CNQDs/TiO2空心球的制备及光催化性能研究

传统单相TiO₂在光催化过程中存在光生载流子复合率高、能带较宽、水相中易团聚等特点。为了提高TiO₂的光催化效率，利用简易水热法将氮化碳量子点(CNQDs)负载在TiO₂空心球(K-T)上制成CNQDs/TiO₂复合材料，并用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行了表征，通过光催化降解罗丹明B(RhB)、对氯苯酚(4-CP)研究了不同CNQDs负载量对CNQDs/K-T复合材料光催化性能的影响。结果表明：利用简易水热法制备了CNQDs/K-T复合材料，其表现出高光催化反应活性且具有良好的稳定性。当CNQDs负载质量为1%时，复合材料对罗丹明B(RhB)和对氯苯酚(4-CP)的光催化降解效率约为传统单相TiO₂的3.0倍和3.4倍。     

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...     

具有可见光催化活性的MoS2量子点/NH2-MIL-125复合材料的制备及性能表征

采用水热法合成金属-有机骨架材料NH₂-MIL-125, 并修饰硫化钼量子点, 从而构筑具有增强电荷分离的二硫化钼量子点/NH₂-MIL-125复合光催化材料(MoS₂ QDs/NH₂-MIL-125)。利用XRD、HRTEM、DRS、PL对材料性能进行分析, 通过降解甲基橙MO染料测试MoS₂ QDs/NH₂-MIL-125复合材料的光催化性能。结果表明：尺寸约 4 nm的MoS₂ QDs均匀分散在NH₂-MIL-125上, 在可见光照射下, MoS₂ QDs/NH₂-MIL-125复合材料的光催化性能极大优于单一的Bulk MoS₂和NH₂-MIL-125, 降解常数分别是它们的5.8和7.4倍。循环光催化实验结果表明, MoS₂ QDs/NH₂-MIL-125复合材料的光催化能力具有良好的稳定性。DRS和PL的测试结果表明, MoS₂ QDs/NH₂-MIL-125复合材料优异的可见光催化性能主要归因于异质结构的形成, 抑制了光生电子-空穴的复合, 进而提高了光催化性能。     

TiO2-ZnO复合中空微球的制备及光催化性能

以Ti（SO₄）₂和Zn（NO₃）₂为原料,采用水热法制备TiO₂-ZnO复合中空微球光催化剂。通过FTIR、XRD、SEM、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、XPS及N₂吸附-脱附等方法对TiO₂-ZnO复合光催化剂的结构和性能进行表征,并以亚甲基蓝（MB）为目标降解物,评价TiO₂-ZnO复合中空微球光催化活性。结果表明,TiO₂-ZnO光催化剂具有中空微球结构,粒径为1~2 μm,比表面积为30.46 m2/g。TiO₂的加入可提高ZnO对光的吸收,有效降低电子空穴复合率。在高压Hg灯照射下,TiO₂-ZnO复合中空微球的光催化性能均高于纯ZnO,其中Zn（NO₃）₂与Ti（SO₄）₂摩尔比为1:0.7条件下制备的TiO₂-ZnO复合中空微球样品表现出较好的光催化活性,光照60 min,对MB的降解率可达95.8%,其光催化降解速率是纯ZnO的4.3倍。      

海藻基CDs-Cu-TiO2复合材料的制备及其光催化性能

光催化降解技术能够高效去除废水中的有机污染物, 具有广阔的应用前景。本研究以海藻为碳源, 采用微波水热法制备海藻基碳量子点(CDs), 并进一步合成CDs-Cu-TiO₂复合材料作为可见光催化剂用于污染物降解。结果表明, 复合材料中CDs、Cu²⁺与TiO₂紧密结合在一起, 可见光区吸收明显增强, 荧光发射效率降低。CDs与Cu²⁺的引入产生协同效应, 使复合材料的禁带宽度降低到2.35 eV, 并有效抑制了电子-空穴的复合。以罗丹明B为污染物模型的光催化性能实验显示, 海藻基CDs-Cu-TiO₂复合材料在可见光照射下降解RhB的一级反应速率常数能够达到纯TiO₂纳米颗粒的6.4倍, 150 min降解率接近100%, 是TiO₂纳米颗粒的2倍。     

