助催化剂负载提高ZnIn_2S_4光催化制氢性能

采用水热合成法制备ZnIn2S4光催化剂,PdS、SrS、Pt、Ru被分别负载到ZnIn2S4催化剂表面,并制备了PdS和贵重金属共同负载的样品。用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)等技术对其进行了表征,结果表明,所有样品都具有相似的晶体结构和光学性质。XPS结果证实了PdS成功地负载到了ZnIn2S4表面。讨论了助催化剂负载量对催化性能的影响,负载0.5%(质量分数)PdS和0.5%(质量分数)Pt时产生的协同效应,使ZnIn2S4催化剂产氢速率最大,为1.79mmol/h,是无负载时的19倍。并对协同作用机理进行了讨论。     

Pt-Cu2O/TiO2复合催化剂的制备及光催化制氢活性

采用化学沉积法制备了Cu_2O/TiO_2复合光催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)表征复合催化剂的微观形貌、元素组成、结构和光学特性。以H_2PtCl_6为无机前驱体对复合材料进行Pt负载,研究了不同Cu_2O含量对制氢活性的影响及不同光源下的制氢活性。结果表明,该复合催化剂表现出较好的光催化制氢活性,当Cu_2O的含量为1%(质量分数)时,氢气的产生量最高。     

g-C3N4/MoS2纳米片/氧化石墨烯三元复合催化剂的制备及可见光催化性能

采用球磨法制备 g-C₃N₄/MoS₂纳米片/氧化石墨烯(GO)三元复合催化剂。运用X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光致激发光谱(PL)等分析手段, 对催化剂的结构、形貌和光学性能进行表征。结果表明: MoS₂纳米片和g-C₃N₄形成异质结结构, 均匀地分散在氧化石墨烯的表面上。以罗丹明B(RhB)为模拟污染物, 研究三元复合催化剂在可见光照射下的光催化特性。结果显示: 三元复合催化剂在120 min内对RhB的降解率达到96%, 其降解动力学常数分别是g-C₃N₄、g-C₃N₄/ MoS₂、g-C₃N₄/GO复合催化剂的3、2.1和2.8倍。根据实验结果及能带结构提出了三元复合催化剂可能的光催化机理。     

新型复合CdIn2S4/ZnIn2S4异质结的制备及其光催化性能

探索高效、稳定的光催化剂是实现实用化太阳能光催化降解污染物的永恒追求。采用化学共沉淀法合成了CdIn₂S₄/ZnIn₂S₄微球，然后500°C退火得到降解性能更好的CdIn₂S₄/ZnIn₂S₄异质结。SEM、XRD、XPS、BET和UV-Vis DRS对样品进行了表征。观察到异质结外貌为球形，具有典型的介孔结构，表面光电流响应和阻抗测试结果显示其活性显著增强。在光催化降解亚甲基蓝的反应中，退火后的CdIn₂S₄/ZnIn₂S₄异质结的光催化活性最佳。反应90 min后，亚甲基蓝(MB)的降解率为96.7%。活性的提高可以归因于催化剂对可见光吸收的增强和光生电荷分离效率的提高。对照实验证明，降解体系中产生的活性物种·O₂^-在降解过程中起关键作用。预测了异质结光催化降解污染物的机制。本...     

还原气氛、助催化剂对SrTiO3光催化分解水制氢性能的影响

采用水热法制备了SrTiO3光催化材料,研究了在还原气氛下不同处理时间对SrTiO3光催化分解水制氢性能的影响;此外还研究了单一和复合助催化剂以及担载方法对光解水制氢性能的影响。结果表明:还原气氛中处理1h的样品,其制氢速率比未经处理的样品提高了近40%;担载单一助催化剂比复合助催化剂效果更好;光沉积Pt助催化剂样品具有最高的光催化活性。     

