p-n异质结光催化剂的制备及性能的研究进展

p-n异质结光催化剂材料因其具有特殊的能带结构和载流子输送特性,在光催化领域得到重视.本文重点介绍各种类型的P-n异质结光催化剂的研究现状,并对未来的研究方向进行了展望.     

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。     

p-n异质结CuO-CeO2的制备及其丙酮气敏性能

以Ce(NO3)3·6H2O和Cu(NO3)2·3H2O为原料、NaOH为沉淀剂,用水热法制备了CuO-CeO2复合材料.采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis、XPS和比表面积及孔径分布测试技术对材料进行了表征.结果表明,与纯CeO2相比,CuO-CeO2具有较小的颗粒尺寸和较大的比表面积(38 m2/g).CuO...     

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<...     

超声协同ZnO/In_2O_3复合光催化剂降解亚甲基兰的研究

使用超声波技术在半导体氧化剂In_2O_3上包覆ZnO,并通过XRD和TEM等测试技术对样品进行了表征。以可溶性染料亚甲基兰为降解对象,研究了ZnO/In_2O_3复合光催化剂的催化活性及该催化剂回收再利用的可行性。结果表明,该磁载光催化剂对染料有较好的降解效果,并可循环使用,应用前景广泛。     

BiOBr/BaBi2O6异质性型光催化剂的制备及其光催化降解有机污染物

通过水热合成法制备出BaBi2O6,采用化学蚀刻法在BaBi2O6表面利用HBr与BaBi2O6的反应原位沉积BiOBr,制备出具有异质结型结构的光催化剂.通过X射线粉末衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)和扫描电子显微镜(SEM)等对其结构、微观形貌和可见光吸收等性能进行了表征.光催化实验结...     

p-n异质结ZnO/HRP催化剂的制备及其光催化性能研究

p型半导体红磷(HRP)和n型半导体ZnO复合后形成p-n型异质结复合半导体催化剂ZnO/HRP。以Cr(Ⅵ)为模型污染物,研究了ZnO质量分数对催化剂光催化还原性能的影响。结果发现,ZnO/HRP复合光催化剂的光催化还原速率随ZnO质量分数的增加而增大,当ZnO的质量分数为0. 25%时,ZnO/HRP复合光催化剂展现出最强的光还原性,其降解速率常数k为5. 5×10^-2min^-1,是HRP的14. 8倍。光催化机理探究发现,Zn O和HRP复合形成异质结后,可抑制光生电子和空穴的复合,增强光响应性,从而提高了HRP的光催化活性。     

雪花状Cu2S/缺陷型UiO-66 p-n异质结用于光催化还原Cr(VI)

为了解决金属-有机骨架材料Ui O-66可见光响应差、电子-空穴复合快的问题，以雪花状Cu₂S为基材，对Ui O-66进行缺陷调控，采用溶剂热法制得Cu₂S/缺陷型Ui O-66 p-n异质结型复合光催化剂。以K₂Cr₂O₇溶液为目标污染物，分析其对Cr(Ⅵ)的光催化还原能力。SEM、XRD和XPS结果证明，缺陷型UiO-66在雪花状Cu₂S上均匀生长。莫特-肖特基曲线证明，在Cu₂S与缺陷型UiO-66界面处形成了紧密的p-n异质结，提高了材料对可见光的利用率，促进了光生电子-空穴对的有效分离。在模拟可见光照射下，20 mg 50%Cu₂S/缺陷型Ui O-66复合光催化剂(50%为缺陷型UiO-66的负载量，以生成的Cu₂S质量计)对50 mL质量浓度为20 mg/L的K₂Cr₂O₇溶液的还原率高达98.92%，且循环5次...     

钨酸铋/石墨相氮化碳2D/2D光催化剂的制备及降解四环素的研究

以类石墨相氮化碳(g-C3N4)纳米片为载体,采用水热法,与钨酸铋(Bi2W06)纳米片形成2D/2D异质结光催化剂.通过改变两种光催化剂的负载量、pH值和反应时间确定了该催化剂降解盐酸四环素的最优比例,此最优比为负载量40％Bi2WO6/g-C3N4、pH=3、温度120℃.通过XRD、TEM、XPS等表征手段,进一...     

