海绵状Ag2O/ZnO复合光催化剂的制备及对甲醛的可见光降解

为克服纳米ZnO晶体可见光光催化活性低的缺点,以六水合硝酸锌、六亚甲基四胺和二水合草酸为原料,采用液相共沉淀-热分解法制备了六方纤锌矿型海绵状ZnO,然后在碱性条件下复合纳米Ag₂O颗粒,得到海绵状Ag₂O/ZnO复合光催化剂,并采用XRD、FTIR、紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）、FESEM、TEM和BET测量仪对其进行了表征;采用可见光光源,甲醛（HCHO）液体为光催化反应模型物,研究了不同摩尔比下Ag₂O/ZnO复合光催化剂的暗吸附及光催化性能。结果表明,随着Ag₂O相对含量的增加,HCHO暗吸附效果出现先增大后减小的趋势,当Ag₂O与ZnO摩尔比为1∶5时,HCHO去除率达到43.34%;另一方面,在可见光下Ag₂O/ZnO复合光催化剂对HCHO的降解率呈先增大后减小的趋势,其中Ag₂O与ZnO的摩尔比为1∶10时取得最佳降解效果,经过90 min的可见光光照后HCHO降解率达到78%,总的HCHO去除率为85%。      

带状γ-Fe2O3/ZnO异质结光催化剂光催化降解四环素

针对传统ZnO光催化活性不高的问题,采用Zn(CH₃COO)₂和FeCl₃作为ZnO和Fe₂O₃的前驱体,水热条件下采用“一锅法”制备带状γ-Fe₂O₃/ZnO异质结光催化剂,采用XRD、BET比表面积测量仪、TEM、紫外-可见漫反射、电子顺磁共振(EPR)等对其晶体化学结构进行表征。在可见光光源下,探究了不同γ-Fe₂O₃负载量时γ-Fe₂O₃/ZnO异质结光催化剂对四环素的光催化降解的效果。研究表明,ZnO负载γ-Fe₂O₃后比表面积和光照吸收显著改善,禁带宽度有所减小,可见光光照120 min,n(Zn)∶n(Fe) (原子比)为20∶1的γ-Fe₂O₃/ZnO异质结光催化剂对四环素的降解率高达97.2%,多次重复使用后四环素的降解率保持在95%以上。      

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。      

锐钛矿型TiO2 / MnFe2O4 核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性

采用柠檬酸盐前驱体技术, 合成了粒径约为20～70 nm 的尖晶石结构MnFe₂O₄ 纳米颗粒, 用聚乙烯亚胺( PEI) 对MnFe₂O₄ 纳米颗粒进行表面处理后, 以异丙醇钛为前驱物, 采用sol2gel 法在纳米MnFe₂O₄ 表面包覆锐钛矿型TiO₂ 纳米层形成核壳结构。利用透射电子显微镜( TEM) 、X射线衍射仪(XRD) 和振动样品磁强计等测试手段对样品的结构、形貌、粒径以及磁学性能等进行了表征。采用罗丹明B 的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价。结果表明, 核壳结构TiO₂ / MnFe₂O₄ 复合纳米颗粒的光催化活性随着壳层厚度的增加而增强,当达到一定厚度以后, 其催化活性不随壳层厚度的增加而改变。复合颗粒中TiO₂ 含量达到30 wt % , 反应时间4 h时, TiO₂ / MnFe₂O₄ 磁性光催化剂对罗丹明B 的光降解率达到100 % , 与纯TiO₂ 纳米粉体的催化活性相当, 且光催化活性稳定, 是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂。      

Ce-La-Ag共掺杂TiO2/玄武岩纤维复合光催化剂的制备和性能

以玄武岩纤维(BF)为载体,用溶胶凝胶法将Ce-La-Ag共掺TiO₂负载于BF上制备出Ce-La-Ag共掺杂TiO₂/玄武岩纤维复合光催化剂。用光催化降解氨氮废水,研究了烧结温度和废水的pH值对Ce-La-Ag-TiO₂/BF光催化活性的影响。结果表明：Ce-La离子与纳米Ag颗粒的协同作用使TiO₂的禁带宽度由3.2 eV降至2.15 eV。Ce-La-Ag-TiO₂的光催化活性优于纯TiO₂、Ag-TiO₂和Ce-La-TiO₂,负载到BF使其光催化活性进一步提高。当复合光催化剂的烧结温度为600 ℃、氨氮废水的pH值为10.5、模拟可见光的照射时间为360 min时,Ce-La-Ag-TiO₂/BF对氨氮废水重复降解5次的降解率仍高于88.2%。     

