铁-锌卟啉框架材料及其可见光催化降解罗丹明

以5,10,15,20-四-(4-羧基苯基)锌卟啉(ZnTCPP)为配体,以金属Fe为节点构筑了具有三维网状结构的铁-锌卟啉框架材料PCN-600(Zn),采用PXRD、SEM、UV-Vis DRS对所得材料进行了表征,并将其用于可见光下罗丹明B(Rh B)的降解反应,考察了H_2O_2浓度对PCN-600(Zn)光催化性能的影响,并通过捕获实验确定了光催化反应过程中的主要活性物种,对比了PCN-600(Zn)与另一种锆-锌卟啉框架材料PCN-222(Zn)的光催化性能。结果表明:在H_2O_2的协同作用下,PCN-600(Zn)对Rh B的降解表现出显著的催化活性,可见光照射90min后降解率可达94.2%。在实验范围内,随着H_2O_2浓度的增加,PCN-600(Zn)的催化活性不断提高,H_2O_2用量为4 mL时可最大程度上提升催化剂效率。实验证明,在催化过程中,空穴(h~+)为主要活性中间体,·OH和·O_2~-也起到了一定的作用。此外,PCN-600(Zn)的光催化性能明显强于PCN-222(Zn),相同实验条件下,前者Rh B的降解率可达95.9%,后者仅为67.6%。     

COF/CdS复合材料的制备及其可见光催化性能研究

为开发可见光响应型共价有机框架(COF)材料,以COF材料为基底构筑异质结催化剂,达到高效利用太阳能进行催化降解有机染物。首先以三醛基间苯三酚和2,5-二氨基-1,4-苯二硫酚为构筑单体,制备一种巯基功能化COF(HS-COF)作为基底材料,并利用巯基锚定Cd²⁺,然后以硫脲为硫源,通过原位生长法,实现在基底HS-COF表面原位生长CdS纳米颗粒,并利用透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、X-射线衍射以及X-射线光电子能谱对所制备的复合材料(COF/CdS)表面的微观形貌进行表征。实验以罗丹明B(RhB)为模型污染物,在可见光照射条件下考察COF/CdS复合材料的光催化降解性能。结果表明,CdS纳米颗粒成功固载在基底COF材料表面,其对RhB降解率高达92.5%,反应速率常数为0.014 5 min^-1,与单相COF材料、CdS纳米颗粒及物理混合COF/CdS相比,其表现出更强的可见光催化性能,这表明COF/CdS具有优异的光催化活性。此外,该异质结催化剂具有良好的稳定性,经5次循环使用后对RhB降解率仍在75%以上。     

片状BiVO4/BiOI复合材料的制备及其光催化降解罗丹明B性能研究

采用水热-沉淀法制备一系列不同比例的BiVO_4/BiOI复合材料。通过XRD、SEM等手段,该片状复合材料由单斜相的BiVO_4和四方相的BiOI组成。研究BiVO_4、BiOI和BiVO_4/BiOI复合材料对可见光(λ400 nm)下催化罗丹明B (RhB)降解性能。结果表明,BiVO_4/BiOI复合材料的光催化性能相对于单一的BiVO_4和BiOI催化剂有了明显提升,0. 10-BiVO_4/BiOI可见光照射60 min,其催化降解RhB效率可达97%,经过四次循环使用,其仍然保持良好的催化活性与结构稳定性。     

SDBS辅助合成Y2O3/Ag3VO4光催化剂及其催化可见光降解罗丹明B

以V2O5, AgNO3和Y(NO3)3×6H2O为原料、十二烷基苯磺酸钠为辅助剂,采用直接沉淀法和浸渍法制备单斜晶相Ag3VO4和Y2O3/Ag3VO4复合催化剂,表征了产物的结构和形貌,并分析了其形成机理;在可见光下研究了其催化可见光降解罗丹明B(RhB)的性能. 结果表明,所得Y2O3/Ag3VO4复合催化剂吸收边相对纯相Ag3VO4发生红移,禁带宽度减小至1.83 eV,电子-空穴对复合几率降低,对RhB有较好的可见光催化活性和稳定性,可见光照射15 min后,0.08 g 3% Y2O3/Ag3VO4催化200 mL 8 mg/L RhB溶液的降解率达94.2%.     

