钴掺杂聚合氮化碳光催化还原二氧化碳性能研究

聚合氮化碳(CN)具有可见光响应、化学性质稳定、廉价易得、无毒等优点,在光催化领域得到了广泛的研究和应用,但是存在比表面积较小、电子-空穴对易复合等不足之处,严重限制了其光催化性能。以尿素和常见的两种钴盐[CoCl₂和Co(NO₃)₂]为前驱体,通过一步煅烧法制备了钴(Co)掺杂CN,研究了不同Co源对材料光催化还原二氧化碳(CO₂)性能的影响。实验证明,由适量氯化钴(CoCl₂)为Co源得到的Co掺杂CN,其光催化还原CO₂生成一氧化碳(CO)的速率可由纯CN的82.7μmol/(g·h)提升至374.5μmol/(g·h),同时CO选择性由79.1%提高至88.5%;而以硝酸钴[Co(NO₃)₂]为Co源得到的Co掺杂CN倾向于产氢,其光催化还原CO₂性能基本不能得到提升。通过对光催化剂进行电感耦合等离子体(ICP)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(...     

铜掺杂TiO2/PCN异质结光催化还原二氧化碳性能研究

以Cu Cl₂、NH₂-MIL-125(Ti)和尿素为前驱物，通过煅烧法制备了不同Cu掺杂量的二氧化钛/聚合氮化碳(PCN)异质结(Cu Ti CN)。其中3Cu Ti CN光催化还原CO₂性能最优，在可见光下CO的产生速率可达735μmol/(g·h)，分别是纯PCN和Ti O₂/PCN异质结的9倍和3倍。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氮气物理吸附、紫外可见漫反射光谱、光致发光谱(PL)等手段对光催化剂的组成、结构和光电化学性质进行了表征。研究发现，Cu掺杂和异质结的构建增强了可见光吸收，增大了材料的比表面积，提高了光生载流子的分离和传递效率。根据带隙数据和莫特-肖特基曲线得到了异质结的能带结构，并提出了Cu掺杂TiO₂/PCN异质结光催化还原CO₂的机理。     

Z型g-C3N4/WO3·H2O的制备及其光催化CO2还原性能

以石墨相氮化碳(g-C₃N₄)和二水合钨酸钠为原料,采用水热合成法制备了复合材料g-C₃N₄/WO₃·H₂O(CNW-1),通过XRD、XPS、SEM、TEM对其进行了表征,探究了298 K、0.1 MPa条件下其对CO₂的可见光催化还原性能,并提出了可能的反应机理。通过调控WO₃结晶水含量可以实现CO和CH₄的产率调节,在反应10 h后,CNW-1具有最高的CH₄产率(0.33μmol/g),而g-C₃N₄/WO₃(CNW)具有最高的CO产率(0.67μmol/g)。该研究为CO₂选择性还原为C1化合物提供了一种有效策略,同时突出了以g-C₃N₄作为半导体构建Z型光催化体系在催化领域的应用潜力。     

Cu/TiO2光催化正丁烷脱氢制丁烯

采用硼氢化钠还原法制备了Cu/TiO₂催化剂,考察Cu负载量、反应温度和反应时间对Cu/TiO₂光催化正丁烷脱氢制丁烯的影响。结果表明,室温下氙灯照射60 min, 0.5-Cu/TiO₂光催化正丁烷脱氢制丁烯产量为600.2μmol/(g-cat·h),选择性为95.3%,H₂产量为858.7μmol/(g-cat·h),丁烯产量和选择性随Cu负载量的变化不大。低温有利于光催化正丁烷脱氢,反应温度过高时,丁烯和H₂产量降低,丁烯选择性降低,裂解选择性增大。1-丁烯和2-丁烯相对选择性不随反应时间变化,未发现丁烯间的异构化反应。     

TiO2/Pt/玉米秸秆碳微球复合材料对光催化分解水制氢性能的影响

以玉米秸秆为原料，通过热熔法制备出TiO₂/Pt/玉米秸秆碳微球复合光催化剂。利用SEM、TEM、XRD、FT-IR、XPS、UV等方法对TiO₂/Pt/玉米秸秆碳微球进行表征。结果表明，TiO₂/Pt/玉米秸秆碳微球复合材料具有更高的光催化性能和光稳定性。在可见光照射、TiO₂/Pt与玉米秸秆碳微球质量比为1∶0.3时，光催化分解水制氢效率最高，达到1 120μmol/(h·g),是TiO₂/Pt制氢量的56倍。修饰在TiO₂上的玉米秸秆碳微球具有良好的导电性，可促进TiO₂光生电子的转移。同时，碳微球的加入增大了复合光催化剂的比表面积，提高了光催化制氢效率，为新型生物质光催化体系提供新思路。     