纳米微球NH2—Fe3O4@聚乙二醇@ZnO的制备及其光催化性能

首先合成氨基功能化Fe₃O₄(NH₂—Fe₃O₄),并以NH₂—Fe₃O₄为磁核,六水合硝酸锌(Zn(NO₃)₂·6H₂O)为锌源,在表面活性剂聚乙二醇(PEG,PEG-400)辅助下通过水热法制备PEG修饰的ZnO(NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO)磁性复合材料。利用XRD、SEM、TEM、XPS、紫外-可见-近红外分光光度计、比表面吸附仪(BET)、振动样品磁强计(VSM)等对NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料组成、形貌、磁性能等进行表征。并进一步以罗丹明B(RhB)染料为模拟污染物,对NH₂?Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料的光催化降解性能进行研究,采用单因素法探究Fe与Zn的原子比(n(Fe)∶n(Zn))、合成温度、表面活性剂种类及用量对NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料光催化降解性能的影响。结果表明,n(Fe)∶n(Zn)=1∶15、水热合成温度为180℃制备的NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料具有良好的光降解性能,0.0500 g NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料在紫外光照射20 min内对50 mL RhB(1.0×10?5 mol·L?1)溶液降解率为90.36%。而相同条件制备的NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料呈微球状,比表面积为11.43 m2·g?1,禁带宽度为2.51 eV,对RhB的光催化降解率可提高至99.36%,循环使用10次后,其对RhB的光催化降解率仍可达96.48%,PEG-400对NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料的光催化活性具有较大的协同效应。      

增强可见光吸收和电荷分离的碳量子点/BiPO4纳米复合材料

通过水热法一步合成了具有增强可见光吸收和电荷分离的碳量子点/BiPO₄纳米复合光催化材料。通过降解罗丹明B染料表征了碳量子点/BiPO₄纳米复合材料的光催化性能。结果表明：在模拟太阳光或可见光的照射下,碳量子点/BiPO₄复合材料的光催化性能均优于单纯的BiPO₄。碳量子点/BiPO₄复合材料光催化性能的提升可归因于碳量子点对可见光的吸收增加了太阳光的利用率,以及碳量子点的电子转移和储存性质提高了材料的电荷分离效率。     

Ag@AgCl-Fe3O4/rGO复合材料对印染废水中染料和重金属离子的吸附和光催化降解性能

依次利用溶剂热法和原位沉积法制备了Ag@AgCl-Fe₃O₄/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料,并对其进行结构和形貌表征。分别以罗丹明B(RhB)和Cd2+为研究对象,探讨了Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料吸附和可见光光催化印染废水中重金属离子和芳香族染料的性能,考察了Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料中rGO含量、与RhB共存的亚甲基蓝(MB)和Cd2+对RhB降解效果的影响;同时研究了溶液的初始pH值及与Cd2+共存的MB对Cd2+吸附效果的影响。结果表明:Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料对RhB的吸附量为47%,可见光照50 min的光催化降解率可达98%;Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料的吸附-光催化降解活性随rGO含量的增加而提高;废水中与RhB共存的MB使Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料对RhB的降解效率和循环性能受到一定抑制,而与RhB共存的Cd2+对RhB的降解效率和循环性能几乎没有影响。Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料对Cd2+也有良好的吸附性能,具有一定的pH值依赖性,在pH值为5时,复合材料对Cd2+的吸附量可达68 mg/g,但废水中MB染料的存在会抑制复合材料对Cd2+的吸附。      

