贵金属负载ZnFe2O4基复合光催化剂及其光催化性能研究

磁性可分离ZnFe₂O₄-ZnO-Pt纳米光催化剂通过浸渍、煅烧和还原的工艺制备。采用XRD、SEM、TEM、光电流测试、光降解罗丹明B和磁性回收实验对样品性能进行表征。SEM和TEM图片显示,光催化剂样品具有大的比表面积,复合纳米粒子粒径大小约为85nm。电化学和光催化实验结果表明,ZnFe₂O₄-ZnO-Pt光电流密度和光催化效率高于ZnFe₂O₄-ZnO,证明Pt、ZnO、ZnFe₂O₄三者复合,有利于电子空穴对的分离。且ZnFe₂O₄-ZnO-Pt光催化剂在多次光降解实验回收利用后性能仍然很稳定,具有高的光催化降解活性,进一步证明ZnFe₂O₄-ZnO-Pt具有良好的实际应用价值。     

ZnFe2O4/NiAl/RGO复合材料的制备及其光催化降解抗生素性能

通过简单的溶剂热法制备了可磁分离的石墨烯基铁酸锌/镍铝层状双氢氧化物(ZnFe₂O₄/NiAl/RGO)光催化剂,实现了ZnFe₂O₄/NiAl/RGO纳米复合物的可控生长与氧化石墨烯(GO)的还原同步进行,并将所制备的催化剂用于环丙沙星(CIP)的催化降解。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)、拉曼光谱(Raman)和透射电子显微镜(TEM)对光催化剂复合物的组成与形貌进行了分析。结果表明：ZnFe₂O₄/NiAl颗粒成功负载在石墨烯表面,NiAl层状双金属氢氧化物的复合可有效增强ZnFe₂O₄在可见光范围的响应,还原氧化石墨烯(RGO)可抑制ZnFe₂O₄/NiAl异质结的团聚,提高光催化性能。在模拟可见光照射下CIP的光降解效率约为96.2%,准一级动力学常数分别是ZnFe₂O_...     

可见光响应铈氮共掺杂二氧化钛及其光催化降解活性

通过溶胶凝胶法制备了具有可将光响应能力的铈、氮共掺杂二氧化钛光催化剂。用XRD、SEM、UV-Vis对催化剂进行了表征,以活性艳红为降解目标,考察了催化剂在500 W氙灯全波段照射下和可见光下的光催化活性。光催化降解活性艳红溶液实验结果表明,当煅烧温度为400℃,铈掺杂量为0.6%(摩尔比),氮掺杂量为6%(摩尔比)时光催化效率最高,活性艳红溶液的降解率可达97.88%。     

铁酸锌掺杂TiO2的制备及光催化性能研究

以钛酸丁酯和自制铁酸锌为原料,用溶胶-凝胶法制备了未掺杂的纳米TiO2和掺杂的ZnFe2O4-TiO2纳米粉体,利用SEM和XRD对产物的晶型、晶貌及晶粒大小进行表征,并通过对甲基橙的光催化降解研究了掺杂铁酸锌对纳米TiO2光催化活性的影响。结果表明:在500℃煅烧得到的纳米粉体光催化活性较高,催化剂的用量为1.0g/L时,其催化效果最好,对甲基橙的降解率分别为95%和96%。     

Zn掺杂TiO2的制备及其光催化降解甲基橙性能

采用沉淀法制备了不同掺杂量的Zn/TiO₂催化剂,以光催化降解甲基橙为探针反应,考察其光催化活性,并采用紫外漫反射和X射线衍射对其进行结构表征。研究结果表明,Zn的掺杂量对催化剂活性影响较大,最佳掺杂物质的量分数为1.5%;催化剂的紫外漫反射微分曲线的峰值变化与其活性变化一致,1.5%(物质的量分数) Zn/TiO2的微分峰值最大。X射线衍射分析表明,少量Zn高度分散在TiO₂晶格中。Zn掺杂物质的量分数1.5%时,添加2 g·L^-1的Zn/TiO₂催化剂,甲基橙降解的最佳条件：pH＝3,浓度15 mg·L^-1,降解率最高达98.6％。     

