纳米二氧化钛光催化剂的制备与表征

文章简述了纳米TiO2的性能特点、应用领域、光催化作用原理及当前研究重点。以钛酸正丁酯为原料,利用水热合成法制备出表观状态优于市售TiO2的粉末疏松、颗粒分明的纳米TiO2光催化剂样品,并探讨了其后续的优化改性手段及应用前景。     

负载型TiO2光催化氧化水中微量环己烷

GC／MS分析结果表明，水中微量环己烷在负载型TiO2光催化氧化作用下生成了环己醇、环己酮等中间产物。当pH值为5．2－8．9时，环己烷光催化氧化过程受溶液pH值的影响较小，反应速率基本保持不变；溶液pH值较低（pH＝2．0）时环己烷的光催化氧化速率减小，而pH值较高（pH=12.0)时则能促进这一过程的进行。溶液中无机阴离子（如SO4^2-)的存在能抑制环己烷的光催化氧化过程，而光照距离的减小（即光强增大）则能加快降解速率。     

光催化-生物杂合系统设计优化用于燃料和化学品绿色合成

光催化-生物杂合系统耦合了光催化对光能的高收集效率和广谱吸收性能,以及生物催化温和、高效且高特异性转化的优势,可实现多种高值化学品和燃料分子的绿色、可持续合成,符合“碳中和”发展大方向。按照生物催化载体的不同,光催化-生物杂合系统可分为：光催化-生物酶杂合系统和光催化-微生物杂合系统两大类。光催化-生物酶杂合系统根据作用机制细分为：辅因子介导的间接反应体系、直接电子传递的反应体系以及混合型光催化-生物酶杂合系统;光催化-微生物杂合系统分为：直接电子传递的胞外供能模式、化学物质介导的胞外供能模式以及胞内的能量供给模式。对这些模式的具体作用机制,以及存在的优缺点和关键问题做出了综合评述,并对该领域提出了未来展望。     

BiOCl/TiO2复合材料的制备与光催化性能

基于半导体异质结原理,设计并制备了新型氯氧铋/二氧化钛复合光催化材料,以甲基橙为目标污染物,研究了氯氧铋制备条件和复合比例对复合材料的光催化特性的影响,随后利用XRD、UV-Vis DRS、TEM、EPR等方法对催化材料进行表征,从表面形貌、自由基等角度,分析其光催化原理。结果表明,新型复合光催化材料相对氯氧铋、二氧化钛的单体,具有更强的紫外催化能力,对传统有色染料均具有良好的去除效果。这是由于氯氧铋和二氧化钛可以形成半导体异质结,光生电子传递降低了载流子负荷率,羟基自由基生成量增加,因此光催化性能大幅提升。     

MOFs衍生TiO2/杂多酸复合材料的制备及光催化性能

采用一锅法制备了金属有机框架 MIL-125（Ti）包裹的磷钼酸（HPMo）,并以其为前驱体,制备得到 HPMo/TiO₂复合材料,利用傅里叶红外光谱（FT-IR）、X 射线衍射分析（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及 N₂-吸附脱附等对其结构和形貌进行表征,结果发现 HPMo/TiO₂复合材料主要表现为介孔结构,且具有较大的比表面积。在可见光照射下,研究了HPMo/TiO₂复合材料对罗丹明B溶液的光催化降解,数据显示,可见光照射90 min 后,罗丹明 B 溶液的降解率达 89.6%,且重复使用 3 次后仍保持较好的催化效果。此外,HPMo/TiO₂复合材料还适用于催化降解其它有机染料。     

多级孔ZrO2/TiO2/ZSM-5分子筛的合成及吸附-光催化协同性能

以碱酸改后的凹凸棒土为硅源,利用溶胶-凝胶法将 TiO₂和 ZrO₂负载于一步水热合成的多级孔 ZSM-5 分子筛表面,形成多级孔 ZrO₂/TiO₂/ZSM-5 分子筛。通过 XRD、SEM 和 N₂吸附-脱附仪等手段对样品进行表征,研究 TiO₂和 ZrO₂掺杂对多级孔 ZSM-5骨架结构、形貌及孔道的影响,并对亚甲基蓝溶液进行实验,探究其吸附-光催化协同性能。结果表明：ZrO₂负载促进了锐钛矿 TiO₂的形成,同时利用分子筛的多级孔道和比表面积提高了底物富集能力。当反应进行 20 min时,TiO₂掺杂量为 10% 的 TiO₂/ZSM-5 分子筛光催化降解效率达 73%;进一步掺杂 ZrO₂,ZrO₂/TiO₂/ZSM-5 分子筛光催化反应效率提高至 96.2%,说明 ZrO...     

