异质结构复合半导体光催化性能研究

半导体光催化技术是解决环境和能源等问题的有效途径之一。但传统的半导体催化剂存在禁带宽度较大,太阳能利用率较低,反应速率慢。通过半导体-半导体复合构造异质结构光催化剂是实现这一目的的有效手段。研究发现,异质结构的存在,可有效降低光生电子与光生空穴复合效率,提高光催化性能。结果表明,通过改变晶粒尺寸、离子掺杂、表面敏化与外场耦合等办法,可进一步提高光催化效率。     

Gd~(3+)和Zn~(2+)共掺杂二氧化钛介孔粉末的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了Gd3+和Zn2+共掺杂Ti O2粉末。研究了Gd3+和Zn2+掺杂对样品的相组成、表面形貌和光催化活性的影响;以亚甲基蓝为目标降解物评价了其光催化活性。结果表明:制备的样品为锐钛矿相并具有良好的介孔结构。Gd3+和Zn2+在抑制光生电子与空穴的复合起到不同的作用,Gd3+起到光生电子陷阱的作用,Zn2+可以在起到光生空穴陷阱的作用,Gd3+和Zn2+共同作用可以显著降低电子和空穴的复合速率,进而增大Ti O2的光催化活性。当Gd3+的掺杂量为0.5%、Zn2+的掺杂量为0.3%时,Ti O2粉末的光催化活性最高,经过40 min光催化降解亚甲基蓝溶液,降解率达到99.5%,比单掺杂0.5%Gd3+的Ti O2粉末降解率提高了11.5%,比单掺杂0.3%Zn2+的Ti O2粉末降解率提高了9.3%。     

磷钼酸铋光催化降解亚甲基蓝

采用微波固相法,以硝酸铋、钼酸铵、磷酸二氢铵为原料合成了磷钼酸铋,用FT-IR、XRD、PL等对磷钼酸铋的结构和电子-空穴对的复合性能进行表征。在紫外光下降解亚甲基蓝为研究对象,考查磷钼酸铋光催化剂的光照时间、催化剂用量、亚甲基蓝初始浓度、亚甲基蓝初始酸度等因素对亚甲基蓝降解的影响。实验结果表明:合成的磷钼酸铋具有Keggin结构,通过降低光生电子和空穴的复合几率,提高催化剂的光催化活性。在紫外光照射时间60min,催化剂用量为0.6g,亚甲基蓝溶液初始浓度为20mg/L,溶液的pH值为5时,亚甲基蓝降解率可达98.4%。     

理化所光催化分解纯水研究取得进展

正氢气是一种理想的能源载体,能量密度高,而且氢气燃烧不会对环境造成污染。利用太阳能光催化分解水制氢是解决人类能源问题的重要途径。Cd S因其适合的能带位置以及带隙宽度,被广泛用作可见光光催化分解水材料。由于快速的光生载流子复合以及光腐蚀问题,Cd S在进行光催化产氢过程中需要加入电子牺牲剂,例如甲醇、乳酸、三乙醇胺等。这些电子牺牲剂一方面可以消耗光生空穴,解决Cd S的光腐蚀问题;另一方面可以抑制光生电子和空穴的复合,增加光生电子的寿命。但加入牺牲剂的光催化     

二氧化钛光催化技术在污水处理领域中应用

分析了TiO2光催化技术研究现状,探讨了光催化反应机制,讨论了影响TiO2光催化反应活性的主要因素:(1)贵金属沉积可以提高催化剂表面光生载流子的分离效率,有利于生成更多的·OH;(2)金属离子掺入TiO2晶格中可能引起晶格位置缺陷或改变结晶度,抑制了电子与空穴的复合,延长载流子的寿命,从而使光催化的性能得以改善;(3)半导体复合可以提高系统的电荷分离效果,扩大对光谱的吸收范围.阐述了TiO2光催化技术在处理有机及无机污染物领域中的应用.     

