MoS2环境能源光催化材料研究现状

MoS_2材料具有合适的能带间隙,适用于可见光激发降解环境修复、分解水制氢的光催化剂材料,引起了广泛的研究关注。传统的MoS_2材料的光生电子-空穴对复合快,活性边缘位点的数量有限,光催化剂的分离和回收困难。因此,目前很多研究聚焦于通过调控结构、组成,以增强光催化活性,以及从反应介质中分离光催化剂的方法。本文对基于MoS_2的光催化剂的改性及在各种光催化应用中的最新发展进行了综述。     

BiOBr光催化剂的制备及其在光催化领域的应用进展

介绍了BiOBr光催化剂的结构、特征,形貌可控BiOBr及元素掺杂、半导体复合、贵金属沉积等改性BiOBr的制备方法,以及BiOBr在光催化降解有机物及能源转化领域的应用,指出BiOBr的形貌、晶体结构控制及改性可有效提高BiOBr的催化活性。     

基于表面等离子体共振效应的Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究进展

由具有表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)效应的贵金属(Ag、Au等)纳米粒子和半导体纳米结构组成的纳米复合光催化剂具有优异的可见光光催化活性,成为新型光催化材料的研究热点之一。本文综述了Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的制备方法、基本性质以及光催化应用方面的一些重要研究进展;重点介绍了Ag(Au)等纳米粒子的表面等离子共振增强可见光催化活性的机理,以及Ag(Au)纳米粒子与不同类型半导体复合的光催化剂的光催化性能,其中所涉及的半导体包括金属氧化物、硫化物和其他一些半导体;本领域未来几年的研究热点将集中于新型高效的Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的微结构调控及其用于可见光驱动有机反应的机理研究。本文为基于SPR效应构建Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究提供了有力的参考依据,并且指出Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究是发展可见光高效光催化剂的重要方向。     

Bi/BiOBr/ZnO异质结的制备及其光催化性能研究

本文采用水热/溶剂热合成法,制备了Bi/BiOBr/ZnO复合光催化剂,采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）进行了结构表征,通过Bi/BiOBr/ZnO复合光催化剂在可见光下对甲基橙的降解效果,考察其光催化性能。结果表明,Bi/BiOBr/ZnO复合光催化剂的光催化性能很好,20min内对甲基橙的降解率最高可达到94%,是ZnO的14倍,BiOBr的7倍,BiOBr/ZnO的2倍。Bi/BiOBr/ZnO复合光催化剂催化效率的提高,得益于异质结构促进了光生电子/空穴对的分离。本工作可为铋基光催化剂的合成及其在废水处理方面的应用提供参考。     

银基半导体光催化剂研究进展

银基半导体光催化剂作为近年来新的研究热点,在可见光下通常表现出较好的光催化活性,但光催化性能不稳定,反应过程中极易发生光腐蚀,导致光催化活性下降。此外,银基半导体通常比表面积小,无孔结构。本文综述了近年来银基半导体光催化剂的研究进展,介绍了如简单银化合物、异质结型复合体、银基固溶体及负载型银基半导体光催化剂的制备和应用。认为形成异质结、增大比表面积、丰富孔结构或通过形貌和晶面控制是解决上述银基半导体不足的有效方法,并结合银基半导体光催化剂的优点必将在光催化降解废水和制氢等领域有良好的发展。     

BiOI基复合光催化材料的研究进展

因其特殊的层状结构和合适的禁带宽度,BiOI显示出了优异的可见光光催化性能。通过半导体的复合制备BiOI基复合光催化材料来提高BiOI的光催化活性是当前BiOI光催化研究的主流。本文主要综述了BiOI基复合光催化材料的制备方法、结构、形貌以及光催化活性和机理的最新研究进展,并展望了其发展趋势。     

半导体核壳材料光催化剂分解水制氢研究进展

光催化剂催化分解水制氢是一种将太阳能有效转化为氢能的绿色途径，其中半导体核壳材料光催化剂在太阳能分解水制氢中表现出优异的性能。主要从半导体材料改性角度出发，综述和评论了国内外半导体核壳材料光催化剂分解水制氢的最新研究进展。重点阐述了常见氧化物、氮氧化物、氮化物及硫化物核壳材料半导体光催化剂分解水制氢的基本原理和改性效果等。分析了掺杂离子、构建异质结、负载助催化剂等改性方法在改变光催化剂禁带宽度、降低光生载流子复合几率、加快光生电荷传输速率和增加制氢活性位点等方面的影响。提出未来分解水制氢光催化剂可深入开发晶面依赖纳米复合光催化材料、助剂改性光催化材料、新型光催化半导体材料的研究方向。     