水热法制备3D花球状Bi2SiO5及其光催化油酸酯化反应

化石燃料资源的枯竭和环境污染等问题,使寻找生物燃料等可持续、可再生能源成为世界关注的焦点。本文通过简单水热法制备3D花球状Bi₂SiO₅,并用于在模拟太阳光照射下油酸与甲醇的光催化酯化反应。为了解Bi₂SiO₅催化剂的物理、化学和光学性质,采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、氨-程序升温脱附（NH₃-TPD）和紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）对其进行表征,且通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析反应产物成分组成。酯化反应产物油酸甲酯的产率通过¹H NMR进行定量分析,计算过程简单、结果精确可靠。在模拟太阳光照射下,最优反应条件为：醇油比为12∶1、催化剂用量为5%（质量分数）、反应温度为70℃、光照反应时间为6h,油酸甲酯产率为28.8%。核磁共振氢谱（¹H NMR）分析结果显示油酸甲酯选择性高达100%,且催化剂循环3次后油酸甲酯产率仍可达26.8%,稳定性强。电子自旋共振（ESR）测试表明,Bi₂SiO₅光催化酯化反应过程中存在羟基自由基（·OH）和超氧基自由基（·O{}_{\mathrm{2}}^{-}）。基于Bi₂SiO₅首次用于光催化酯化反应,为解释其具有催化活性的原因,提出了其光催化酯化反应机理。     

原位光催化水泥基材料的制备及性能

光催化剂在水泥基材料中的分散性问题一直是制约光催化水泥基材料性能的主要因素之一。本文通过在水泥基材料成型过程中加入铋系光催化前驱体溶液实现原位光催化水泥基材料的合成,提高光催化剂在水泥基体中的分散性,赋予水泥基材料光催化性能的同时改善水泥基体抗压强度。通过扫描电镜和EDS能谱对光催化水泥基材料微观结构和成分进行表征。结果表明,光催化水泥基材料对罗丹明B的降解效率最高可达91.64%,对氮氧化物的降解效率最高可达到15.03%,早期机械强度提升约10%。光催化剂在水泥基体中分散更加均匀,同时水泥基体致密度提高。本文揭示了原位光催化水泥基材料的光催化性能与机械性能的提升机制,为其他功能性水泥基材料的制备提供了理论基础。     

纳米氧化铜/四针状氧化锌晶须复合催化剂的合成及其光催化性能研究

采用简单易行且对环境污染小的化学合成法将p型半导体CuO纳米材料沉积在n型半导体四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)表面制备复合半导体催化剂样品,对样品进行XRD和SEM检测研究其晶体组成和微观形貌,观察不同反应时间状态下纳米CuO的形貌,推测其形成机理,同时通过紫外光照条件下样品对甲基橙(MO)溶液的降解来表征其光催化活性。研究发现,聚乙二醇(PEG, Mw=400)和T-ZnOw对纳米CuO的生成起着重要作用,T-ZnOw表面沉积纳米CuO可有效提高其光催化活性。     

g-C3N4/Bi2MoO6复合光催化剂的制备及性能研究

结合热缩聚法和水热法制备了g-C₃N₄/Bi₂MoO₆复合光催化剂,利用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、氮气吸附-脱附曲线、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、光致发光光谱（PL）等分析测试技术对材料的结构和性能进行了表征,研究了材料光催化降解罗丹明B（RhB）的效果。结果表明,与纯Bi₂MoO₆相比,g-C₃N₄/Bi₂MoO₆复合材料提高了对可见光的吸收能力,减小了带隙宽度,在可见光激发下提高了降解RhB的光催化活性。其中,5% g-C₃N₄/Bi₂MoO₆复合材料对RhB的降解率最高,在可见光照射180 min对RhB的降解率为93%;而同样条件下Bi₂MoO₆对RhB的降解率为58%。重复性实验表明,复合材料在RhB光降解过程中是稳定的,具有较好的应用潜力。