WO3/g-C3N4复合光催化剂制备及其可见光催化性能

将自制层状石墨相氮化碳(g-C₃N₄)和WO₃纳米片均匀混合,经煅烧制备WO₃/g-C₃N₄复合半导体。利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS和PL对其进行表征。结果表明,g-C₃N₄呈现类石墨烯状片层结构,WO₃为纳米片状结构,且分散在g-C₃N₄表面;与WO₃复合后,UV-Vis吸收边发生了红移,拓宽了g-C₃N₄对可见光的响应。以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,考察WO₃/g-C₃N₄的光催化降解性能。WO₃/g-C₃N₄质量比为1∶5时,表现出最佳的光催化活性,可见光照60 min后,RhB降解率可达到94.9%。光催化剂具有良好的稳定性,重复使用6次后,RhB的降解率依然达到88.9%。光催化机制研究表明,超氧自由基(·O₂?)是光催化降解RhB的主要活性物种。      

单晶WO3/红磷S型异质结的构建及光催化活性研究(英文)

S型异质结被广泛应用于光解水产氢和解决环境污染问题。本研究通过简单的水热法制备了单晶WO₃/水热处理后的红磷(HRP)复合材料。XPS和EPR等表征结果证实单晶WO₃/HRP复合材料形成了S型异质结。5%WO₃/HRP异质结复合物在可见光下展现出最佳的光催化活性,在4min内对罗丹明B(RhB)的降解率高达97.6%。此外,制氢速率可以达到870.69μmol·h^-1·g^-1,是纯HRP的3.62倍。这可归功于单晶WO₃和HRP之间形成紧密的S型异质结,使其光生载流子快速分离并提高氧化还原能力。本研究制备的RP基光催化剂为解决日益增长的清洁新能源和饮用水需求提供了参考。     

Ru单原子负载g-C3N4催化剂的制备及其光催化固氮性能研究

采用固相原位还原法成功合成了负载钌(Ru)单原子的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)催化剂。研究结果表明,Ru以单原子形式分散在g-C₃N₄材料表面上,Ru的负载使g-C₃N₄的3-s-三嗪单元结构的有序度降低,通过傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)测试分析可知催化剂中含有氰基,氰基导致了分子结构缺陷。Ru和氰基均为电子受体,可加速光生电子的转移并作为催化活性位点。负载Ru单原子后,g-C₃N₄的光吸收范围变宽,光吸收强度增强,使得Ru单原子负载g-C₃N₄具有良好的光催化活性,光催化固氮效率高达113.23μg·g^-1 cat·h-1,是单相g-C₃N₄催化剂的2.7倍。同时,Ru原子负载的g-C₃N₄还显示出很好的稳定性,经5次循环实验后光催化固氮效率仍能维持在106.75μg·g^-1 cat·h^-1。此外,通过光致发光光谱(PL)、电化学阻抗谱(EIS)等表征手段探究了Ru单原子g-C₃N₄的光催化固氮机理,其中氮气、超纯水和光照是使催化剂发挥光催化固氮作用的必要条件。     

Bi/WO3复合光催化材料的制备及其抗菌性能

以WO₃为基底,五水硝酸铋(Bi(NO₃)₃·5H₂O)为铋源,通过紫外还原法在WO₃表面沉积具有表面等离子体效应(SPR)的半金属Bi0,制备了具有可见光响应的Bi/WO₃复合光催化材料。以大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)为实验对象,考察了所制备复合材料的光催化抗菌性能、结合结构和光电化学性质表征,对Bi的负载量进行了优化。研究发现:优选得到的0.6 mmol Bi/WO₃能够在120 min内灭杀99%以上的细菌。进一步考察了灭菌机制,通过添加不同种类的捕获剂,结合电子顺磁共振(ESR)技术,发现羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O₂?)是导致E. coli失活的主要活性物种。      

Light-responsive color switching of self-doped TiO2-x/WO3·0.33H2O hetero-nanoparticles for highly efficient rewritable paper

