ZnIn_2S_4/ZnS复合材料的制备与光催化产氢性能

采用一步水热法制备了一系列的ZnIn_2S_4/ZnS复合光催化剂。对合成样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)等表征。结果表明,ZnIn_2S_4纳米片与ZnS纳米粒子形成了复合异质结构;与ZnIn_2S_4复合,提高了ZnS的光吸收能力。在可见光激发下,测试了光催化剂的分解水制氢性能。ZnIn_2S_4与ZnS的物质的量的比为7∶3时,ZnIn_2S_4/ZnS复合光催化剂(ZZ-3)的光催化活性最高,产氢速率为612.55μmol·(h·g)~(-1)。光致发光(PL)光谱和电化学阻抗(EIS)谱表明,在ZnIn_2S_4和ZnS的异质结界面上,光生电子-空穴对实现了有效分离,从而提高了光催化产氢性能。     

尖晶石型锡酸锌光催化降解二甲酚橙的性能

以SnCl4·5H2O和ZnSO4·7H2O为原料,用化学共沉淀法制备纳米尖晶石型锡酸锌光催化剂.通过X射线衍射分析(XRD)、光电子能谱分析(XPS)、扫描电镜(SEM)对催化剂进行表征.以波长λ=312 nm的光源对二甲酚橙水溶液光催化降解,讨论光催化剂用量、催化剂烧结温度、试液的pH值、光照时间等与二甲酚橙脱色率...     

凹凸棒土负载TiO_2光催化剂的制备、表征和性能研究

为考察光催化技术对染料废水的降解作用,选择新的催化剂载体-微米凹凸棒土,采用溶胶-凝胶法制备TiO2/凹凸棒土光催化剂.X-射线衍射谱图显示,产品表面的衍射峰与TiO2的特征峰相吻合.能量色散谱图显示,包覆后凹凸棒土原有的Al、Mg、Fe、K、Si的谱峰已消失或减弱,而以Ti、O的谱峰为主,表明其表面包覆良好.在光化学反应器中,以紫外灯为光源,亚甲基蓝为模拟底物,研究了TiO2/凹凸棒土的光催化性能.实验制得的TiO2/凹凸棒土催化剂对亚甲基蓝的脱色率受pH值、催化剂用量、亚甲基蓝初始浓度等因素的影响.在选定的实验条件下,在30 min之内,TiO2/凹凸棒土对亚甲基蓝的脱色率达到90%以上.与单独用TiO2处理的效果相比,负载型催化剂对染料底物的脱色率提高了1倍以上.     

CdS/Ag_2S复合光催化剂的制备及其光催化性能的研究

采用沉积-沉淀法制备了一系列不同Ag2S负载量的CdS/Ag2S复合光催化剂,通过X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见光谱等手段对催化剂进行了表征。结果表明,CdS/Ag2S系列样品的颗粒粒径小于CdS的颗粒粒径。以可见光为光源,考察了Ag2S负载量对CdS/Ag2S系列样品的光催化性能的影响。结果表明,当Ag2S负载量为10.0%、反应时间为220min时,罗丹明B的降解率达到最高,为71%。CdS/Ag2S复合光催化剂能够显著减少光生电子-空穴对的重新结合次数,因此其光催化降解罗丹明B的能力要高于CdS。     

尖晶石型Zn2SnO4光催化剂的制备与活性研究

运用化学共沉淀法,制备尖晶石型Zn2SnO4纳米粉体。通过X射线衍射分析(XRD)、光电子能谱分析(XPS)、扫描电镜(SEM)、光度法等手段研究粉体的结构。以波长λ=312 nm的光源对甲基橙和茜素红水溶液进行光催化降解实验,讨论光催化剂用量、染料浓度、催化剂烧结时间、试液的pH值、光照时间等与染料脱色率的关系。结果表明,该复合氧化物粉体平均粒径小于30 nm,属立方晶系,具有良好的光催化活性。     

吸附相反应技术制备沸石负载TiO_2光催化剂

以钛酸丁酯为钛源,天然沸石为载体,采用吸附相反应技术,以沸石表面吸附的水层为"纳米反应器",制备了沸石/TiO2光催化剂。运用红外光谱分析和X-射线光电子能谱分析对沸石/TiO2光催化剂进行了表征。结果表明,在沸石表面成功地负载了纳米TiO2。以250W紫外线高压汞灯为光源,以有机颜料甲基橙为目标降解物,研究了沸石/TiO2光催化剂的光催化性能,并探讨了沸石中TiO2负载量、沸石/TiO2用量与催化剂催化活性之间的关系。结果表明,当沸石与钛酸丁酯质量比为1∶3时,沸石/TiO2光催化剂具有较好的光催化活性。提高沸石/TiO2光催化剂的用量能提高其对甲基橙溶液的光催化降解效率。     

