Bi2O3/Bi2S3二元异质结光催化剂的合成与制备

半导体光催化技术是解决能源危机和环境污染的有效手段。本文采用水热法制备了Bi₂O₃、Bi₂S₃及Bi₂O₃/Bi₂S₃复合物。以SEM、XRD等表征方法对样品进行分析,以染料为目标污染物考察了催化剂的光催化性能,并以染料的pH值和催化剂的用量以及催化剂的配比三个因素进行光催化实验,通过实验可知在催化剂对染料MB降解时,染料溶液p H值为3、催化剂为10 mg时为最优的降解效果,最大降解率可以达到96%,并提出了复合催化剂在光催化反应中的可能机理。     

CuO/γ-Al2O3/SiO2催化剂制备及其苯酚废水催化降解性能

以拟薄水铝石、SiO₂微球颗粒和纳米CuO为原料，经有机溶剂分散粘结、相转化和焙烧成型制备了CuO/γ-Al₂O₃/SiO₂负载型催化剂。采用SEM,XRD,BET和ICP对负载型催化剂进行表征和组成分析。在不同浓度、pH、温度和盐浓度下，测试了负载型催化剂对废水中难降解酚类物质的催化氧化效果。经60℃下2 h催化氧化处理后，100 mg/L COD的苯酚降解率可达81.79%，出水COD低至19.00 mg/L，因而可应用难降解废水处理。     

负载型N掺杂TiO2光催化剂的制备、表征及光催化活性

为拓展二氧化钛光吸收范围，以钛酸四丁酯为钛源、尿素为氮源,利用溶胶-凝胶技术合成了N掺杂的TiO₂，并将其负载到天然矿石球体上。利用XRD、SEM、UV-Vis手段对催化剂的结构、形貌、空隙大小进行表征，测试了负载型N-TiO₂的光催化性能。结果表明，适量N的掺杂提高了可见光光催化活性。对初始浓度为100μg·L^-1的6种邻苯二甲酸酯溶液光催化降解6h后，其降解率最高达到90%左右。负载型N-TiO₂对水中6种邻苯二甲酸酯具有较好的光催化降解作用。     

沸石负载TiO2的光催化性能

以钛酸正丁酯和沸石为主要原料，采用溶胶-浸渍法制备出负载型纳米TiO₂/沸石催化剂。对亚甲基蓝模拟废水进行了光催化降解研究。分析比较了负载与非负载TiO₂降解效果的差异。探讨了pH对光催化降解率的影响。用FT-IR进行了结构表征。对催化剂进行了回收再生试验。结果表明，沸石负载的TiO₂光催化剂具有良好的光催化活性、不易失活及可再生性，TiO₂最佳负载量为2.98%。     

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....     

一步水热合成In2S3/CdIn2S4异质结微球及其光催化性能

利用一步水热法成功制备了In₂S₃/CdIn₂S₄异质结微球催化剂,通过降解甲基橙(MO)、酸性橙Ⅱ(AOⅡ) 和罗丹明B(RhB)来评价所制备催化剂的活性。实验结果表明,In₂S₃/CdIn₂S₄异质结微球对MO、AOⅡ和RhB的光催化降解率分别达到了87%、75%和96%,明显高于催化剂In₂S₃和CdIn₂S₄。瞬态光电流和阻抗测试结果表明,In₂S₃/CdIn₂S₄异质结微球受光激发产生的电子空穴对能快速得到分离。捕获主要活性物种实验表明,该反应体系中主要是超氧自由基和空穴起关键性作用。In₂S₃/CdIn₂S₄异质结微球催化剂重复使用四次,其催化能力依然保持较高水平。In₂S₃/CdIn₂S₄异质结微球活性的增强归因于异质结的形成有助于电子的转移,从而降低了电子空穴对的复合概率。并且合适的能带结构有助于产生大量的光生电子,电子与活性氧的结合最终引起氧化能力的增强。     