Smart materials that reversibly change color upon light illumination are widely explored for diverse appealing applications.However,light-responsive color switching materials are mainly limited to organic molecules.The synthesis of inorganic counterparts has remained a significant challenge because of their slow light response and poor reversibility.Here,we report a seeded growth strategy for the synthesis of TiO_2-x/WO₃·0.33H₂Ohetero-nanoparticles(HNPs)with networked wire-like structure of?10 nm in diameters that enable the highly reversible light-responsive color switching properties.For the TiO_2-x/WO₃·0.33H₂OHNPs,T P species self-doped in TiO_2-xnanoparticles(NPs)act as efficient sacrificial electron donors(SEDs)and Ti-O-W linkages formed between TiO2-x and WO30.33H2O NPs ensure the nanoscale interfacial contact,endowing the HNPs enhanced photoreductive activity and efficient interfacial charge transfer upon ultraviolet(UV)illumination to achieve highly efficient color switching.The TiO_2-x/WO₃·0.33H₂OHNPs exhibits rapid light response(<15 s)and long reversible color switching cycles(>180 times).We further demonstrate the applications of TiO_2-x/WO₃·0.33H₂O HNPs in ink-free,light-printable rewritable paper that can be written on freehand or printed on through a photomask using UV light.This work opens an avenue for designing inorganic light-responsive color switching nanomaterials and their smart applications.     

WO3-Ag/石墨相C3N4 Z型复合光催化剂的合成及其光催化性能

采用水热法合成WO₃纳米棒，并通过简单的溶剂蒸发法及光沉积法实现WO₃-Ag/石墨相C₃N₄(g-C₃N₄)复合光催化剂的合成。采用XRD、SEM、TEM等对材料进行全面表征。结果表明，由于成功构建了Z型异质结，WO₃-Ag/g-C₃N₄复合光催化剂能够拓展可见光响应，有效抑制光生电子与空穴复合。最佳工艺条件下所得WO₃-Ag/g-C₃N₄复合光催化剂在100 min时光催化降解罗丹明B (RhB)的效率可达96.8%，且WO₃-Ag/g-C₃N₄复合光催化剂具有优异的稳定性。光催化机制表明，光催化实验中真正的活性物质为羟基自由基与超氧自由基。      

纳米WO3/TiO2的制备及光催化甲烷和水的反应性能

采用溶胶-凝胶法制备了WO3/TiO2纳米复合催化剂,通过XRD、IR、UVDRS技术对材料的表面性质与构造、光响应性能进行了表征,并研究了该催化剂作用下光催化甲烷和水生成甲醇的反应性能;考察了煅烧温度、WO3掺杂量对光催化活性的影响,并研究了反应条件对甲醇产量的影响。结果表明:掺入WO3使TiO2光催化活性提高,扩大了光激发波长范围;催化剂煅烧温度为600℃、WO3摩尔分数为3%时,光催化性能最佳;在紫外光照射下,光激发WO3/TiO2表面产生光生空穴,催化甲烷转化为甲醇,甲烷转化率为16.2%,对甲醇的选择性达到76%。     

Ag-BiOBr/WO3复合材料的制备及强化磺胺异噁唑去除性能

抗生素类药物因其抗菌效果好在人畜医疗等领域得到广泛应用,但其在环境中难以自然分解,光催化氧化技术在降解持久型有机物方面有着光明的应用前景。然而,常规的光催化材料光谱吸收范围不够宽、光生载流子复合率过高,严重制约了催化材料的应用推广。因此,亟待研发更有效安全的去除技术。本文利用光沉积法将Ag单质负载于BiOBr/WO₃ p-n型异质结材料表面,构建出新型Ag-BiOBr/WO₃材料,并将其用于光催化降解磺胺异噁唑。采用XRD、TEM、XPS、UV-vis DRS等技术对其进行表征表明,Ag的沉积拓展了材料的光响应范围,显著加快光生载流子的分离速度,从而提高了光催化性能。单质Ag含量为15wt%的材料为降解磺胺异噁唑效率最高的复合材料。当溶液中催化剂浓度为0.3 g/L,磺胺异噁唑浓度为5 mg/L,pH为7时,在60 min时光催化降解磺胺异噁唑的效率最高,可达98.1%,降解速率常数分别为BiOBr、WO₃和BiOBr/WO₃的28.79倍、36.37倍和7.59倍。经过5次循环实验后,15wt%A...     