中空TiO2微球的制备及其对聚丙烯酸酯薄膜保温性能的影响

以阳离子PS微球为模板, 钛酸四丁酯为钛源, 氨水为催化剂制备中空TiO₂微球, 通过物理共混法将中空TiO₂微球引入到聚丙烯酸酯薄膜中, 考察了中空TiO₂微球的空心粒径及用量对复合薄膜光反射性、导热系数及力学性能的影响。结果表明: 中空TiO₂微球的引入可显著提升聚丙烯酸酯薄膜的各项性能, 中空TiO₂微球的空心粒径和用量对复合薄膜的性能有不同程度的影响, 随着中空TiO₂微球空心粒径和用量的增加, 复合薄膜的性能基本呈现先提升后降低的趋势, 其中当中空TiO₂微球空心粒径为300 nm、用量为1%时, 所制备的复合薄膜保温性能和力学性能最优。     

碳量子点/Bi2WO6复合材料高效光催化降解RhB和杀灭大肠杆菌及其催化活性增强机理研究

本工作通过碳量子点(Carbon quantum dots,CQDs)掺杂制备得到了稳定性好、催化活性高的碳量子点/钨酸铋(CQDs/Bi₂WO₆)复合材料,采用红外光谱、X射线衍射、光电子能谱、扫描电镜、透射电镜和固体紫外-可见漫反射光谱等手段对材料的结构进行了表征,通过光催化降解罗丹明B(RhB)评价催化剂的活性,并考察其在可见光照射下杀灭大肠杆菌(Escherichia coli,E. coli)的性能及对应的光催化活性增强机理。结果表明,CQDs掺杂能够有效提高材料的催化活性,CQDs/Bi₂WO₆复合材料在光照40 min后对RhB的降解率高达99.98%,且其在光照6 h后能够有效杀灭约44.82%的大肠杆菌。机理研究表明,空穴(h⁺)是催化过程的主要活性物种,电子(e^-)是次要活性物种。光催化过程中还产生了大量的超氧自由基(·O₂^-)和羟基自由基(·OH),它们共同参与氧化-还原反应,起到降解有机染...     

花状空心Sn3O4微球的制备及其光催化性能的研究

通过简易的一步水热法在不同制备温度(120℃、135℃、150℃)下成功合成了花状空心Sn₃O₄微球。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、表面积分析仪、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和光致发光谱 (PL)等测试手段对其形貌、结构、比表面积和光学性质进行了分析, 并以罗丹明B(RhB)为模型污染物研究了样品的光催化性能。实验结果显示: 中空微球结构不随水热合成温度发生明显改变; 随着水热合成温度的升高, 样品的UV-Vis吸收峰从384 nm蓝移至365 nm, 同时PL发射峰位的峰强逐渐降低。光催化结果显示, 在120℃合成的空心Sn₃O₄微球具备最优的光催化性能。     

碳纤维负载NaTaO3光催化复合材料的制备及其性能碳纤维负载NaTaO3光催化复合材料的制备及其性能

以聚丙烯腈基碳纤维（CF）为基体,TaCl₅和乙酸钠为原料,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为表面活性剂,通过溶胶-凝胶法和浸渍提拉法将纳米NaTaO₃薄膜负载于CF上,制备得到高效光催化特性的复合材料。采用SEM、TEM、XRD等表征了NaTaO₃-CF的形貌和结构,以罗丹明B （RhB）溶液为目标降解物,测试了NaTaO₃-CF复合材料的光催化性能。结果表明:所制备的NaTaO₃-CF复合材料具备良好光催化活性和重复使用稳定性,暗中吸附30 min、光照80 min时,对RhB的去除率为99.35%,5次循环使用后,去除率为89.17%,其光催化反应过程符合伪一级反应动力学模型。      

一步法制备纳米SnO-SnO2复合材料及其光催化性能增强机制的光生载流子动力学

半导体复合材料中的光生载流子动力学过程是影响其光催化性能的重要因素之一。该工作以二水合氯化亚锡（SnCl₂·2H₂O）为原料,NaOH为沉淀剂,采用一步溶剂热法制备了Sn的氧化物纳米SnO-SnO₂复合材料,并利用SEM、XRD、TEM和Uv-Vis光谱等对产物进行了表征。结果表明,通过控制反应条件可以获得粒径约为10~20 nm的SnO-SnO₂复合材料和粒径约为10 nm的四方相SnO₂颗粒,分散性较好。光催化性能研究表明,纳米SnO-SnO₂复合材料完全催化降解罗丹明B（RhB）的时间比纳米SnO₂颗粒减少50%。针对这一结果,利用瞬态表面光电压（TSPV）技术分别对上述纳米材料的光生载流子动力学过程进行了讨论。结果表明,纳米SnO-SnO₂复合结构的构建可以有效地促进光生载流子的分离,抑制SnO₂表面光生载流子的复合及提高材料表面的光生载流子的寿命,进而显著增强其光催化性能。     

