石墨烯-CuO/TiO_2复合催化剂的合成及光催化制氢活性

采用溶剂热法合成了石墨烯-CuO/TiO_2复合催化剂,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射(DRS)表征复合催化剂的微观形貌、结构和光学特性。以H_2PtCl_6为无机前驱体对其进行Pt负载,研究了不同石墨烯负载量对制氢活性的影响及太阳光下的制氢活性。结果表明,石墨烯负载量为0.5%(质量分数)时,复合催化剂制氢活性最高,石墨烯和CuO协同作用提高了TiO_2对可见光的利用及光催化分解C_2H_5OH/H_2O制氢活性。在可见光下照射5h后,样品的产氢量达到1 083.54μmol,太阳光光照5h后产氢量(4 374.51μmol)为P25(1598.25μmol)的2.74倍。     

石墨烯/Ni/TiO_2/CNTs复合物的制备及其光催化性能

首先通过溶剂热法,在石墨烯表面负载掺杂镍的纳米二氧化钛膜,制备石墨烯/Ni/TiO2复合材料;然后以掺杂的镍为催化剂,采用化学气相沉积法,原位生长碳纳米管(CNTs),得到石墨烯/Ni/TiO2/CNTs复合材料。通过XRD、SEM、TEM、拉曼等方法对制备样品的晶型、微观形貌等进行了表征,考察了样品在紫外光及可见光下对甲基橙的光催化降解性能。结果表明:石墨烯和CNTs的加入使得Ni/TiO2、石墨烯/Ni/TiO2、石墨烯/Ni/TiO2/CNTs复合物的光催化活性依次提高,并且石墨烯/Ni/TiO2/CNTs复合物中石墨烯含量越多时,所得复合物的光催化降解性能越好。石墨烯含量最大的石墨烯/Ni/TiO2/CNTs样品,在紫外光下对甲基橙的降解率达到98%,在可见光下的光催化降解效率比掺镍TiO2提高了3.5倍。     

介孔RGO/TiO2复合光催化材料的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法, 以氧化石墨烯(GO)、钛酸四丁酯(TBT)为原料, 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为结构引导剂, 柠檬酸为水解抑制剂和表面活性剂原位合成不同GO含量的介孔氧化石墨烯/二氧化钛复合材料(GO/TiO₂), 再经过紫外灯辐照还原获得介孔还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料(RGO/TiO₂)。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、比表面积(BET)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)对样品进行分析表征, 研究了RGO/TiO₂的形貌、孔径分布情况, RGO的引入对光生电子-空穴对寿命、吸附性能、光催化性能的影响。分别在紫外光和太阳光条件下评价了复合材料的光催化性能, 并在紫外光条件下, 对催化剂进行了多次回收循环测试。测试结果表明: TiO₂均匀地生长于RGO表面, RGO/TiO₂为介孔材料; RGO的引入可以有效地抑制光催化剂中光生-电子空穴对的复合, 提高吸附性能和光催化性能, 7wt%RGO/TiO₂显示出对甲基橙的最佳吸附效果; 5wt%RGO/TiO₂对甲基橙具有最佳光催化效果和稳定的催化活性, 经过4次循环后, 紫外光照50 min, 对甲基橙的降解率仍能达到首次降解效率的90%以上。     

C_(60)-羟丙基-β-环糊精包络化合物/石墨烯纳米复合材料光催化固氮反应

通过主、客体反应合成了水溶性的C60-羟丙基-β-环糊精包络化合物,负载在石墨烯表面制备了C60-羟丙基-β-环糊精包络化合物/石墨烯纳米复合材料光催化剂。在常温常压条件下,该催化剂在紫外光照射下成功地将N2还原为NH3,计算出固氮反应的平均转化数(TON)为2.2,平均转化频率(TOF)为0.7h-1。C60-羟丙基-β-环糊精包络化合物/石墨烯纳米复合材料为常温常压下固氮反应提供了一种新型光催化剂,并为合成氨的研究提供了一条新思路。     

