超临界水连续合成纳米氧化锌及其光催化性能

采用超临界水连续合成法制备了纳米氧化锌颗粒并对其光催化性能进行了研究。当反应温度为 385 ℃, 反应压力为25 MPa, 反应时间为40 s, 反应物Zn₂⁺和OH^-的浓度分别为0.075、0.3 mol/L时, 获得了粒径为30 nm的球形纳米氧化锌。以甲基橙溶液为光催化模型物,在紫外光照射下,所制备的纳米氧化锌对甲基橙的降解率可达到100%,并且纳米氧化锌的浓度和分散性对光催化效率有显著影响。     

氧化亚铜微纳米结构的制备及光催化性能研究

以氨基酸为还原剂及配位剂,在碱性溶液中通过水热还原二价铜离子,制备了不同形貌的氧化亚铜微晶。考察了氨基酸对氧化亚铜微晶结构、尺寸、形貌的影响,提出了氧化亚铜微晶在水热条件下的可能形成机理,结果表明氨基酸是良好的形貌调节剂。以亚甲基蓝为探针分子,对所制备的氧化亚铜微晶的光催化性能进行了研究,发现其催化性能与形貌间存在着密切联系。     

磁性活性碳负载F掺杂纳米二氧化钛的光催化性质研究

通过溶胶-凝胶法制备F掺杂纳米TiO₂ (F-TiO₂), 将其负载到磁性活性碳(MAC)上, 制得易回收分离的高效催化剂(F-TMAC)。通过XRD、SEM、UV-Vis、XPS、VSM对样品进行表征。以合成样品为催化剂降解模拟废水活性染料艳红(X-3B), 结果表明该负载型催化剂在紫外光和可见光照射下光催化效果均优于P25催化剂。0.2 g负载型催化剂分别在紫外光和可见光照射下降解200 mL浓度为100 mg/L的X-3B溶液, 90 min后经18?W紫外光照射X-3B去除率达到99.8%; 250 W可见光照射X-3B去除率为83.1%。溶液中的复合催化剂可以用磁铁很容易分离, 具有优良的重复利用性能。经5次重复试验, 复合催化剂F-TMAC对X-3B的降解率仅下降了约6.0%。     

质子交换膜燃料电池膜电极制备方法及部分改进策略

燃料电池被认为是21世纪最具有发展前景的能量转换装置,可应用于汽车、电站及家庭用电等领域。膜电极（membrane electrode assembly,MEA）是燃料电池电化学反应发生的主要场所,它的材料、结构、组成和制备方法等因素对燃料电池的性能有着直接的影响。膜电极制备方法可以分为催化剂制备到基体上（catalyst-coated substrate,CCS）和催化剂制备到膜上（catalyst-coated membrane,CCM）法两类。本文首先简单地介绍了CCS和CCM法中都用到的溅射法、喷涂法和转印法,再从膜电极制备方法中存在的问题出发,总结了部分有关改善MEA性能的策略,包括Nafion含量的优化、质子交换膜的改进、热压条件的优化和催化剂层的改进。在催化剂层的改进部分,分别从梯度结构、纳米结构薄膜（nano-structured thin film,NSTF）催化剂、碳纸上原位生长碳纳米管、碳纳米管/碳纳米纤维复合网状物和活性金属沉积方法这几个方面来进行阐述。     

g-C3N4光催化性能的研究进展

利用光催化剂将太阳能转化为人类可以直接利用的能量, 并用其解决地球资源的枯竭和生存环境的恶化是可再生清洁能源研究的一个方向。g-C₃N₄的独特结构赋予其良好的光催化性能, 使之成为光催化领域的研究热点。目前在光催化领域, g-C₃N₄主要用于催化污染物分解、水解制氢制氧、有机合成及氧气还原。在实际应用中, 为进一步提高g-C₃N₄的光催化效果, 科研工作者开发了多种改进方法, 例如物理复合改性、化学掺杂改性、微观结构调整等。本文主要论述了g-C₃N₄在光催化领域的应用以及光催化性能的改进方法, 简要阐述了光催化和各种改进方法的机理, 分析了目前g-C₃N₄在光催化领域面临的问题和挑战, 展望了g-C₃N₄的应用前景。     

煅烧对纳米TiO2/蛋白土复合材料光催化性能的影响及机理

纳米TiO₂/蛋白土复合材料是一种采用钛盐水解沉淀法在蛋白土表面负载纳米TiO₂的新型光催化剂。本文结合晶型与晶粒度、比表面积和孔结构等性质, 讨论了煅烧工艺对其光催化性能的影响机理。结果表明, 复合材料升温到800℃时仍无金红石相出现, 说明载体蛋白土对TiO₂的晶型转变起到抑制作用。以染料罗丹明B溶液为目标降解物, 250 W汞灯为光源, 评价纳米TiO₂/蛋白土复合材料的光催化性能, 其中600℃煅烧2 h得到的样品具有较优的光催化性能, 照射4 h后, 对罗丹明B的去除率达到97.24%。     