TiO_2光催化材料掺杂改性的研究进展

TiO2是当前最有应用潜力的光催化材料,但其量子效率低、降解效果不理想、难以充分利用太阳能。选用合适的掺杂组分、制备方法和载体,制备出具有宽光谱响应范围、光量子效率高、易于回收利用的TiO2/载体光催化材料,对实现TiO2的工业化应用具有重大意义。根据半导体能带理论和异质结构的工作原理,研究各种表面改性技术和研制新的光催化剂,将是今后研究的主要方向。     

碳量子点与半导体复合光催化材料合成及降解有机污染物的应用进展

有机污染物的危害日益严重,引起人们的广泛关注。半导体光催化降解有机污染物是公认的绿色技术,但传统的半导体光催化材料对可见光的利用率低,光生电子与空穴易复合,导致降解有机污染物的效率不高,开发高效、稳定的半导体复合光催化材料,是当前光催化领域的研究热点。碳量子点(CQDs)是新型的纳米级荧光碳材料,可作为修饰剂与半导体材料复合,能够显著提高复合材料的光催化降解效率,极大地激发了研究者的兴趣。本文介绍了碳量子点与半导体光催化剂的复合方法,总结了近几年CQDs/半导体复合光催化材料降解有机染料、抗生素、止痛药、酚类化合物等有机污染物的应用成果。     

铋系半导体光催化剂研究进展

铋系半导体材料具有特殊的层状结构以及合适的带隙,具有良好的可见光响应能力以及稳定的光化学特性,作为一类新型的环境友好型光催化剂在环境修复与解决能源危机等领域受到广泛关注,已成为近年来的研究热点。然而,铋系半导体光催化剂距离实际大规模应用仍存在一些亟需解决的问题,如光生载流子复合率高、对可见光谱的响应范围有限、光催化活性较差、还原能力较弱等。本文首先介绍了铋系半导体材料的典型特征、制备方法与反应机理,在此基础上着重阐述了铋系半导体光催化在形貌调控、构建异质结、离子掺杂、碳质材料掺杂、贵金属沉积、染料敏化等改性手段的研究进展以及在降解水体污染物、杀菌消毒、空气净化、制氢、还原CO2、有机合成等领域的应用成果。最后对铋系半导体光催化剂的未来前景做出展望,指出其未来的研究方向应致力于从多手段耦合改性、拓展其应用领域以及深入探究反应机理等方面开展。     

溴氧化铋基光催化材料的制备及应用

溴氧化铋基光催化剂具有独特的电子结构,合适的禁带宽度及良好的光催化活性,拓宽了光催化领域的研究,有不同形貌的溴氧化铋催化剂的制备与应用一直是研究者的关注热点。重点介绍了BiOBr的晶体结构、制备方法、形貌及其光催化性能,对比了常见制备方法的优缺点,综述了国内外研究者在改性溴氧化铋基光催化材料方面所做的工作,得出在可见光响应下具有高催化活性和高稳定性的溴氧化铋基光催化材料将是下一步研究的主要方向。     

环境友好的BiOBr新型光催化剂制备、表征及其性能研究

采用水热合成的方法通过控制合成条件制备出片状结构的溴化氧铋半导体材料,并通过降解甲基橙染料来考察溴化氧铋半导体材料的光催化特性.应用XRD,SEM,TEM和Uv-vis漫反射光谱来表征BiOBr材料的特性.研究得知,BiOBr是一种间接半导体材料.它的带系能约为2.69eV,且不受合成条件的影响而变化.而BiOBr材料的形貌和结晶度却取决于水热合成的温度和时间.在降解甲基橙染料的过程中这种片状BiOBr显示出很高的先催化活性,特别是在1600℃水热8h后得到的BiOBr材料具有最好的光催化活性.     

PVP/BiOCl/BiOBr的制备及其光催化降解联苯胺性能研究

通过超声分散和溶剂热法协同作用,将PVP复合到BiOCl/BiOBr材料的表面,合成PVP/BiOCl/BiOBr复合材料,通过调整NaCl及NaBr投加量,优化光催化剂中BiOBr与BiOCl的复合比。使用XRD、SEM和BET,研究复合前后光催化剂结构形态、比表面积及孔径的变化。结果表明,在PVP作用下,复合比为1∶1的BiOCl/BiOBr的光催化剂,其结构由密集型"松针状"结构转变为超薄多层的"玫瑰花瓣片状"结构,其比表面积较未改性的BiOCl/BiOBr显著提升。可见光照射下光催化降解联苯胺实验结果显示,照射180 min, PVP-BiOCl/BiOBr-1/1的联苯胺降解效果最佳,降解率为96.03%,约是原始BiOCl/BiOBr的1.57倍。结合自由基捕获实验结果,分析了PVP-BiOCl/BiOBr光催化降解联苯胺的可能机理。     

