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....     

ZnWO4/WO3异质结的构建及其在工业污水处理中的应用

通过一步水热法成功合成ZnWO₄/WO₃异质结样品,采用XRD、Raman、SEM和EDS对样品的结构和形貌进行分析。在光催化降解实验中,ZnWO₄/WO₃异质结样品对Rh B、环丙沙星和含油污水的降解率分别为96.8%、87.3%和82.9%,一级反应速率常数分别为0.6620h^-1、0.4263h^-1和0.3653h^-1,较纯ZnWO₄和WO₃均有大幅度提高。电化学阻抗谱、光电流分析和能带结构分析证明,ZnWO₄和WO₃能带结构符合Ⅱ型异质结,能够提高光生载流子的分离效率,进而提高光催化活性。     

ZnO/g-C3N4异质结光催化材料的制备及对吡啶的降解

采用蒸发溶剂-高温热聚合法制备了ZnO/g-C₃N₄异质结光催化材料,采用XRD、FTIR、TEM、XPS、UV-vis DRS、PL、TPC和EIS等表征技术对其进行了详细系统的表征,评价了ZnO/g-C₃N₄光催化降解吡啶的活性和稳定性,采用L₉(3⁴)正交实验考察了不同因素对光催化性能的影响,并对光催化机理进行了探讨。XPS和TEM结果证明了ZnO和g-C₃N₄之间异质结的形成,异质结的形成有效促进了光电子-空穴的分离,提高了光吸收,拓宽了光谱范围。在ZnO/g-C₃N₄复合光催化剂投加量为50 mg、ZnO与g-C₃N₄质量比为1∶2、吡啶初始质量浓度为20 mg/L和体系p H为7.0的条件下,可见光照射60 min后ZnO/g-C₃N₄对吡啶的光催化降解率达到了98.9%...     

Z型PbWO4/WO3异质结的制备及其在工业污水处理中的应用

通过一步水热法成功制备了PbWO₄/WO₃异质结,利用XRD、SEM、BET、UV-Vis DRS、XPS、EIS等表征手段对样品的结构和性质进行表征,以工业含油废水为目标污染物,评价其光催化活性。结果表明,Pb WO₄和WO₃能带结构符合“Z”型异质结结构,能够显著提高光生载流子的分离效率。在光催化降解含油废水实验中,PbWO₄/WO₃异质结样品的COD去除率达到了94.9%,一级反应速率常数为0.9725h^-1,是WO₃和PbWO₄样品反应速率常数的7.77倍和13.20倍。循环实验表明,PbWO₄/WO₃异质结样品稳定性良好。自由基捕获实验证明,h⁺、·O₂^-和·OH均为降解过程中的活性物种。     

Ag3PO4/g-C3N4异质结催化剂可见光降解黄连素

采用原位生长法制备Ag₃PO₄/g-C₃N₄异质结催化剂,在可见光照射下,催化氧化降解废水中的药物大分子黄连素。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）分析催化剂的组成和结构,并测试了Ag₃PO₄/g-C₃N₄降解黄连素的光催化活性。结果表明：利用可见光照射,g-C₃N₄掺杂量为0.7 g时,Ag₃PO₄/g-C₃N₄对黄连素的光催化降解活性最好,可见光反应15 min降解率达到100%,重复4次实验后降解率降至73.2%,其具有较好的光稳定性。自由基捕获实验证明h⁺和·O₂^-在降解黄连素废水中起主要作用,结合UV-vis DRS分析可知,Ag₃PO₄/g-C₃N₄遵循Z型异质结机理。     

Z型异质结C3N4/WO3光催化还原处理含Cr（Ⅵ）废水的研究

光催化技术处理含铬废水存在降解速率慢、外加有机牺牲剂等问题,限制了其实用化。设计构建了Z型异质结光催化剂C₃N₄/WO₃并用于处理含铬（Cr）废水,Z型异质结结构保证了其在可见光驱动下的光生载流子的有效分离,同时兼具WO₃的强氧化性和g-C₃N₄的强还原性;利用水或牺牲剂消耗光生空穴,可有效提升其对Cr（Ⅵ）的光还原效率和速率。在以甲醇为牺牲剂时,光反应36 min内可将Cr（Ⅵ）完全去除。通过对pH和催化剂用量的优化,无牺牲剂的体系中光还原反应50 min即可达到98.37%的降解率。     

