溶剂热法制备Ag掺杂ZnO纳米棒结构及催化性能的研究

为了提高ZnO的光降解效率,选择贵金属Ag为掺杂材料,通过溶剂热法制备了不同Ag掺杂量(0,1%,2%,3%和4%(摩尔分数))的ZnO纳米棒。通过XRD、SEM、FT-IR和PL等手段对ZnO的晶格结构、微观形貌、光谱性能和催化性能等进行了表征,并研究了Ag掺杂的ZnO纳米棒在500 W氙灯照射下对罗丹明B不同时间段的降解效率。结果表明,Ag掺杂后的ZnO的晶体结构未发生改变,但晶胞体积出现增大、晶格畸变变小;掺入Ag后ZnO逐渐从颗粒球状转变成棒状结构,并且随着Ag掺杂比例的增加,变化趋势更加明显;部分Ag⁺取代了Zn²⁺,导致掺杂Ag的ZnO金属氧键的振动峰出现降低;随着Ag掺杂浓度的增加,ZnO纳米棒的PL强度出现先降低后升高的趋势,3%(摩尔分数)Ag掺杂的ZnO的PL强度最低;Ag的掺杂抑制了电子-空穴的复合,增强了光降解效率,3%(摩尔分数)Ag掺杂的ZnO纳米棒在120 min照射下对罗丹明B的降解效率达到最大值为70.22%。     

RGO/ZnO纳米棒复合材料的合成及光催化性能

采用水热合成法制备ZnO纳米棒及RGO/ZnO纳米棒复合材料。研究不同含量的RGO对RGO/ZnO纳米棒复合材料光催化活性的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射电子显微镜(FESEM)、光电子能谱仪(XPS)及漫反射紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)检测手段对RGO/ZnO进行表征。结果显示:RGO与ZnO纳米棒成功复合。加入GO的含量不同,获得的RGO/ZnO样品在可见光区域的吸光度值不同。以甲基橙作为模拟污染物的光催化结果表明,RGO/ZnO复合材料具有高的紫外-可见光光降解效率,加入GO与ZnO的质量比为3%时,样品紫外-可见光光催化性能最佳,120min内甲基橙基本可以完全降解;且在波长大于400nm可见光照射下,RGO/ZnO具有一定的可见光活性,180min内其降解甲基橙效率最大可达26.2%。同时,RGO/ZnO具有较好的光稳定性。     

改性纳米TiO2的制备及光催化降解重金属废水的研究

以钛酸丁酯为钛源,硝酸铈为改性剂,通过溶胶-凝胶法制备了不同稀土Ce掺杂量(0,0.3%,0.6%和0.9%(摩尔分数))的改性纳米TiO2粒子。采用XRD、SEM、UV-Vis、PL和光催化测试等,研究了不同稀土Ce掺杂量对纳米TiO2粒子物相结构、微观形貌、光谱性能和光催化性能的影响。结果表明,制备出的纳米TiO₂粒子均为锐钛矿相,且结晶度较高;掺入稀土Ce后,纳米TiO₂粒子的形貌逐步变为规则的球形,晶粒得到了细化,当稀土Ce的掺杂量为0.6%(摩尔分数)时,TiO₂粒子的晶粒尺寸最为规则,分布最为均匀;稀土Ce掺杂的纳米TiO₂粒子的吸收边带发生了红移,吸收边带增大,稀土Ce的掺杂有效抑制了电子-空穴对的复合;稀土Ce改性纳米TiO₂粒子对重金属废水中Cr(Ⅵ)的降解效率得到了明显提高,当稀土Ce的掺杂量为0.6%(摩尔分数)时,纳米TiO₂在180 min时的降解效率最高为92.7%,相比纯纳米TiO₂的降解效率,提高了16...     

Mn掺杂花状ZnO的合成及其光催化特性研究

采用液相沉积法,在室温条件下制备了不同Mn掺杂浓度(0,0.25%,0.5%和1.0%(摩尔分数))的花状ZnO微结构。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对制备的花状ZnO微结构的物相及形貌进行表征。以甲基橙溶液作为光催化反应模型污染物,对不同浓度的Mn掺杂花状ZnO微结构的光催化性能进行了研究。实验结果表明,Mn在ZnO材料中以两种形态存在,即进入晶格以Mn2+形式替代Zn2+和以Mn3O4形式附着在ZnO材料表面。且Mn掺杂提高了花状ZnO微球结构的光催化活性,当掺杂浓度为0.25%(摩尔分数)时光催化性能最优,紫外光照2.0h后,对甲基橙的光催化降解率可达88.7%。     