聚乙烯亚胺改性TiO2及光催化性能研究

纳米TiO2经3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性后,再通过聚乙烯亚胺(PEI)单体在APTES-TiO2表面进行原位化学氧化接枝聚合,制备了基于共价键结合的PEI/APTES-TiO2纳米复合光催化材料。以甲基橙(MO)为目标降解物,研究了所制备复合材料在紫外光下和太阳光作用下的光催化性能。通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等对所制备的复合材料进行了表征。结果表明,TiO2经过有机改性后复合材料在紫外光和太阳光下都出现了较强的吸收,光能的利用率和光生载流子的分离效率得到提高,复合材料表现出较高的光催化活性。     

基于简易微波方法制备高性能MoS2/石墨烯纳米复合材料用于高效析氢反应（英文）

用于析氢反应(HER)的低成本、高效能催化剂对于推进基于清洁氢气的能源工业非常重要.二维二硫化钼(MoS2)具有显著的催化性能,因而已被人们广泛深入研究.然而,大多数现有的合成方法耗时、复杂且效率较低.本文通过超快(60秒)微波引发的方法生产MoS2/石墨烯催化剂.石墨烯的高比表面积和导电性为MoS2纳米片的生长提供了有利的导电网络和快速电荷转移动力.文中制备的MoS2/石墨烯纳米复合材料在酸性介质中对HER表现出优异的电催化活性,具有62 mV的低起始电位,高阴极电流和43.3mV/dec的Tafel斜率.除了优异的催化活性外, MoS2/石墨烯还具有较长的循环稳定性,在250 mV的过电位下阴极电流密度高达1000 mA cm^-2.此外, MoS2/石墨烯催化剂在30–120°C范围内具有出色的HER活性和36.51 kJ mol^-1的低活化能,提供了潜在的大批量生产和制备的机会.     

不同pH值下Pt-Sn/石墨烯复合材料的电催化性能

以氧化石墨烯、SnCl2、H2PtCl6和乙二醇为原料,利用多元醇一步还原法制备高负载量的Pt-Sn/石墨烯催化剂,待反应结束后对反应液加入稀HNO3进行酸处理。通过XRD、ICP、TEM及循环伏安分析不同pH值酸处理下,Pt-Sn/石墨烯催化剂形貌结构、成分和电催化性能,讨论Pt和Sn颗粒在石墨烯表面负载率变化。结果表明,不同pH值时石墨烯均为良好载体;随酸处理程度的增加,Sn含量相应增加,复合材料对乙醇的电催化活性逐渐提高。在pH值为2时,Pt和Sn金属颗粒形成最佳协同效应,催化活性提高了1.2倍。     

CoP/RGO复合材料的制备及结构性能研究

通过原位还原将金属钴(Co)粒子负载于氧化石墨烯(GO)合成钴/还原氧化石墨烯(RGO)(Co/RGO),在氩气保护条件下与次磷酸钠(NaH_2PO_2)混合加热反应制得磷化钴(CoP)/RGO(CoP/RGO)复合材料,并对样品进行了表征,在0. 5mol/L的硫酸溶液中采用线性扫描法测试了材料的电催化析氢性能。结果表明:负载于石墨烯上的CoP纳米颗粒形貌单一,晶格间距0. 24nm,Co和P的比例约1∶1,复合材料做成的电极其催化析氢过电位显著减小为116mV,经过500次循环后性能略有衰减,析氢过电位为130mV,性能衰减率为12%。与单一材料相比具有较高的催化活性,有效提高了电催化析氢性能。     

层状 K-Fe-Ti金属氧化物制备及光催化性能研究

以KNO3、Fe(NO3)3·9H2O、TiO2为原料,通过固相反应,制备出一种新型的光催化材料K-Fe-Ti层状金属氧化物,通过XRD、SEM以及TEM等分析表征,考察了不同配比,不同反应温度对产物结构和晶型的影响,发现配比为K:Fe:Ti=0．4:0．5:1．3(摩尔比)在1000℃反应温度下合成的催化剂结晶度和纯度都是最高的．并初探了这种新型层状金属氧化物在紫外光照射下的光催化制氢反应性能,产氢速率达到338．4μmol／h,表明具有较高的光催化活性,同时表现出显著的可见光吸收特性,是一种具有潜在应用前景的新型光催化材料．     