WO_3/BiOBr复合催化剂的制备及可见光催化降解甲基橙

以Bi(NO_3)5·5H_2O、Na Br、H_2WO_4为原料,采用一步水热合成法合成不同n(W)∶n(Br)的WO_3/BiOBr复合催化剂,并通过SEM和TEM对催化剂进行表征分析。以甲基橙为探针污染物,考察前驱液pH、水热温度、水热时间和n(W)∶n(Br)对WO_3/BiOBr复合催化剂活性的影响。结果表明,在pH为10.2、100℃水热时间6 h合成n(W)∶n(Br)为0.02的WO_3/BiOBr复合催化剂活性最好,光照120 min后,对目标污染物的降解率达99.39%,较BiOBr催化剂(合成条件为原始pH值,100℃水热反应6 h)提高了30.85%。采用水热合成法制备的WO_3/BiOBr复合催化剂具有良好的可见光活性。     

沉淀法制备纳米氧化铟粉末

为了开发适合工业化大规模生产超细且分散性好的In<,2>O<,3>粉体的方法,作者以金属铟、盐酸、氨水为原料,对化学沉淀法制备纳米氧化铟粉末的过程进行了研究.通过严格控制实验条件制备出了单相、分散性好、晶粒尺寸约为30nm,粒度分布范围窄的立方晶系纳米In<,2>O<,3>球形粉末.     

P(AA-AM)@SA@淀粉复合暂堵剂颗粒的制备及性能研究

以丙烯酰胺(AM)和一定中和度的丙烯酸(AA)为主要单体,海藻酸纳(SA)为辅助单体,过硫酸钾(K_2S_2O_8)为自由基引发剂,采用溶液聚合法制备P(AA-AM)@SA复合颗粒;然后以淀粉(C_6H_(10)O_5)为辅助单体,硝酸铝(Al(NO_3)_3)为交联剂,通过糅合造粒制备一种溶解性能良好、颗粒尺寸3～5 mm的P(AA-AM)@SA@淀粉复合暂堵剂颗粒,考察了SA用量、Al(NO_3)_3用量、C_6H_(10)O_5用量和AA用量对暂堵剂颗粒吸水性能的影响。结果表明,最佳条件为:SA用量为6%(质量分数),Al(NO_3)_3用量为0.2%(质量分数),C_6H_(10)O_5用量为15%(质量分数),丙烯酸与丙烯酰胺摩尔之比为1∶1,70℃反应3 h。此时吸水倍率为26.8 g/g。     

碳酸氢铵法制备氧化锌及NiO/ZnO-Al_2O_3脱硫性能的研究

以硝酸锌为锌源,碳酸氢铵为沉淀剂,制备纳米ZnO。考察硝酸锌浓度、碳酸氢铵浓度以及反应温度对纳米ZnO结构的影响。通过XRD、BET等方法表征纳米ZnO的晶体结构、孔道结构。结果表明,最佳制备条件为:硝酸锌浓度0.625 mol/L,碳酸氢铵浓度1.5 mol/L,反应温度70℃。以噻吩和正庚烷为原料配制模型油,对其进行脱硫实验,结果表明,NiO/ZnO-Al_2O_3脱硫率可达98%以上,达到了深度脱硫的目的。     

不同粒度的In_2O_3纳米立方体的制备

采用水热法,以硝酸铟、柠檬酸和氢氧化钠为反应物,通过采用不同的形貌控制剂和改变反应配比和水热时间,制备出了不同平均边长为30.7～130.6 nm的In_2O_3纳米立方体。结果表明,不同的形貌控制剂及其用量和氢氧化钠的用量对In_2O_3形貌的影响很大,形貌控制剂采用PVP且其用量为0.1～0.3 g时,制备得到的产物为形貌规整、分散良好的纳米立方体。水热时间则会影响纳米In_2O_3的粒度,In_2O_3的粒度随着水热时间的增加而减小。     

