不同形貌的 ZnO的制备及其可见光催化降解性能研究

采用Zn-EG/H2 O-AC体系,即以醋酸锌为原材料,乙二醇/水为溶剂,加入聚乙二醇-2000,溶剂热法制备了四种形貌的ZnO可见光催化材料。探索了乙二醇与水的体积比 n对ZnO的形貌的影响,并以罗丹明B（RhB）模拟有机物染料,研究了不同形貌的ZnO在可见光下的催化降解性能。实验结果表明,当n＝5为中空球状ZnO催化活性最好,n＝11为双蘑菇状,n＝2为瓜子状,n＝0．5时为子弹头状,其在可见光下照射3 h ,对RhB催化降解率分别为100％、83％、55％、60％。     

钨酸铋-石墨烯复合光催化剂的制备及其光催化性能

利用溶剂热法,在N,N-二甲基甲酰胺与乙二醇混合溶剂中制备了钨酸铋-石墨烯光催化剂。通过XRD、SEM、TEM、EDS和DRS对纯相钨酸铋及钨酸铋-石墨烯催化剂的形貌及性能进行表征,证明钨酸铋成功复合在石墨烯上,且钨酸铋-石墨烯催化剂的光谱吸收延伸至可见光。在可见光下,纯相钨酸铋及钨酸铋-石墨烯分别对罗丹明B(RhB)进行降解,结果表明,钨酸铋-石墨烯与纯相钨酸铋相比,前者表现出更好的光催化性能,与光生电子与空穴能够快速分离有关。相同时间(40min)与光照条件下,当钨酸铋复合质量分数为0.6%的石墨烯时,对污染物RhB的降解率可达84.0%,而纯相钨酸铋的降解率仅为67.2%。     

溶剂热法制备碳纳米纤维负载Cu2O光催化材料

以乙酸铜为原料,碳纳米纤维为基材,采用溶剂热法制备碳纳米纤维负载氧化亚铜(Cu2O/CNFs)光催化材料.比较了丙三醇、乙二醇和二甘醇三种不同反应溶剂对生成Cu2O的还原能力和分散性能;并以甲基橙为模拟有机污染物,研究Cu2O/CNFs复合材料在可见光照射下的光催化降解性能.实验结果表明,以丙三醇和乙二醇为溶剂时,生成产物为立方体状的Cu2O和Cu的混合物;以二甘醇为溶剂时制备产物为均匀分散的纯Cu2O纳米粒子.可见光下照射5h,丙三醇、乙二醇和二甘醇制备的Cu2O/CNFs复合材料对甲基橙降解率分别为73.5％、85％和92.5％.     

形貌可控锌酞菁纳米催化剂的制备及可见光活性

以醋酸锌、乙二醇、聚乙二醇(PEG)为原料,通过溶剂热法制备出形貌可控且具有可见光催化活性的锌酞菁(ZnPc)纳米催化材料。探索了不同分子量PEG对ZnPc形貌和光催化活性的影响,并且通过在PEG存在下对不同反应时间合成的催化剂的形貌进行研究从而探索其生长机理。结果表明:在PEG-2000存在下溶剂热合成出具有蜂窝状结构的纳米催化剂,比表面积最大,光催化活性较好,在可见光照射下能完全降解罗丹明B至无色透明,并推测该蜂窝型纳米催化材料的形成机理是奥氏熟化过程。     

形貌可控锌酞菁纳米催化剂的制备及可见光活性

以醋酸锌、乙二醇、聚乙二醇(PEG)为原料,通过溶剂热法制备出形貌可控且具有可见光催化活性的锌酞菁(ZnPc)纳米催化材料。探索了不同分子量PEG对ZnPc形貌和光催化活性的影响,并且通过在PEG存在下对不同反应时间合成的催化剂的形貌进行研究从而探索其生长机理。结果表明:在PEG-2000存在下溶剂热合成出具有蜂窝状结构的纳米催化剂,比表面积最大,光催化活性较好,在可见光照射下能完全降解罗丹明B至无色透明,并推测该蜂窝型纳米催化材料的形成机理是奥氏熟化过程。     

