MoS2/GO-g-C3N4-ZnO三元复合纳米材料的制备及可见光光催化性能研究

通过水热法制备出基于20%(质量分数)g-C_3N_4-ZnO的高效的三元复合材料0.2%(质量分数)MoS_2-g-C_3N_4-ZnO(MCZ)和15%(质量分数)GO-g-C_3N_4-ZnO(GCZ)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、光致荧光光谱(PL)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、瞬态光电流响应对样品进行表征,研究了MoS_2或GO的引入对ZnO晶体结构、形貌、成分和光催化活性的影响。结果表明,MCZ和GCZ均保持ZnO的六方纤锌矿结构,且g-C_3N_4为类石墨相。GO的引入可以抑制ZnO晶粒的生长,而MoS_2的引入可以促进ZnO晶粒的生长。GCZ复合材料中存在明显的电子转移现象,抑制20%(质量分数)g-C_3N_4-ZnO中光生电子空穴对的复合,提高其可见光催化性能。GCZ复合光催化剂的光催化活性明显优于20%(质量分数)g-C_3N_4-ZnO和MCZ。     

Ni掺杂SnO_2气敏材料优化设计及对低浓度甲醛气敏性能研究

甲醛是室内空气污染的主要气体,严重危害人的身体健康。SnO_2是目前在气体传感器上应用较多的气敏材料。通过一步水热法成功制备了不同Ni掺杂SnO_2立方体。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)等表征手段对材料的形貌和结构进行分析,并以室内污染气体甲醛为目标气体对其气敏性能进行了研究。结果表明,Ni掺杂可以有效地改善SnO_2基气体传感器的气敏性能,最佳掺杂浓度为4%(原子分数),进一步掺杂不利于SnO_2气敏性能的提高。从材料的结构和表面缺陷方面对Ni掺杂改善SnO_2的气敏机理进行了分析。Ni掺杂增加了SnO_2材料的比表面积,为气体分子提供了更多的孔洞和间隙,有利于气体分子的吸附和脱附;同时,Ni掺杂降低禁带宽度,产生了更多氧缺陷,从而降低了工作温度并有利于吸附氧的产生,优化了SnO_2的气敏性能。     

g-C_(3)N_(4)/CeO_(2)/BiOBr三相复合材料的制备及其可见光催化降解RhB性能EI北大核心

以多孔层状g-C_(3)N_(4)为基体,引入沉淀法所得的CeO_(2)/BiOBr复合材料,经超声搅拌制得具有异质结结构的g-C_(3)N_(4)/CeO_(2)/BiOBr三相复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见光漫反射光谱、光致发光光谱等方法对g-C_(3)N_(4)/CeO_(2)/BiOBr进行了成分、结构和光学性质表征。结果表明:g-C_(3)N_(4)/CeO_(2)/BiOBr三相复合材料呈三明治层状堆叠结构,界面结构构建良好,光响应性能优异,各相分布均匀且结晶程度较高。当Ce∶Bi摩尔比为1∶1,g-C_(3)N_(4)质量分数为15%时所得三相复合材料表现出最高的光催化活性,RhB降解率高达99%,降解速率是纯相CeO_(2)的86倍、纯相BiOBr的3倍。此外,经过4次循环后,复合材料的RhB降解效率依然保持在89%,表现出良好的稳定性。     

Zn_2SnO_4多面体的水热合成及气敏性能研究

采用水热法合成了锡酸锌(Zn_2SnO_4)多面体,通过X射线衍射和扫描电子显微镜对其物相和形貌进行了表征,并测试了基于Zn_2SnO_4多面体所制得的气敏元件的气敏性能。研究结果表明,气敏元件对乙醇具有良好的选择性,在300℃的最佳工作温度下,气敏元件对浓度为1000mg/L的乙醇气体的灵敏度达到19.2。     

固混法制备BiVO_4/石墨相氮化碳复合物及其光催化性能表征

通过固混法制备不同BiVO_4含量的BiVO_4/石墨相氮化碳(BiVO_4/g-C_3N_4)复合光催化材料。采用粉末X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜分别对BiVO_4/g-C_3N_4复合催化剂的晶相组成、官能团和微观形貌进行了表征;通过可见光照射下罗丹明B的降解来评价纳米复合材料的光催化活性。结果表明:在可见光照射3h后,30%(质量分数)BiVO_4/g-C_3N_4复合物的降解率最高,达到87%。BiVO_4/g-C_3N_4良好的光催化性能可以归因于在BiVO_4和g-C_3N_4的界面形成的异质结。     

g-C_3N_4/NiO复合材料的制备及其对AP热分解的影响EI北大核心CSCD

通过混合煅烧法制备出g-C_3N_4/NiO复合材料,采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能谱(EDS)对其结构和形貌进行表征,利用差热分析(DTA)和热失重(TG)研究其对高氯酸铵(AP)热分解的影响。结果表明:纳米NiO均匀分散于g-C_3N_4的表面,g-C_3N_4/NiO使AP的高温和低温分解峰合并,高温分解温度降低62.5℃,表现出良好的催化作用。g-C_3N_4/NiO的复合催化效果优于单独使用g-C_3N_4或NiO,说明g-C_3N_4和NiO具有协同催化作用。     

