ZnCo_2O_4纳米颗粒的制备及其可见光催化性能研究

采用表面活性剂(CTAB)调制的方法成功制备尖晶石型Zn Co2O4纳米颗粒,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及紫外-可见(UV-Vis)分光光度计对采用CTAB调制与未采用CTAB调制制备的Zn Co2O4颗粒的结构、形貌以及催化降解性能进行了对比分析。结果表明,制备出的Zn Co2O4纳米颗粒平均粒径为15.6 nm,对刚果红可见光催化降解具有很好的光催化活性,降解效率高。     

c-CuFe_2O_4纳米纤维管的制备及可见光响应光催化性能

在柠檬酸辅助下,采用静电纺丝及后续低温煅烧的方法制备了立方相铁酸铜(c-CuFe_2O_4)纳米纤维管,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对c-CuFe_2O_4纳米纤维管的晶相和形貌进行表征。结果表明,经一定温度煅烧后得到的c-CuFe_2O_4纳米纤维管仍然具有较好的长径比,其比表面积和孔隙半径分别为19m2/g和14.8nm。在可见光照射下,c-CuFe_2O_4纳米纤维管对罗丹明B(RhB)水溶液的光催化降解率达到99%;溶液中的光催化剂可以借助于外界磁铁来有效收集,避免了二次污染。     

纳米Ag包覆Bi_2O_3颗粒的制备及其可见光催化性能评价

本文采用两步合成工艺,通过化学共沉淀工艺制备β-Bi_2O_3纳米颗粒;经室温原位还原硝酸银,制备不同包覆量纳米Ag负载的Bi_2O_3(Ag/β-Bi_2O_3)光催化剂颗粒。对该光催化剂进行结构表征,并以甲基橙溶液模拟废水在可见光下评价其光催化性能。透射电子显微镜(TEM)测试表明纳米Ag均匀包覆于β-Bi_2O_3颗粒表面,其中β-Bi_2O_3聚集体的颗粒尺寸约30nm,而分散的纳米Ag晶体约为20nm。紫外可见光谱(UV-vis)谱图表明Ag/β-Bi_2O_3复合材料的带隙能比纯相Bi_2O_3要小,对可见光利用率相应增加,光催化性能随之增强。其中以2.0%(质量比)Ag包覆β-Bi_2O_3颗粒的光催化性能最佳。     

纳米CoFe_2O_4颗粒制备及性能研究

铁酸钴具有很多优良特性,应用广泛,其制备方法多为微乳液法,本文中用化学共沉淀法制备了纳米CoFe2O4颗粒。将Co2+和Fe3+的混合液加入沉淀剂溶液中,选用NaOH作为沉淀剂,探讨了温度、保温时间以及NaOH的加入方式对颗粒粒径的影响。用激光粒度分析仪、SEM、XRD、VSM测试了颗粒的大小、形貌、分散状况及饱和磁化强度。结果表明:在制备过程中,适当降低反应温度,缩短反应时间,快速加入NaOH可减小颗粒的粒径,且用此法制备出的CoFe2O4粉末饱和磁化强度为46.776A·m2/kg。     

Cr掺杂纳米TiO_2的制备及其可见光催化性能

建立三个Cr掺杂TiO_2模型并计算了其电子结构。根据这些模型得到了相似的计算结果:掺杂Cr在TiO_2的禁带中引入带宽约为1.0 eV的中间能级,使其具有可见光响应特性。但是过多的Cr会成为光生电子-空穴对的复合中心,使掺杂TiO_2的光催化性能下降。在此基础上采用水热法制备了具有不同名义Cr掺杂浓度的纳米TiO_2粉体。结果表明,所制备的Cr掺杂纳米TiO_2均为锐钛矿型,比表面积为178-221 m~2/g,平均粒径为9 nm左右且粒径分布范围窄。Cr原子替代Ti原子进入了TiO_2晶格,不同名义Cr掺杂浓度样品均出现了对可见光的吸收。当原料中的Cr/Ti原子比为2%时Cr掺杂纳米TiO_2粉体具有最好的光催化性能,验证了理论计算结果。     