水热法制备α-FeOOH/MoS2纳米片复合物及其光催化性能

采用水热法成功制备了棒状α-FeOOH/MoS_2纳米片复合催化剂。运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)和荧光发射光谱(PL)对复合催化剂的结构和形貌进行了表征。结果表明:成功制备了长度为500nm左右的纳米棒状α-FeOOH,其与MoS_2纳米片形成良好的复合结构。以亚甲基蓝为模拟污染物,研究复合催化剂在可见光照射下的光催化特性。结果显示,棒状α-FeOOH/MoS_2纳米片复合催化剂在120min内对亚甲基蓝的降解率为98%,其降解动力学常数是纯α-FeOOH的3倍。根据活性基捕获实验结果,提出了α-FeOOH与MoS_2纳米片形成异质结的Z型光催化机理。     

BiNbO4纳米棒的制备及光催化性能研究

采用共沉淀法制备BiNbO4纳米棒。利用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和热重分析(TG/DTA)对其结构、形貌和性质进行表征,并通过紫外-可见分光光度计分析BiNbO4纳米棒光降解罗丹明B来研究其光催化活性。结果表明以五氧化二铌和五水硝酸铋为原料制备得到正交相结构的BiNbO4纳米棒;BiN-bO4纳米棒具有较高的光催化活性,在紫外光下,pH值=3.05,催化剂用量为2g/L时能够有效地降解罗丹明B,降解率受到光源、催化剂浓度和溶液pH值的影响较大。     

不同配体修饰的UiO-66-X/ZnIn2S4(X=H、NH2、(OH)2、Br)负载型催化剂的光催化性能研究

通过水热法制备了不同配体修饰的UiO-66-X/ZnIn₂S₄(X=H、NH₂、(OH)₂、Br)负载型光催化剂,并采用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱仪、光致发光光谱仪和电化学工作站对样品进行表征,分析了不同配体修饰方案对UiO-66-X/ZnIn₂S₄光催化性能的影响。以罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)溶液为目标污染物,探究不同修饰基团的电子效应对复合材料吸附性能和光催化性能的影响。结果表明：配体修饰后的ZU-(OH)₂/GF对阳离子染料RhB的吸附效率最好,在30 min时吸附效率为46.8%,反之,所有修饰后的复合材料对阴离子染料MO的吸附性能均低于未修饰的复合材料。在模拟太阳光照射下,所有复合材料经过配体修饰后的光催化性能都得到明显提升,其中ZU-(OH)₂/GF在150 min后对RhB的降解率高达99.0%。经过连续5次循环后,对RhB的去除率均保持在98%以上...     

非贵金属Co5.47N/N-rGO助催化剂增强TiO2光催化制氢性能

高效稳定的光催化剂或助催化剂研究一直是光催化领域的重要课题之一。本研究以氧化石墨烯、氯化钴和2-甲基咪唑为前驱体, 结合液相法和氨气氮化法制备了负载Co_5.47N的氮掺杂还原氧化石墨烯(Co_5.47N/N-rGO), 其中Co_5.47N高度分散、晶粒尺寸为10~20 nm。Co_5.47N/N-rGO可以作为助催化剂有效地改善商业二氧化钛(P25)的光催化分解水制氢性能, 当其质量分数为25%时, 催化剂的制氢性能可以达到11.71 mmol·h ^-1·g ^-1, 相比于纯P25提升了90倍, 与负载贵金属Pt的性能相当(11.88 mmol·h ^-1·g ^-1), 并且具有良好的稳定性。本研究为高效非贵金属助催化剂的研制提供了新思路。     

Bi掺杂纳米TiO2光催化甘油水溶液制氢性能研究

采用溶胶–凝胶法制备了TiO2和Bi掺杂的TiO2纳米颗粒,用N2吸附-脱附、SEM、XRD、FT-Raman、UV-VisDRS对光催化材料的孔结构、表面构造、能带结构、吸光特性进行了表征,并考查了其光催化甘油水溶液制氢反应的活性.结果表明:Bi掺杂后的TiO2为介孔结构的锐钛矿晶型纳米颗粒,其分散度明显增加,晶粒变小,比表面积增大;Bi掺杂使得TiO2禁带内形成杂质能级,降低了禁带能量,增加了光生电子和空穴的分离效率,有利于将TiO2的吸光带边界扩展至可见光区;Bi掺杂的TiO2样品表现出了远高于纯TiO2的光催化甘油水溶液制氢性能,2mol%Bi掺杂的样品在紫外光和模拟太阳光辐射下表现出了最高产氢活性,其速率分别为3534.8μmol/(h.gcat)和455.7μmol/(h.gcat).     