MoO3-x/SiO2催化剂的制备及其在氧化脱硫中的应用

以钼酸铵为前驱体、亲水性SiO₂为载体,采用等体积浸渍法制备了负载型MoO_3-x/SiO₂系列催化剂。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、紫外光谱(UV-Vis)、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱仪(XPS)和氢气程序升温还原(H₂-TPR)等技术手段对催化剂性质进行表征。以乙腈为萃取剂、过氧化氢为氧化剂的氧化脱硫反应中,研究了催化活性与催化剂表面性质的内在规律关系。结果表明,MoO_3-x活性组分的团聚是抑制氧化脱硫活性的主要原因,适宜的焙烧温度有利于获得所需活性位点且分散性高的催化剂,可有效对H₂O₂快速活化,提高DBTs脱硫率。在焙烧温度为350℃、O/S摩尔比为3、反应温度为60℃的最佳脱硫条件下,苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)的脱除率分别为77.2%、99.3%、96.4%。该催化体系中DBT的脱除率可达到国家脱硫标准(<10μg...     

原卟啉碳点的合成及其在光催化还原CO2/H2O制甲醇中的应用

CO₂资源化利用是当前能源与环境领域的研究热点,光催化还原CO₂作为一种绿色、温和的转化技术备受关注,其中提高光催化转化过程中光利用效率和降低载流子复合速率是促进CO₂光催化还原过程的关键。利用柠檬酸、乙二胺和原卟啉为原料,通过一步水热法制备原卟啉碳点,并考察了其光催化还原CO₂性能。研究表明,碳点为3.3 nm左右的球形颗粒,原卟啉以共价键的形式成功引入碳点中,并且碳点中保留了原卟啉结构中的共轭大π键的骨架,增强了碳点催化剂对400～500 nm的光的吸收,降低了光催化还原CO₂过程中的载流子复合速率。光催化还原CO₂性能测试表明,以含有质量分数为1%原卟啉的碳点作为光催化剂转化CO₂为CH₃OH的产率达到285.5μmol·g^-1·h^-1,是未添加原卟啉催化剂产率的2.16倍。     

助剂对ZnO/ZrO2物化性质及催化性能的影响

CO₂加氢制甲醇是实现碳中和目标的有效途径。尽管已报道的ZnO/ZrO₂催化剂具有高活性和稳定性,但其催化性能仍有望进一步提高。采用浸渍法制备得到一系列不同元素掺杂的Ma-ZnO_x/ZrO₂催化剂,并通过评价发现只有Ga促进了ZnO/ZrO₂催化剂催化CO₂加氢制甲醇。其中,5%Ga-ZnO_x/ZrO₂催化剂表现出优异的催化性能,在反应条件：P=3 MPa、T=320℃、V(H₂)∶V(CO₂)=4∶1、气体质量空速(WHSV)=24 000 mL/(g·h)时CO₂转化率为7.2%,甲醇选择性为81.0%,甲醇时空产率可达410 mg/(g·h),是ZnO/ZrO₂的1.26倍,且在反应100 h内催化性能无明显衰减。X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振(EPR)表征发现,适量Ga助剂的掺入可以促进催化剂中氧空位的形成。...     

Bi12O17Cl2/TiO2异质结的制备及其分解水产氢的性能研究

采用负载法成功制备了Bi₁₂O₁₇Cl₂/TiO₂异质结样品。通过XRD、XPS、SEM、BET、UV-Vis DRS、EIS和PL等技术对样品的结构及性质进行分析。研究结果表明,在光照条件下,Bi₁₂O₁₇C_l2/TiO₂异质结样品能够提高光生载流子的分离效率,进而提高光催化产氢活性。其中Bi₁₂O₁₇C_l2负载量为6%的6%-Bi₁₂O₁₇C_l2/TiO₂样品展现了最佳的光催化产氢活性,经5h光照后,其H₂产量达到147.92μmol·g^-1,平均H₂产量为29.58μmol·(g·h)^-1。稳定性实验表明,Bi₁₂O₁₇C     

PVP辅助溶剂热法制备BiOIxCl1-x纳米复合材料及其光催化性能研究

通过溶剂热法合成了BiOI_xCl_1-x复合材料，并以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)调控结构制备PVP-BiOI_xCl_1-x。利用XRD、SEM、HRTEM、XPS、UV-Vis DRS对系列样品进行表征。以四环素为污染物，在可见光下考察BiOI_xCl_1-x和PVP-BiOI_xCl_1-x复合材料的光催化性能。结果表明，PVP-BiOI_xCl_1-x的光催化性能显著增强，其中0.6PVP-BiOI_0.5Cl_0.5在1 h内可以去除83.6%的四环素(20 mg/L)。电子自旋共振(ESR)测试发现，·O^-₂和·OH活性自由基是光催化降解的主要活性物质。增强的光催化性能主要归因于BiOI和BiOCl间Z型异质结构件，光生电子空穴转移效率显著改善。     