CeO2/BiOI/g-C3N4三相复合材料的制备及可见光催化降解RhB性能研究

通过溶剂热和超声搅拌合成了CeO₂/BiOI/g-C₃N₄三相复合材料。利用XRD、SEM、TEM和UV-Vis DRS等手段对该材料的成分、结构和光学性质进行表征。制备的CeO₂/BiOI/g-C₃N₄三相复合材料界面结构构建良好,光响应性能好,各相分布均匀且结晶程度较高。光催化降解实验表明,在可见光(λ>420 nm)下,CeO₂/BiOI/g-C₃N₄(Ce、Bi物质的量比为2∶1,g-C₃N₄质量分数为5%)三相复合材料光催化降解RhB的效率达到71%,是纯相CeO₂的7倍、纯相BiOI的10倍。同时光催化重复实验结果表明,光催化材料显示出良好的稳定性,经四次循环后,光催化效率基本无降低。最后探讨了复合材料的光催化机理,明确光催化实验中真正的活性物质为空穴及超氧自由基。     

AuAg/Bi2O3复合材料的光催化降解和还原性能

先用聚丙烯酰胺凝胶法制备出Bi₂O₃颗粒,然后用光还原法将粒径为6~18 nm的AuAg合金纳米颗粒修饰在Bi₂O₃颗粒表面,制备出AuAg/Bi₂O₃复合光催化剂。AuAg合金纳米颗粒的等离子体共振吸收效应(SPR)使AuAg/Bi₂O₃复合物能吸收波长为~577 nm的可见光,拓展了Bi₂O₃的光响应范围,还促进了Bi₂O₃中光生电荷的分离。以甲基橙(MO)、罗丹明(RhB)和铬离子(Cr(VI))作为目标反应物,在模拟太阳光和可见光照射下考察了AuAg/Bi₂O₃的光催化降解和还原活性,发现AuAg合金纳米颗粒修饰提高了Bi₂O₃的光催化性能。用模拟太阳光照射2 h后,RhB和MO的降解率以及Cr(VI)的还原效率分别提高了~34.2%,~38.0%和~56.7%。同时,AuAg/Bi₂O₃还具有良好的光催化和结构稳定性。基于以上结果,提出了AuAg合金纳米颗粒对Bi₂O₃光催化性能的改性机理。     

TiO2/静电纺PAN基碳复合材料的制备及光催化性能

为了同时提高催化剂的光催化和回收能力,以聚丙烯腈(PAN)和钛酸四丁酯(TBT)作为碳纳米纤维(CNFs)和TiO₂前驱体,通过静电纺丝和热处理方法制备了TiO₂/CNFs复合材料,并通过SEM、XRD、Raman、UV-vis分光光度计等对TiO₂/CNFs复合材料的形貌、晶体结构、光吸收性能、导电性和光催化性能进行了研究。结果表明:随TBT添加量的逐渐增多,TiO₂/CNFs复合材料在热处理过程中卷曲形态逐渐消失,并且TBT在碳化过程中完全转化为锐钛矿TiO₂;TiO₂/CNFs复合材料光吸收边缘由纯TiO₂的紫外光区扩展至可见光区,提高了催化剂对太阳光的利用率;同时,在模拟太阳光照射180 min,TiO₂/CNFs复合材料对RhB的光催化降解率最大可达到95.71%,并且在连续重复使用5次后光催化降解效率仍可达到约90%。      

