液相燃烧法合成CuCrO_2及其与WO_3复合后的光催化产氢性能

以硝酸铬和硝酸铜为原料兼氧化剂,甘氨酸、乙二醇和尿素为还原剂,采用液相燃烧法合成CuCrO2,并将其与n型半导体物质WO3复合后得到的(CuCrO2-WO3)复合催化剂用于光催化产氢实验。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜、紫外–可见漫反射光谱(UV-vis DR)及光催化活性测试,考察了燃烧剂类型和用量对合成CuCrO2的物相组成、微观形貌、吸光性能和光催化性能的影响。结果表明:采用甘氨酸为燃烧剂,且甘氨酸与金属离子的摩尔比为1.4:1的条件下制备的CuCrO2性能较优,其粒径较小,分散均匀;其复合后的催化剂(CuCrO2-WO3)光催化产氢活性较高。探讨了燃烧法合成CuCrO2时物质的转化过程。XRD分析表明,硝酸盐与燃料经剧烈燃烧反应主要得到小颗粒的Cu2O和Cr2O3,后经固相反应制得较为理想的CuCrO2晶体颗粒。     

CuCrO2-WO3的制备及光催化产氢性能

作为分解水制氢用光催化剂,p-n半导体物质的复合体具有较好的开发前景。燃烧法合成了p型半导体物质CuCrO₂,钨酸分解法合成了n型半导体物质WO₃,在此基础上经机械研磨及热处理的方法制备了CuCrO₂-WO₃和Ru/（CuCrO₂-WO₃）复合光催化剂。对制得的样品进行了X射线衍射（XRD）、紫外可见漫反射（UV-Vis DR）、扫描电镜（SEM）及X射线光电子能谱（XPS）表征分析。测定了CuCrO₂、WO₃、CuCrO₂-WO₃及Ru/（CuCrO₂-WO₃）在氙灯照射下的产氢活性,考察了研磨介质pH及钌负载量对CuCrO₂-WO₃光催化活性的影响。实验结果表明,CuCrO₂和WO₃单独使用时几乎没有活性,而复合催化剂CuCrO₂-WO₃在以甘油为电子给体的情况下具有产氢活性,研磨介质pH对复合催化剂的活性影响较大;负载钌后CuCrO₂-WO₃的活性得到进一步的提高,能分解纯水放出氢气,以0.5%Ru/（CuCrO₂-WO₃）为光催化剂,在300W氙灯照射下,3 h内分解纯水放出氢气约10 μmol。     

新型产氢催化剂的合成及其光催化产氢性能研究

正太阳能光解水制氢被认为是人类解决能源危机的有效途径之一,高效稳定廉价产氢催化剂的研究一直是太阳能光解水制氢领域的难点和热点。本论文设计合成了多种类型的产氢催化剂,在多组分体系中研究了催化剂活性与结构间的依赖关系。主要研究结果如下:1.设计合成了两种双核Rh配合物[Rh2(bpy)2(μ-O2CCH3)2]2+和[Rh2(phen)2(μ-O2CCH3)2]2+,     

苹果酸辅助水热合成WO3及WO3-CuCrO2的光催化性能

以钨酸钠或钨酸铵为原料、硝酸为酸化剂,在苹果酸辅助作用下采用水热法合成了WO_3,采用XRD、SEM及Raman光谱对样品进行了表征。结果发现:苹果酸的加入、反应温度的升高及反应时间的延长都会促进单斜相WO_3的形成。探讨了苹果酸辅助下,水热反应过程中WO_3的转化机制。测试不同条件下制得的WO_3与Cu Cr O_2复合后所得复合催化剂的光催化产氢活性。结果表明:水热反应时的钨源类型、苹果酸加入量、反应温度及反应时间对WO_3的性能均有影响,而水热反应所得WO_3样品,经热处理后再与Cu Cr O_2复合,所得WO_3-Cu Cr O_2的活性比不经热处理制得对应样品的活性大幅提高,焙烧使WO_3的结晶完整性得到改善。300 W氙灯照射下,WO_3-Cu Cr O_2光催化分解纯水1 h可产氢8μmol以上。     

CuCrO_2-WO_3的制备及光催化产氢性能

作为分解水制氢用光催化剂,p-n半导体物质的复合体具有较好的开发前景。燃烧法合成了p型半导体物质CuCrO2,钨酸分解法合成了n型半导体物质WO3,在此基础上经机械研磨及热处理的方法制备了CuCrO2-WO3和Ru/(CuCrO2-WO3)复合光催化剂。对制得的样品进行了X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis DR)、扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)表征分析。测定了CuCrO2、WO3、CuCrO2-WO3及Ru/(CuCrO2-WO3)在氙灯照射下的产氢活性,考察了研磨介质pH及钌负载量对CuCrO2-WO3光催化活性的影响。实验结果表明,CuCrO2和WO3单独使用时几乎没有活性,而复合催化剂CuCrO2-WO3在以甘油为电子给体的情况下具有产氢活性,研磨介质pH对复合催化剂的活性影响较大;负载钌后CuCrO2-WO3的活性得到进一步的提高,能分解纯水放出氢气,以0.5%Ru/(CuCrO2-WO3)为光催化剂,在300W氙灯照射下,3 h内分解纯水放出氢气约10μmol。     