TiO2/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能

本文以氧化石墨烯和钛酸丁酯为原料,利用水热法一步制备了TiO2/石墨烯复合光催化材料,研究了氧化石墨烯用量、反应温度、反应时间对TiO2/石墨烯复合材料光催化活性的影响。采用XRD,SEM,TEM和氮气吸附-脱附实验(BET)对复合光催化材料的物相、颗粒粒径、形貌及比表面积进行了表征。结果表明,本实验最佳条件是:氧化石墨烯1mg,制备温度为180℃,反应时间为16 h。产物中的TiO2为锐钛矿晶型,其平均粒径约为18 nm。复合材料的比表面积为170m2/g,平均孔径为12.45 nm。在可见光照射(λ>420nm)下以TiO2/石墨烯为光催化剂对有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)进行光催化降解,其光催化活性明显高于相同条件下制备的TiO2。     

可磁分离ZnFe2O4-TiO2/还原氧化石墨烯复合材料的制备及光催化性能

以TiO2(P25)、 Fe(NO3)3·9H2O、 Zn(NO3)2·6H2O和氧化石墨烯(GO)为原料,通过一步溶剂热法合成可磁分离的ZnFe2O4-TiO2/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料。采用UV-Vis、 Raman、 XRD、 SEM和EDS对ZnFe2O4-TiO2/rGO复合材料进行表征,并研究不同rGO比例的ZnFe2O4-TiO2/rGO对模拟染料废水亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能。GO在溶剂热反应过程中,被还原成rGO。由于ZnFe2O4和rGO的加入,不仅使ZnFe2O4-TiO2/rGO实现对可见光的吸收,而且使其具有磁性,便于分离和回收利用。当GO质量分数为5wt%时, ZnFe2O4-TiO2/rGO显现出对MB最佳的光催化活性, 60 min光照后的降解率达到99.1%。通过光催化活性物种捕获实验得出ZnFe2O4-TiO2/rGO复合材料降解MB的过程中,活性物种主要为·OH和·O2-, TiO2导带(CB)中的光生电子(e+)转移到ZnFe2O4的价带(VB),遵循Z型转移机制。光催化剂稳定性实验表明, ZnFe2O4-TiO2/rGO复合材料具有优越的稳定性,可作为太阳光照射下降解有机染料的光催化剂。     

双元活性金属Ni/Al/石墨烯储氢复合材料的研究

通过还原氧化石墨烯法制得了片状石墨烯,并以片状石墨烯为载体,采用原位生成和自组装法结合高温还原工艺负载得到双元活性金属Ni/Al/石墨烯复合材料,分别表征了石墨烯的分子结构、微观形貌和比表面积,并系统研究了Ni/Al/石墨烯复合材料的物相组成、微观结构和储氢性能。结果表明,片状石墨烯具有石墨烯的典型特征,并可以清晰地观察到透明的片层石墨烯,其Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积达到600m2/g以上。Ni/Al/石墨烯复合材料主要包含Ni、Al和C三相,其中石墨烯对Ni和Al颗粒形成了有效负载,使得Ni/Al/石墨烯复合材料具有较好的储氢性能和吸放氢稳定性,473K时,其最大储氢容量接近5.7%(质量分数)。该材料的释氢效率高达96%~97%(质量分数),且释氢温度低至380K,表现出良好的应用前景。     

PbS插层K4Nb6O17复合物的制备及其光催化制氢活性

采用固相法合成层状半导体K4Nb6O17,通过层间离子交换反应、胺插入反应以及硫化反应制备了纳米PbS插层的K4Nb6O17复合光催化剂(记作K4Nb6O17/PbS).利用X射线衍射(XRD),场发射扫描电镜(SEM),X射线荧光光谱仪(XRF),紫外可见漫反射(UV-Vis)和分子荧光光谱(PL)等技术对其进行表征.考察了催化剂在Na2SO3和Na2S为牺牲剂的光催化制氢活性.结果表明,PbS的插层拓展了K4Nb6O17对可见光的响应,催化制氢活性也有明显提高.在紫外光和可见光下3 h产氢量分别达到123.94和0.66 mmol/(g cat).最后讨论了插层复合催化剂光生电荷转移的机理.     