Sr_6Bi_2O_9的制备及其可见光催化性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和Sr(NO_3)_2为原料,采用溶胶-凝胶法合成了Sr_6Bi_2O_9光催化剂。使用X射线衍射(XRD)、紫外-可见光漫反射(UV-Vis DRS)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等对Sr_6Bi_2O_9催化剂的结构进行了表征。Sr_6Bi_2O_9样品的光催化性能是通过在可见光下(λ≥400nm)光催化降解直接耐酸大红(4BS)溶液来评估。实验结果表明,经过800℃焙烧处理的Sr_6Bi_2O_9光催化剂对模拟印染废水4BS显示出优异的降解性能,60min内对4BS的去除率高达98%。此外,研究了反应条件如有机物初始浓度、Sr_6Bi_2O_9投加量、溶液pH值对催化剂的光催化活性的影响。并进一步通过紫外-可见光谱分析结果验证了光催化剂对4BS的降解机理。     

N掺杂ZnIn_2S_4光催化剂的制备及可见光催化性能

采用水热法合成的ZnIn2S4作为前驱体,以尿素为氮源,制备了系列不同N掺杂量的N-ZnIn2S4光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)和X射线光电子能谱(XPS)分析技术对样品进行表征。考察了N掺杂量对催化剂的晶体结构和在可见光条件下催化降解亚甲基蓝(MB)性能的影响。结果表明,N的掺入能够影响催化剂的晶体结构和形貌,提高催化剂在可见光范围内的吸收强度。N-ZnIn2S4降解MB的活性比ZnIn2S4明显提高,并且具有良好的催化稳定性。同时分析了N掺杂ZnIn2S4光催化活性提高的机理。     

SiO2改性纳米TiO2及可见光催化性能研究

以四氯化钛等为原料,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2,制品为锐钛矿相和金红石相的混合物,随着热处理温度的升高,其中的锐钛矿相的比例逐渐降低,金红石相比例逐渐上升;又以Na2SiO3为原料,对TiO2进行表面改性,制得TiO2／SiO2复合材料。研究发现,原位改性后的TiO2在可见光下光催化甲醛可以发生聚合反应。     

纳米Bi_2O_3的制备及其可见光催化活性

采用共沉淀法制备纳米Bi_2O_3,并将其应用于光催化,研究不同热处理温度下制备的Bi_2O_3的光催化降解甲基橙的活性。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、紫外-可见吸收光谱和荧光光谱表征Bi_2O_3的形貌、结构、光学及光催化活性。结果表明:Bi_2O_3的光催化活性与热处理温度有关,热处理温度为400℃时,合成的Bi_2O_3在可见光照射180 min时,对甲基橙的降解率达到86%。良好的可见光吸收和较低的光生载流子复合是获得优异光催化活性的主要原因。     

Ni-Nd_2O_3纳米颗粒的制备及其催化性能研究

室温条件下通过共还原方法制得不同镍(Ni)与三氧化二钕(Nd_2O_3)摩尔配合比的镍-氧化钕(NiNd_2O_3)纳米颗粒,并对制得的Ni-Nd_2O_3纳米颗粒进行表征,考察了对水合肼的降解性能。研究结果表明:在Nd_2O_3所占摩尔配合比为0.06,温度为70℃,催化反应12min条件下,制得的Ni0.94-(Nd_2O_3)0.06纳米颗粒对H_2的选择性达到99%;重复使用第7次时,催化反应16min,对氢气(H_2)的选择性为97%,仍具有良好的催化性能。     

多孔棒状FeVO4的制备及可见光催化性能研究

以Fe(NO₃)₃和NH₄VO₃为无机源, 氨水为pH调节剂, 采用水热法制备了多种形貌纯三斜相的多孔FeVO₄。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱等技术表征了样品的物理性质。结果表明, 水热温度和反应液的pH对晶相结构和粒子形貌有较大的影响: 当水热温度为180℃, 反应液的pH为4.0或7.0时, 可制得多孔三斜相FeVO₄纳米棒; 当水热温度为120℃, 反应液的pH为4.0 时制得的三斜相FeVO₄为片状结构; 而当水热温度为180℃, 反应液的pH升至10.0或水热温度变为240℃, 反应液的pH保持4.0不变时均制得含有少量FeVO₄的Fe₂O₃。在可见光照射光催化降解甲基橙的反应中, 具有最高比表面积(10.4 m²/g)的多孔棒状FeVO₄光催化活性最高, 这是因为它具有最高的结晶度、比表面积和表面氧空位密度、多孔结构和最低的带隙能。     