硅藻土负载La~(3+)/TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体,硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2/硅藻土负载型光催化剂。以硝酸镧为镧源,采用等体积浸渍-焙烧法制备La~(3+)/TiO_2硅藻土光催化剂。通过XRD和SEM对制备的催化剂进行表征,以亚甲基蓝溶液模拟有机废水,考察n(Ti)∶n(Si)及La3+掺杂量对催化剂光催化性能的影响,结果表明,硅藻土可提高TiO_2分散性,降低TiO_2晶粒尺寸,并抑制其由锐钛矿相向金红石相的转变。在n(Ti)∶n(Si)=1∶1、焙烧温度550℃和La3+掺杂质量分数1%条件下,La~(3+)/TiO_2硅藻土光催化剂的光催化活性较好,紫外光连续照射180 min,亚甲基蓝降解率可达99.9%。     

Semi shield driven p-n heterostructures and their role in enhancing the room temperature ethanol gas sensing performance of NiO/SnO2 nanocomposites

The demand for the development of gas sensors operable at room temperature is increasing due to the uncountable drawbacks of high temperature gas sensors. This contribution describes the fabrication of room temperature ethanol sensor. The synthesis of NiO semi shielded SnO₂ (NiO/SnO₂) nanocomposites (NCs) was done via a simple two-step process, started with co-precipitation technique and then followed by sol-gel method. High resolution electron microscope (HRTEM) results indicated the semi shielding of NiO on SnO₂ nanoparticles (NPs). Surface morphological studies of the fabricated sensors show the porous nature of the samples which further helps in enhanced sensing response. X-ray photoelectron spectroscope (XPS) results of NiO/SnO₂ NCs revealed the valence states of Ni (+2) and Sn (+4). Excellent gas sensing response of the NiO/SnO₂ sensor towards ethanol at room temperature was observed from the gas sensing studies. The response of NiO/SnO₂ (∼140) was nearly 9 times higher than SnO₂ sensor (∼15) and nearly 11 times higher than NiO sensor (12.98) towards 100 ppm ethanol at room temperature. The observed response and recovery times of NiO/SnO₂ were 23 s and 13 s respectively. The p-n heterostructure formed between p-NiO and n-SnO₂, and high chemical sensitization and catalytic activity of the NiO are the main contributors for the excellent sensing performance of NiO/SnO₂ sensor.     

新型可见光活性In_2O_3-CaIn_2O_4复合光催化剂的制备及性能

通过化学共沉淀法原位合成了新型可见光活性的In2O3-CaIn2O4复合光催化剂.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、电子能谱及紫外-可见漫反射光谱(diffuse reflectance spectroscopy,DRS)等测试手段对复合光催化剂进行了表征.以可见光(波长λ>400nm)为光源,甲基橙染料为目标降解物,考察了In2O3-CaIn2O4样品的光催化活性.结果表明:通过控制合成温度可得到不同In2O3和CaIn2O4相对含量的In2O3-CaIn2O4复合光催化剂,晶粒形貌呈立方体或长方体,粒径随合成温度升高而增加.DRS结果表明:复合光催化剂在可见光区具有良好的吸收性能.In2O3-CaIn2O4复合光催化剂具有良好的可见光催化活性;15b后,甲基橙的降解率达到了97%.这种新型复合光催化剂的可见光催化活性提高的原因,可能是由于催化剂中复合半导体结构的光生载流子高效分离造成的.     

CE/Nd_2O_3纳米复合材料的制备及其性能研究

将纳米Nd_2O_3粒子引入氰酸酯树脂(CE)基体,制得CE/Nd_2O_3基复合材料。当纳米Nd_2O_3的加入量为0.3%时,复合材料的冲击强度比CE纯板增加35.40%,弯曲强度也比原来增加57.58%,酸腐蚀率达到最低,达到了CE材料韧性和强度同步增大的目的。     

CE/Nd_2O_3纳米复合材料的制备及其性能研究

将纳米Nd_2O_3粒子引入氰酸酯树脂(CE)基体,制得CE/Nd_2O_3基复合材料。当纳米Nd_2O_3的加入量为0.3%时,复合材料的冲击强度比CE纯板增加35.40%,弯曲强度也比原来增加57.58%,酸腐蚀率达到最低,达到了CE材料韧性和强度同步增大的目的。