Co修饰CeO2复合材料的晶面调控及其光热催化脱硝性能

采用一步水热法，通过调节Co与Ce的摩尔比，制备出暴露高活性晶面的Co修饰CeO₂复合材料。利用比表面和孔径分析仪、TG-DSC、TEM、SEM、XRD、紫外-可见分光光度计(UV-vis)、XPS、光热催化脱硝技术对Co修饰CeO₂复合材料进行全面表征。结果表明，随着Co元素含量的增加，Co修饰CeO₂复合材料的比表面积增大，CeO₂呈纳米棒状结构，Co与表面氧生成Co₃O₄，二者的共结晶过程降低了复合材料的结晶表面能，使CeO₂主要暴露(200)和(220)高活性晶面，且暴露比例增大。光热催化脱硝结果表明，当Co与Ce摩尔比为15%、煅烧温度为400℃时，Co修饰CeO₂复合材料的光热催化效率达到最高，为98%。      

g-C3N4基S型异质结的构建及其光催化性能研究

为了解决日益严重的环境污染和能源短缺等问题,基于半导体的光催化技术利用太阳能为环境修复和能源储存提供了一种“绿色”可持续的方案。首先介绍了g-C₃N₄的优点和局限性,以及S型半导体的优势与不足,接着介绍了g-C₃N₄基S型异质结的电子结构和光催化性质,综述了基于不同类型g-C₃N₄的S型异质结光催化材料构建和光催化性能的提升策略,并梳理了其部分应用。最后,综述了基于g-C₃N₄的S型异质结面临的挑战和未来发展趋势,有望为g-C₃N₄基S型异质结光催化材料的开发和实际应用提供重要的参考。     

植物膜模板法合成二维超薄纳米片及其光催化性能研究

以山茶花花瓣为模板,经硝酸铈溶液浸渍后煅烧,合成新型超薄CeO2分层介孔纳米片。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis/DRS)、X射线光电子能谱(XPS)和氮气吸附-脱附等分析手段对样品进行了表征。结果表明所得样品是由厚度约为6nm的具有生物形态结构的萤石结构CeO2纳米片组成。制得的CeO2薄层表面存在大量介孔,其孔径集中分布于15nm左右。由紫外-可见漫反射吸收光谱可知,材料的吸收边较块体CeO2红移了约35nm,从而具有了更高的可见光催化活性。在阳光照射下表现出了较强的光催化活性,在90min内对亚甲基蓝的降解率可达98%,远高于普通块体CeO2。     

CeO2/石墨烯的合成及其在光催化制氢中的应用

采用具有丰富分级多孔结构的豆芽为模板,经水热法合成仿生形态的纳米CeO₂/石墨烯催化剂。使用XRD、拉曼光谱（Raman）、TEM、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis/DRS）、N₂吸附-脱附仪和光解水制氢系统等分析表征手段对CeO₂/石墨烯催化剂的结构、形貌及光催化性能进行分析。结果表明,所制备的CeO₂/石墨烯光催化剂不仅继承了豆芽模板高孔隙率和大比表面积的特点,而且保持了豆芽的形态和微观特征。该催化剂是由约5.6 nm CeO₂纳米晶与具有生物形态的仿生石墨烯片层结构结合而成。制得的CeO₂/石墨烯复合材料内部存在大量由CeO₂/石墨烯催化剂纳米颗粒堆积而成的纳米孔,其孔径集中分布于15~45 nm左右,这种微观结构使CeO₂/石墨烯催化剂具有超大的比表面积,提高了催化剂对光生电子空穴对的捕获能力。由紫外-可见漫反射吸收光谱可知,CeO₂/石墨烯复合材料的可见光利用率显著增强,光解水制氢效率6 h后可达到671 μmol（h · g）^-1,远高于标样CeO₂的51.67 μmol（h · g）^-1。     

SiO2-CuO复合纤维材料的抗菌性能

在无水乙酸铜(铜源)与正硅酸四乙酯的物质的量比为1:10,1:20,1:40条件下,以聚乙烯吡咯烷酮为模板剂,采用静电纺丝法结合高温煅烧制备SiO2-CuO复合纤维材料,研究了该复合纤维材料的微观形貌、透气性与抗菌性能.结果表明:采用静电纺丝法结合600℃煅烧成功制备SiO2-CuO复合纤维材料,CuO纳米颗粒均匀分布在SiO2纤维中,CuO属于单斜晶系;随着无水乙酸铜含量的增加,CuO颗粒的结晶程度增大;复合纤维材料的水蒸气透过率在2994.4～4017.6 g·m-2·d-1,约为无材料覆盖条件下的60％,复合纤维材料具有较好的透气性;随着无水乙酸铜含量的增加,复合纤维材料的抗菌率增大,抗菌性能提高;当无水乙酸铜与正硅酸四乙酯物质的量比为1:10时,复合纤维材料具有良好的气体透过性能,且抗菌率高达99.9％.     