SnO2/NiO复合半导体纳米纤维的制备及气敏性能研究

采用静电纺丝技术结合化学沉淀法和高温煅烧处理, 制备了具有不同Sn含量的SnO₂/NiO复合半导体纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM), X射线衍射仪(XRD)和能量色散X射线光谱仪(EDS)对样品的形貌, 结构以及各元素含量进行表征。以乙醇为目标气体, 探究SnO₂/NiO纳米纤维的气体传感性质, 以及Sn含量对复合纳米纤维气敏性能的影响。研究结果表明, SnO₂/NiO复合纳米纤维具有三维网状结构, SnO₂复合对NiO纳米纤维的气敏性能具有明显的增强作用。随着SnO₂含量的增加, 复合纤维对乙醇气体的响应灵敏度增强, 其中响应最高的复合纳米纤维在最佳工作温度160 ℃条件下对体积分数为100×10^-6乙醇气体的响应灵敏度为13.4, 是NiO纳米纤维最大响应灵敏度的8.38倍。与市面常见的乙醇气体传感器MQ-3相比, SnO₂/NiO复合纳米纤维的最佳工作温度更低, 响应灵敏度更高, 具有一定的实际应用价值。     

利用Sb掺杂提高SnO_2基热线型气体传感器响应值

以SnCl_4·5H_2O和SbCl_3为前驱体,采用共沉淀法制备了Sb掺杂SnO_2纳米复合材料(ATO),并用X射线和扫描电镜对粉末进行了表征。考察了Sb掺杂对SnO_2基热线型气体传感器的气敏性能影响,并分析了气敏机理。结果显示:6%Sb掺杂的ATO材料粒径减小至3.5nm,Sb的掺杂抑制了SnO_2材料晶粒的生长;Sb掺杂能有效提高SnO_2基热线型气体传感器响应值,6%Sb掺杂使SnO_2基传感器对0.1%H_2的最佳响应值从115mV提高到了435mV;工作电压为3.5V时,响应和恢复时间分别小于10和30s。机理分析表明:Sb掺杂降低了SnO_2气敏材料的电阻,从而提高了SnO_2基传感器的响应值。     

浸渍-热聚合法制备g-C_3N_4/高岭土复合材料及其性能

以高岭土为载体、双氰胺为g-C_3N_4前驱体,采用液相浸渍联合热聚合工艺制备出一种可见光响应的高岭土基复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、静态氮吸附仪(BET)、场发射扫描电镜(FESEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等手段对复合材料的晶相、孔结构、界面特性和光学性能进行了表征,并以罗丹明B作为目标污染物考察了不同催化剂的可见光光催化活性。结果表明,当高岭土和双氰胺的质量配比为2∶4,即g-C_3N_4的实际负载量为38.82%时,所制备的g-C_3N_4/高岭土复合材料光催化性较优,其光催化速率是纯g-C_3N_4的4.18倍;高岭石与g-C_3N_4紧密结合,该复合结构能够有效地抑制光生载流子的复合,改善纯g-C_3N_4材料的吸附性能与光催化活性。     

热聚合法制备ZnO/g-C_3N_4复合光催化剂及其光催化性能研究

以尿素、乙酸锌为前驱体,采用热聚合方法制备ZnO/g-C_3N_4复合光催化剂。通过X射线衍射、扫描电镜、红外光谱、紫外-可见光光谱及X射线电子能谱,对样品的晶体结构、形貌及光学性质进行表征。以紫外灯为光源,以酸性红(AR)为废水降解模型考察复合材料的光催化活性。结果表明:制得的复合光催化剂光催化性能要好于纯g-C_3N_4,且当ZnO∶g-C_3N_4=0.5∶1(摩尔比)时,光催化活性最高。复合后的光催化剂对反应底物有更强的吸附能力,能更有效地抑制电子-空穴的复合。进一步对AR的降解机理进行了探讨,发现超氧根自由基(O-·2)是使AR有效降解的活性物种。     