Ti1Li3Al2-LDHs/g-C3N4复合材料的制备及其光催化CO2-甲苯反应特性

光催化CO₂还原是实现CO₂绿色转化利用的重要途径之一,但一直受其反应转化效率低的制约。开发新的CO₂还原反应体系和提高光催化剂的可见光利用率及光生电子与空穴的分离效率是解决上述问题的有效方法。本文利用甲苯作为底物,构建了光催化CO₂-甲苯耦合反应的新体系,并通过静电组装法合成了Ti₁Li₃Al₂-层状双氢氧化物(LDHs)/石墨相氮化碳(g-C₃N₄)复合光催化剂。重点研究了该复合光催化剂的光电性质及在CO₂-甲苯耦合反应体系中的光催化反应特性。结果表明,在光催化CO₂-甲苯耦合体系中,Ti₁Li₃Al₂-LDHs/g-C₃N₄作用下,CO₂被还原为CO,甲苯被氧化为苯甲醇、苯甲醛及苯甲酸苄酯,其中苯甲醛和苯甲醇的含...     

纳米LaFeO3-TiO2光催化还原CO2

采用柠檬酸络合-溶胶-凝胶法制备LaFeO3-TiO2纳米催化剂,并用TG-DTA、FT-IR、UV-Vis、XRD对其表征,研究煅烧温度、LaFeO3复合量对光催化催化还原CO2制甲醇性能影响及反应优化条件。结果表明,LaFeO3与TiO2的复合可以抑制TiO2的晶相转变,拓宽催化剂光响应范围,提高光催化性能。优化条件为:催化剂煅烧温度为800℃,复合质量分数为3%的LaFeO3,催化剂用量为2.0g/L,反应时间为7h,CO2流量为200mL/min,反应温度为90℃,反应液中NaOH和Na2SO3的浓度均为0.10mol/L,甲醇的产率达325.49μmol/g。并初步探讨了LaFeO3-TiO2光催化还原CO2机理。     

α-Fe2O3/W18O49纳米复合光催化剂的制备及其光催化固氮性能研究

采用水热法合成α-Fe_2O_3/W_(18)O_(49)复合光催化剂,将α-Fe_2O_3颗粒修饰在W_(18)O_(49)颗粒表面。通过XRD、SEM、FTIR、XPS和UV-vis等表征手段分别研究了样品的物相、结构、形貌、组成和吸光特性等。并利用光催化固氮装置考察了模拟太阳光照射下,不同复合比例下样品的光催化固氮的性能。结果表明,复合后催化剂较原始催化剂具有更窄的禁带、更高的可见光响应强度;2%α-Fe_2O_3/W_(18)O_(49)纳米复合材料光催化固氮性能最佳,在3 h内的光催化反应的固氮量达到了1861.43μg·g~(-1)_(cat),为单一W_(18)O_(49)催化剂的固氮量的～1.97倍。最后,讨论了有关2%α-Fe_2O_3/W_(18)O_(49)异质结光催化固氮的可能机制。     

W掺入对Ti0.8Zr0.2Ce0.2O2.4/Al2O3-TiO2-SiO2催化脱硝性能的优化

以Al₂O₃-TiO₂-SiO₂(ATS)为载体、Ti_0.8Zr_0.2Ce_0.2O_2.4(TZC)为催化活性组分, 采用挤出成型法制备系列整体式TZC/ATS及W掺入催化剂样品。研究了W掺入对催化剂TZC/ATS 的氨气选择性催化还原(NH₃-SCR)脱除NO活性及抗K₂O、CaO等毒性的影响, 比较了Ti_0.8Zr_0.2Ce_0.2W_0.08O_2.64/ATS(TZCW_0.4/ATS)催化剂与V₂O₅(WO₃)/TiO₂催化剂的抗K₂O、CaO等中毒性能, 并采用N₂-BET、XRD、SEM和NH₃-TPD等技术手段分别表征了催化剂的比表面积、固相结构、微观形貌及表面酸性。结果表明, 当活性组分中Ti/Zr/Ce/W元素摩尔比为4:1:1:0.4时, TZCW_0.4/ATS催化剂NH₃-SCR脱除NO的效率最高、稳定性最好。W掺入显著增强了催化剂的抗K₂O及CaO毒性能力, 且TZCW_0.4/ATS催化剂抗K₂O及CaO的中毒能力明显强于V₂O₅(WO₃)/TiO₂催化剂。分析表明, W掺入提高了TZCW_0.4/ATS催化剂的比表面积, 增加了催化剂的表面酸量, 从而优化了催化剂的脱硝性能。     