超级电容器用CeO_2-MnO/3D石墨烯复合材料的制备

以西瓜瓜瓤为碳源,采用两步碳化法制备三维石墨烯(3D-Fiberbased Graphene,3D G)材料,并使用水热法制备了CeO_2-MnO/3DG复合材料,以期获得比电容高,循环寿命好的石墨烯超级电容器电极材料。结果表明:3DG材料具有较高比表面积,最高可达到332m~2·g~(-1)。CeO_2-MnO/3DG复合材料具有三维导电网络结构,金属氧化物颗粒在石墨烯片层间生长均匀,粒径在10nm左右。电化学测试结果显示:在0.5 mol·L~(-1)的Na_2SO_4溶液中,电流密度1A·g~(-1),当摩尔比MnO∶CeO_2=4∶1,复合负载量在80%时得到的CeO_2-MnO/3D G复合材料拥有最高比电容,达308.5F·g~(-1),经过1 000次循环充放电测试比电容保持率为95.5%。CeO_2-MnO/3DG复合材料电化学性能的提高主要是因为两种金属氧化物复合负载与石墨烯的协同作用。     

WO3-Ag/石墨相C3N4 Z型复合光催化剂的合成及其光催化性能

采用水热法合成WO₃纳米棒，并通过简单的溶剂蒸发法及光沉积法实现WO₃-Ag/石墨相C₃N₄(g-C₃N₄)复合光催化剂的合成。采用XRD、SEM、TEM等对材料进行全面表征。结果表明，由于成功构建了Z型异质结，WO₃-Ag/g-C₃N₄复合光催化剂能够拓展可见光响应，有效抑制光生电子与空穴复合。最佳工艺条件下所得WO₃-Ag/g-C₃N₄复合光催化剂在100 min时光催化降解罗丹明B (RhB)的效率可达96.8%，且WO₃-Ag/g-C₃N₄复合光催化剂具有优异的稳定性。光催化机制表明，光催化实验中真正的活性物质为羟基自由基与超氧自由基。      

水热法合成棒束状纳米CeO_2粉体及其催化性能

在醇-水体系中以P123为模板、硝酸铈和草酸为原料,利用水热法制备了棒束状纳米CeO2粉体,研究了反应温度、硝酸铈与草酸的物质的量比(nCH)、溶液pH以及反应时间对CeO2粉体颗粒的影响,确定了制备棒束状纳米CeO2粉体的最佳工艺参数;将最佳工艺参数下制得的CeO2对酸性品红溶液进行催化降解试验,并与块状CeO2催化降解结果进行对比。结果表明:制备棒束状纳米CeO2的最佳工艺参数为200℃、nCH=2∶3、pH=1、反应时间360 min;在此最佳工艺参数下制备的棒束状纳米CeO2对酸性品红溶液的催化活性比普通块状CeO2的大大提高。     

大比表面积、高孔隙率多孔仿生CeO2-CuO光催化剂

以富含多孔结构的纤维素为诱导体,采用浸渍法制备仿生CeO_2-CuO催化材料,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附(N2adsorption-desorption)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis)等分析手段对产物的结构和形貌进行了表征。在可见光条件下,以亚甲基蓝溶液为模拟废水,测试其TOC(Total organic carbon)去除率,并对光催化降解机理进行探讨。实验结果表明所制备的材料颗粒均匀,平均颗粒尺寸在10nm左右,并且含有丰富的介孔结构,其孔径集中分布于5~10nm。由紫外-可见漫反射吸收光谱可知,材料对可见光的吸收程度高于块状氧化铈,从而具有更高的可见光催化活性,光照2.5h后对亚甲基蓝的TOC去除率为90%。     

CeO2/BiOI/g-C3N4三相复合材料的制备及可见光催化降解RhB性能研究

通过溶剂热和超声搅拌合成了CeO₂/BiOI/g-C₃N₄三相复合材料。利用XRD、SEM、TEM和UV-Vis DRS等手段对该材料的成分、结构和光学性质进行表征。制备的CeO₂/BiOI/g-C₃N₄三相复合材料界面结构构建良好,光响应性能好,各相分布均匀且结晶程度较高。光催化降解实验表明,在可见光(λ>420 nm)下,CeO₂/BiOI/g-C₃N₄(Ce、Bi物质的量比为2∶1,g-C₃N₄质量分数为5%)三相复合材料光催化降解RhB的效率达到71%,是纯相CeO₂的7倍、纯相BiOI的10倍。同时光催化重复实验结果表明,光催化材料显示出良好的稳定性,经四次循环后,光催化效率基本无降低。最后探讨了复合材料的光催化机理,明确光催化实验中真正的活性物质为空穴及超氧自由基。