以不同前驱物制备的g-C_3N_4与BiVO_4的复合光催化剂及其增强的可见光催化性能

采用3种前驱物在同样的条件下,煅烧处理得到类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),且分别与BiVO_4进行复合得到了BiVO_4/g-C_3N_4复合光催化剂。通过X射线衍射、红外光谱和紫外-可见分光光度计等表征手段证明了3种前驱物制备的g-C_3N_4及BiVO_4/g-C_3N_4复合催化剂的形成,并分别在可见光下考察其对罗丹明B(RhB)的光催化氧化降解性能。结果表明,由尿素制备的g-C_3N_4(CN-U)相较于由三聚氰胺和硫脲制备的样品(CN-M和CN-T),其对RhB的光催化降解活性更高,归因于其较大的比表面积与更高的氧化能力;制备的BiVO_4/g-C_3N_4复合催化剂对RhB降解活性均优于纯光催化剂,当BiVO_4与g-C_3N_4质量比为10%(wt,质量分数,下同)时最佳,且10%BiVO_4/CN-U的光催化活性最高。BiVO_4/g-C_3N_4复合催化剂由于两者界面高效的电荷转移,有利于光生载流子的分离。     

类石墨相氮化碳二维纳米片的制备及可见光催化性能研究

以三聚氰胺为原料制备类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),采用球磨与超声联用技术制备g-C_3N_4二维纳米片。利用X射线衍射光谱(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、荧光(PL)光谱等分析手段对制备的催化剂进行了表征。结果表明:g-C_3N_4二维纳米片具有与体相g-C_3N_4相同的晶体结构,片层结构仅有5个原子层厚。g-C_3N_4二维纳米片增加了对可见光的吸收,提高了光生电子-空穴对的分离效率。以染料罗丹明B的降解反应研究了g-C_3N_4二维纳米片在可见光下的催化性能。结果表明,球磨超声1h后制备的g-C_3N_4二维纳米片表现出最佳的光催化性能,150min内对罗丹明B的降解率高达94%,是体相g-C_3N_4的2倍。     

原位合成法制备Ni/Fe共掺杂g-C_3N_4及其光催化性能研究

以三聚氰胺、硝酸铁和硝酸镍为原料,采用一锅法原位制备了一系列Ni和Fe共掺杂的g-C_3N_4(Ni/FeC_3N_4)材料。采用X射线粉末衍射和扫描电子显微镜表征了材料的形貌与结构,采用X射线光电子能谱分析了掺杂离子的化学状态,采用紫外-可见漫反射光谱和光致发光光谱进一步分析了Ni/Fe-C_3N_4的半导体性质。结果表明:所制备的复合材料与纯g-C_3N_4相比具有大的比表面积,Ni/Fe掺杂降低了g-C_3N_4的带隙宽度,抑制了光生电子-空穴对的复合,有效提高了其对甲基橙的光催化降解效率。     

高比表面积g-C_3N_4纳米片的制备及光解水制氢性能的研究

通过浓硫酸剥离块状类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)制备了产率较高的g-C_3N_4纳米片;通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、物理吸附仪(BET)、光电流等分析测试手段对g-C_3N_4纳米片和块状g-C_3N_4的结构、形貌、光学性质和光电性能进行了分析,并以光解水制氢性能评价了其可见光催化活性。结果表明,g-C_3N_4纳米片具有较大的比表面积(244.3m~2/g)和较小的片层厚度,带隙宽度增大到3.19eV,g-C_3N_4纳米片的光电流是块状g-C_3N_4的3.1倍,平均产氢速率为469μmol/(g·h),是块状g-C_3N_4的4.2倍。     

水热法制备V_2O_5掺杂纳米In_2O_3及其气敏性能研究

以硝酸铟为原料,采用水热法制备氧化钒(V2O5)掺杂的氧化铟(In2O3)纳米复合材料。利用X射线衍射(XRD)和比表面测试仪对材料的物相结构和比表面积(BET)进行了表征测试。结果表明:制备的In2O3材料都为立方晶相,具有较大的比表面积。V2O5的掺杂提高了对乙醇、苯的灵敏度。复合材料中掺杂V2O50.5%(wt,质量分数)的In2O3气敏元件对乙醇具有较好的气敏性能,3.0V加热电压下对5×10-6乙醇的灵敏度达8.024,响应恢复时间短。     

超低负载量Au/g-C3N4@CeO2室温催化去除甲醛性能

采用简单的煅烧-浸渍法制备了g-C_3N_4@CeO_2负载低含量金(0.003%(质量分数)Au)复合催化剂(Au/g-C_3N_4@CeO_2),研究了制备过程中不同三聚氰胺使用量对复合催化剂室温催化氧化甲醛性能的影响。运用X射线衍射(XRD)、透射扫描电镜(TEM),傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、拉曼(Raman)、N_2吸脱附和XPS等手段对所制备的催化剂进行了物化性质表征和分析。性能测试结果表明适当三聚氰胺使用量的Au/g-C_3N_4@CeO_2催化剂能将甲醛完全转化为二氧化碳和水,且甲醛去除率可达91.7%。原位红外结果表明甲酸盐和DOM是该催化反应的主要中间产物。该催化剂的优异性能主要归因于催化剂成分间的强相互作用、g-C_3N_4能够增大催化剂的比表面积和孔容而更有利于CeO_2和Au纳米颗粒的分散及CeO_2的存在促进了甲醛氧化反应的发生等因素。     