Bi2WO6的静电纺丝法制备及其光催化性能

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、钨酸铵[(NH4)10W12O41]和柠檬酸铋铵(C6H13BiN2O7.H2O)为原料,利用静电纺丝技术成功制备了PVP/C6H13BiN2O7.H2O-(NH4)10W12O41(简写为PVP/BiWO)前躯体,对PVP/BiWO缓慢控温处理制得Bi2WO6。采用差热-热重分析(TG-DTA)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis-NIR/DR)等分析手段研究热处理温度对材料结构的影响,通过罗丹明B(RhB)光降解反应研究其光催化性能。结果表明,可见光照射下,热处理温度600℃时材料的光催化活性最好,并探讨了其光催化机理。     

表面担载型CdS/K_2La_2Ti_3O_(10)复合物的制备及光催化活性研究

采用沉淀法将Cd S担载到K2La2Ti3O10表面,制备了不同Cd S含量的Cd S/K2La2Ti3O10复合物,分别运用XRD、SEM、TEM、EDX、PL、XRF、BET和UV-Vis等手段对其进行表征。通过可见光下降解罗丹明B考察光催化活性,研究催化剂担载量、投加量和罗丹明B溶液初始p H值对光催化活性的影响。结果表明,担载Cd S后K2La2Ti3O10的吸收带边向可见光区移动,并且光催化活性有明显提高。在催化剂投加量为0.25 g,担载量为35%(wt)的条件下,可见光照射2 h,10 mg×L~(-1)的罗丹明B溶液的降解率可达到97.8%。最后提出了Cd S/K2La2Ti3O10复合物光催化降解罗丹明B的机理。     

Sb_2O_3/BiOBr复合物的制备及其对RhB的去污作用

为了进一步提高BiOBr在可见光范围内的光催化性能,通过简单的低温液相法制备了不同质量掺杂比的三氧化二锑/溴氧化铋(Sb_2O_3/BiOBr)复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜形貌分析(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光漫反射(UV-Vis/DRS)、透射电子显微镜(TEM)等对材料进行了表征,并以罗丹明B(RhB)为目标污染物,在模拟可见光条件下研究了复合物对RhB的光催化降解性能。结果表明,Sb_2O_3的掺杂显著提高了复合物的吸附能力;同时,Sb_2O_3的掺杂促进了BiOBr表面羟基(OH~-)的产生,该基团能够有效捕获空穴(h~+),从而提高光催化活性。当Sb_2O_3掺杂量为3%(质量分数)时降解效果最佳,60min内Rh B的降解率比纯相BiOBr提高了20.03%,达到了95.41%。多次重复实验,复合物的光催化性能并没有发生明显的减弱,表明复合物同时也具有较好的稳定性。     

Cr^3+掺杂对ZnGa2O4光催化性能影响的研究

试验以Ga(NO3)3·9H2O、Zn(NO3)2·6H2O、Cr(NO3)3·9H2O、Na3C6H5O7·2H2O为原料,采用水热法制备Cr^3+掺杂ZnGa2O4。通过XRD、TEM对样品的结构和形貌进行表征,通过UV-vis DRS、PL对样品进行光学性能表征,利用紫外-可见光分度计测试罗丹明B的吸光度变化情况对样品进行光催化性能检测。研究掺杂量、煅烧温度、保温时间对ZnGa2O4的影响,试验结果表明,最佳制备条件为:Cr^3+掺杂量1.0%、煅烧温度700℃、保温时间8 h。最佳条件下ZnGa1.99Cr0.01O4降解罗丹明B在60 min降解率可达97%;ZnGa1.99Cr0.01O4产氢量为446.4μmol/g,对比Zn Ga2O4产氢量为184.7μmol/g,产氢量增加。     

g-C3N4/CQDs光催化材料的制备及性能

采用高温热解法制备了石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与碳量子点(CQDs)进行水热复合,得到g-C_3N_4/CQDs复合光催化剂。采用SEM、TEM、FTIR、XRD、UV-Vis/DRS、XPS、N2吸附-脱附等温线手段对制备的复合光催化剂进行了表征,以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/CQDs的可见光催化活性及稳定性。结果表明:与g-C_3N_4相比,g-C_3N_4/CQDs对可见光吸收强度增加,同时其吸收波长向可见光区发生红移;当CQDs含量为1.5%(以g-C_3N_4质量为基准)时,所得g-C_3N_4/CQDs光催化材料的催化活性最佳,其对Rh B的光催化降解率是54.5%,是g-C_3N_4光催化降解率的1.38倍,化学反应动力学拟合相关系数R2=0.9982。且g-C_3N_4/CQDs循环使用3次后,其催化降解率仍保持在50%以上。光催化机理研究表明,空穴(h+)、超氧阴离子自由基(·O2–)、过氧化氢分子(H2O2)和羟基自由基(·OH)都是光催化过程中的主要活性物种,四者氧化作用大小依次为:h+·O2– H2O2·OH。     

吡啶对含硫四氮杂钴卟啉光催化性能的影响

制备了负载型含硫四氮杂钴卟啉光催化剂CoPz(HOCH_2-dtn)4/resin,研究了其对罗丹明B(RhB)的吸附脱附性能、光照下对RhB的降解作用及吡啶对其光催化降解RhB的影响。结果表明,负载型催化剂对RhB在2h内达到吸附脱附平衡,吸附率为15%左右;催化剂能较好地催化RhB的降解,吡啶分子能与催化剂中心金属钴轴向配位,对其光催化活性起到了明显的促进作用。     