TiO2-ZnO复合中空微球的制备及光催化性能

以Ti（SO₄）₂和Zn（NO₃）₂为原料,采用水热法制备TiO₂-ZnO复合中空微球光催化剂。通过FTIR、XRD、SEM、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、XPS及N₂吸附-脱附等方法对TiO₂-ZnO复合光催化剂的结构和性能进行表征,并以亚甲基蓝（MB）为目标降解物,评价TiO₂-ZnO复合中空微球光催化活性。结果表明,TiO₂-ZnO光催化剂具有中空微球结构,粒径为1~2 μm,比表面积为30.46 m2/g。TiO₂的加入可提高ZnO对光的吸收,有效降低电子空穴复合率。在高压Hg灯照射下,TiO₂-ZnO复合中空微球的光催化性能均高于纯ZnO,其中Zn（NO₃）₂与Ti（SO₄）₂摩尔比为1:0.7条件下制备的TiO₂-ZnO复合中空微球样品表现出较好的光催化活性,光照60 min,对MB的降解率可达95.8%,其光催化降解速率是纯ZnO的4.3倍。      

介孔氧化硅/氧化铈核壳双相复合颗粒的制备及其光催化降解活性

将CeO₂纳米粒子负载在介孔氧化硅(W-mSiO₂)支撑体上,制备了核壳结构的W-mSiO₂/CeO₂双相光催化复合颗粒。用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、氮气吸脱附、STEM-EDX mapping、Raman光谱、荧光光谱、紫外-可见漫反射光谱等手段分析样品的结构和性质,考察了复合光催化材料对亚甲基蓝(MB)的光催化降解反应活性。结果表明,复合颗粒中介孔氧化硅内核的尺寸为180~200 nm、比表面积高达1627 m²/g,包覆层(厚度约20 nm)由大量尺寸为数纳米的氧化铈粒子组成。介孔内核对MB有较强的吸附能力,使之富集在CeO₂活性粒子周围,从而提高了复合颗粒对MB的光催化降解效果。对壳层CeO₂纳米粒子进行Er³⁺掺杂改性并在非氧化性气氛(氮气)中保护煅烧,有助于进一步提高复合颗粒对MB的光催化降解活性。     

膨润土负载红磷复合材料的吸附富集-定位光降解性能

为了提高红磷催化剂的光催化性能, 选择剥离膨润土(EB)为载体, 将水热处理后的红磷(HRP)负载在EB上, 制得EB/HRP复合光催化剂, 并通过不同手段对催化剂进行表征。选择罗丹明B为模型污染物, 考察了EB/HRP复合光催化剂的光降解性能。结果表明, 随着EB含量的增加, EB/HRP复合光催化剂的光降解效率呈现先增加后减小的趋势, 当EB的质量分数为9%时, 复合光催化剂(EB₉/HRP)表现出最强的吸附性能和光降解性能, 其降解速率常数k值为0.0641 min^-1, 是HRP的2倍。另外, 经过五次循环光降解实验, EB₉/HRP仍具有较高的光催化活性(96.8%)。因此, EB₉/HRP复合催化剂具有较好的光催化活性和稳定性, 有望成为一种降解污染物的高效而稳定的光催化剂。     

g-C3N4/Bi12O17Cl2复合物的制备及其光催化性能

以硝酸铋、氯化钠和氢氧化钠为原料用液相沉淀法制备g-C₃N₄/Bi₁₂O₁₇Cl₂复合光催化剂,并用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段表征其组成、微观形貌和性能,以罗丹明B为模拟污染物研究了在可见光照射下g-C₃N₄对g-C₃N₄/Bi₁₂O₁₇Cl₂复合光催化剂活性的影响及其光催化机理。结果表明,2% (质量分数) g-C₃N₄/Bi₁₂O₁₇Cl₂复合光催化剂的光催化性能最好,见光90 min后对罗丹明B的降解率达到98%。     