WO3/BiVO4复合薄膜的制备及其光电化学性能

导电玻璃作为基底制备WO₃纳米片薄膜，通过改变旋涂BiVO₄次数，以WO₃纳米片薄膜为基底成功制得不同厚度的WO₃/BiVO₄复合薄膜样品。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对样品进行表征，并对WO₃/BiVO₄复合薄膜样品进行吸收光谱、光电流、光电催化和交流阻抗测试。结果表明：WO₃/BiVO₄复合薄膜样品的光电流密度和光电催化降解效率相较于单一WO₃纳米薄膜都得到了提高，具有更好的光电化学性能。且旋涂两次BiVO₄的WO₃/BiVO₄复合薄膜样品有最高的光电流密度值(1.79 mA/cm²)和光电催化降解效率(约为60.5%),比单一WO₃材料的光电流密度(1.30 mA/cm²)提高了27.4%,光电催化降...     

氧还原电催化剂Pt/WO3-C的制备及稳定性研究

采用化学沉淀法由HCl-Na₂WO₄制备WO₃-C复合载体, 通过微波辅助乙二醇还原法制备Pt/WO₃-C复合载体催化剂。研究了WO₃含量以及热处理温度对Pt/WO₃-C催化剂性能的影响, 采用X射线衍射、透射电子显微镜和能量散射光谱对Pt/WO₃-C的物化结构和组成进行了表征。结果表明, WO₃的最佳含量为10wt%, N₂气氛中热处理适宜温度为250℃。所制备的Pt/WO₃-C催化剂中WO₃以单斜晶型存在, Pt颗粒的平均粒径为2.77 nm。通过循环伏安法和单体质子交换膜燃料电池极化曲线测试了Pt/WO₃-C催化剂的电化学性能, 证实了Pt与WO₃之间存在协同催化作用, 与Pt/C催化剂相比, Pt/WO₃-C的催化活性和稳定性都有明显改善。     

波浪纹黑色二氧化钛微米管的制备及其光催化性能研究

为了提高TiO₂的光催化性能，以钛酸丁酯(TBT)为钛源通过溶胶-凝胶法制备出TiO₂前驱体，再以棉纤维为模板，将吸附有TiO₂前驱体的棉纤维煅烧后得到了一种表面呈波浪纹的TiO₂微米管，随后通过原位固态还原法，以硼氢化钠(NaBH₄)为还原剂制备出黑色二氧化钛(TiO_2-x)光催化剂。采用X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱等手段对样品晶体结构与表面化学状态进行表征。以可见光下亚甲基蓝(MB)的光降解反应为模型，对所制备的TiO_2-x的光催化性能进行评估。结果表明：相比于TiO₂,TiO_2-x在可见光下具有更高的催化活性，3h内对MB的降解率达到65.1%,是一种性能优异的光催化剂。     

g-C3N4/MoS2纳米片/氧化石墨烯三元复合催化剂的制备及可见光催化性能

采用球磨法制备 g-C₃N₄/MoS₂纳米片/氧化石墨烯(GO)三元复合催化剂。运用X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光致激发光谱(PL)等分析手段, 对催化剂的结构、形貌和光学性能进行表征。结果表明: MoS₂纳米片和g-C₃N₄形成异质结结构, 均匀地分散在氧化石墨烯的表面上。以罗丹明B(RhB)为模拟污染物, 研究三元复合催化剂在可见光照射下的光催化特性。结果显示: 三元复合催化剂在120 min内对RhB的降解率达到96%, 其降解动力学常数分别是g-C₃N₄、g-C₃N₄/ MoS₂、g-C₃N₄/GO复合催化剂的3、2.1和2.8倍。根据实验结果及能带结构提出了三元复合催化剂可能的光催化机理。     