非晶态合金Ru-B/ZrO_2催化剂催化硼氢化钠水解制氢性能的研究

采用浸渍还原法制备了负载型非晶态合金Ru-B/ZrO_2催化剂,并考察了ZrO_2织构性质、第四周期过渡金属助剂、催化剂量、反应温度和催化剂循环使用性能对Ru-B/ZrO_2催化剂催化硼氢化钠水解产氢性能的影响。结果表明:随载体ZrO_2比表面积增加,Ru-B/ZrO_2催化剂比表面积增加,活性组分Ru-B比表面积增加,催化剂活性升高。第四周期过渡金属作助剂不利于Ru-B/ZrO_2催化剂催化硼氢化钠产氢速率的提高。载体ZrO_2比表面积为90m~2/g,Ru-B/ZrO_2催化剂的比表面积最大为86m~2/g。在303K时,0.005g该催化剂催化硼氢化钠水解产氢速率为13264mL/(min·g)(Ru),活化能为35.33kJ/mol。循环使用5次后,催化剂产氢速率仍保持初次速率的88%。     

可磁回收的CoFe_2O_4@RGO@TiO_2催化剂制备及掺杂改性研究

采用蒸汽热法制得硫(S)、氮(N)共掺杂铁酸钴(CoFe_2O_4)、氧化石墨烯(GO)、二氧化钛(TiO_2)(CoFe_2O_4@RGO@TiO_2-S/N)催化剂,研究了GO、钛酸四丁酯(TBOT)的用量、反应时间与温度以及S、N掺杂量等对催化剂光催化性能的影响。研究结果表明,在CoFe_2O_4∶GO的质量配合比为5∶1、TBOT∶水(H_2O)的体积配合比为1∶25、S∶N的摩尔配合比为1∶2、180℃反应36h条件下,制得的CoFe_2O_4@RGO@TiO_2-S/N在紫外光照射2h和可见光照射6h对甲基橙(MO)的降解率均达到100%。催化剂磁分离回收循环使用5次后,在紫外光和可见光条件下对MO的降解率仍能达到96.1%和93.1%。该催化剂不仅具备优异的紫外光和可见光光催化活性,还可回收再利用。     

CdS-K2La2Ti3-xPbxO10的制备及其光催化性能

采用硬脂酸法合成K2La2Ti3-xPbxO10,通过微波辅助酸交换、胺柱撑、离子交换等步骤制备了CdS插层的K2La2Ti3-xPbxO10(记作CdS-K2La2Ti3-xPbxO10)复合光催化剂.利用X射线粉末衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱仪(EDX),紫外–可见漫反射吸收光谱(UV-Vis),X射线光电子能谱(XPS)和光致发光光谱(PL)等对产物进行表征,考察了CdS-K2La2Ti3-xPbxO10在紫外光及可见光下催化制氢活性.结果表明,Pb离子掺杂和CdS插层K2La2Ti3-xPbxO10拓展了催化剂的可见光吸收范围,提高了光催化活性.微波辅助制备的催化剂在紫外光和可见光照射3 h后的产氢量分别为230.15和3.35 mmol/(g cat),并对光催化机理进行了分析.     