3D多级孔rGO/TiO2复合材料的构筑及其光催化性能研究

研究以聚苯乙烯(PS)微球为模板、氧化石墨烯(GO)和钛酸四丁酯(TBT)为原料, 采用溶胶-凝胶法, 利用GO与PS上的官能团和TiO₂前驱体的多重配位反应, 制备了3D多级孔rGO/TiO₂(PS)复合材料。通过不同手段对样品的结构和形貌进行表征, 研究了PS添加量对rGO/TiO₂复合材料晶体结构、微观形貌及光催化性能的影响。分别在模拟紫外光和可见光下, 以盐酸四环素(TTCH)为目标污染物对不同PS加入量制备的3D多级孔rGO/TiO₂(PS)复合材料的光催化性能进行评价, 并在模拟可见光下, 对3D多级孔rGO/TiO₂(5wt%PS)复合材料进行了多次循环回收测试。结果表明: rGO/TiO₂(PS)复合材料具有3D多级孔块体结构, GO作为基体的增强相通过Ti-O-C键保持多级孔刚性骨架结构的稳定。引入PS增大了rGO/TiO₂(PS)复合材料的比表面积, 3D多级孔rGO/TiO₂(7wt% PS)复合材料对TTCH吸附效率最高, 而3D多级孔rGO/TiO₂(5wt%PS)复合材料光催化活性和稳定性最高, 且经过4次循环回收测试, 其光催化效率仍达81.02%; 模板剂PS的最佳引入量为5wt%。     

ZnFe2O4/TiO2复合材料的表征及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯、无水氯化锌、六水氯化铁为原料，采用自组装法制备了ZnFe₂O₄/TiO₂复合材料。采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射光谱(DRS)、振动样品磁强(VSM)等手段对样品进行测试表征，并对ZnFe₂O₄/TiO₂复合材料进行了光催化性能测试。结果表明：ZnFe₂O₄/TiO₂光催化剂质量比为1∶15时具有最佳的光催化效果，100W紫外光照射下45min对活性Red 24的降解率就能达到100%,表现出优异的光催化性能，可为复合材料光催化剂的研究提供一种有效的思路。     

N掺杂C包覆NaTaO3复合材料制备及其可见光催化性能

以五氯化钽(TaCl₅)、乙酸钠为原料,三聚氰胺为N源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,通过溶胶-凝胶法制备了N掺杂C包覆NaTaO₃复合材料。采用XRD、TEM、XPS、UV-Vis DRS等对样品进行表征,以罗丹明B(RhB)溶液为目标降解物,测试了不同N比例掺杂的复合材料的吸附性能和光催化性能。结果表明,加入的CTAB和PVP经过N₂保护的热处理后在NaTaO₃周围形成超薄的碳膜,不仅限制NaTaO₃粒径增长,而且提高复合材料对目标污染物的吸附性。N掺杂C包覆NaTaO₃复合材料具备良好的可见光催化活性,其中三聚氰胺与TaCl₅的摩尔比n为1.5时,制备的N掺杂C包覆NaTaO₃复合材料可见光催化效率最高,暗中吸附80 min、可见光照8 h时,RhB的去除率为96.46%,其光催化反应过程符合准一级反应动力学规律。      

棕榈醇-棕榈酸-月桂酸@(Ce-La-TiO2)光-热-湿复合材料的制备与表征

以Ce-La-TiO₂空心微球作为载体材料,棕榈醇（H）-棕榈酸（PA）-月桂酸（LA）作为相变材料,采用溶胶-凝胶法与真空吸附法制备H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料,利用UV-Vis、XRD、DSC、DVS和SEM分析技术测试与表征其光响应性能、热性能、湿性能、组成成分和微观形貌。结果表明：H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料呈现均匀的球体,粒径较小且分散较好,实现Ce离子与La离子协同作用;当Ce（NO₃）₃·6H₂O与La（NO₃）₃·6H₂O的质量比为1∶1时,H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料具有最优的光响应性能;H-PA-LA与（Ce-La-TiO₂）空心微球的质量比为1∶2时,H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料具有最优热性能;真空干燥箱的真空度为0.07 MPa时,H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料具有最优湿性能。