Ce掺杂ZnO光催化剂的制备及性能

采用共沉淀制备了稀土Ce掺杂ZnO光催化剂;利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等对光催化剂进行表征;考察了不同NaOH用量制备的催化剂光催化对亚甲基蓝脱色降解性能的影响。结果表明,ce的掺杂有利于抑制光生电子-空穴的复合,显著提高ZnO的光催化性;NaOH用量和Ce掺杂量对光催化剂的微观形貌和光催化活性有较大影响;制备过程中金属离子总量（Ce^3＋＋Zn^2＋）与OH-摩尔比为1：2．5,掺杂量为2％（摩尔分数）时,制备的催化剂主要微观形貌为具有层状微球结构,光催化性能良好。     

Ce掺杂氧化锌的制备及应用研究

以醋酸锌和硝酸铈为原料,采用水热法制备氧化锌(ZnO)纳米棒和铈(Ce)掺杂的Ce-ZnO复合材料。并对样品的物理和光学性能进行了表征。以亚甲基蓝溶液为模拟废水,研究了制得的ZnO复合材料的紫外光催化脱色效能。结果表明,在Ce用量为1.5%(摩尔分数),紫外光照时间为50min条件下,光催化性能最好,Ce-ZnO对100mL浓度为10mg/L的亚甲基蓝(MB)溶液的降解率达到98.6%,经过4次循环,对MB的降解率仍达94.1%,说明材料的光催化稳定性较好。     

N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体,尿素为N源,电气石为载体,采用超声辅助溶胶-凝胶法制备N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料。采用XRD,FT-IR,UV-Vis DRS,SEM,EDS等测试技术对复合材料的结构和性能进行表征。分别考察煅烧温度、掺N量、电气石添加量、催化体系等因素对复合材料光催化性能的影响。结果表明:在煅烧温度为500℃,N掺杂量为5%(摩尔分数),电气石添加量为10%(质量分数),催化剂用量为3g/L,500W紫外灯照射条件下,N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料光催化降解TNT(10mg/L)的效果最佳,且具有良好的再生利用性能。     

Bi_2O_3/ZnO复合材料的制备及太阳光处理孔雀石绿的应用研究

以竹纤维为模板,五水合硝酸铋[Bi(NO_3)_3·5H_2 O]和二水合醋酸锌[Zn(OAc)2·2H_2 O]为原料,采用浸渍-热转化法制备一系列Bi含量不同的氧化铋(Bi_2O_3)/氧化锌(ZnO)复合材料。通过热重分析、扫描电子显微镜、X射线衍射等方法对复合材料进行分析表征。以孔雀石绿染料为模拟污染物,在太阳光照射下进行光降解实验,探究了煅烧温度和Bi掺杂量对复合材料光催化活性的影响。研究结果表明:复合材料保持了竹纤维模板物的纤维形貌;煅烧温度和Bi掺杂量对Bi_2O_3/ZnO光催化性能影响显著。600℃煅烧2h制备的Bi掺杂量为2.5%(摩尔分数)的Bi_2O_3/ZnO催化剂对孔雀石绿降解效果最佳,太阳光照射240min后对100mL质量浓度为20mg/L的孔雀石绿降解率可达95.84%。催化剂重复利用4次后对孔雀石绿的催化降解率仍可保持在92%以上。     

Ag/ZnO复合中空材料的制备及光催化降解罗丹明B

以脱脂棉纤维为模板,二水醋酸锌和硝酸银为原料,利用模板法制备了Ag/ZnO复合材料,通过SEM、FT-IR、XRD技术对样品形貌和结构进行了分析。在紫外灯照射下,以罗丹明B染料溶液为目标降解物,探究了浸泡时间和Ag掺杂量对Ag/ZnO复合材料催化性能的影响。实验结果表明,复合材料保持了模板物的纤维形貌,呈中空结构;浸泡时间和Ag掺杂量对Ag/ZnO复合材料的催化性能影响显著。模板物浸泡2h后于700℃煅烧2h制备的Ag掺杂为1.0%(mol,摩尔百分含量)的Ag/ZnO复合材料对100mL 10mg/L罗丹明B的降解率高达99%,且具有良好的重复使性能。     

快速共沉淀法制备Ce掺杂ZnO及其日光催化性能研究

采用氢氧化钠快速共沉淀法制备了Ce掺杂ZnO,以模拟日光催化降解罗丹明B为指标,优化Ce掺杂比例及煅烧温度,考察催化剂套用稳定性和适用性,最后对Ce掺杂ZnO活性机理进行分析。结果表明:Ce最佳掺杂摩尔分数为3%,500℃煅烧2h,对1.0×10~(-5) mol/L罗丹明B溶液40min降解率达到93.8%,6次套用降解率达到90%以上,对仲夏自然阳光和其他染料均有良好的适用性。Ce掺杂降低了光致空穴-电子复合率,有效的提升了光催化活性。     