选择性透过CO2气体PVA/淀粉膜制备及性能研究

对聚乙烯醇(PVA)/淀粉膜进行接枝改性,引入含有叔胺基团的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA),使其对CO₂气体具有选择性透过功能,并对CO₂透过量进行优化,研究其分子结构与性能的关系。红外光谱、X射线光电子能谱、原子力显微镜照片及透气测试结果证明,加入淀粉接枝DMAEMA共聚物后,PVA/淀粉改性膜对CO₂具有选择透过性。接枝共聚物的接枝率和添加量影响CO₂透过量,当添加1.5%(质量分数,下同)的接枝率为55.3%的接枝共聚物,膜的CO₂透过量由1.577 cm³/(m²·24 h·0.1 MPa)提高到45.786 cm³/(m²·24 h·0.1 MPa),提高了28.03倍。X射线光电子能谱测试结果显示,改性膜透过CO₂后,N1s谱图中399.8 eV处的结合能减小,在401.8 eV结合能增大,可能CO₂与膜上叔胺基团发生反应,实现...     

煤基碳量子点/氮化碳复合材料制备及其光催化还原CO2性能

以太西无烟煤为原料，采用化学氧化法制备煤基碳量子点(C-CQDs)，进一步以C-CQDs和尿素为前体，原位复合制备得到煤基碳量子点/氮化碳(C-CQDs/g-C₃N₄)复合材料。采用TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis、PL等手段对样品结构性能进行了表征和分析，进而考察了其在光催化还原CO₂合成甲醇过程的催化性能。研究表明：C-CQDs均匀地负载在g-C₃N₄的表面，且掺杂适量的C-CQDs有利于提高C-CQDs/g-C₃N₄的光催化活性，当可见光照12 h时，其光催化还原CO₂甲醇产量最高可达28.69 μmol/(g cat)，约为相同条件下纯石墨相g-C₃N₄作用时甲醇产量的2.2倍。     

MnWO4/WO3的制备及其光催化性能的研究

光催化技术在解决环境污染和能源危机方面有着巨大的应用潜力,采用浸渍、焙烧的方法制备了一系列MnWO₄含量不同的MnWO₄/WO₃复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、HR-TEM、BET等方法对MnWO₄/WO₃复合光催化剂的结构形貌进行表征。通过光催化分解水产氧以及降解四环素来评价其光催化活性。通过能带结构、表面光电压(SPV)、荧光(PL)和活性物种实验分析MnWO₄/WO₃复合光催化剂的光催化活性增强机制。实验结果表明,所有MnWO₄/WO₃样品的光催化活性较纯WO₃样品都有提高,且随着MnWO₄含量的增加呈现先增高后下降的趋势,MnWO₄含量为3%的MnW-2样品表现出最优的光催化活性,其氧气产量为89.26 μmol,为WO₃纯样的3.45倍,对四环素的降解率达到了92.1%,一级反应动力学常数为WO₃纯样的8.98倍。通过对其能带结构及光生电子和空穴的分离效率进行分析发现,样品的光催化活性变化主要是由于光生载流子分离效率改变导致。     

光催化CO2和CH4重整催化剂研究进展

太阳能驱动的CO₂与CH₄转化为合成气是一种非常有前景的生产可再生燃料的技术，然而太阳能驱动的CH₄重整催化剂存在转化效率低、光生电子与空穴复合速率快及催化剂稳定性差等问题。本文简述了光催化CO₂与CH₄重整的可能机理，包括CO₂和CH₄的吸附、光生电子与空穴的迁移及产物的脱附过程。重点介绍了光催化CO₂和CH₄重整过程中贵金属催化剂、非贵金属催化剂及碳氮化合物等催化剂的研究进展，并总结归纳了各类催化剂的优点与不足。最后，本文探讨了光催化转化CO₂与CH₄制合成气研究领域未来可能的发展方向：开发设计高效的光催化剂提高反应效率；通过密度泛函理论计算及高端表征技术探究催化机理。     

g-C3N4/BiVO4异质结的制备及其在环境治理中的应用

通过负载法成功制备了g-C₃N₄/BiVO₄异质结,采用XRD、SEM、BET、UV-Vis DRS、Mott Schottky、SPV等技术对样品的结构与性质进行分析,以光催化降解RhB和光催化还原CO₂评价其光催化活性。结果表明,g-C₃N₄和BiVO₄能带结构匹配,能够组成“Z”型异质结,并有效提高光生载流子的分离效率,同时保留g-C₃N₄导带电子较强的还原性和BiVO₄价带空穴较强的氧化性,最终提高光催化活性,其中当g-C₃N₄的负载量为3%时,样品展现了最佳的光催化活性,在光催化降解RhB实验中,经过180min光照后,降解率达到95.3%,反应速率常数达到0.0166min^-1;而在光催化还原CO₂的实验中,经过4h光照后,CO和O₂的产量达到70....     