NH2-UiO-66/BiOBr/Bi2S3光催化剂的合成及其光催化性能

采用溶剂热法制备NH₂-UiO-66/BiOBr/Bi₂S₃（UBB）三元复合光催化剂,利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）表征该催化剂的晶体结构和微观形貌,为了评价其光催化活性及稳定性,在可见光下催化降解有色染料亚甲基蓝（MB,20 mg/L）和罗丹明B（RhB,20 mg/L）。结果表明:NH₂-UiO-66的含量为2%时,UBB的光催化活性最好,对MB的降解率在60 min内达到93.5%,对RhB的降解率在30 min内达到98.3%;MB和RhB初始浓度提高到100 mg/L时,光催化降解率仍保持在70%以上;4次循环试验后,UBB的催化活性无明显降低。本文采用紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、荧光光谱（PL）和阻抗（EIS）的3种表征方法,分析UBB光催化性能变化的原因,并结合莫特-肖特基（M-S）曲线、活性物质捕捉实验结果,提出适用于UBB三元体系的双Z型电子转移机制。     

ZnO/CuO复合催化剂的制备及其光催化性能

通过煅烧法制备了ZnO/CuO复合光催化剂,采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、伏安光电流、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及荧光光谱(PL)等方法对其结构、表面形貌和光学特性进行了表征。结果显示,复合物为片状结构的ZnO、晶粒呈现花簇状堆积生长的CuO组成了花簇状结构,CuO的引入提高了材料的光吸收能力和光生载流子的分离效率。复合催化剂对活性艳蓝(KN-R)的光催化降解结果显示,400℃煅烧3h、铜锌摩尔比为2时,ZnO/CuO复合光催化剂的光催化氧化性能最好,在紫外光照射下降解率可达94%,在可见光照射下降解率为48.4%。     

不同形貌微/纳米ZnO的制备及光催化降解活性

以Zn(NO_3)_2·6H_2O、Zn(Ac)_2·2H_2O为锌源,NaOH、无水Na_2CO_3为碱源,采用不同的实验方法与工艺制备了绒球状、棒状、针状、晶须状等7种不同微观形貌与比表面积的微/纳米ZnO粉体材料。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对产物进行结构和性能表征。配制紫林兰G工业染料稀溶液,选取7种不同形貌的ZnO微/纳米材料作为光降解催化剂,分别在自然光和400W紫外光下对其进行光催化降解性能的对比研究。结果表明,单纯的紫外光也能使染料溶液脱色,但很难达到彻底降解的目的,而微/纳米ZnO在紫外光或可见光下都能使染料溶液彻底降解。不同形貌微/纳米ZnO的光催化降解活性不同,材料的光催化降解活性与粉体材料比表面积高度相关。对于染料稀溶液,因直接沉淀法制备的产物经煅烧而获得的粉体比表面积达36.3m2/g,显示更高光催化活性。不管何种形貌催化剂,在紫外光下的降解速率要比自然光下的快。     

不同形貌BiVO_4光催化剂的制备及其光催化性能

采用水热法,改变表面活性剂和溶剂制备了3种形貌的BiVO_4;对制备的BiVO_4光催化剂进行X射线衍射、扫描电子显微镜、漫反射光谱、荧光光致发光光谱等表征,以罗丹明B为目标污染物,使用氙灯模拟太阳光光源,评价了不同形貌的BiVO_4的光催化性能。结果表明,药片状BiVO_4 3 h内在全光谱和可见光下的降解率分别为100%和63%,立方体状BiVO_4在全光谱和可见光下的降解率只有30%和19%,球状BiVO_4在全光谱和可见光下的降解率为68%和29%。改变样品的形貌,增大样品的比表面积,可以显著提升光催化性能,药片状钒酸铋具有较好的光催化效果。     

Bi_9V_2ClO_(18)新型光催化剂的制备与光催化活性评价

以BiOCl、Bi_2O_3、NH_4VO_3为原材料,采用固相合成法制备了Bi_9V_2ClO_(18)新型光催化剂,通过XRD、SEM和HRTEM对样品的物相、形貌和结晶质量进行了表征,测试了样品的紫外-可见漫反射吸收光谱。结果表明:其吸收边为465nm,禁带宽度为2.67eV。采用罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)为目标污染物,测试了Bi_9V_2ClO_(18)光催化剂的可见光光催化活性。在可见光下辐射9h,RhB降解率达82%;可见光下辐射5h,MB降解率达83%。测试结果表明:所制备Bi_9V_2ClO_(18)材料是可见光响应型光催化剂,在可见光辐照下对罗丹明B和亚甲基蓝的光降解主要依赖于光催化剂的直接光降解机制。     