有机酸介导合成WO3/g-C3N4及其光催化性能

采用水热法制备了WO3/g-C3N4复合物,并探讨了草酸、柠檬酸、乙酸和水杨酸对复合物结构、形貌及催化活性的影响。结果表明,复合物中棒状WO3分布在片层状的g-C3N4上,二者结合紧密形成异质结构。以1 mol/L草酸为介导剂制备的WO3/g-C3N4的光催化活性最佳,当WO3和g-C3N4质量比为1∶1时,可见光下反应210 min,对罗丹明B的降解率达97.46%。自由基捕获实验表明,光催化反应活性基团排序为·O2->h+>·OH。经推测,光催化降解机制符合Z型机制。     

WO3/Ag3PO4复合材料的合成及其光催化性能研究

通过简单搅拌法,成功制备了不同质量比的WO3/Ag3 PO4复合材料.用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、透射电镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等分析方法对制备的样品进行表征.表征结果表明WO3纳米晶在Ag3 PO4纳米片的表面上均匀分布...     

WO3/Bi2WO6复合薄膜的制备及其光电化学性能

以导电玻璃为基底采用水热法制备了WO3纳米片薄膜,再通过溶剂热法改变不同溶剂热反应时间(6、8和10 h)在WO3纳米片薄膜上生长Bi2WO6制备了WO3/Bi2WO6复合薄膜.利用XRD、SEM、UV-Vis、光电流、光电催化和交流阻抗对WO3/Bi2WO6复合薄膜的结构和光电性能进行表征与测定.结果表明,WO3纳米片薄膜的光电流密度为0.74 mA/cm2,对质量浓度为6.0 mg/L亚甲基蓝的光电催化效率为47.9％.不同WO3/Bi2WO6复合薄膜的光电化学性能均优于单一WO3纳米薄膜,且溶剂热反应时间为8 h的WO3/Bi2WO6复合薄膜具有最高的光电流密度(1.22 mA/cm2)和最优的光电催化效率(58.6％).WO3/Bi2WO6复合薄膜有效降低了复合薄膜内部电子阻抗,增加了有效光电化学反应位点,显著提升了光电化学性能.     

燃烧法快速合成铁酸锰复合氧化物及其光催化研究

采用新型燃烧剂抗坏血酸,以高锰酸钾和硝酸铁为原料,燃烧法制备轻质蓬松铁酸锰复合氧化物,考察复合物的类型、催化剂的用量、溶液的酸碱性、双氧水用量等条件对亚甲基蓝光催化性能的影响。结果表明,最佳光催化条件为:催化剂为铁锰摩尔比1:1的复合氧化物、催化剂用量为0.01 g/L,pH=6,双氧水用量为60 mL/L。在无光的辅助下,复合氧化物可将亚甲基蓝脱色91%,还对重金属具有吸附作用。     

燃烧法快速合成铁酸锰复合氧化物及其光催化研究

采用新型燃烧剂抗坏血酸,以高锰酸钾和硝酸铁为原料,燃烧法制备轻质蓬松铁酸锰复合氧化物,考察复合物的类型、催化剂的用量、溶液的酸碱性、双氧水用量等条件对亚甲基蓝光催化性能的影响。结果表明,最佳光催化条件为:催化剂为铁锰摩尔比1:1的复合氧化物、催化剂用量为0.01 g/L,pH=6,双氧水用量为60 mL/L。在无光的辅助下,复合氧化物可将亚甲基蓝脱色91%,还对重金属具有吸附作用。     

碳化树脂/CdS复合催化剂的制备及其光催化产氢性能研究

以光水解制氢中的优势材料硫化镉（CdS）作为光催化剂,借助碳化树脂（CPR）材料的导电性质,制备碳化树脂/硫化镉（CPR/CdS）复合催化剂,对CPR/CdS催化剂的理化性质和催化机理进行分析。与纯CdS相比,CPR/CdS具有更高的比表面积。通过光催化降解水产氢确定CPR的最佳用量和产氢性能。结果表明：0.5-CPR/CdS催化剂用量为0.15 g,体系pH值为5时,光催化产氢速率最高,为403.24μmol/h,循环5次实验光催化产氢速率均可以达到370μmol/h左右,稳定性良好。在复合材料中引入CPR后,CPR的掺入不仅能够提供活性位点,还能够作为电子捕获剂和电子传输剂有效分离光生电子和空穴,从而大幅度延长光生载流子的寿命,达到提高光催化反应活性的效果。     

流化床CVD法原位合成CNTs-Ni-TiO2及其光催化性能

采用柠檬酸修饰溶胶-凝胶法制备NiO-TiO₂催化剂,然后于流化床反应器中直接在NiO-TiO₂表面原位生长多壁碳纳米管,制备出CNTs-Ni-TiO₂复合光催化剂。采用XRD、SEM、TG、BET、PL荧光光谱等方法对制备的样品进行了表征,以亚甲基蓝降解为模型反应,考察了复合催化剂在紫外线下的光催化性能。结果表明,在NiO含量为5%的NiO-TiO₂催化剂上生长CNTs后得到的CNTs-Ni-TiO₂复合材料具有较高的光催化活性。     