一种平面Pd(Ⅱ)配合物的合成结构以及光催化性质的研究

配合物[Pd(dmphen)CO3]·H2O(dmphen是2,9-二甲基-1,10-菲咯啉)已合成和表征。钯配合物是采用水热合成法制备的,利用X射线单晶衍射法、元素分析、红外等方法对其进行表征。本文以亚甲基蓝(MB)为探针进行了光催化反应对其进行降解,测评了[Pd(dmphen)CO3]·H2O配合物的光催化降解活性。结果表明,在300 W氙灯光源照射下,该配合物对亚甲基蓝光的催化降解有一定效果,亚甲基蓝(MB)的光催化降解率由时间和Pd配合物的参与共同决定。     

Photocatalytic Activity of Metalloporphyrin–Titanium Mixtures in Microemulsions

This report explores the photocatalytic activity of TiO₂, Ti(IV) citrate and Zn(II) tetraphenyl porphyrin (ZnTPP) and its mixtures in water/oil (W/O) and O/W microemulsion (μE). The 4-chlorophenol was used to assess the efficiency of the photoactive compounds in a degradation process. A simple photoelectrochemical study based on cyclic voltammetry was also developed. The results revealed that most of the photocatalytic procedures developed are effective in the degradation process. However, phenol was the major product obtained.     

铝掺杂纳米ZnO颗粒光催化降解活性艳蓝X-BR

以乙酸锌[Zn(CH3COO)2·2H2O]、氢氧化锂(LiOH·H2O)和氯化铝(AlCl3·6H2O)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纯纳米ZnO和掺铝ZnO,并用X射线衍射光谱、傅立叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线光电子能谱和高分辨率透射电子显微镜对其进行了表征. 用紫外灯作为光源,活性艳蓝XB-R溶液为光催化反应模型降解物,研究了ZnO及掺铝ZnO的光催化性能,并考察了前驱体焙烧温度、光催化温度、光照时间、底物浓度、光催化剂的暗吸附性能、铝掺杂量以及催化剂的加入量等因素对降解率的影响. 结果表明,焙烧温度300℃时,晶粒结晶良好,粒径小;掺杂铝离子提高了ZnO的光催化活性,掺杂铝离子浓度为5%(摩尔比)的ZnO的光催化性能最好;掺杂后的样品粒度分布更均匀,且明显变小;在30℃下,加入催化剂浓度为0.1 g/L、降解时间为45 min时,对活性艳蓝XB-R溶液的降解率达到95%.     

高活性Cu-MnO2类氧化物酶降解罗丹明B

纳米酶因其优良的催化活性在环境修复领域引起人们的广泛关注。元素掺杂可提升纳米酶催化性能。采用一步水热法制备了高活性铜掺杂二氧化锰（Cu-MnO2）类氧化物纳米酶（简称为类氧化物酶），并探究了Cu-MnO2催化降解罗丹明B（RhB）染料的效果。结果表明，铜掺杂后Cu-MnO2产生了协同效应，增强了Cu-MnO2的类氧化物酶催化活性，当溶液pH=3、RhB初始质量浓度为50 mg/L、Cu-MnO2用量为0.01 g时，30 min内可完全降解RhB，并且催化剂使用5次后RhB降解率仍达75%。此外，对环丙沙星、氧氟沙星、四环素和对苯二酚等难降解的污染物的降解率分别为88.86%、90.47%、92.62%和90.99%。Cu-MnO2类氧化物酶催化降解RhB的机理研究表明，富含氧空位的Cu-MnO2中存在丰富的空穴（h+），有利于吸附和催化溶解氧生成大量的单线态氧（1O2）和少量的超氧自由基（O2·-）等活性氧物种用于快速降解有机污染物。     

Novel meso-substituted porphyrins: Synthesis, characterization and photocatalytic activity of their TiO2-based composites

Two series of novel meso-substituted porphyrins, namely 5,10,15,20-tetra[4-(3-phenoxy)-propoxy]phenyl porphyrin, the structural analogue 5,10,15,20-tetra[2-(3-phenoxy)-propoxy]phenyl porphyrin and their Co(II) Cu(II) and Zn(II) complexes were synthesized. The compounds were characterized using various spectroscopic techniques and their molecular structure was proposed based on density functional theory calculations. The diverse properties of the porphyrin derivatives result from the different stereochemistry of the particular substituents at the meso site on the macrocycle and are controlled also by the coordinated metal. The ¹H NMR spectrum of the free-base porphyrin showed a complicated spin-splitting. The photocatalytic activities in degradation of 4-nitrophenol were investigated using polycrystalline TiO₂ impregnated with the porphyrins and metalloporphyrins. The Cu(II) porphyrin was a more effective sensitizer than other metal containing compounds (M = Co, Zn) as well as the free-base. Photocatalytic activity was also influenced by spatial positions of the substitutions on the porphyrin molecules.     