水热法制备Fe掺杂Ag/ZnO复合纳米材料及其光催化性能研究

以Zn(CH3COO)2·2H2O、AgNO3、Fe(NO3)3·9H2O为原料,NaOH为沉淀剂,H2O为溶剂,C2H5OH为还原剂,柠檬酸为表面活性剂,采用水热法制备出Fe掺杂Ag/ZnO复合纳米材料。采用XRD、SEM、TEM、SAED等测试手段对制备产物的物相结构、微观形貌等进行表征,以甲基橙为目标降解物研究了制备产物的光催化性能。结果表明,Ag以单质的形式存在于ZnO表面,Fe掺杂到ZnO晶格中。Fe掺杂Ag/ZnO复合纳米材料在模拟日光下具有较高的光催化性能,在800W氙灯照射下降解甲基橙150min,甲基橙的降解率可达到99.4%,较Ag/ZnO提高了7.8%,较ZnO提高了38.2%。     

Bi2MoO6/ZnO复合材料的制备及光催化性能

采用两步水热法合成由纳米片组装而成的三维Bi₂MoO₆/ZnO微花，通过调控复合物中Bi₂MoO₆，制备一系列不同摩尔比的Bi₂MoO₆/ZnO微花.研究表明，Bi₂MoO₆/ZnO-10%复合材料在可见光照射20 min后，对罗丹明B(RhB)溶液的光催化降解率达到79.61%，相较于纯ZnO和Bi₂MoO₆，复合材料具有更好的光催化性能.通过紫外可见光谱(UV-Vis)和室温荧光光谱(PL)分析推测，由于复合材料的光吸收范围提高和异质结的形成抑制了光生载流子的复合，进而提升了Bi₂MoO₆/ZnO微花光催化性能.     

水热合成条件对Bi_2WO_6可见光催化性能的影响

TiO2被广泛应用于光催化领域,但其只能在紫外光下响应,对太阳光利用率极低,因此开发能够吸收可见光的催化剂很有必要。以Bi(NO3)3.5H2O和Na2WO4.2H2O为原料,采用温和的水热法在不同温度、pH条件下制备了可见光响应的光催化剂Bi2WO6。通过XRD、DRS等技术对合成Bi2WO6进行表征。以氙灯为光源(λ>420nm),以罗丹明B(RhB)为模型污染物进行降解实验,探讨不同条件下合成的Bi2WO6的可见光光催化性能。实验结果表明,在140℃、pH=1条件下合成的Bi2WO6对RhB的降解效果最好,反应4h,脱色率达到97.7%。     

水热合成条件对Bi2WO6可见光催化性能的影响

TiO2被广泛应用于光催化领域,但其只能在紫外光下响应,对太阳光利用率极低,因此开发能够吸收可见光的催化剂很有必要。以Bi(NO3)3.5H2O和Na2WO4.2H2O为原料,采用温和的水热法在不同温度、pH条件下制备了可见光响应的光催化剂Bi2WO6。通过XRD、DRS等技术对合成Bi2WO6进行表征。以氙灯为光源(λ>420nm),以罗丹明B(RhB)为模型污染物进行降解实验,探讨不同条件下合成的Bi2WO6的可见光光催化性能。实验结果表明,在140℃、pH=1条件下合成的Bi2WO6对RhB的降解效果最好,反应4h,脱色率达到97.7%。     

微米级CuFe/CuFeO_2的制备及其类Fenton催化性能

采用两步法,采用水热法以Fe(NO_3)_3·9H_2O、Cu(NO_3)_2·5H_2O作为前驱体,水为溶剂,正丙醛为还原剂,制备了CuFeO_2微米颗粒.为进一步提高其催化活化H_2O2的性能,使用硼氢化钠对其进行了还原处理制备微米CuFe/CuFeO_2催化剂.利用XRD、SEM和XPS对其进行了物相,形貌和表面元素的表征,结果表明所制备的材料为Cu、Fe和CuFeO_2的微米级复合物.以罗丹明B(RhB)为目标污染物,评价了其Fenton催化性能.结果表明:在25℃,CuFe/CuFeO_2催化剂用量为0.5 g/L,H_2O2浓度为40 mmol/L,RhB浓度为10μmol/L,初始pH=5.0时,CuFe/CuFeO_2催化剂在30 min内可降解94.4%的RhB,表观速率常数是相同条件下未处理CuFeO_2的11.6倍.这说明CuFe和CuFeO_2复合可明显增强其催化活化H_2O2的能力.     