低温相变V1-xMoxO2-yFy(M)的固相合成及其光学隔热性能研究

为解决低温热致相变性VO₂(M)智能窗材料实际应用对绿色节能生产技术的需求,借助偏心振动磨作为预处理分散设备,以V₂O₅和酸为原料,优化了固相法合成VO₂(M)的合成工艺,研究了Mo/F共掺型低温热致相变V_1-xMo_xO_2-yF_y 材料的制备工艺及Mo/F掺量对VO₂(M)的相变调控规律,评价了其光学及隔热性能。结果显示10 min/10.0 g原料的研磨时间和750℃的焙烧温度下可获得纯相VO₂(M)。以钼酸铵和氟化铵为Mo/F共掺原料,可获得相变温度随掺量呈规律性下降的低温热致相变V_1-xMo_xO_2-yF_y(M),2%Mo和3%F掺杂后VO₂(M)相变温度降低至38.20℃。VO₂(M)和V_1-xMo_x<...     

LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2@WO3复合正极材料的制备与性能

为改善LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（NCM）锂离子电池三元正极材料的电化学性能,采用液相蒸发法将WO₃包覆于NCM表面,得到NCM@WO₃复合正极材料。通过XRD、SEM和TEM对NCM@WO₃复合材料的结构和形貌进行表征,利用充放电测试、循环伏安及交流阻抗测试对其电化学性能进行表征。结果表明,当WO₃包覆量为3wt%时,NCM@WO₃复合材料性能最佳,在0.5 C下的首次放电比容量为179.9 mA·hg-1,不可逆容量损失降低至42.4 mA·hg-1,循环50圈后容量保持率为98.3%。WO₃的包覆提高了锂离子扩散速率,减少了电极材料与电解液的副反应,NCM@WO₃复合材料的电化学性能得到提升。      

界面电荷快速转移提升铜修饰氧化钨光催化性能

非贵金属修饰可以有效增强单一半导体的光生电荷分离, 进而改善光催化活性。采用一种简单的抗坏血酸室温还原法制备了WO₃-Cu复合光催化材料, 并用不同表征手段对其组成和结构进行了表征。结果显示, Cu颗粒沉积在WO₃纳米立方的表面, 在模拟太阳光照射下, 与WO₃相比, WO₃-Cu复合材料具有良好的光催化降解刚果红的能力。活性物种捕捉实验以及顺磁共振结果表明, 光诱导产生的空穴、羟基自由基、超氧自由基阴离子等活性物种在刚果红降解过程中起主要作用。根据光电化学测试结果, WO₃在光催化过程中产生的电子快速转移向Cu颗粒, 可以有效分离光生电子-空穴对并加快光生载流子迁移, 进而有利于光催化反应的发生, 从而使WO₃表现出较高的光催化活性。     

CeO2/BiOI/g-C3N4三相复合材料的制备及可见光催化降解RhB性能研究

通过溶剂热和超声搅拌合成了CeO₂/BiOI/g-C₃N₄三相复合材料。利用XRD、SEM、TEM和UV-Vis DRS等手段对该材料的成分、结构和光学性质进行表征。制备的CeO₂/BiOI/g-C₃N₄三相复合材料界面结构构建良好,光响应性能好,各相分布均匀且结晶程度较高。光催化降解实验表明,在可见光(λ>420 nm)下,CeO₂/BiOI/g-C₃N₄(Ce、Bi物质的量比为2∶1,g-C₃N₄质量分数为5%)三相复合材料光催化降解RhB的效率达到71%,是纯相CeO₂的7倍、纯相BiOI的10倍。同时光催化重复实验结果表明,光催化材料显示出良好的稳定性,经四次循环后,光催化效率基本无降低。最后探讨了复合材料的光催化机理,明确光催化实验中真正的活性物质为空穴及超氧自由基。