双亲性w/o-SiO2-void-TiO2中空核壳微球的合成及表征

采用双层包裹–夹层去除法合成了SiO₂-void-TiO₂中空核壳微球, 通过正十八烷基三甲氧基硅烷对SiO₂-void-TiO₂微球表面进行部分修饰, 制得了双亲性w/o-SiO₂-void-TiO₂中空核壳微球, 并采用XRD、TEM、BET、FT-IR和UV-Vis DRS等对样品的晶相结构、形貌、表面结构和吸光性能等进行了表征。以染料亚甲基蓝模拟环境污染物, 考察了SiO₂-void-TiO₂和w/o-SiO₂-void-TiO₂在紫外光下的光催化性能。结果表明: SiO₂-void-TiO₂样品呈微球状, 具有明显的核–多孔壳结构, 在核与多孔壳层之间存在纳米空间层, 样品中TiO₂核具有锐钛矿结构; w/o-SiO₂-void-TiO₂样品具有双亲性, 能分布于水/油两相界面处。在紫外光照射下, 反应180 min, SiO₂-void-TiO₂和w/o-SiO₂-void-TiO₂对亚甲基蓝的降解率分别达89.4% 和83.8%。在此基础上, 本研究探讨了SiO₂-void-TiO₂中空核壳微球的合成机理及表面部分改性机理。     

TiO2/WO3微纳米纤维复合材料的制备及光催化性能

通过溶胶-凝胶和静电纺丝技术相结合的方法, 成功制备不同复合浓度聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/钛酸四正丁酯(Ti(OC₄H₉)₄)/钨酸铵(N₅H₃₇W₆O₂₄·H₂O)前驱体。通过控温煅烧获得不同煅烧温度、不同复合浓度的TiO₂/WO₃微纳米纤维复合材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis )技术对样品进行表征。以亚甲基蓝(MB)的光降解为模型反应, 研究TiO₂/WO₃微纳米纤维复合材料在紫外光照射下的光催化活性。结果表明, 煅烧温度500℃时, n(Ti):n(W) = 12:1形成WO₃掺杂的TiO₂微纳米纤维及n(Ti):n(W) = 4:1形成的TiO₂/WO₃复合微纳米纤维的光催化活性均高于纯TiO₂。     

一步法制备石墨烯复合花状钨酸铋光催化剂

采用一步水热法合成石墨烯复合花状钨酸铋高效可见光光催化剂。降解甲基橙的性能实验结果表明, 与单纯的Bi₂WO₆相比, 所有Bi₂WO₆-rGO复合光催化剂表现出更高的光催化性能。其中, Bi₂WO₆-rGO (0.5wt%)具有最高的光催化活性, 其速率常数达到5.0×10^-2 /min, 是纯Bi₂WO₆的1.7倍。增强光催化性能的原因归结为以下两方面的协同作用: 还原石墨烯在复合光催化剂中起到了电子快速传输作用; 石墨烯提供了有利于吸附有机污染物的大比表面积。本研究可以为设计与合成高性能石墨烯基光催化剂提供新的思路。     

Photocatalytic and Antibacterial Activities of Ag/ZnO Nanocomposities Fabricated by Co-Precipitation Method

A Ag/ZnO nanocomposite has been synthesized and characterized for investigating its photocatalytic activity.The morphology and particle size of the Ag/ZnO was studied by scanning electron microscope(SEM) and the microstructure of the as-synthesized nanocomposite was confirmed by X-ray diffraction(XRD) analysis.The elemental composition of the metal oxide was determined by energy dispersion spectrometry(EDS).Diffuse reflectance spectra(DRS),Photoluminescence(PL) spectra,and Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR) were also studied for characterizing the nanocomposite.The average particle size was found to be around 20–30 nm.Photocatalytic activity of Ag/ZnO has been investigated over methyl violet(6B) dye under UV and visible light irradiation.The degradation of methyl violet(6B)dye using ZnO and Ag/ZnO was compared and found that Ag/ZnO composite is more efficient than ZnO.The rate of disappearance of dye was monitored spectrophotometrically in the maximum visible absorption wavelength and the extent of degradation was discussed in terms of Langmuir–Hinshelwood model.The Ag/ZnO composite was found capable of degrading the industrial dye effluent.Effect of H2O2addition on dye degradation by the Ag/ZnO was investigated and Ag/ZnO was found to be an effective antimicrobial agent.Reusability of Ag/ZnO catalyst was also tested.