纳米ZnO可见光催化活性的改善及其降解性能

由于半导体ZnO禁带宽度较宽,因而其可见光催化活性较差.本文分别采用N掺杂、碳包覆、贵金属修饰以及半导体复合等方式来改善纳米ZnO的可见光催化活性,并以罗丹明B为降解污染物,对比了不同材料可见光催化降解有机污染物的效率.研究结果显示以氨水为氮源,通过水热法制备的氮掺杂N-ZnO光催化剂,相比于纯ZnO,对可见光吸收增强...     

氯掺杂g-C3N4纳米片光催化氧化染料污染物与还原六价铬的协同处理研究

以三聚氰胺与氯化铵为前驱体,通过热缩聚法和液相超声剥离法制备了纳米片状氯掺杂石墨相氮化碳(g-C_3N_4),采用XRD、XPS、SEM、UV-vis等手段对样品的结构及形貌进行了表征。考察了可见光下,不同改性条件下样品对Cr(Ⅵ)和罗丹明B(RhB)混合溶液的光催化降解性能。结果表明,纳米片状氯掺杂石墨相氮化碳样品对Cr(Ⅵ)和RhB混合溶液中的Cr(Ⅵ)的光催化还原效率比单一Cr(Ⅵ)溶液中提高了2. 2倍,对混合溶液中RhB的光催化降解比单一RhB溶液中提高了1. 4倍。分析表明改性后的纳米片状氯掺杂氮化碳具有更大的比表面积、更好的光吸收性能和电荷分离能力,改性后的样品对混合溶液中RhB的氧化降解与Cr(Ⅵ)的还原反应同时进行也更有效地促进了光生电子-空穴对分离,从而实现了两种污染物的协同降解处理。     

花状二维氮化碳在模拟太阳光下光催化降解水中磺胺氯哒嗪机理研究

以三聚氰胺和三聚氰酸为主要原料,在二甲基亚砜中通过自组装过程形成超分子作为前驱体,再进行热缩聚制备了花状形貌的二维氮化碳光催化材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和光电化学等对材料进行了系统表征,结果表明所制备的光催化材料为类石墨相的氮化碳(g-C₃N₄,SCN)。且相比较于热缩聚法合成的传统体相的氮化碳,SCN由于其超薄、均匀的结构组成,具有更高的光吸收能力和更低的禁带宽度(E_g)。另外通过密度泛函理论(DFT)计算,对SCN的光催化激发过程进行了深度机理分析,发现材料独特的超薄氮化碳片和孔道结构抑制了光激发过程后电子-空穴对的复合。以废水中常见的活性药物类污染物磺胺氯哒嗪(SCP)为目标污染物,在模拟太阳光的条件下照射45 min后,目标污染物的去除率为100%,且降解的准一级反应动力学常数(k=0.085 min^-1)约为体相氮化碳的两倍。本研究为可应用于高效制药废水污染净化的光催化系统的开发提供了理论指导,也可为新型光催化材料的开发提供借鉴。     

低温活化合成含硅氮氧化物材料研究进展

含硅氮氧化物是一类重要的结构/功能一体化材料, 在耐磨耐蚀、高速切削、压力密封、发光基质和碱性催化等领域有重要应用。含硅氮氧化物制备技术经历了高温固相反应法、自蔓延高温合成法、碳热还原氮化法、湿化学合成结合碳热还原氮化法等演变, 呈现持续发展的态势。本文综述了作者研究团队十余年在低温活化合成含硅氮氧化物粉体及纤维的研究进展, 重点介绍基于介孔模板组装的微纳尺度碳热还原氮化法以及SiC还原辅助溶胶-凝胶氮化法制备含硅氮氧化物, 并展望了低温活化合成含硅氮氧化物材料的发展方向和应用前景。     

表面可控的超分子纳米结构在空心纳米催化材料合成中的应用(英文)

超分子自组装化合物具有可调控的形貌和丰富的表面官能团.超分子或小分子单体之间的弱相互作用有利于除去模板,作为硬模板合成空心纳米结构(以Ti O2为例),不仅能得到具有可调控形貌的空心纳米结构,并且超分子模板可以回收和重复利用.实验表明,用三聚氰氨和三聚氰酸作为原料合成的超分子模板,有利于在模板表面复合无机组分,并且模板中的氢键在水中易断裂,因此可以通过透析方法除去模板得到空心纳米结构.这种超分子模板法也可以用于合成掺杂金属离子的空心结构纳米催化剂,进一步调控电子结构增加析氧反应的活性位点,降低超电势.更重要的是,此模板合成方法简单、耗能低、可重复利用,可以用于合成大批量的空心结构纳米催化剂.     

片花状碳掺杂ZnO光催化剂的制备及其对环丙沙星的降解

采用低温回流法,以葡萄糖为碳源,硝酸锌和氢氧化钠为原料制备碳掺杂ZnO光催化剂.通过比表面积分析仪、光电流等测试手段对光催化剂的结构和性能进行了表征.探讨碳掺杂量对ZnO光催化性能的影响,并进一步研究其对环丙沙星的降解活性.研究结果表明,碳加入量为0.6 wt％时,碳掺杂ZnO光催化剂(CZ-0.6)光催化有效性能最佳...     