TiO2／钛酸钾晶须光催化剂的制备及其性能研究

为考察光催化技术对有机污染物的降解作用,选择了一种新的催化剂载体,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/钛酸钾晶须光催化剂.通过X-射线衍射、扫描电镜对产品进行了表征.EDS图谱显示,钛酸钾晶须的能谱峰以Ti,O,K为主,而包覆后则以Ti,O为主,K的谱峰已消失,说明晶须表面已被包覆上TiO2.XRD图谱中出现了与锐钛型TiO2的特征峰相吻合的衍射峰.在光化学反应器中,以中压汞灯为光源,罗丹明B为底物,研究了TiO2/钛酸钾的光催化性能.TiO2/钛酸钾催化剂对罗丹明B的脱色作用受pH值、光照强度、反应温度、曝气量、催化剂用量等因素的影响.当罗丹明B 质量浓度为8 mg/L时,加入0.01 g/L的TiO2/钛酸钾,在160 min之内,TiO2/钛酸钾对罗丹明B的脱色率达到95%以上,比TiO2单独处理提高了0.50～1.91倍.     

Au-TiO2纳米管阵列的制备及其在降解制糖废水中的应用

采用阳极氧化法在纯钛表面制备出了TiO2纳米管阵列薄膜.以罗丹明B为目标降解物,20W紫外灯（λ =253.7 nm）作为光源,探讨了制备Au-TiO2纳米管阵列（Au-TNTs）的最佳工艺,并采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射物相分析（XRD）、能谱分析（EDS）等对样品进行了表征.结果表明,以1g/L HAuC14＋ 30 g/L H3BO3为沉积液,当沉积电压为2.5V、超声条件下电沉积时间为60 s时,可制得理想稳定的Au-TNTs;Au掺入量占薄膜质量的16.71％,Au的掺入并没有改变TiO2纳米管阵列的表面形貌及晶型,但却显著提高了TiO2纳米管阵列的光催化活性.将Au-TNTs用于制糖废水的光催化降解,结果发现：当光照时间为30 h、pH值为1时,Au-TNTs对制糖废水的光催化降解率可达89.59％,比TNTs高出80％.Au-TNTs对制糖废水的光催化降解过程符合一级动力学过程.     

ZrO_2的制备及其光催化性能研究

为了研究氧化锆型材料的光催化性能,文中以ZrOCl_2·8H_2O为制备原料,采用正、反向沉淀工艺制备ZrO_2光催化剂,在前驱体制备过程中引入不同含量的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB).通过X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对催化剂的晶体结构和形貌特征进行表征分析;以高压汞灯作为光源对产物进行光催化反应,评价催化剂对亚甲基蓝的降解性能.结果表明:正、反向沉淀工艺所制备产物均为四方相构型.反向沉淀工艺制备条件下表面活性剂CTAB浓度为0.05mol·L~(-1)时粉体化性最优,150min后亚甲基蓝(MB)的降解率达到98.177%.     

产电微生物耦合光电催化燃料电池去除RhB研究

针对染料废水净化问题,制得光催化材料MoS_2,并负载于碳刷上作为阴极,产电微生物作为阳极,构建产电微生物耦合光催化燃料电池系统,降解染料废水罗丹明B(RhB)的同时产生电能.通过调节光催化剂的负载量、电解质浓度、RhB浓度和光照条件等探究污染物的最佳降解条件.研究发现,电极负载0.1g MoS2且Na_2SO_4浓度为0.3mol/L时,10mg/L的RhB在黑暗条件下降解率可达99%.产电微生物耦合光催化燃料电池系统可不利用外加光源降解污染物,且降解过程中能够产生电能.     

GNR-TiO_2/g-C_3N_4异质结构的制备及其性能研究

采用二次凝胶-溶胶法和水热法合成了具有光催化效应的GNR-TiO_2/g-C_3N_4异质结构,并对其性能进行了研究.研究结果表明:GNR-TiO_2/g-C_3N_4异质结构表现出强的光催化活性,并在可见光照射下,对有机物亚甲基蓝有良好的催化效果.这主要归因于石墨烯纳米带作为载体,不仅增加了异质结构的比表面积,还使空穴-电子对的再结合率降低.     