纳米TiO2膜电极光电催化降解污染物的研究进展

纳米TiO2基薄膜光电催化通过外加偏压阻止光生电子与空穴发生复合以提高光催化的量子效率,并使有机污染物发生深度矿化。本文详细介绍了光电催化的反应机理、TiO2基薄膜电极的制备及提高光电催化效率的主要途径、影响光电催化过程的主要因素等,最后对TiO2光电催化的发展方向进行了展望。     

光催化降解甲基橙及强化工艺研究进展

对光催化降解甲基橙(MO)过程中催化剂、反应器、影响因素、提高光催化反应效率措施4个方面进行综述，重点总结不同催化剂对MO降解率的影响及光催化反应器的研究进展。提高光催化降解MO的关键在于催化剂表面电子-空穴的分离、转移效率以及反应器光源与溶液光透过率的匹配。据此，将现有提高光催化降解MO措施分为3类：(1)优化催化剂捕获光的能力；(2)优化反应器内光源点布置；(3)改善催化剂负载方式，提高催化剂比表面积和表面微流动特性。最后，提出提高光催化效率需从光源分布与溶液的透光性不匹配的矛盾入手，以“光均匀分布”为原则优化反应器光源布置，提高吸光过程和催化过程的协同性。     

Pt沉积对LaCoO3光催化还原二氧化碳活性的影响

本文采用光还原法将Pt沉积到钙钛矿LaCoO3的表面制备出Pt-LaCoO3系列催化剂,通过光催化还原二氧化碳来评价催化剂的活性.考察不同牺牲剂对光沉积影响,由XRD、XPS和SEM表征分析表明,在LaCoO3上光沉积的铂颗粒以Pt、Pt(OH)2和PtO2的形式存在,空穴捕捉剂有助于Pt的还原和提高Pt颗粒的分散度,而Pt的还原程度主要取决于与钙钛矿LaCoO3导带电子能级和PtCl62-/Pt还原电势的大小.负载后催化剂的光催化活性提高,这是由于Pt负载到钙钛矿LaCoO3表面能够有效地防止光生电子和空穴在表面的复合.     

碳量子点敏化二氧化钛纳米管阵列光催化降解草甘膦废水

草甘膦作为全球用量最大的农药品种，产生的废水造成了巨大的环境污染。光催化氧化技术具有操作方便、反应温和、降解完全等优势。二氧化钛纳米管阵列(TNTAs)结构独特、比表面积大，成为近年来备受关注的一种光催化剂，但其仅能吸收387 nm以下的紫外光，应用受到限制。本论文首先采用阳极氧化法制备了TNTAs,水热法制备了碳量子点(CQDs),然后恒温水浴制备了CQDs敏化的CQDs/TNTAs复合光催化剂，并利用紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪、扫描电镜、透射电镜及X射线衍射仪等对该样品进行了表征。通过草甘膦的光催化降解反应对复合光催化剂进行活性评价。实验结果表明3次敏化后的CQDs/TNTAs对草甘膦降解活性是TNTAs的1.98倍。CQDs敏化一方面提高了TNTAs对可见光的吸收，另一方面与TNTAs建立了异质结，有助于光生电子-空穴的分离和传输，减少了光生空穴-电子对的复合，从而提高了光催化性能。     

Ag/g-C_3N_4/ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能

合成了一种新型的三项的异质结光催化剂Ag/g-C_3N_4/ZnO,银离子在光照下沉积在g-C_3N_4/ZnO的异质结上,通过Ag的表面离子共振,不仅提高了可见光的吸收,同时也作为一种很好的电子受体促进光生电子的转移。在g-C3N4和ZnO的界面,光生电子从g-C3N4的导带转移到ZnO的导带上,阻止了光生电子空穴对的复合。因此三项异质结的Ag/g-C_3N_4/ZnO复合材料显示出了最高的光催化活性。