RGO/ZnO纳米棒复合材料的合成及光催化性能

采用水热合成法制备ZnO纳米棒及RGO/ZnO纳米棒复合材料。研究不同含量的RGO对RGO/ZnO纳米棒复合材料光催化活性的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射电子显微镜(FESEM)、光电子能谱仪(XPS)及漫反射紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)检测手段对RGO/ZnO进行表征。结果显示:RGO与ZnO纳米棒成功复合。加入GO的含量不同,获得的RGO/ZnO样品在可见光区域的吸光度值不同。以甲基橙作为模拟污染物的光催化结果表明,RGO/ZnO复合材料具有高的紫外-可见光光降解效率,加入GO与ZnO的质量比为3%时,样品紫外-可见光光催化性能最佳,120min内甲基橙基本可以完全降解;且在波长大于400nm可见光照射下,RGO/ZnO具有一定的可见光活性,180min内其降解甲基橙效率最大可达26.2%。同时,RGO/ZnO具有较好的光稳定性。     

CeO2/石墨烯的合成及其在光催化制氢中的应用

采用具有丰富分级多孔结构的豆芽为模板,经水热法合成仿生形态的纳米CeO₂/石墨烯催化剂。使用XRD、拉曼光谱（Raman）、TEM、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis/DRS）、N₂吸附-脱附仪和光解水制氢系统等分析表征手段对CeO₂/石墨烯催化剂的结构、形貌及光催化性能进行分析。结果表明,所制备的CeO₂/石墨烯光催化剂不仅继承了豆芽模板高孔隙率和大比表面积的特点,而且保持了豆芽的形态和微观特征。该催化剂是由约5.6 nm CeO₂纳米晶与具有生物形态的仿生石墨烯片层结构结合而成。制得的CeO₂/石墨烯复合材料内部存在大量由CeO₂/石墨烯催化剂纳米颗粒堆积而成的纳米孔,其孔径集中分布于15~45 nm左右,这种微观结构使CeO₂/石墨烯催化剂具有超大的比表面积,提高了催化剂对光生电子空穴对的捕获能力。由紫外-可见漫反射吸收光谱可知,CeO₂/石墨烯复合材料的可见光利用率显著增强,光解水制氢效率6 h后可达到671 μmol（h · g）^-1,远高于标样CeO₂的51.67 μmol（h · g）^-1。     

石墨/TiO2复合光催化剂的制备和性能

以石墨和纯的TiO₂为原料,采用球磨工艺制备了石墨/TiO₂复合光催化剂。使用XRD、SEM、TEM、XPS和DRS等手段对其性能进行了表征。以甲基橙为模拟污染物,研究了石墨掺入量、球磨时间对复合光催化剂光催化活性的影响。结果表明,石墨/TiO₂复合光催化剂具有锐钛矿结构,球磨后TiO₂(101)面的衍射峰宽化并右移,TiO₂成为200 nm左右的不规则球状颗粒,在其表面均匀分布着石墨。TiO₂晶粒的Ti-O键的结合能变高,且表面有缺陷产生,使其在可见光区具有显著的吸收。石墨掺入量为5%、球磨时间为12 h的石墨/TiO₂样品对甲基橙具有优异的光催化降解效果,在70 min的降解时间内甲基橙的降解去除率可达95.08%。石墨/TiO₂复合光催化剂的光催化反应速率常数k为0.043035 min^-1,是纯TiO₂的2.64倍。     

ZnO/CdS/Ag复合光催化剂的制备及其催化和抗菌性能

先用水热反应合成六方晶相CdS多层级花状微球并在其表面生长ZnO纳米棒形成均匀的ZnO/CdS复合结构,然后用光还原法将Ag纳米颗粒负载于ZnO纳米棒制备出ZnO/CdS/Ag三元半导体光催化剂,对其进行扫描电镜和透射电镜观察、光电性能测试、活性基团捕获实验以及光催化降解和抗菌性能测试,研究其对亚甲基蓝(MB)的降解和抗菌性能。结果表明：ZnO纳米棒均匀生长在CdS微球表面,CdS晶体没有明显裸露,Ag纳米粒子负载在ZnO纳米棒的表面;ZnO/CdS/Ag三元复合光催化剂有良好的可见光响应、较低的阻抗和较高的光电流密度;ZnO/CdS/Ag复合光催化剂能同时产生羟基和超氧自由基等活性氧基团;ZnO/CdS/Ag三元复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)的30 min降解率高于90%;0.25 mg/mL的ZnO/CdS/Ag对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)的灭菌率高于96%,对革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)能完全灭除。     