CNTs负载TiO2对茜素红溶液的降解研究

以钛酸四丁酯为前驱体,冰醋酸为水解抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO₂/CNTs复合催化剂。测定复合催化剂对不同浓度茜素红溶液的光降解活性,并对光催化降解动力学进行研究。结果表明,在CNTs负载质量分数7.5%、焙烧温度450 ℃和焙烧时间3.5 h条件下制备的TiO₂/CNTs复合催化剂光催化活性得到提升。相同条件下,TiO₂/CNTs对150 mg·L^-1茜素红溶液的最终降解率达67%,而TiO₂的最终降解率只有56%。复合催化剂光催化活性提升的原因是CNTs负载后光催化粒子在紫外光照射下生成更多的氢氧根活性自由基。光催化降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood方程,催化剂对污染物的表观吸附是整个反应的“瓶颈”。随着反应浓度的增大,光催化降解反应的反应级数由一级反应逐渐下降为零级反应。     

Bi2S3/BaTiO3复合光催化剂的制备及其光催化性能的研究

由于BaTiO₃(BTO)面临着太阳能利用率低、光生载流子快速重组和稳定性差的问题,严重限制其在可见光下降解有机污染物。以BaTiO₃为基体采用简单的水热法在其周围制备了不同物质的量比的Bi₂S₃/BTO p-n异质结,以改善BaTiO₃的光催化性能。分别采用XRD、SEM、EDS、TEM、XPS、PL、UV-Vis DR、EIS、瞬态光电流响应等表征手段对样品的结构、形貌、表面价态以及光电性能进行分析。以RhB为模拟污染物,测试了复合材料的光催化活性和稳定性。结果表明,与单组分催化剂相比,Bi₂S₃/BTO复合材料的催化性能得到了显著提升。在可见光下照射150 min后,对RhB的降解率高达98.7%;经5个循环,降解率仍为86%。通过对光催化剂的机理研究表明羟基自由基、超氧自由基、光生空穴均在光催化反应中起作用,并提出了一种可能的p-n异质结光催化机理。     

ZIF-67衍生Co3O4/g-C3N4复合材料光催化降解盐酸四环素废水的研究

将ZIF-67与g-C₃N₄按一定质量比复合制备Co₃O₄/g-C₃N₄复合光催化材料,并以此来提高Co₃O₄的光催化性能。利用XRD、SEM和FT-IR对复合材料结构、性能和元素分布进行表征。结果表明,当盐酸四环素(TC-HCl)质量浓度为3 mg/L、质量分数为3%的Co₃O₄/g-C₃N₄投加量为15 mg且pH为中性时,催化剂光催化性能最佳,90 min降解盐酸四环素效率达到了91.1%。3%Co₃O₄/g-C₃N₄复合光催化剂重复使用5次后,其降解率仍可达到88.5%,表明该材料具有一定的光催化稳定性和重复利用性。体系自由基捕获实验证明,产生了·O^-₂、h⁺、·OH...     

聚乙烯亚胺修饰坡缕石/CaIn2S4复合材料光催化降解甲基橙

以聚乙烯亚胺(PEI)修饰的坡缕石(PGS)[记为PGS(PEI)]、CaIn₂S₄前驱体为原料，一锅水热法制备了PGS(PEI)/CaIn₂S₄复合材料，通过XRD、SEM、N2吸附-脱附、UV-VisDRS及PL表征了复合材料的物化性能，阐述了该复合材料的生长机制，测试了PGS(PEI)/CaIn₂S₄复合材料光催化降解多种染料的可行性。结果表明，PGS(PEI)镶嵌在纳米花CaIn₂S₄的内部，PGS(PEI)质量分数为60%的PGS(PEI)/CaIn₂S₄复合材料[记为60%PGS(PEI)/CaIn₂S₄]的比表面积、孔容、孔径分别为138.59 m2/g、0.49 cm3/g、14.21 nm。PGS(PEI)与CaIn₂S₄之间的内置电场及PEI对光生电子的迁移提高了...     