铁铈共掺杂TiO2纳米复合体的制备及光催化性能

采用微乳法制备了纯TiO2纳米粉体、Fe掺杂TiO2(Fe-TiO2)、Ce掺杂TiO2(Ce-TiO2)和Ce、Fe共掺杂TiO2(Fe/Ce-TiO2)纳米复合体。通过X射线衍射、扫描电镜和紫外漫反射光谱等对样品的结构和形态进行表征。以甲基橙溶液为标准模拟降解物,对Fe/Ce-TiO2、Fe-TiO2、Ce-TiO2和纯TiO2光催化降解性能进行评价。结果表明:Fe、Ce掺杂后TiO2的光催化性能明显提高,原因是Fe、Ce掺杂不仅能抑制TiO2晶粒生长,提高TiO2的热稳定性和比表面积,而且能够拓展TiO2的吸收波长范围至可见光区,降低了光生载流子的复合几率。共掺杂对TiO2光催性能的提高具有双重效应,使Fe/Ce-TiO2光催化活性明显高于Fe-TiO2的和Ce-TiO2的。500℃制备的Fe/Ce-TiO2对甲基橙降解效果最佳,归功于热处理温度对晶型和晶粒尺寸的影响。     

H2O2与O2协同引发的TiO2/Fe3+光催化降解苯酚

以玻璃纤维为载体,将TiO2/Fe3+负载到其表面制成了空间玻璃纤维反应器。利用该反应器以高压汞灯为光源进行了光催化降解水中苯酚的试验研究,重点考察了H2O2及O2的协同作用对光催化氧化的影响。试验发现,H2O2的加入对HO.的产生有显著的引发作用,同时向溶液中充入O2可明显提高光催化效率,降低H2O2用量。试验结果表明,以UV365-250 W光源照射,在初始pH为3~5,O2通入量为1.0 L/(min.L),上升流速为0.7 m/min,H2O2浓度为0.1 mmol/L等试验条件下,初始质量浓度为30 mg/L的苯酚废水经120 min光催化反应后,其矿化率可达83%左右。     

微波助离子液体中锌掺杂纳米TiO2的制备及微波强化光催化氧化活性

在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（［Bmim］PF₆）离子液体介质中,采用溶胶-凝胶法和微波干燥法制备Zn掺杂的纳米TiO₂光催化剂TiO₂-Zn。室温条件下,以甲基橙为模拟污染物,在微波超声波组合催化合成仪中,分别利用微波辐射（MW）、紫外光照（UV）和微波辐射联合紫外光照（MW-UV）降解方式,考察离子液体用量、Zn掺杂量、微波干燥功率、微波干燥时间、焙烧温度和焙烧时间等因素对TiO₂-Zn光催化活性的影响。结果表明,在离子液体用量为5.6 mL、n(Zn)∶n(Ti)=0.012 5∶1、微波干燥功率210 W、微波干燥时间17.5 min、焙烧温度600 ℃和焙烧时间2 h条件下,制得的TiO_2-Zn光催化剂具有较高的光催化活性。TiO₂-Zn光催化剂在3种降解方式中对甲基橙的降解效果为：MW-UV＞UV＞MW,表明微波辐射-紫外光照具有较好的协同作用效果。     

液体中铈掺杂TiO2光催化剂的制备及微波强化光催化活性

室温下,在离子液体［Bmim］PF₆中,采用溶胶-凝胶法及微波辐射干法制备了铈掺杂纳米TiO₂光催化剂TiO₂-Ce,并测试了TiO₂-Ce对甲基橙溶液的微波、紫外和微波-紫外条件下的降解率。着重考察了离子液体用量、微波干燥功率、微波干燥时间、焙烧温度、焙烧时间和铈掺杂量等因素对TiO2-Ce催化活性的影响。结果表明,离子液体用量5.6 mL,掺杂硝酸铈与钛酸丁酯物质的量比n(Ce)∶n(Ti)=0.075,功率210 W的微波条件下干燥20 min,高温箱式电阻炉550 ℃焙烧2.0 h,制得的TiO₂-Ce催化剂具有较高的光催化活性。在微波、紫外和微波-紫外降解条件下,TiO₂-Ce对甲基橙降解率分别为4.78%、93.82%和99.12%。表明在紫外光照条件下,微波辅射具有强化TiO₂-Ce催化剂降解甲基橙的作用。同时用XRD、IR、BET和SEM对TiO₂-Ce催化剂结构进行表征,结构分析表明,TiO₂中掺入铈后制得的催化剂具有粒径均匀以及半孔宽(2.485 2 nm)、孔容(0.314 5 mL·g^-1)、平均孔径(6.627 nm)和比表面积（94.934 m²·g^-1）均较大等特点,这也是TiO₂-Ce催化剂拥有较高的光催化活性的主要原因。     

N掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯和乙醇为原料,尿素为氮源,室温下采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂的纳米TiO2粉末。采用XRD、TEM、UV-Vis DRS对样品进行了表征。结果表明：N掺杂使纳米TiO2的光谱响应范围拓展到可见光区。较佳制备条件是：n(钛酸四丁酯)∶n(尿素)为1∶3,400 ℃下煅烧3.5 h,所得样品为锐钛矿晶型,平均粒径为13 nm。光降解甲基橙实验中,溶液pH值为4.0时,降解率最大,反应3 h降解率可达70.5%。     

g-C3N4基材料光催化分解水产氢的研究进展

由于化石燃料大量消耗导致的能源危机和环境问题日趋严重,将氢能作为一种替代传统能源的绿色能源成为当下的研究热点。用以光催化分解水产氢的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)基材料不仅制氢规模大,而且投入成本少,近年已成为产氢的最优方案之一。但通过对g-C₃N₄改性,可有效提高其产氢效率,并解决g-C₃N₄材料固有的可见光响应范围窄、电子—空穴复合严重、光催化产氢效率低等问题。本文回顾了近年来各种基于g-C₃N₄基材料光催化分解水产氢的方法和手段,重点介绍了g-C₃N₄光解水产氢的机理、g-C₃N₄的掺杂改性,并总结了影响g-C₃N₄基材料光催化分解水产氢效率的因素。最后,讨论了g-C₃N₄基材料光催化分解水产氢的一些关键限制条件和未来前景。     

O2对铁掺杂玻璃纤维负载TiO2光催化降解苯酚的影响

采用三价铁对TiO2进行掺杂改性,并以玻璃纤维为载体,将改性后的TiO2负载到其表面,形成光催化反应填料,以高压汞灯为光源,进行水中苯酚的光催化降解,反应过程中引入O2,以促进水中HO.的生成,重点考察了O2的引发作用对光催化氧化的影响。结果表明,O2的加入对HO.的产生有显著的引发作用,可明显提高光催化效率。在(UV365)250 W光源照射下,pH值为3～5,O2通入量1.0 L/(min.L),反应器内上升流速为0.7 m/min等实验条件下,初始浓度为30 mg/L的苯酚废水,经120 min光催化反应后,其矿化率可达83%以上。     

V掺杂TiO2纳米粒子的制备及其光催化研究

溶胶-凝胶法制备5at.%V掺杂的TiO2和纯TiO2,然后在500℃煅烧6h。XRD谱图显示,样品均是锐钛矿型TiO2,还有一些无定型成分,平均晶粒大小分别为6.8nm和9.7nm。TEM照片显示的纳米粒子大小分别在8.0~18.7nm和21.6~30.2nm范围内,比XRD计算结果大,这是因为样品未能充分分散所造成。EDS谱图显示V的掺杂量是6.5at.%,红外光谱也证实V元素的存在。拉曼光谱表明,V元素均匀地分散在TiO2中。Rh.B的光催化降解实验表明,V掺杂TiO2的光催化效率比纯TiO2低,这是由于较高的掺杂浓度导致电子-空穴复合中心增加,从而降低光催化效率。     

制备不同稀土掺杂的纳米氧化钛光催化剂及其光催化活性

以钛酸丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法合成了Dy2O3-TiO2,CeO2-TiO2和Gd2O3-TiO2光催化剂。以甲基橙和亚甲基蓝为目标降解物,研究了3种复合光催化剂的光催化活性。通过紫外可见光光谱分析发现：3种光催化剂对不同降解物均表现出一定的光催化活性。掺杂质量分数(下同)为1．25％Gd2O3的光催化剂对甲基橙的降解效率较高,掺杂1．25％CeO2的光催化剂对亚甲基蓝具有较好的降解活性。因此,掺杂不同稀土氧化物的纳米TiO2光催化剂对不同有机物具有选择性降解活性。     