苝酰亚胺/Zn In2S4 S型异质结光催化性能与反应机制

构建较强氧化还原能力与较高电荷转移效率的阶梯型(S型)异质结光催化剂是提高光催化性能的有效策略。通过溶剂热法在棒状苝酰亚胺(PDI)表面原位生长了Zn In₂S₄S纳米片，得益于良好的界面接触与匹配的能带结构，PDI/Zn In₂S₄S异质结展现出优异的光催化性能。此外，在同步光催化产氢与苯甲醇氧化全反应体系中，5%PDI/Zn In₂S₄S光催化剂表现出较高的产氢性能[21.66mmol/(g·h)]与苯甲醛产率[1.02mmol/(g·h)]分别是纯Zn In₂S₄S的2.12倍和3.00倍。基于X射线光电子能谱、瞬态光致发光光谱和电子顺磁共振信号等分析，证实了PDI与Zn In₂S₄S之间内建电场的形成与S型电子转移路径。该电荷转移机制保留了复合催化剂较高的氧化还原电位，促进了界面电荷分离与转移，进而提升了光催化性能。该有机–无机S型异质结光催化剂的设计应用为新型...     

稀土掺杂TiO2光催化还原CO2

采用溶胶-凝胶法制备了稀土掺杂TiO₂纳米光催化剂,并应用于光催化还原CO₂/H₂O体系中。通过XRD对光催化性能进行表征,研究稀土离子掺杂和焙烧温度对光催化性能的影响。结果表明,稀土La和Ce的加入可以抑制TiO2的晶相转变,提高光催化性能。催化剂800 ℃焙烧可达到最好的光催化活性,在反应时间7 h、CO₂流量200 mL·min^-1和反应液中NaOH与Na₂SO₃浓度均为0.10 mol·L^-1条件下,甲醇产率高达315.49 μmol·g^-1。并对稀土掺杂TiO₂催化剂光催化还原CO₂的机理进行了探究。     

半导体复合材料光催化还原CO2的研究进展

光催化还原CO₂是实现碳循环的一种绿色的、环保的能源转化方式,该方法可以有效的将CO₂气体转化为可再生燃料,缓解能源危机和全球变暖问题。综述了半导体复合材料光催化还原CO₂为可再生碳氢燃料的研究进展,介绍了光催化还原CO₂的反应条件和光催化机理,并对已报道的不同类型半导体复合光催化材料进行分类,如“单一半导体型”、“金属/非金属掺杂半导体型”、“半导体复合型”和“碳材料–半导体复合型”。评述了各种半导体复合光催化材料的优缺点及其光催化性能的影响因素。在此基础上,进一步展望了半导体复合光催化材料催化还原CO₂的发展前景。     

CdS/C-TiO2复合光催化剂光催化还原CO2性能研究

采用沉淀-水热法制备了CdS/C-TiO2系列复合光催化剂,通过XRD、UV-Vis、FESEM、XPS等分析手段对催化剂晶体结构、形貌及光电性能进行了表征,考察了柠檬酸(CA)/TiO2质量比R对CdS/C-TiO2复合光催化剂光催化性能的影响。实验结果表明,碳掺杂影响催化剂的晶体结构及其微观形貌,掺杂后光催化活性显著提高。在紫外光照射下进行光催化还原CO2反应,当CA/TiO2质量比R=3/1时,催化活性最高,还原产物HCOOH和HCHO总收率达到533μmol/(g.h)。     

MoO3/g-C3N4复合材料的制备及光催化性能

以三聚氰胺和四水合钼酸铵为前驱体,采用水热法制备了MoO₃/g-C₃N₄复合光催化剂。利用X-射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）及紫外-可见漫反射仪（DRS）等对制备的样品进行了表征。表征结果显示,棒状的三氧化钼负载在层状C₃N₄表面,复合材料的光吸收能力有一定的增强。材料可见光催化降解亚甲基蓝（MB）溶液的实验表明,三氧化钼和g-C₃N₄所复合产生的异质结具有较好的吸收光强度及催化降解性能,尤其是5%（质量分数）MoO₃/g-C₃N₄复合材料光催化降解率最好,达到95.7%,高于纯三氧化钼和g-C₃N₄。自由基与空穴捕获实验表明,·O₂^-是光催化反应中的主要活性物种。MoO₃/g-C₃N₄复合材料在4个循环周期内表现出了优异的稳定性。