不同反应途径制备TiO_2/石墨烯复合材料及其光电催化性能研究

以氧化石墨烯和Ti(SO4)2为初始反应物,通过不同的反应途径制得两种TiO2/石墨烯复合材料。途径一是利用Ti(SO4)2水解,在氧化石墨烯层间成核生长纳米TiO2颗粒,制得TiO2/氧化石墨烯复合材料,再通过还原反应,制得TiO2/石墨烯复合材料。途径二是将氧化石墨烯还原制得石墨烯,再利用Ti(SO4)2水解,在石墨烯层间成核生长而制得TiO2/石墨烯复合材料。通过XRD、FE-SEM、HR-TEM、BET和电化学性能测试等测试手段对复合材料进行表征。以复合材料为工作电极,在可见光照射(λ420nm)和外加电极电压的条件下,通过光电催化降解酸性红B对复合材料的催化性能进行研究。结果表明,(1)不同的反应途径对复合材料的多方面性质有较大影响;(2)途径一所制得的复合材料具有更加优良的光电催化性能。     

诱导助剂对石墨烯负载的TiO_2颗粒分布、结构和光催化活性的影响

采用一步水热法原位诱导合成TiO_2/石墨烯复合催化剂,通过X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱(FT-IR),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),拉曼光谱(Raman),紫外可见吸收光谱(UV-Vis)表征复合催化剂的晶体结构、官能团强弱、微观形貌和光学特性。以葡萄糖(glucose)、十二烷基硫酸钠(SDS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为诱导助剂,研究其对复合催化剂形貌和光催化降解甲基橙(MO)活性的影响。结果表明:以葡萄糖和十二烷基硫酸钠为诱导助剂合成的复合催化剂活性最高,紫外光照射30min,MO降解率可达92%,而商用P25降解率达到90%需要120min,同时以聚乙烯吡咯烷酮为诱导助剂合成的复合催化剂和TiO_2/石墨烯自组装形成的复合材料光催化活性差别不大。     

TiO2/静电纺PAN基碳复合材料的制备及光催化性能

为了同时提高催化剂的光催化和回收能力,以聚丙烯腈(PAN)和钛酸四丁酯(TBT)作为碳纳米纤维(CNFs)和TiO₂前驱体,通过静电纺丝和热处理方法制备了TiO₂/CNFs复合材料,并通过SEM、XRD、Raman、UV-vis分光光度计等对TiO₂/CNFs复合材料的形貌、晶体结构、光吸收性能、导电性和光催化性能进行了研究。结果表明:随TBT添加量的逐渐增多,TiO₂/CNFs复合材料在热处理过程中卷曲形态逐渐消失,并且TBT在碳化过程中完全转化为锐钛矿TiO₂;TiO₂/CNFs复合材料光吸收边缘由纯TiO₂的紫外光区扩展至可见光区,提高了催化剂对太阳光的利用率;同时,在模拟太阳光照射180 min,TiO₂/CNFs复合材料对RhB的光催化降解率最大可达到95.71%,并且在连续重复使用5次后光催化降解效率仍可达到约90%。      

NiO(CoO)/N-SrTiO3异质结型复合光催化剂的制备及模拟太阳光催化产氢

采用固相法制备氮掺杂SrTiO₃,并用浸渍氢气还原法制备了不同NiO、CoO负载量的N－SrTiO₃异质结复合光催化剂,采用XRD、SEM、荧光光谱（FS）、紫外可见漫反射光谱（UV－Vis DRS）对其进行表征和分析,考察了在模拟太阳光下产氢活性及其变化规律,同时探讨了负载物的不同处理方法对光催化剂产氢活性的影响. 结果表明,氧化物的负载先氢还原后氧化处理较直接氧化处理有更高的光催化活性;所制备的NiO/N-SrTiO₃、CoO/N-SrTiO₃复合催化剂较单一催化剂有更高的产氢活性,当负载量分别为1.0wt%、0.5wt%时达最佳产氢活性,6h内的产氢量分别是未改性N-SrTiO₃样品的4.2、4.9倍. 导致产氢率提高的主要原因是由于负载金属氧化物在两相界面处形成的异质结成为光催化反应中光生电子和空穴的单向转移通道,促使光生电荷有效分离,提高了复合催化剂的光催化活性.