三维g-C3N4泡沫负载Cu(OH)2纳米片的制备及其光催化还原CO2性能

为了改善g-C₃N₄光催化还原CO₂过程中的气体传质、吸附和光生电荷分离效率，分别从泡沫孔结构构筑和构建异质结两方面进行光催化材料设计。采用表面活性剂发泡法制备g-C₃N₄泡沫(g-C₃N₄ Foam),以此为基体通过化学镀铜和氢氧化处理制备g-C₃N₄泡沫负载Cu(OH)₂纳米片(Cu(OH)₂/CNF)复合材料，对其结构和光催化性能进行分析。结果表明：g-C₃N₄ Foam和Cu(OH)₂/CNF均展现出发达的三维微米孔网络结构，这种结构可从动力学层面优化CO₂在气-固催化反应中的传质和吸附，使CO₂吸附容量分别达到3.97 cm³/g和3.59 cm³/g,为g-C₃N...     

ZnO-Zn2TiO4中空纳米纤维复合材料的制备及其光催化

利用棉花模板辅助的两步法制备了ZnO-Zn2TiO4中空纳米纤维结构光催化材料,利用热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光谱(UV-vis)等技术对其晶体结构、组成、形貌、光吸收特性等进行了表征。以罗丹明B(RB)的降解脱色为模型反应,考察了不同的钛-锌元素质量比(%)对复合材料光催化性能的影响。实验结果表明:所制得的ZnO-Zn2TiO4纳米纤维材料保留了棉花纤维的形貌;Zn2TiO4的引入极大地提高了ZnO材料在紫外光下的光催化活性,并且元素质量比为8%的前驱体在650℃焙烧2.5h时所得样品具有最佳的光催化效果。如在紫外光下,可使RB溶液反应2h的降解脱色率达96.44%,一级反应动力学常数k1达到1.142h-1。同时,该催化剂具有良好的稳定性能,重复使用5次,其对RB溶液的降解脱色率仍在86%以上。     

TiO2纳米带制备、表征及光催化性能

采用简单的水热反应以及后续的热处理,制备了大量的TiO2纳米带。通过XRD、SEM、TEM以及UV-Vis对产物进行表征和分析,并以甲基橙作为目标降解物,对退火后的产物进行了光催化性能测试。结果表明,所制备的样品在600℃热处理3h后,样品为锐钛矿相与TiO2(B)相的混晶相。退火以后,带的形态保持较好,带宽约60nm。室温下,所制备的混晶TiO2对甲基橙具有良好的紫外光降解能力,60min后降解度达96%。     

大颗粒纳米晶TiO2催化剂的制备及光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备出了大颗粒易分离的粉末二氧化钛催化剂,运用TG-DTA、XRD、SEM等方法表征它的物质性质,并以典型的偶氮染料甲基橙为目标污染物,研究了焙烧温度以及使用次数等对大颗粒二氧化钛光催化剂活性的影响.将自制的大颗粒TiO2催化剂与P25和工业钛白粉进行了对比催化活性实验研究.结果表明纳米晶粒径为17nm,TiO2颗粒的粒径分布于1～10μm之间.自制大颗粒TiO2催化剂催化活性优于P25和工业钛白粉,容易分离回收,而且具有较好的重复使用性能.     

S掺杂纳米TiO2对电子结构及光催化活性影响的研究

以钛酸丁酯为前驱体,硫脲为掺杂离子给体,通过溶胶-凝胶法制备了硫掺杂纳米TiO2粉体,并进行了XRD、BET、TG、UV-vis表征和分析,结果表明:硫脲掺杂出现了锐钛矿型TiO2,随着硫脲添加量的增加,锐钛矿相微晶强度降低,晶粒尺寸、晶胞体积增大,比表面积降低。光催化降解双酚A结果表明,当硫脲与钛酸丁酯物质的量比n(S)/n(Ti)为2时,经500℃热处理的催化剂的光催化活性最佳,当n(S)/n(Ti)为0.1时,样品光催化活性最好。     