ZnFe2O4光催化剂改性研究进展

本文以ZnFe₂O₄为光催化材料基体,以提升ZnFe₂O₄基复合光催化剂光降解污染物的性能为目的,综述了材料尺寸、晶体结构、表面沉积纳米贵金属粒子、半导体复合、离子掺杂等方法提升ZnFe₂O₄光催化剂光降解污染物的性能,并分析各种方法提升光催化性能的机理,助推了ZnFe₂O₄基光催化剂应用于工业化污水处理。     

Nd3+掺杂ZnO/TiO2催化剂制备及光催化活性

以ZnSO_4·7H_2O和Ti(SO_4)_2为原料,体积分数40%的乙醇作溶剂,用共沉淀法制备ZnO/TiO_2和Nd~(3+)-ZnO/TiO_2[n(zn)∶n(Ti)=3∶10]催化剂。采用XRD和UV-Vis等技术进行表征,考察氨水浓度、Nd~(3+)掺杂量和催化剂用量对罗丹明B光催化降解的影响。XRD分析表明,稀土掺杂使催化剂中纳米TiO_2晶粒细化;UV-Vis吸收光谱表明,稀土元素掺杂后,催化剂在紫外光吸收有所加强;光催化降解实验表明,氨水浓度较低时,所得催化剂活性较高;掺杂适量Nd~(3+)能有效提高ZnO/TiO_2的光催化活性。当催化剂用量1 000 mg·L~(-1)、Nd~(3+)掺杂质量分数0.70%和浓氨水稀释10倍时,太阳光连续光照4 h,催化剂的光催化活性较高,废水COD_(Cr)去除率达90.1%。     

银锌共掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能

金属离子掺杂纳米TiO2能加强二氧化钛的光催化降解能力。用溶胶凝胶法制备了银锌共掺杂纳米TiO2,并以甲基橙光催化降解为例考察掺杂离子、掺杂量、催化剂加入量等对光催化性能的影响。     

纳米磁性Ag2S/CoFe1.95Y0.05O4的制备及其光催化性能研究

采用水热合成法制备了纳米CoFe_1.95Y_0.05O₄尖晶石催化剂,在制备Ag₂S的过程中采用简单的化学方法制备了异质结Ag₂S/CoFe_1.95Y_0.05O₄复合光催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)对所制备Ag₂S/CoFe_1.95Y_0.05O₄进行结构和形态的表征。在可见光照射下降解甲基橙(MO)水溶液,考察制备的光催化剂的光催化活性。结果表明,Ag₂S/CoFe_1.95Y_0.05O₄降解甲基橙水溶液的一级动力学常数分别是Ag₂S和CoFe_1.95Y_0....     

XPS研究共掺杂TiO2可见光光催化活性

利用X-射线光电子能谱(XPS)分析掺杂元素对二氧化钛中O1s和Ti2p的结合能峰的变化。从实验数据求出△(O-Ti)值,分析变化的原因。数据显示:共掺杂后△(O-Ti)的值的变化范围为71.2～71.5 eV之间,掺杂后△(O-Ti)值大于纯TiO2。可见光光催化氧化4-氯苯酚结果表明:随着△(O-Ti)值的增大,可见光光催化活性逐步提高。     

负载型N掺杂TiO2光催化剂的制备、表征及光催化活性

为拓展二氧化钛光吸收范围,以钛酸四丁酯为钛源、尿素为氮源,利用溶胶-凝胶技术合成了N掺杂的TiO₂,并将其负载到天然矿石球体上。利用XRD、SEM、UV-Vis手段对催化剂的结构、形貌、空隙大小进行表征,测试了负载型N-TiO₂的光催化性能。结果表明,适量N的掺杂提高了可见光光催化活性。对初始浓度为100μg·L^-1的6种邻苯二甲酸酯溶液光催化降解6h后,其降解率最高达到90%左右。负载型N-TiO₂对水中6种邻苯二甲酸酯具有较好的光催化降解作用。