MWNTs/Bi2WO6-TiO2光催化降解土霉素的性能及机理

土霉素(OTC)是抗生素类废水去除的主要目标污染物之一。通过水热法合成了一种可见光响应良好的新型复合光催化剂——MWNTs/Bi₂WO₆-TiO₂,采用OTC模拟废水进行光催化降解性能及机理研究。结果表明，在反应温度为25℃时，投加0.8 g/L的MWNTs/Bi₂WO₆-TiO₂,光催化初始pH值为6、200 mL质量浓度为50 mg/L的OTC溶液120 min,降解率可达到83.97%,复合催化剂的可见光照射催化效果明显优于紫外光。复合光催化材料显示了良好的稳定性，经过4次循环使用，对OTC的降解率达72.13%,仍保持较高的光催化活性。·OH、·O^-₂是光催化降解中主要的活性物质。以上研究结果可为含抗生素的废水处理研究提供参考。     

H3PW12O40/TiO2-SiO2光催化降解甲基红

采用溶胶-凝胶法制备TiO₂-SiO₂,用浸渍法将H₂PW₁₂O₄₀负载在TiO₂-SiO₂上,制得H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂-SiO₂光催化剂。探究在模拟自然光条件下,光照时间、甲基红溶液初始浓度、催化剂用量和溶液pH对甲基红可见光催化降解的的影响。实验结果显示,在光照时间为15min.甲基红溶液初始浓度为15mg/L.催化剂用量为1.8g/L以及pH为2的优化条件下,甲基红的光降解率高达99.7%。光催化降解甲基红溶液为一级动力学反应。     

NiTiO3/CdIn2S4复合催化剂的制备及其还原六价铬性能

近年来,利用光催化技术去除污水中的重金属离子被认为是一种有前景的绿色技术,设计和制备高效稳定光催化剂是关键。首先利用静电纺丝和高温煅烧法制备了钛酸镍纳米纤维,再通过水热法成功制备钛酸镍/硫铟镉(NiTiO₃/CdIn₂S₄)复合光催化剂。利用XRD、IR、XPS、EDS、SEM、DRS测试手段对复合材料的结构、组成、形貌和吸光能力进行了表征分析。利用PL、i-t测试研究了光生载流子的分离情况。以光催化还原重金属Cr(Ⅵ)溶液为反应模型,考察了催化剂含量、Cr(Ⅵ)浓度对还原效率的影响。光催化结果表明,在室温下,60 min内,20%NiTiO₃/CdIn₂S₄(20 mg)复合材料对Cr(Ⅵ)(20 mL;160 mg/L)的还原效率达80.58%,分别为纯NiTiO₃和CdIn₂S₄的1.98和1.59倍。此外,通过还原Cr(Ⅵ)循环实验及测试反应前后样品的红外光谱,证明复合催化剂具有良好...     

负载型TiO2/SiO2光催化降解苯酚的研究

以白炭黑为载体、聚乙烯醇 (PVA) 和 Ti(SO₄)₂ 为原料， 在分散剂存在下直接焙烧制备超细负载型 TiO₂/SiO₂ 光催化剂， 结果表明， 在450 ℃焙烧2 h所制 SO₄^2-/TiO₂-SiO₂（SO₄^2-质量分数3.4%，TiO₂∶SiO₂=1∶6，比表面积54 m²/g）具有最佳光催化效果。光催化苯酚结果显示,在紫外灯下光降解苯酚（＜100 mg/L）符合零级动力学方程，催化活性随pH值的增加而增加，pH=10时表观速率常数[WTBX]k[WTBZ]=0.33 mg/L·min，为苯酚废水处理提供了一条简便易行、成本低廉的方法。同时考察了光催化剂制备因素对催化剂活性的影响。     

光催化剂V2O5/CdS/g-C3N4的制备、表征及降解苄基苯基醚性能

通过热聚合法,以g-C₃N₄为原料制备了V₂O₅/CdS/g-C₃N₄复合光催化材料。借助XRD、FTIR、SEM和UV-Vis等表征手段对所制备的光催化剂进行物相组成与外观形貌与分析,并初步探讨催化反应机理。选用木质素模型化合物苄基苯基醚为目标降解物,300 W高压汞灯为光源,研究V₂O₅/CdS/g-C₃N₄复合光催化剂的光催化性能。结果表明,当催化剂投加量为10%(质量分数)时,苄基苯基醚在50%乙腈水溶液中紫外光照射2 h时降解率可达95.9%,是纯g-C₃N₄的1.58倍,其主要产物苯酚的选择性可达30%。通过活性物种捕获实验推断,·O^-₂为该光催化过程中主要的活性基团;经过4次循环实验表明,V₂O₅/CdS/g-C_3<...     