硫掺杂氮化碳纳米片棒状聚集体用于光催化析氢（英文）

合成具有较宽吸收光谱的少层氮化碳是一个具有吸引力的课题.杂原子掺杂(特别是硫掺杂)可以有效地避免纳米级片层氮化碳中由于量子限制效应所引起的带隙加宽.与二次煅烧硫化不同的是,预硫化超分子前驱体可以原位地形成硫掺杂氮化碳纳米片堆叠聚集体(SCN).这种少层的框架结构呈现出了更大的比表面积(139.06 m² g^-1),暴露了更多的活性位点.此外,硫的引入使原七嗪环的共轭结构发生扭曲,从而通过激活价带电子的n→n^*跃迁而缩小带隙.在模拟日光条件下,SCN_0.8(3925.8μmol g^-1h^-1)的析氢速率是块体氮化碳(BCN,485.2μmol g^-1 h^-1)的8.1倍.本工作旨在最大限度地利用杂原子掺杂和形态调控的协同效应来提高光催化活性,且为光催化剂的多维同步优化提供了新的视角.     

氧化亚锡/氮化碳纳米片的制备及其可见光催化性能

采用氯化亚锡、碳酸氢胺和氮化碳为原料,通过固相研磨辅助超声反应合成技术制备了氧化亚锡@氮化碳复合材料,并研究了复合材料的物相组成、显微形貌和可见光催化性。研究结果表明,氯化亚锡和碳酸氢铵反应后生成了单相SnO纳米片,厚度约为40nm。原料中添加适量C_3N_4后,并不会改变SnO纳米片的形貌。同时SnO的光催化性能得到很大改善。7.66%g-C_3N_4@SnO试样具有最佳的可见光催化性能,可在4h内降解96.5%的亚甲基蓝,80min可降解98%的甲基橙。     

纳米材料的分子自组装合成述评

简要介绍了分子自组装技术的基本原理,概述了一些常见纳米材料的自组装合成方法,并例举了四种典型纳米材料（纳米管、多孔物质、自组装膜、有机／无机纳米复合体）合成化学的研究现状,通过与传统合成法的对比,指出自组装合成可以方便地实现结构和性能的预期调控,具有其它手段无可取代的优越性。     

负载纳米氧化锌多孔碳吸附剂的制备及其结构研究

半导体纳米粒子光催化降解VOC是一种有效、经济的有机废气处理方法,本论文研究了纳米氧化锌改性的多孔碳材料的制备、结构及其对挥发性有机物的光催化分解性能.结果表明,可利用微乳液法合成并经高温煅烧得到负载于多孔碳材料上的纳米氧化锌.制备条件如反应物浓度、配比、沉淀剂种类等条件对产品的形貌、氧化锌纳米颗粒大小和负载量有明显的影响.负载纳米氧化锌微粒多孔炭吸附剂既保持了多孔炭材料的多孔性,又具有一定催化分解低浓度挥发性有机污染物的能力.     

TiO_2作为光催化剂的制备与表征研究

研究具有可见光催化活性的TiO2光催化剂的制备及表征,以探索具有可降解甲基橙的光催化剂为研究目标,利用溶胶-凝胶法合成了不同晶型的TiO2粉末,利用X-Ray衍射(XRD)实验确定其晶体结构,利用其对甲基橙的催化降解能力分析其光催化降解污染物性能。     

碳气凝胶及其复合材料的环境应用研究进展

碳气凝胶是一类密度极低且具有丰富多孔结构的新型材料。国内外学者围绕碳气凝胶及其复合材料的设计制备和环境应用开展了大量的研究工作。梳理总结了碳气凝胶及其复合材料应用于环境治理的最新进展,包括吸附去除污染物、油水分离和催化降解污染物,阐述了碳气凝胶及其复合材料组成、结构和性能之间的关系,分析材料对不同污染物的吸附、吸收和降解机制,梳理总结了现有材料的优缺点。未来研究的重点方向包括：进一步优选低成本的有机固体废弃物作为制备材料的碳源,发展低成本、规模化的材料制备方法;定向调控材料组成、结构和活性位点进而提升其性能和可循环性;结合全面的经济技术分析和环境影响评价,将碳气凝胶及其复合材料推广应用到大气、土壤和水体污染的修复。     

小分子硼酸肽的自组装

利用FMOC化学固相多肽合成法合成了3种含精氨酸的小分子硼酸肽(标记为BPs(1-3))。在生理pH下,含阳离子的硼酸肽可自组装形成有序超分子纳米组装体。二羟基酚染料茜素红与硼酸肽可特异性结合形成五元环硼酸酯,伴随荧光和颜色的显著变化,可进一步调控硼酸肽的自组装行为。通过扫描电镜研究茜素红调控前后硼酸肽的自组装形态,并用红外光谱和圆二色谱研究其自组装机理。结果表明,3种含精氨酸硼酸肽在生理pH下可自组装形成不同的超分子纳米组装体。通过茜素红的调控,茜素红/硼酸肽化合物,可自组装形成更有序,更精致的超分子聚集体。     