MoS2/Sb2S3复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

通过一步水热法制备出MoS₂/Sb₂S₃可见光复合催化剂,采用XRD、SEM、紫外可见漫反射（UV-Vis DRS）和XPS表征手段对MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂进行了表征,以罗丹明B（RhB）作为目标污染物进行降解实验。与纯Sb₂S₃和MoS₂相比,MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂对RhB的光催化降解具有更高的效率,表现出优异的吸附性能和光催化性能。同时在相同的实验条件下,与TiO₂、Bi₂S₃、C₃N₄、Sb₂S₃等催化剂相比,MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂表现出更为优异的光催化性能。此外,探究了MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂光催化降解机制,阐述了光催化反应机制,提供了一种适用于降解较高浓度有机废水的光催化剂制备方法,具有一定的应用价值。      

石墨烯桥联的ZnO/Ag3PO4复合材料的制备及其对环丙沙星的降解性能

采用沉淀沉积法制备了石墨烯桥联的ZnO/Ag₃PO₄复合光催化材料,具有优异的可见光催化性能,通过XRD、XPS、SEM、EDS、BET、FTIR、UV-Vis DRS、PL及ESR等表征手段对其晶体结构、形貌、光学性质等进行了表征及分析,并研究了不同氧化石墨烯比例的GO-ZnO/Ag₃PO₄复合材料对模拟抗生素废水环丙沙星(CIP)的光催化降解性能。由于GO及ZnO的引入,不仅增强了GO-ZnO/Ag₃PO₄对可见光吸收,且拥有了更高的电子-空穴对的分离效率。当GO与Ag₃PO₄的质量比为1%时,GO-ZnO/Ag₃PO₄显示出最佳的光催化活性,60 min可见光照后对CIP降解率可达85.3%。捕获实验表明,超氧自由基(·O₂?)是反应过程中的主要活性物质,ZnO与Ag₃PO₄之间形成了异质结,符合Z型电子转移机制,GO的引入进一步提高了电子的快速转移,并使Z型体系更加稳定。经过6次光催化循环,降解率依然保持在70%以上,表明GO-ZnO/Ag₃PO₄复合材料具有优异的稳定性。      

g-C3N4/BiOCl复合光催化剂作为2D/2D异质结用于光催化降解染料性能研究

为扩大BiOCl的太阳光吸收范围,获得更高效的光催化剂,本文通过水热法制备了石墨相氮化碳(g-C₃N₄)/BiOCl (2D/2D)复合光催化剂并对其进行详细表征。结构与形貌表征结果显示BiOCl纳米片沉积在层状g-C₃N₄表面,形成了2D/2D面-面复合结构;光电化学性质分析表明形成的异质结构能有效扩展光吸收频率范围,促进光生载流子分离和迁移,从而有利于光催化性能的提高。以500 W氙灯模拟太阳光源,光催化降解罗丹明B(RhB)的结果表明g-C₃N₄/BiOCl异质结的光催化降解活性远高于单纯的g-C₃N₄和BiOCl。其中9wt%g-C₃N₄/BiOCl表现出了最优越的光催化活性,在180 min内对RhB的降解率为94%,其表观速率常数K_app值为g-C₃N₄和BiOCl的5.7和3.6倍。同时对g-C₃N₄/BiOCl异质结的光催化机制展开研究,结合复合催化剂电子结构和自由基捕获实验提出了在染料敏化作用下RhB的光催化降解机制。      

AuAg/Bi2O3复合材料的光催化降解和还原性能

先用聚丙烯酰胺凝胶法制备出Bi₂O₃颗粒,然后用光还原法将粒径为6~18 nm的AuAg合金纳米颗粒修饰在Bi₂O₃颗粒表面,制备出AuAg/Bi₂O₃复合光催化剂。AuAg合金纳米颗粒的等离子体共振吸收效应(SPR)使AuAg/Bi₂O₃复合物能吸收波长为~577 nm的可见光,拓展了Bi₂O₃的光响应范围,还促进了Bi₂O₃中光生电荷的分离。以甲基橙(MO)、罗丹明(RhB)和铬离子(Cr(VI))作为目标反应物,在模拟太阳光和可见光照射下考察了AuAg/Bi₂O₃的光催化降解和还原活性,发现AuAg合金纳米颗粒修饰提高了Bi₂O₃的光催化性能。用模拟太阳光照射2 h后,RhB和MO的降解率以及Cr(VI)的还原效率分别提高了~34.2%,~38.0%和~56.7%。同时,AuAg/Bi₂O₃还具有良好的光催化和结构稳定性。基于以上结果,提出了AuAg合金纳米颗粒对Bi₂O₃光催化性能的改性机理。