一维TiO2-Al2O3载体的制备及其在加氢脱氮中的应用

为提高现有负载型NiMoS催化剂的加氢活性,以碳纳米管为结构导向剂,分别采用浸渍法和溶胶-凝胶法制备了2种一维TiO₂-Al₂O₃载体,并采用共浸渍法制备了相应的负载型NiMoS催化剂,探究了不同结构的载体对NiMoS/TiO₂-Al₂O₃催化剂加氢脱氮性能的影响。结果表明,当选择以溶胶-凝胶法制备的一维TiO₂-Al₂O₃为载体时,NiMoS/TiO₂-Al₂O₃催化剂上的加氢脱氮活性较高,在350℃、氢压为3 MPa、转速为400 r/min的条件下反应4 h,喹啉的转化率达到99%以上,脱氮率达到40.75%。     

Ag3PO4/WO3复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

通过原位沉淀法制备了Ag₃PO₄/WO₃复合光催化材料并用于降解盐酸四环素(TC),利用SEM、XRD、FTIR、XPS和UV-vis DRS等手段对合成材料的表观形貌、化学组成和分子结构等进行了表征,并以可见光下催化降解TC(10 mg/L)的效果来评价材料的光催化性能。与单一Ag₃PO₄和WO₃相比,可见光照射60 min后,Ag₃PO₄/WO₃复合材料对TC具有更高的光降解性能,WO₃质量分数为25%时性能最优,TC降解率达到最高84.82%,且经5次循环后仍具有较好的光催化活性。通过对自由基捕获试验以及对电子顺磁共振(ESR)光谱的分析,明确h⁺和O₂^·-为Ag₃PO₄/WO₃复合材料光催化降解TC过程中的主要活性物质,推断出Ag<...     

Fe2O3/CoFe2O4复合光催化剂的制备及性能研究

本文以硝酸钴和氯化铁为主要原料制备了Fe₂O₃∕CoFe₂O₄复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-VIS)对样品的结构和光吸收性能进行了表征。并在可见光照射下,通过催化降解罗丹明B(RHB)溶液考察各催化材料的催化效果。结果表明,制备的复合催化材料是以CoFe₂O₄为主的面心立方尖晶石结构。在反应时间为8.5 h、反应温度为135℃和煅烧温度为500℃时,制备的Fe₂O₃复合量为3%的复合催化剂性能最好,光催化降解2 h后,罗丹明B降解率可达到96.62%。     

MoS2增强P-C3N4降解含油污水的性能研究

利用光照沉积法将MoS₂原位沉积到表面,制备一系列不同MoS₂含量的MoS₂/P-C₃N₄复合光催化剂。利用XRD、IR、TEM和PL等分析了MoS₂/P-C₃N₄复合光催化剂的结构,表征了MoS₂/P-C₃N₄复合光催化剂在可见光下降解含油污水的性能。结果表明,MoS₂的原位沉积不仅可以为光催化反应提供更多的活性位点,还可以有效抑制光生载流子的复合。MoS₂/P-C₃N₄复合光催化剂在可见光下表现出较好的光催化性能。当MoS₂的负载量(w)为6%和光催化剂用量为100 mg时,经过100 min可以将初始COD值为160 mg/L含油污水的COD值降低94%,相应的表观一级反应速率常数达到0.0279min^-1,是P...     

ZrO2-CNB复合光催化剂的制备及其性能研究

以四苯基硼化钠和尿素作为原料，通过热聚合法，利用热诱导前驱体发生缩聚反应，合成硼掺杂石墨相氮化碳(CNB)。然后，将ZrO₂与CNB混合均匀，通过煅烧法制备了不同ZrO₂含量的复合光催化剂ZrO₂-CNB。以甲基橙作为降解目标化合物，探究了ZrO₂-CNB的紫外光催化性能，并通过加入各种自由基清除剂，考察了在紫外光照射条件下光催化反应体系中生成的活性物种。研究表明：在所制备的复合光催化剂ZrO₂-CNB中，含有质量分数为0.75%的ZrO₂的ZrO₂-CNB催化剂具有最高的紫外光催化性能；在优化实验条件下，当用紫外光照射反应体系80 min时，以其为催化剂的光催化降解体系对甲基橙的降解率高达85%。ZrO₂-CNB光催化反应机制表明，h⁺和·OH在光催化降解甲基橙反应体系中起到显著作用，特别是h⁺在光催化降解反应过程中起到最主要的作用。