不同尺寸ZnO的光催化性能比较及Zn2SnO4修饰纳米ZnO性能评价

研究了ZnO尺寸及Zn_2SnO_4(ZTO)对ZnO光催化性能的影响。通过胶体自组装法和水热合成法分别制备了两种不同尺寸的ZnO,应用X射线衍射、扫描电镜等手段对催化剂进行了表征,并以λ=365nm的紫外光为光源,以甲基橙模拟染料污染物,评价了不同尺寸ZnO的光催化活性和光稳定性。结果表明,纳米ZnO拥有更高的催化活性,而微米ZnO的光稳定性相对更佳。对拥有较高催化活性的纳米ZnO辅以ZTO修饰,考察了ZTO的复合对纳米ZnO催化性能的影响。结果表明,被ZTO修饰的纳米ZnO光稳定性有较大的提升,同时催化活性比单纯纳米ZnO得到提升。实验结果结合理论研究表明,异质结构型的复合催化剂能有效分离光生电子-空穴,而ZTO与ZnO的能带位置关系决定空穴转移至ZTO,有效阻止了空穴对ZnO的腐蚀作用。研究和理论共同证实了ZTO是ZnO光稳定剂的合适选择。     

SnO2/TiO2氧气指示剂的研制及光催化性能研究

通过微波水热法制备了SnO₂/TiO₂纳米复合氧化物，将其作为光催化剂分别制备了氧气指示剂水溶性油墨和醇溶性油墨。结果表明：醇溶性油墨和水溶性油墨在紫外光下照射漂白分别需要30s和3min,暴露于氧气中完全恢复初始颜色分别需要2h和10min。重复10次“紫外光漂白-恢复颜色”过程后，油墨仍然具有对氧气的敏感性。制备的SnO₂/TiO₂氧气指示剂油墨具有对氧气快速响应、颜色变化明显、可循环利用等优势，作为氧气指示剂应用于气调包装中，能很好地检测包装完整性。     

二维纳米片层结构MoS2和其改性材料的合成及在环境领域的应用

类石墨烯的二维纳米片层状MoS_2作为过渡金属硫化物材料家族的典型代表,由于其各方面独特的性能尤其是超薄的厚度和二维结构,已成为近些年材料的研究热点。独特的三明治结构使其具有良好的物理化学性质,MoS_2及其复合材料在催化、传感器、润滑等方面有广阔的前景。总结了国内外MoS_2的合成及其改性方法、性能和应用。针对社会发展过程中日益严重的环境污染问题,重点介绍利用其吸附和催化性能去除环境中污染物,并对其未来发展进行了展望。     

高温水解溶剂热法合成纳米TiO2及其光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱体,在丙酮、吡啶和乙醇的混合溶剂中,采用高温水解溶剂热法合成了纳米TiO₂粉体。XRD和TEM分析结果表明,纳米TiO₂的平均晶粒尺寸约为11nm,分散性好,是纯单相锐钛矿型。经不同温度煅烧处理后可知,当煅烧温度低于等于800℃时,该纳米TiO₂都能保持单一的锐钛矿相,具有高的热稳定性;当煅烧温度低于等于600℃时,煅烧温度对该纳米TiO₂光催化性能的影响较小,都具有优良的光催化活性。     

Ag+/Ag-TiO2纳米空心球制备及其可见光催化性能

在TiO2/聚苯乙烯复合材料表面沉积硫化银,空气中煅烧制备了Ag+/Ag修饰的二氧化钛纳米空心球(Ag+/Ag-TiO2纳米空心球,即Ag+/Ag-HTS)。结果表明,所制备的Ag+/Ag-HTS具有可见光催化降解甲基橙的活性,随着甲基橙的初始浓度降低其催化降解效率提高。肖特基势垒的形成有助于更多的空穴转移到材料的表面,增强其光催化效率;表面的Ag+有助于电子的清除,防止光激电子与光激空穴复合。随着硫化银沉积数量的提高,Ag+/Ag-HTS的可见光催化活性提高,其光催化降解甲基橙的反应具有假一级反应的动力学特征。使用25%Ag+/Ag-HTS光催化剂,在可见光下照射2 h甲基橙降解率高达70.6%。