掺铁纳米氧化锌的制备及其光催化性能

采用共沉淀法制备了纯纳米ZnO和掺铁纳米ZnO,并用X射线衍射光谱进行了表征。用紫外灯作为光源,甲基橙溶液为光催化反应模型降解物,研究了ZnO及掺铁ZnO的光催化性能,并考察了前驱体焙烧温度、铁掺杂量、底物浓度、光照时间以及pH对降解率的影响。结果表明,掺杂铁离子提高了ZnO的光催化活性,400℃热处理的掺杂铁0.5%(质量比)的ZnO的光催化性能最好;当甲基橙初始浓度为5mg/L,光照时间3h,掺杂铁0.5%(质量比)的ZnO粉末对甲基橙的降解率达到84%;掺铁纳米ZnO在弱酸性条件下的催化效果比碱性条件下更好。     

电气石/ZnO复合材料光催化机制

采用一步水热法制备电气石/ZnO的复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线荧光光谱仪、UV-Vis DRS对样品的结构、形貌和光学性能进行表征。在可见光照射下,以酸性品红为降解物,研究电气石/ZnO复合材料的光催化性能,并通过动力学模型模拟酸性品红被降解的过程。结果表明:电气石加入并没有对ZnO的花瓣形貌产生影响,但对其光催化性能影响很大。随着电气石含量的增大,光催化性能先增长后降低。当电气石含量为5%(质量分数)时,光生电子-空穴复合概率降低,禁带宽度也下降,羟基自由基(·OH)的浓度增大,光催化效率达到最大96.62%,并且发现ZnO和电气石/ZnO复合材料的催化降解遵循一级动力学模型。     

低温液相法制备掺铁氧化锌及其光催化活性

探索低温液相法合成掺Fe的Fe∶ZnO,Fe∶Zn摩尔比为0.01~0.03,通过调整氢氧化钠的量来控制氧化锌的微观形貌,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、紫外-可见光谱(UV-vis)、荧光光谱(PL)对所合成的材料进行表征,采用紫外照射测试样品对甲基橙的光催化降解率。结果表明:在80℃水溶液环境下低温合成及随后干燥,成功制备出了掺杂不同Fe含量的Fe∶ZnO纳米片,所获得的样品均为纤锌矿结构,结晶度高。随着Fe掺杂量的增加,样品的紫外-可见吸收光谱红移,在可见光区吸收增大,带隙减小;适量的Fe掺杂可以降低样品光生电子与空穴的复合率,提高样品光催化性能。掺杂Fe量为1.5%的Fe∶ZnO的样品光催化降解甲基橙的效率最高,紫外光照反应5h后对甲基橙的光催化降解率相对于纯的ZnO提高了43.8%。     

La、Fe共掺杂TiO_2/活性炭纤维的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为原料,选取活性炭纤维作为载体,制备了La、Fe共掺杂TiO2/ACF复合材料,通过紫外灯照射,对甲醛气体进行光催化降解,考察材料的光催化活性。结果表明,适宜的La、Fe掺杂量能够提高TiO2/活性炭纤维的光催化活性。当La的掺杂量为0.5%(摩尔分数),Fe的掺杂量为0.5%(摩尔分数),焙烧温度为350℃时,La、Fe共掺杂TiO2/ACF光催化性能最佳,反应2h甲醛降解率达到98.9%。     

石墨烯掺杂的纳米金属复合材料的制备及其电化学性能研究

选择改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),将GO进行高温热还原处理，形成还原氧化石墨烯(RGO),再以油酸作为表面活性剂，通过球磨法与金属氧化物正极材料LiFePO₄通过复合生成了LiFePO₄/RGO正极材料。采用XRD、TEM和电化学性能测试等手段对复合材料进行了表征。结果表明，RGO的掺杂没有影响LiFePO₄材料的晶体结构，没有产生新的产物，当RGO的掺杂量为6%(质量分数)时，复合材料中RGO和LiFePO₄分散较为均匀，形貌结构较好。随着RGO掺杂量的增加，复合材料的首次充放电比容量均先增大后减小，当RGO的掺杂量为6%(质量分数)时，复合材料的首次放电、充电比容量均达到最大值，分别为137.5和139.5 mAh/g。在0.2 C的倍率下循环30次后，6%(质量分数) RGO掺杂的复合材料的放电比容量的保持率最高可达86.1%,电荷转移电阻最小为512.70Ω,电化学性能最佳。因此可知，RGO的最佳掺杂量为6%(质量分数)。     