锌尖晶石ZnM2O4(M=Cr,Mn,Fe)纳米晶的制备及其在可见光下对染料的光催化降解

采用无机盐溶胶-凝胶法,以硝酸锌、硝酸铁、硝酸铬、硝酸锰为原料,柠檬酸为络合剂,在空气气氛中,制得干凝胶经600 ℃热处理制备了系列锌尖晶石ZnM2O4(M=Cr,Mn,Fe)纳米粉体.用X射线衍射仪和透射电子显微镜分别对粉体的结构、形貌进行了分析和表征.结果表明:制备的ZnCr2O4,ZnMn2O4和ZnFe2O4粉体均为单一尖晶石晶体结构,呈不规则颗粒状,粒径为10～35 nm.通过紫外-可见漫反射吸收光谱,得到吸收极限波长分别红移至400,600,680 nm,具有较好的可见光响应.在高压汞灯(λ＞400 nm)和太阳光照射下,纳米ZnM2O4(M=Cr,Mn,Fe)粉体对甲基橙、酸性红B、活性艳红K-2G等有机模拟降解液的2h脱色降解率分别达到80%,57%和39%以上,表明锌尖晶石ZnM2O4(M=Cr,Mn,Fe)光催化剂具有良好的可见光催化活性,并随禁带宽度Eg的减小,催化活性增加.根据无机固体化学能带理论和晶体场理论,依据M-O电负性和d电子数量讨论了它们光催化活性的差别.     

巯基化Zr-MOFs/聚酯无纺布复合材料制备及应用

重金属和有机溶剂是水体中常见的污染物,十分有必要开发能够吸附重金属并同时分离有机溶剂的多功能复合材料。本论文以聚酯无纺布（NWF）为基底,经聚二甲基硅氧烷（PDMS）表面改性,进而采用原位生长方式将巯基化锆基金属有机骨架化合物（Zr-MOFs,简称PCN-222）负载在无纺布表面,制备了一种疏水的PDMS/PCN-222@NWF复合材料。在低表面能PDMS改性和原位生长PCN-222晶体所形成的粗糙表面共同作用下,其水接触角为141.7°。油水分离测试结果显示其分离效率最高可达98.6%,并且经过5次循环使用后,分离效率仍然可达94%以上。此外,由于无纺布表面负载有巯基化PCN-222颗粒,PDMS/PCN-222@NWF复合物可同时吸附水中的Hg²⁺,最高吸附量达294.4mg/g。     

前驱体对熔盐法合成Bi2WO6光催化剂及其性能的影响

分别以Bi(NO3)3和Na2WO4溶液直接混合所得沉淀、加氨水所得沉淀及Bi(NO3)3×5H2O+Na2WO4×2H2O为前驱体,采用熔盐法合成Bi2WO6光催化剂粉体,研究了不同前驱体所制粉体的物相、形貌,以其为催化剂,在可见光照射下降解罗丹明B溶液. 结果表明,用后二者为前驱体均可得到薄片状纯相Bi2WO6粉体. 加氨水所得沉淀为前驱体所制Bi2WO6粉体的光催化性能最好,在可见光照射下对0.01 mmol/L RhB溶液的降解率在60 min内达99%.     

Photocatalytic degradation of Rhodamine B dye using ZnO–SnO2 electrospun ceramic nanofibers

ZnO–SnO₂ nanofibers were fabricated by the electrospinning technique combined with calcination at 600 °C. Their structural and morphological properties were analyzed by X-ray diffraction and scanning/transmission electron microscopy, and their photocatalytic activity was investigated by the degradation of Rhodamine B (RhB) dye by visible light irradiation. UV–vis spectral data were used to estimate the photodegradation efficiency of the metal oxide nanocomposites. All the RhB dye samples were tested for six hours of degradation the highest efficiency being obtained for a molar ratio Sn/Zn of 0.030.     

Co3O4/g-C3N4复合光催化剂降解罗丹明B的研究

为提高石墨相氮化碳(g-C3N4)的光催化性能,采用3D花状ZIF-Co与g-C3N4混合热处理的方法制备了3D花状Co3O4/g-C3N4复合光催化剂,并将其用于光催化降解罗丹明B模拟染料废水。结果表明:当ZIF-Co与g-C3N4的质量比为5%时,制备的Co3O4/g-C3N4的光催化性能最佳,在可见光下照射30 min,其对罗丹明B的降解率可达90%以上,且该催化剂的重复稳定性好。在降解罗丹明B的过程中活性基团的作用顺序为·O2->h+>·OH。