沸石负载Mn,N共掺杂TiO2及光催化性能

为提高传统TiO₂光催化剂的可见光催化活性,本文采用溶胶-凝胶法合成了Mn,N共掺杂TiO₂光催化剂,改善了传统TiO₂光生载流子易复合的问题;进一步采用沸石作为载体对改性后的TiO₂样品进行负载,解决了传统光催化剂存在的难分离回收问题,以达到光催化剂可重复使用的目的.借助X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外分光光度计、傅立叶变换红外光谱仪等测试手段对Mn,N共掺杂TiO₂光催化剂的结构、元素组成、微观形貌和光催化降解性能进行系统分析与研究.研究结果表明,沸石负载Mn,N共掺杂TiO₂的样品较未改性的TiO₂样品具有更高的光催化降解活性,在可见光照射下,在最优掺杂条件下获得的TiO₂光催化剂在60 min内对孔雀石绿的降解率可达到97%,这主要归因于锰离子掺杂能够对TiO₂光生载流子的复合产生抑制作用,促进光生电荷分离,与此同时氮元素掺杂可有效拓宽TiO₂半导体光催化剂光响应范围.此外,经过5次循环使用后,对孔雀石绿的降解率没有较大程度的减弱,依然能够维持在88%以上,表明沸石负载Mn,N共掺杂TiO₂的样品具有较好的光催化循环稳定性.     

TiO2/ML-Ti3C2复合纳米材料的制备及其光催化性能

通过水热技术在二维(2D)多层材料Ti_3C_2 (multi-layer Ti_3C_2, ML-Ti_3C_2)的表面及层间原位晶化和生长锐钛矿相TiO_2纳米球,制备出TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料。采用XRD、SEM、氮吸附等表征技术对TiO_2/ML-Ti_3C_2纳米复合材料进行分析表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,对纯TiO_2和TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料的光催化性能进行了评价。实验结果表明,两种材料的耦合抑制了Ti O_2中光生电子-空穴对的湮灭,延长了复合光催化剂中载流子寿命,拓宽了复合材料的光谱响应范围。在紫外光照射下,以TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料为光催化剂,200 mg/L的MB溶液在20 min内几乎完全脱色,降解率为98.98%。TiO_2/ML-Ti_3C_2纳米复合材料的光催化性能优于纯TiO_2和Ti_3C_2, Ti_3C_2优异的电子传输能力和超强的吸附性能优化了TiO_2的光催化性能。本研究为使用光催化技术处理废水提供了一种新的思路,具有一定的实际应用前景。     

Cu~(2+)/Ce~(4+)-TiO_2可见光催化降解活性艳红X-3B

采用溶胶凝胶法合成了掺杂Cu~(2+)和Ce~(4+)的Ti O2可见光催化剂,用活性艳红X-3B降解脱色为模型反应,结合紫外-可见光谱法、XRD和SEM等表征手段,考察了制备条件与光催化活性的关系.实验结果表明:适量掺杂稀土元素Ce~(4+)较单独掺杂Cu~(2+)能更加有效地提高催化剂在可见光下的催化活性,掺杂后使催化剂的吸收带边位置发生红移,晶型结构为锐钛矿和金红石的混合晶型.掺杂Ce~(4+)量为1.5%时,0.4 g催化剂对30 m L浓度为5 mg/L的活性艳红X-3B模拟印染废水降解率达到61.1%.     

氧空穴对二氧化钛/磷酸银光催化活性的影响机制

采用磷酸银与具有可见光吸收能力的TiO_2基光催化剂相复合的方法,对带有氧空穴的二氧化钛(TiO_2-OV)的复合磷酸银光催化材料的性能进行了研究.采用光处理法成功制备出了具有可见光吸收能力的氧空穴二氧化钛材料,利用化学吸附法成功制备出了磷酸银/氧空穴二氧化钛复合光催化剂.透射电镜结果显示,磷酸银纳米颗粒均匀分散于氧空穴二氧化钛表面,形成结构完美的复合光催化剂;光催化降解罗丹明B实验结果表明,所制备的磷酸银/氧空穴二氧化钛复合光催化剂的光催化活性明显优于磷酸银光催化材料.     

二氧化钛光催化剂掺杂改性的研究进展

半导体材料TiO2作为光催化剂得到了广泛的研究和应用.介绍了TiO2光催化反应机理以及光催化剂掺杂改性的研究进展,包括金属离子、非金属以及金属/非金属共掺杂,并且指出了TiO2光催化剂改性的研究热点和研究方向.     