NH2-MIL-101（Fe）/BiVO4异质结光催化剂还原水中硝酸盐性能研究

以水热法结合溶剂热法制备了NH₂-MIL-101（Fe）/BiVO₄异质结光催化剂。在紫外光照射下,以硝酸盐脱除率R（NO^-₃）和氮气选择性S（N₂）为评价指标,考察了催化剂组成、空穴捕获剂种类、空穴捕获剂添加量和杂质阴离子种类等因素对NH₂-MIL-101（Fe）/BiVO₄异质结光催化剂硝酸盐脱除性能的影响。结果表明,向BiVO₄中添加NH₂-MIL-101（Fe）制备得到的异质结光催化剂在紫外光照射下可以高效地将硝酸盐污染物还原为无毒无害的氮气,硝酸盐脱除率可以达到93.9%,氮气选择性可以达到90.16%;0.06-MBiVO光催化剂化学性质稳定、可重复利用性良好。     

FeWO4/WO3复合物的溶胶-凝胶合成及降解纺织染料废水研究

采用溶胶-凝胶法以尿素作为燃料一步合成具有高光催化活性的特殊异质结结构的钨酸铁/三氧化钨（FeWO₄/WO₃）复合光催化剂。X射线粉末衍射和傅里叶红外光谱分析表明,FeWO₄/WO₃复合光催化剂不含其他任何杂质,仅出现了FeWO₄和WO₃两相的衍射峰。FeWO₄/WO₃复合光催化剂由FeWO₄的菱形大颗粒和球形的WO₃小颗粒组成,二者以（111）（020）晶面耦合形成异质结。与WO₃相比,FeWO₄/WO₃复合光催化剂的光谱响应范围被拓展,且具有更高的光吸收系数,可响应可见光。对不同染料浓度、催化剂含量、pH和染料种类对FeWO₄/WO₃复合光催化剂的光催化活性影响的实验研究表明,染料浓度、催化剂含量和pH分别为50 mg/L、1.5 g/L和7时,FeWO₄/WO₃复合光催化剂在降解分散橙纺织染料时降解率达到97%。FeWO₄/WO₃复合光催化剂在降解分散黑、分散蓝、分散黄和分散橙时具有选择性。通过光催化机理分析发现,FeWO₄/WO₃复合光催化剂形成的特殊异质结结构可加速体系电荷载流子的转移和分离,进而使得FeWO₄/WO₃复合光催化剂的光催化活性得到提高。     

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。     

S型Bi OBr/WO3异质结在模拟可见光下高效降解环丙沙星

国家高度重视新污染物治理,抗生素作为重点管控新污染物,其去除技术受到广泛关注,基于光催化降解抗生素的水处理技术成为研究热点。采用水热法制备了WO₃,并采用室温沉淀法成功构建了S型异质结Bi OBr/WO₃光催化剂。与Bi OBr和WO₃相比,S型异质结的形成提高了光催化活性,降低了光生电子空穴对复合率,其中质量分数为20%的Bi OBr/WO₃复合材料光催化性能最好,在120 min内对环丙沙星的降解率可达94.93%。电子自旋共振和自由基捕获实验表明·O₂^–是光催化降解中的主要活性组分。高效液相色谱–质谱联用仪检测结果表明降解过程中产生了6种中间体,并最终矿化为CO₂、H₂O和其他无机离子。     