微乳法合成纳米TiO2及其光催化性能

采用乙二亚甲基-双(十六烷基二甲基溴化铵)(EbCDAB)/正己醇/水微乳体系制备纳米TiO2,通过TG、XRD、FTIR和TEM对其结构和表面形貌进行表征,以降解甲基橙为探针反应,在紫外光的照射下,与P25对比评价了催化剂的性能。结果表明,与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)形成的微乳体系制备的样品相比,EbCDAB体系制备得到的产物平均粒径小,具有较高的热稳定性和晶型稳定性,经700℃焙烧后仍能保持良好的锐钛矿相;经500℃焙烧后的样品光催化活性均比P25高,当m(正己醇)∶m(EbCDAB)=6∶3时,样品粒径最小,光催化性能最佳,反应60min后,甲基橙的降解率可达82.6%。     

非晶态TiO2/WO3光催化复合薄膜的失活与再生

研究了非晶态TiO2/WO3薄膜降解亚甲基蓝的光催化活性、失活及活性再生等问题。在本实验条件下,新制非晶态TiO2/WO3薄膜对亚甲基蓝的降解率为93.8%。试验表明,使用6次后其对亚甲基蓝的降解率仍可达85%以上,经10次使用后薄膜基本丧失光催化活性。对于失活的光催化薄膜,分别采用（a）蒸馏水浸泡30 min、（b）乙醇浸泡30 min、（c）蒸馏水超声处理30 min、（d）乙醇中超声处理30 min对其进行活性再生实验。上述4种方法可将使用9次后的光催化膜对亚甲基蓝的降解率从10.3%分别恢复至23.2%、28.3%、79.2%、90.5%。     

两步法合成黑色TiO_2及其光催化性能研究

本文通过溶胶凝胶法和高温煅烧掺杂制备黑色TiO_2。首先采用溶胶-凝胶法制备普通淡黄色TiO_2,然后将所得TiO_2在高温氨气氛围下煅烧,在950℃生成金红石相TiO_2。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外漫反射光谱(UV-Vis DRS)等仪器对样品进行表征分析;通过甲基橙为降解对象研究其在紫外和可见光下的催化活性。结果表明所制备的黑色TiO_2在可见光下具有较好的可见光吸收性能,因此具备较好的可见光活性,在可见光照射40分钟后展现出比非黑色TiO_2更好的光催化降解性能。     

WO3/α-Fe2O3对溴酚蓝的光催化降解性能

用复相光催化荆WO3/α-Fe2O3对含溴酚蓝的水溶液处理进行了研究.探讨了光催化剂作用机理,讨论了光催化剂的配比、试液的起始浓度、光催化剂的用量、试液的pH值、双氧水的用量、光照时间与溴酚蓝溶液脱色率的关系.实验结果表明:催化剂配比WO3/α-Fe2O3=3:1、试液起始浓度为15mg/L、催化剂用量为0.300g、pH=6.3、双氧水的用量为0.20mL、光照6h,溴酚蓝溶液的脱色率可以达到99.1%.     

NiCoP/CdS复合光催化剂的制备及其光催化产氢活性

为了提高CdS的产氢活性,采用溶剂热法制备了NiCoP/CdS纳米棒复合光催化剂。质量分数为3%NiCoP/CdS的产氢量达到47. 86 mmol/(g·h),是质量分数5%Pt/CdS产氢量的6. 9倍,是无助催化剂CdS的126倍。此外,NiCoP/CdS具有较好的光催化稳定性,在反应24 h后进行5次循环产氢测试,其产氢活性没有明显下降。稳态荧光光谱、时间分辨荧光光谱和瞬态光电流测试结果表明,复合后NiCoP/CdS荧光强度降低、荧光寿命减小、光电流增加,说明NiCoP的修饰能够有效促进光生电子和空穴的分离,进而提高NiCoP/CdS复合光催化剂的产氢活性。     

纳米TiO2光催化产氢的研究进展

介绍了纳米TiO2光催化产氢的基本原理和特点,重点综述了国内外提高纳米TiO2光催化产氢的最新方法.指出未来光催化产氢的研究方向主要是高效产氢光催化剂的合成和高效光催化产氢反应器的设计.     

纳米Pd修饰WO3电极及其催化析氢性能

将非晶结构Fe-W合金浸泡在0.5 mol/LH2SO4溶液中,在电极表面形成WO3层,厚度约720nm。通过化学法在半导体WO3上沉积金属Pd,扫描电镜和扫描隧道显微镜测试结果表明,沉积5m in后Pd的平均颗粒尺寸约为10 nm。在0.5 mol/LH2SO4溶液中的极化曲线测试结果表明,纳米Pd修饰WO3电极具有优异的电催化及光催化析氢活性,在500W碘钨灯照射下,电流密度为6 A/dm2时电极的析氢过电位减小30 mV以上。