钴离子掺杂对纳米ZnO结构和性能的影响

以乙二醇为溶剂,采用回流法合成CoxZn1-xO(x=0,0.03,0.06和0.09)纳米粉体。研究Co~(2+)离子的含量对纳米ZnO粉体的晶粒尺寸和晶格常数的影响,考察CoxZn1-xO纳米粉体的光催化性能。结果表明,随着Co~(2+)离子的掺杂量增加,纳米ZnO的晶粒尺寸变小,而晶格常数增大;当催化时间为50min,Co~(2+)离子的掺杂量为0.09时,Co0.09Zn0.91O纳米粉体对甲基橙染料的最大降解率达到92%。     

MnFe2O4/TiO2的制备及其类芬顿光催化性能

以溶胶⁃凝胶法成功制备了MnFe2O4/TiO2类芬顿（Fenton）光催化剂,通过XRD、SEM、UV⁃vis对材料的结构和形貌进行表征,并以亚甲基蓝（MB）为目标污染物,对其进行降解,考察了不同掺杂量（质量分数）的产物在可见光下的光催化性能。结果表明,在光源为300 W的碘钨灯、MnFe2O4掺杂量为2%、催化剂质量为60 mg、pH=11、H2O2浓度为8 mmol/L时,光照180 min后,MnFe2O4/TiO2的光催化类Fenton反应对MB的降解率高达96.8%。相同条件下与未掺杂的纯TiO2相比,MnFe2O4/TiO2在可见光下对MB的催化性能有了明显提升。     

纳米ZnO的制备及其光催化降解印染废水

采用直接沉淀法将氯化锌与氨水反应合成纳米ZnO粉末,通过X射线衍射和扫描电子显微镜进行表征.在模拟紫外光和可见光条件下,以亚甲基蓝(methylene blue,MB)为印染废水中目标污染物,考察了纳米ZnO的光催化活性,研究制备纳米ZnO的煅烧温度、纳米ZnO投加量、光催化反应时间、溶液的初始pH值和初始质量浓度对MB去除率的影响.结果表明,在煅烧温度为400℃(此时ZnO形貌为球状与片状混合)、纳米ZnO的投加量为2 g/L、溶液的初始质量浓度为5 mg/L、pH=9时,紫外光和可见光分别照射3 h后纳米ZnO对MB最大去除率为93. 11%和65. 49%;紫外光照下纳米ZnO循环使用4次后对MB的去除率仍达到88. 00%;自由基猝灭实验表明,空穴是纳米ZnO降解MB的主要因素.纳米ZnO粒径小、比表面积大、禁带宽度小、重复利用率高,且绿色环保,可广泛用于水处理领域.     

纳米氧化亚铜的制备及其对降解亚甲基蓝的催化性能

以CuSO4.5H2O和氢氧化钠为原料、葡萄糖为还原剂、乙二醇为溶剂,通过溶剂热法合成了纳米Cu2O,并用透射电子显微镜(TEM)及X射线衍射(XRD)对其进行了表征;以所合成Cu2O为催化剂,在避光无搅拌的环境下,对其降解亚甲基蓝的性能进行了研究,得到最优催化条件:催化剂用量0.400 g/L,双氧水用量2.5mL(质量分数为12.63%),亚甲基蓝初始质量浓度为10 mg/L时降解效果最佳,50 min后降解率达到95%以上.     

氮掺杂石墨烯/氧化亚铜复合凝胶的制备与性能

为了拓展石墨烯凝胶材料在污水处理领域的应用,以氧化石墨烯与氢氧化铜为前驱物,氨水为氮源,葡萄糖为还原剂,利用一步水热法制备了氮掺杂石墨烯/氧化亚铜（NG/Cu2O）复合凝胶材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征产物的微观形貌与结构,通过紫外-可见分光光度计测试NG/Cu2O复合材料在不同的光照环境下对罗丹明B（RhB）染料所表现出的吸附降解性能。实验结果表明,与NG凝胶相比,NG/Cu2O复合凝胶材料表现出更好的吸附与催化降解能力,且在紫外光的光照环境下对RhB染料的吸附降解性能最佳。