In2O3/Ag：ZnIn2S4“Type Ⅱ”型异质结构材料的制备及可见光催化性能

采用低温油浴的方法,制备出具有“Type Ⅱ”异质结构的In₂O₃/Ag:ZnIn₂S₄复合材料光催化剂。使用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）以及光电化学测试（PEC）等技术对物相、形貌结构、元素化合状态、光响应特性等方面进行探究。在可见光照射下进行光解水制氢和光降解甲基橙（MO）实验来评价光催化剂的光催化活性,结果表明,粉末状光催化剂 In₂O₃/40.0%（质量分数）Ag:ZnIn₂S₄的光催化制氢速率达到 21.85 μmol·h^-1,约是In₂O₃和Ag:ZnIn₂S₄的57.5倍和1.5倍。在可见光下的降解MO实验中,In₂O₃/40.0% Ag:ZnIn₂S₄光降解速率为0.3466 min^-1,分别约是In₂O₃和Ag:ZnIn₂S₄的105倍和2.1倍。这主要归因于In₂O₃和Ag:ZnIn₂S₄之间形成的“Type Ⅱ”异质结构,促使光生载流子的快速迁移和分离。     

g-C3N4/TiO2复合材料的制备及可见光催化降解硝基苯

采用原位合成法在TiO₂纳米管上沉积g-C₃N₄对材料进行改性,通过改变尿素的质量浓度制备了一系列不同负载量的g-C₃N₄/TiO₂复合材料(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g·L^-1 g-C₃N₄/TiO₂ NTs),然后在可见光条件下考察了g-C₃N₄/TiO₂复合材料光催化降解硝基苯的性能,并对材料做了相关的表征分析和自由基清除实验。结果表明：将g-C₃N₄负载到TiO₂纳米管上可以显著提高光催化活性,可能是由于g-C₃N₄和TiO₂之间形成了异质结,延长了载流子的寿命,阻碍了电子与空穴的复合,从而提升了复合材料的光催化活性。     

In2O3/Ag：ZnIn2S4“Type Ⅱ”型异质结构材料的制备及可见光催化性能

采用低温油浴的方法,制备出具有“Type Ⅱ”异质结构的In₂O₃/Ag:ZnIn₂S₄复合材料光催化剂。使用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）以及光电化学测试（PEC）等技术对物相、形貌结构、元素化合状态、光响应特性等方面进行探究。在可见光照射下进行光解水制氢和光降解甲基橙（MO）实验来评价光催化剂的光催化活性,结果表明,粉末状光催化剂 In₂O₃/40.0%（质量分数）Ag:ZnIn₂S₄的光催化制氢速率达到 21.85 μmol·h^-1,约是In₂O₃和Ag:ZnIn₂S₄的57.5倍和1.5倍。在可见光下的降解MO实验中,In₂O₃/40.0% Ag:ZnIn₂S₄光降解速率为0.3466 min^-1,分别约是In₂O₃和Ag:ZnIn₂S₄的105倍和2.1倍。这主要归因于In₂O₃和Ag:ZnIn₂S₄之间形成的“Type Ⅱ”异质结构,促使光生载流子的快速迁移和分离。     

g-C3N4-CdS-NiS2复合纳米管的制备及可见光催化分解水制氢

光生电子-空穴对的快速复合是导致半导体光催化剂性能不佳的重要因素之一,构建异质结是分离光生电子-空穴对的有效方法。结合热缩合和两步水热反应构建了g-C₃N₄-CdS-NiS₂复合纳米管,并进一步研究了在可见光照射下不同CdS含量的g-C₃N₄-CdS-NiS₂分解水制氢的光催化性能。结果表明,当CdS含量为10%(质量)时,三元复合物的产氢速率最高(50.9 μmol·h^-1),是纯g-C₃N₄纳米管的25倍,是g-C₃N₄-CdS和g-C₃N₄-NiS₂二元复合物的11倍。而且,经过五次循环光催化反应后,产氢速率保持不变。光催化制氢性能的提高主要源于g-C₃N₄、CdS与NiS₂形成的异质结促进光生电子和空穴的迁移及电子-空穴对的分离。     

g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展

光催化技术在太阳能资源利用方面呈现出良好的应用前景,已受到世界各国的广泛关注。g-C₃N₄是一种二维结构的非金属聚合物型半导体材料,具有合成简单、成本低、化学性质稳定、无毒等特点,在环境修复和能量转化方面应用潜力较大。但g-C₃N₄存在对可见光吸收能力差、比表面积小和光生载流子复合速率高等缺点,限制了其实际应用。构筑异质结光催化剂是提高光催化效率的有效途径之一。基于Ag基材料的特点,前人对g-C₃N₄/Ag基二元复合光催化剂进行了大量研究,并取得显著成果。本文总结了近年来AgX(X=Cl, Br, I)/g-C₃N₄、Ag₃PO₄/g-C₃N₄、Ag₂CO₃/g-C₃N₄、Ag₃VO₄/g-C     

