺杂TiO2在脱色过程中产生了协同作用,提高了催化剂的光催化活性.