苝四羧酸二酰亚胺修饰增强g-C_(3)N_(4)光催化性能EI北大核心CSCD

以3,4,9,10-苝四甲酸二酐和L-天冬氨酸为原料,合成水溶性苝二酰亚胺衍生物N,N′-二(2-丁二酸基)-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(PASP)。采用水热法将PASP接枝在g-C_(3)N_(4)上,制备PASP改性g-C_(3)N_(4)复合光催化剂(g-C_(3)N_(4)-PASP)。通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)和固体荧光光谱等对g-C_(3)N_(4)-PASP的组成、结构、形貌和光学性质等进行表征,考察g-C_(3)N_(4)-PASP对水溶液中模型污染物亚甲基蓝(MB)的光催化降解活性。结果表明:g-C_(3)N_(4)与PASP经水热反应,可通过酰胺键共价结合;相比纯g-C_(3)N_(4),g-C_(3)N_(4)-PASP比表面积显著增大,吸收带边红移至614 nm,同时PASP修饰可促进g-C_(3)N_(4)材料表面光生电子和空穴分离,进而有效提升光催化活性。在可见光(λ>420 nm)照射下,g-C_(3)N_(4)-PASP对MB的降解率60 min内可达99.4%,降解速率常数k约为g-C_(3)N_(4)的2倍。     

rGO/ZnSnO_3复合材料的制备及其气敏性能研究

甲醛是一种典型的室内污染气体,严重危害人的身体健康。ZnSnO_3是一种钙钛矿结构的三元金属氧化物,在气敏材料中有广泛应用。通过一步水热法成功合成了不同rGO掺杂的ZnSnO_3复合材料,应用X射线衍射、红外光谱分析仪、扫描电子显微镜、热重分析仪、X射线光电子能谱分析仪和比表面积分析仪对复合材料的结构形貌,热稳定性,化学组成及比表面积等进行了表征,并对目标气体(乙醇、丙酮、氨气、苯以及甲醛)进行气敏性能研究。实验结果表明,rGO掺杂ZnSnO_3可以有效的改善ZnSnO_3的气敏性能,其中4%rGO/ZnSnO_3复合材料对30×10~(-6)甲醛气体具有最高的灵敏度(38.9),快速的响应恢复时间(112 s,15 s),及良好的选择性和稳定性。     

铋系复合光催化剂的制备及其对双酚A光催化降解研究

将氧化铋(Bi_2O_3)与三聚氰胺或盐酸胍混合煅烧,通过原位晶相合成法制备了界面紧密接触的碳三氮四复合碳酸氧铋(g-C_3N_4/Bi_2O_2CO_3)和碳三氮四复合氯氧化铋(g-C_3N_4/BiOCl)复合光催化剂。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱仪等分析手段对复合光催化剂的结构和性能进行了分析表征。结果表明:Bi_2O_2CO_3和BiOCl纳米片均是从g-C_3N_4体相中生长出来,从而导致铋系氧化物和g-C_3N_4界面间的紧密接触。紫外-可见漫反射光谱分析结果表明,g-C_3N_4/Bi_2O_2CO_3和g-C_3N_4/BiOCl复合光催化剂的可见光吸收能力均优于g-C_3N_4和Bi_2O_3。在可见光照射下,复合光催化剂对双酚A表现出优越的降解性能。此外,探讨了复合光催化剂的光催化机理。由于g-C_3N_4和Bi_2O_2CO_3或BiOCl界面间的紧密接触导致了光生载流子的有效分离,从而提高了复合光催化剂的光催化活性。     

界面高分散Au调控p-TiO2/Au/g-C3N4Z型结的构建及光催化性能研究

在具有金属缺陷的p型TiO_2表面原位负载高度分散Au纳米颗粒(APT)与g-C_3N_4复合后得到p-TiO_2/Au/g-C_3N_4间接Z型结(PTC-x),采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析测试(TG)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电化学及交流阻抗测试(EIS)与自由基猝灭实验对复合物的组成和结构、光/电催化性能和电荷传递机制进行了评价。结果表明,PTC-x中Au高度分散且含量极低,并使p-TiO_2/g-C_3N_4体系电荷传递方向从II型结变为间接Z型结,实现光生电荷空间分离的同时保持了较高的氧化还原能力,光催化性能显著提高。光照下,p-TiO_2/Au/g-C_3N_4 Z型结的光催化活性顺序为:PTC-1 PTC-1.25 PTC-0.75 APT g-C_3N_4,其中PTC-1降解苯酚速率分别为g-C_3N_4和APT的7.9倍和2.3倍。