BiOCl/g-C3N4异质结催化剂可见光催化还原CO2

以KCl、Bi（NO₃）₃和类石墨氮化碳（g-C₃N₄）为前体,采用水热法成功制备了BiOCl/g-C₃N₄异质结光催化剂,并进行可见光催化还原CO₂,考察了催化剂的活性及稳定性,同时研究BiOCl：g-C₃N₄（摩尔比）、催化剂用量和光照强度对光催化还原CO₂的影响。结果表明,在水蒸气的存在下,BiOCl/g-C₃N₄较纯BiOCl和g-C₃N₄具有更高的光催化还原CO₂活性,在催化剂用量为0.1 g,光照强度为2.413×10^-6 einstein·min^-1·cm^-2,BiOCl：g-C₃N₄摩尔比为1：1的异质结催化剂显示了最高的光催化还原CO₂活性,且可见光催化剂在5次套用实验后其活性基本不变。基于X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、比表面积测试（BET）和紫外-可见（UV-vis）吸收光谱表征,可以推断BiOCl和g-C₃N₄之间形成的p-n结能有效分离光生电子和空穴,是增强光催化剂活性的主要原因。     

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。     

基于g-C3N4/BiOBr光催化剂的海产养殖水体抗生素的降解

采用热聚合/液相法制备四种含量不同的g-C₃N₄/BiOBr光催化剂,并研究了其降解盐酸四环素(TCH)的性能和途径。研究表明,四种g-C₃N₄/BiOBr复合材料对TCH的光降解效率均高于商品g-C₃N₄催化剂;2D/2D结构的4-g-C₃N₄/BiOBr表现出最高的光利用率和最佳的光催化活性;光反应60 min内对TCH的去除率为94.61%、降解率为93.29%,其拟合的表观反应速率常数最高(0.037 min^-1),是商品g-C₃N₄的1.68倍,且循环利用5次后对TCH的降解率仍可达83.67%;此外,对g-C₃N₄/BiOBr光催化剂降解TCH的反应机理进行了分析。     

Ag/Ag3PO4光催化降解乳酸左氧氟沙星

以AgNO3和Na2HPO4为原料,采用离子交换和超声辅助光致还原法制备具有可见光响应的高活性光催化剂Ag/Ag3PO4。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外–可见漫反射光谱等手段对其进行表征。以乳酸左氧氟沙星为模拟自然水体中残留的抗菌药物对光催化剂的性能进行了测定,考查了溶液初始pH值、乳酸左氧氟沙星初始浓度、催化剂用量、自由基清除剂对光催化效果的影响。结果表明:Ag/Ag3PO4光催化剂对乳酸左氧氟沙星表现出较强的光降解能力,当溶液pH=7、Ag/Ag3PO4用量为75mg、500W的可见光照射15min时,对初始浓度为30μmol/L乳酸左氧氟沙星降解率达到93.5%;循环使用4次后,光催化能力没有显著降低。电子空穴(h+)和超氧阴离子自由基(O2–)在光催化降解乳酸左氧氟沙星过程中起主要作用。     

Cu2O基复合材料光降解罗丹明-B性能研究

室温下通过液相反应合成了Cu₂O/C₃N₄和Cu₂O/r-GO（还原石墨烯）两种复合材料。采用XRD、SEM对它们进行物相表征,并分别研究它们在可见光下的光催化降解罗丹明-B性能。与纯Cu₂O粉末相比,两种复合光催化剂性能都显著提高,这归功于复合材料中C₃N₄和/r-GO降低了光生电子和空穴的复合湮灭。Cu₂O/r-GO光催化剂中面积较小薄层石墨烯片根植于Cu₂O立方体中,起到了转移光生电子的作用。高比表面积C₃N₄不仅起到了分散作用,可能也作为可见光光催化剂与Cu₂O形成异质结。