热剥离处理对氮化碳2D纳米片结构和光催化性能的影响

石墨相氮化碳(g-C3N4)因制备成本低、无毒无害、物化性能稳定等优点而备受关注,然而,不同前驱体制得的g-C3N4的产率和光催化活性也不同.分别以尿素、二氰胺、三聚氰胺为前驱体,采用热剥离法制备了氮化碳2D纳米片.系统考察了不同前驱体及热剥离温度对氮化碳结构和光催化性能的影响.结果表明,以尿素为前驱体不经热剥离可以直...     

AZO中空纳米纤维的制备及光催化性能

为了制备高效环保的光催化剂,首先通过静电纺丝制备了PVA(聚乙烯醇)纳米纤维膜,再通过水热合成法在PVA纳米纤维外包覆一层锌铝氢氧化物制得AZO(掺杂铝元素的氧化锌)前驱体@PVA,将AZO前驱体@PVA在空气气氛下高温煅烧成功制备出AZO中空纳米纤维。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子谱仪、热重分析仪、紫外分光光度计等对样品的形态、结构、性能进行测试表征,结果显示AZO中空纳米纤维具有良好的光催化降解染料性能。     

ZnS光催化剂的研究进展

硫化锌(ZnS)是一种半导体型纳米光催化剂。因其在抗氧化与水解方面具有较好的化学稳定性,同时具有明显的光电效应,因此,在制备太阳能电池、光敏电阻、污水降解、水解制氢等方面具有独特的优势。本文重点讨论了半导体型ZnS纳米晶体的合成方法、结构组成和光催化应用的最新进展。     

有机共轭自组装材料及应用

超分子化学自组装的重要研究内容是组装体的分子设计、合成及其组装过程。为了构筑和调控某些具有特殊功能的超分子自组装体,针对不同的应用要求,可引入具有独特光电性质及刚性的有机π-共轭分子作为基本组装单元,通过超分子弱相互作用组装成功能性纳米/微米材料。总结了近年来国内外有机共轭分子的自组装行为,并介绍了其在纳米/微米光波导材料、有机小分子光电器件、分子机器及超分子传感器中的相关应用。     

Ta掺杂提高TiO_2光催化效率及对微观结构的调制

采用Ta元素掺杂TiO_2光催化剂,研究掺杂引起的光催化效率变化、微观结构改变和催化剂改性的机制。采用溶胶凝胶法制备不同浓度的Ta元素掺杂纳米TiO_2光催化剂,并通过降解罗丹明B表征其光催化性能。通过X射线衍射、拉曼光谱和X射线光电子能谱分析Ta掺杂纳米TiO_2催化剂晶相、微观结构、元素组成和化合价等。结果表明:Ta掺入纳米TiO_2催化剂后,Ta原子将取代Ti的位置,以Ta~(5+)形式存在于TiO_2晶格中,促进掺杂样品中形成氧空位,可以有效提高电子密度,并抑制光生载流子复合,从而提高催化效率。当掺杂比例n_(Ta)/n_(Ti)为3%时,光催化效率最高,光照2 h对罗丹明B降解率高达83.8%,是未掺杂样品的2倍以上。     

纳米颗粒的自组装及其在锂离子电池中的应用EI北大核心CSCD

在简要介绍纳米颗粒的基本物理-化学性能及其制备现状的基础上,着重论述了纳米颗粒自组装的类型及原理,总结了纳米颗粒自组装在锂离子电池上的应用研究进展,并指出该应用中存在制备效率低、污染较大等问题,提出今后工作将集中在开发合适组装单元、揭示自组装基本原理、简化制备程序等方面,认为纳米材料合成过程中实现多层次/功能电池结构调控是未来发展的重要方向之一。     

静电纺丝法制备碳掺杂TiO_2纳米纤维及其光降解性能研究

通过静电纺丝方法,以聚丙烯腈(PAN)为成纤材料、钛酸四丁酯为钛源,制备含钛纳米纤维前驱体,经高温煅烧得到碳掺杂的二氧化钛(TiO_2)纳米纤维。采用电子显微镜、傅里叶红外光谱、热重、X-射线衍射仪等对纳米纤维的表面形态、化学组成、晶相结构等物理化学性能进行研究,并研究其光降解染料甲基橙的催化能力。结果表明在550℃下焙烧1h后,TiO_2主要以锐钛矿晶型结构存在,PAN经高温碳化对TiO_2形成碳掺杂。光降解研究结果表明,100mg碳掺杂TiO_2纳米纤维膜光催化降解甲基橙的效率为0.0336mg/h。