稀土Ce掺杂六方相 WO3光催化剂的制备及性能

采用溶胶-凝胶工艺制备了Ce掺杂六方相WO_3光催化剂。Ce掺杂的摩尔分数分别为0、2%、5%和10%。分别采用XRD、SEM和紫外-可见分光光度计表征了催化剂的结构和光催化性能。结果表明:Ce掺杂提高了WO_3催化剂的光催化活性。Ce掺杂摩尔分数为5%、热处理温度为400℃、催化剂用量为0.2g时,WO_3催化剂的光催化活性最好,甲基橙降解率最大,反应2h的降解率为85.2%。     

溶剂对钨酸铋/石墨烯形貌结构和光催化性能的影响

本工作采用溶剂热法通过乙二醇、乙二胺、水-乙二醇、水-乙二胺、水和水-乙酸不同溶剂制备可见光催化剂Bi2 WO6/RGO,并对其形貌结构和光催化性能进行表征.研究结果表明,溶剂对Bi2WO6/RGO的形貌和光催化性能有显著影响.在可见光(λ>420 nm)照射下,以水为溶剂制备的样品对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能最佳,20 min内降解率达到98％,且经过五次循环降解后光催化效果基本保持不变.Bi2 WO6/RGO的光催化性能增强可归因于在水溶剂下形成的Bi2 WO6分级结构微球为光催化反应提供更多的反应活性位点,同时石墨烯的引入增大了材料的比表面积,进一步促进了电子-空穴对的有效分离.自由基捕获实验表明,复合材料光降解RhB过程中光生空穴(h+)起主要作用,·O2-和·OH起次要作用.     

Ce掺杂ZnO分级结构微球的制备及其光催化性能研究

以硝酸锌、氢氧化钠、硝酸铈为原料,采用沉淀法制备了一系列Ce掺杂的Ce/ZnO分级结构微球。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、能量色散谱仪和紫外-可见漫反射光谱仪等对样品进行表征。以甲基橙的光催化降解为模拟反应,考察了Ce掺杂量对Ce/ZnO分级结构微球光催化性能的影响。结果表明:Ce/ZnO分级结构微球由ZnO微纳米片相互交错构建而成,Ce的掺杂提高了Ce/ZnO分级结构微球的光催化活性,其中Ce摩尔分数为1.5%的Ce/ZnO对甲基橙的光催化降解效果最好,紫外光照射60min甲基橙降解率为98.3%,循环使用4次,其催化活性未明显下降。     

高效Mn/ZnO-Ag纳米复合光催化体系的简易制备及研究

本研究使用简易高分子网络凝胶法制备了不同Mn含量掺杂的ZnO及Mn、Ag共掺的ZnO纳米光催化剂.在模拟太阳光下通过降解有机染料亚甲基蓝(MB)来研究样品的光催化性能.XRD和SEM证实,Mn的掺入减小了样品的晶粒尺寸,但改善了样品的颗粒分布.通过XPS能谱发现催化剂中存在Mn2+和Mn3+,且随Mn离子掺杂量的增加,Mn3+/Mn2+比例增大.PL光谱显示,Mn/ZnO-Ag体系的发光强度较纯ZnO显著降低,其中当Mn浓度为1％(摩尔分数)时展现出最高效的光生载流子分离.结果表明,Mn掺杂显著增强了ZnO对可见光的吸收,但在一阶光降解动力学方程中并未发现显著的光催化活性提升,而Mn/ZnO-Ag样品在保持较好光学性能的同时大幅提高了ZnO的光催化活性.结合光催化测试结果发现,Mn/ZnO-Ag样品光催化性能的提升与其对可见光利用率的提高、Mn离子间价态变化及Mn离子与Ag粒子间的协同作用有关.这为系统性提升ZnO的光催化活性提供了一种有用的途径.     

La3+离子掺杂对纳米ZnO光催化性能的影响

采用共沉淀法,选择尿素为沉淀剂,制备了一系列不同La3 掺杂浓度的纳米ZnO粉体.讨论了不同掺杂浓度的样品催化降解甲基橙的光催化活性,并通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等分析测试手段研究了粉体样品的相组成、晶胞参数和晶粒大小对光催化性能的影响.结果表明:La3 掺杂能够显著提高ZnO粒子的光催化活性.最佳掺杂浓度为100:0.2;最后提出了La3 改善纳米ZnO粉体光催化性能的作用机制.