Cu2O/Cu2S 复合材料制备及可见光催化降解甲基橙的研究

通过水热法制备Cu₂O/Cu₂S 复合材料对甲基橙(MO) 进行光催化降解实验。在Cu₂O 中引入S 元素, 通过 改变Cu/S 投加摩尔比, 从而得到不同Cu/S 的复合材料。利用XRD、SEM、UV-vis、EIS 等手段对材料进行表征, 并 对MO 进行光催化降解实验。XRD 结果表明, 随着S 含量的增多, Cu₂S 的衍射强度逐渐上升, Cu₂O 的f111g 晶面 衍射强度逐渐降低。SEM 结果表明Cu₂S 能较好地包覆在Cu₂O 八面体的表面。通过UV-vis 和EIS 结果计算得知, 复合材料带隙为1.49 eV, 电荷转移电阻大幅降低。降解实验结果表明复合材料最佳Cu/S 投加摩尔比为15 : 1, 其在 100 min 时对MO (100 mL, 10 mg/L) 降解率达到91.4%, 明显高于纯Cu₂O 对于MO 的降解率(60.3%)。猝灭实验表 明了?OH 和 ?O₂ ^-在光催化过程中起到主要作用。     

Modification of LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 cathode material by CeO2-coating

LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂ was coated by a layer of 1.0 wt% CeO₂ via sol-gel method. The bared and coated LiMn_1/3Co_1/3Ni_1/3O₂ was characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammogram (CV) and galvanotactic charge-discharge test. The results show that the coating layer has no effect on the crystal structure, only coating on the surface; the 1.0 wt% CeO₂-coated LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂ exhibits better discharge capacity and cycling performance than the bared LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂. The discharge capacity of 1.0 wt% CeO₂-coated cathode is 182.5 mAh·g⁻¹ at a current density of 20 mA·g⁻¹, in contrast to 165.8 mAh·g⁻¹of the bared sample. The discharge capacity retention of 1.0 wt% CeO₂-coated sample after 12 cycles reaches 93.2%, in comparison with 86.6% of the bared sample. CV results show that the CeO₂ coating could suppress phase transitions and prevent the surface of cathode material from direct contact with the electrolyte, thus enhance the electrochemical performance of the coated material.     

Modification of nano-TiO2 by Al2O3 in-situ coating

A novel technology of in-situ coating Al₂O₃ on the surface of H₄TiO₄ was developed to prevent the aggregation of nano-TiO₂ powders and improve the dispersibility and thermal stability in the way of forming a uniform coating layer. The heterogeneous nucleation was conducted to prepare the precursor of nano-TiO₂ and then Al₂O₃ was coated on the surface of precursor. The effects of Al₂O₃ in-situ coating on the properties of nano-TiO₂ were investigated. The results show that H₄TiO₄ can be dispersed well under alkaline condition (pH 8.5) and the heterogeneous nucleation can be controlled easily. The optimized uniform coating layer is obtained by adding 5% (mass fraction) and 10% of Al₂O₃ and the aggregation of nano-TiO₂ powders is effectively inhibited and the dispersibility is obviously improved. The crystal sizes of TiO₂ powders are 12.3, 11.4 and 8.7 nm after coating 0,5% and 10% of Al₂O₃ respectively. Al₂O₃ on the surface of particulates in amorphous phase could increase the thermal stability of nano-particles after calcined at 550 °C. Foundation item: Project(04GK2007) supported by Hunan Industrial Key Project of Science and Technology     

Ca2+对SiO2-BSA混合体系膜污染行为的影响

为研究Ca²⁺对SiO₂-BSA混合污染物膜污染行为的影响,针对SiO₂与牛血清蛋白(BSA)共存体系,在不同Ca²⁺浓度下,使用原子力显微镜测定各污染物与聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜及各污染物之间的作用力,结合膜污染实验,探讨Ca²⁺对SiO₂-BSA混合污染物膜污染行为的影响.结果表明:随着Ca²⁺浓度的增大,SiO₂-BSA引起的膜污染逐渐减小,主要是因为Ca²⁺改变了SiO₂-BSA混合体系中各污染物与膜及污染物之间的相互作用力.针对污染物与膜之间的相互作用力,Ca²⁺的加入触发了PVDF膜与BSA及SiO₂之间的水合排斥力,从而削弱BSA在膜表面的吸附累计速率,有效减缓了运行初期的膜污染速率;针对污染物之间的作用力,Ca²⁺浓度的增加使得SiO₂-SiO₂及SiO₂-BSA之间作用力增大,从而导致污染物团聚形成大尺寸聚集体,在膜面形成松散多孔的污染层,进而伴随着膜污染速率以及污染幅度的减小.