铁酸铋光催化剂改性的研究进展

铁酸铋是一种钙钛矿型半导体光催化剂,因具有合适的光学带隙,良好的化学稳定性及可见光吸收性等特点而备受青睐。然而,铁酸铋的光生电子空穴对复合率高,载流子效率较低,导致其光催化活性较弱,限制了其实际应用。在概述铁酸铋结构和光催化机理的基础上,着重综述了贵金属沉积、半导体复合、金属离子掺杂等铁酸铋改性方法的作用机理与研究进展,探讨了铁酸铋光催化剂未来的研究方向。     

光催化剂改性及固定化技术的研究进展

提高光催化剂的光催化活性，以及将光催化剂固定于合适的载体表面，这是多相光催化技术工业处理应用中的关键。单一半导体光催化剂的光催化活性普遍不高，通过改性可以提高光催化活性，甚至在提高活性的同时扩展光谱响应范围，提高光的利用率。而将光催化剂固定在合适的载体表面，可免去光催化剂的分离回收工序，以及消除粉末悬浮体系中存在的易聚集、流失等缺点。     

BiOBr/g-C3N4光催化剂的制备及其LED紫光光催化活性

以五水硝酸铋、溴化钾和三聚氰胺为原料,采用溶剂热法制备了摩尔比不同的BiOBr/g-C3N4复合光催化剂,并进行了XRD、SEM和DRS表征分析.以50 W LED紫光灯为光源,采用罗丹明B为目标降解物考察了制备样品的光催化性能.结果表明:摩尔比为1∶1的BiOBr/g-C3N4复合光催化剂的具有最优的光催化性能.机理实验结果表明:超氧自由基(O2·-)和空穴(h+)为BiOBr/g-C3N4复合光催化剂光催化过程最为主要的活性物种.     

p-n复合半导体光催化剂研究进展

综述了p-n复合半导体光催化剂的光催化原理及研究现状。根据p-型材料种类,将p-n复合半导体光催化剂分为4类:p-型半导体材料为镍氧化物、p-型半导体材料为钴氧化物、p-型半导体材料铜氧化物及由其它p-型半导体材料组成的"p-n结型"、"二极管"式p-n复合半导体光催化剂,分别对其研究状况进行了介绍。提出了当前p-n复合半导体光催化剂研究中存在的一些问题,并对未来的研究方向进行了探讨。     

石墨烯在光催化反应中应用的研究进展

石墨烯是近年来人们发现和合成的一种新型二维平面纳米材料,由于其优良的导电性能和巨大的比表面积,研究者们用石墨烯与光催化材料复合,改善其光催化性能,这已成为新型光催化材料的研究热点之一。本文阐述了近年来国内外对于石墨烯在光催化反应中应用的研究动态和主要成果,分析了影响半导体材料光催化效率的5个因素,即禁带宽度、能带位置、激发电子-空穴复合概率、光催化剂结晶性和光催化剂吸附性能。介绍了石墨烯提高光催化效率的方法,重点介绍了石墨烯在复合、包覆和自身参与光催化反应3个方法中的具体应用,提出通过石墨烯与某些特定的光催化材料复合而改变其禁带宽度,可为今后通过石墨烯调节其它半导体材料的禁带宽度提供有力的理论和实验依据。     

BiOBr/UiO-66-（COOH）2复合材料制备及光催化性能研究

为提高传统光催化材料BiOBr和UiO-66-（COOH）₂的性能和对可见光的吸收强度,以及它们的光催化活性和光催化效率,通过简单的溶剂热法制备了一种新型复合光催化剂BiOBr/UiO-66-（COOH）₂。运用X射线衍射光谱（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、红外光谱（FT-IR）、光致发光（PL）光谱、N₂吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和电化学等手段对其进行表征,并对其光催化降解甲基橙的效率进行了研究。结果表明,相对于单一的BiOBr材料,与UiO-66-（COOH）₂复合之后的BiOBr/UiO-66-（COOH）₂催化剂保留了原有材料的结构,相应的比表面积增大,对可见光的吸收强度增强。将BiOBr/UiO-66-（COOH）₂用于光催化降解甲基橙,在氙灯照射120 min后,甲基橙的降解率达到70%,分别约为纯UiO-66-（COOH）₂和BiOBr的3.68倍和1.43倍,光催化活性显著提高,光催化降解过程符合一级反应动力学规律。     

氧化亚铜基复合光催化剂的研究进展

氧化亚铜在光催化、太阳能电池、传感器等领域有着广阔的应用前景。结合氧化亚铜光催化剂的研究方向,综述了改善其光催化性能的常用方法,包括形貌尺寸改进、掺杂、金属负载和半导体复合等。介绍了几种具有代表性的氧化亚铜基复合光催化剂,包括金属-氧化亚铜复合光催化剂、氧化亚铜-半导体复合光催化剂、氧化亚铜-碳材料复合光催化剂和三元复合光催化剂,阐述了它们各自的反应机理。最后对氧化亚铜基复合光催化剂今后的发展进行了展望。