g-C_3N_4的制备及可见光催化性能研究

将尿素和三聚氰胺的混合物置于马弗炉煅烧,制得了产率较高的g-C3N4。用XRD、TEM、BET、FT-IR、UV-Vis、PL、TG-DSC等对样品进行了表征,以亚甲基蓝为目标化合物,LED灯为光源,评价了其可见光催化活性。结果表明,当煅烧温度为520℃,尿素含量为60%后,制备的g-C3N4呈片状结构,比表面积达到40.63m2/g,在12 W的LED灯照射下2h对15mg/L的亚甲基蓝降解率达到91.1%。     

膨润土负载BiVO_4复合材料的制备及可见光催化性能

采用水热法制备了膨润土负载的膨润土/BiVO_4复合材料,借助XRD、IR、SEM、DRS等表征了掺杂膨润土前后的BiVO_4结构、光化学性质的变化。膨润土/BiVO_4复合材料保持了母体BiVO_4的单斜结构,SEM结果证实膨润土负载在钒酸铋的表面,DRS结果显示膨润土负载的样品在可见光区的吸收增强。研究表明,10%膨润土/BiVO_4样品的光催化活性最高,可见光照射300min对亚甲基蓝溶液的降解率达92%,与纯BiVO_4相比,其光降解率提高了1.04倍。     

Co_3O_4/mpg-C_3N_4催化剂的制备及其可见光催化性能研究

采用浸渍法制备了载钴介孔石墨相氮化碳(Co3O4/mpg-C3N4)催化剂,并对其进行X射线衍射(XRD),红外光谱(FT-IR),N2吸附脱附,紫外漫反射光谱(UV-vis DRS)和光生电流的表征。结果显示,Co3O4的引入提高了mpg-C3N4的光吸收性能,利于其表面光生电子和空穴的分离。将制得的Co3O4/mpg-C3N4用于可见光催化降解水中的亚甲基蓝(MB),其催化效率远高于mpg-C3N4,且最佳的钴负载量为3%。     

纳米MgAl_2O_4颗粒的制备

在干法室温常压状态下,利用滚压振动磨大批量制备尺度在50~80 nm的铝纳米颗粒。以研磨后的铝粉和商业镁粉为原料,Na_2CO_3、NaOH的不同配比为沉淀剂或NaHCO_3为沉淀剂,在超声波作用下发生水解反应、经干燥、焙烧后制备出具有纳米结构的MgAl_2O_4颗粒。采用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)对纳米MgAl_2O_4颗粒样品进行表征。结果表明,经500℃焙烧处理后,几乎全部转变成粒径为100 nm左右的MgAl_2O_4尖晶石超细粉末,并且颗粒分散性较好。比传统制备镁铝尖晶石粉末的温度低几百摄氏度。     

纳米CuFe_2O_4催化硫酸铜热分解及机理研究

通过硫酸铜的热分解行为研究了纳米铁酸铜的催化机理。采用共沉淀法制备不同物质的量比的纳米CuFe2O4催化剂,并测定了不同成分和用量的催化剂对硫酸铜热分解温度及热分解表观活化能的影响。通过X射线衍射和扫描电镜对铁酸铜晶体进行表征,用差热分析(TG-DSC)法测定硫酸铜的分解热变化量以衡量催化剂活性。结果表明:Cu2+、Fe3+物质的量比为1∶1,质量分数为20%的CuFe2O4对CuSO4的催化效果最佳,该条件下CuSO4的高温分解峰与低温分解峰重合,分解峰温度向低温方向移动了29.5℃,表观分解热吸热量降低了112.1 J/g。     

喷雾燃烧热分解制备Cr掺杂TiO2纳米粒子的可见光催化性能

采用一步喷雾燃烧热解法制备了Cr掺杂TiO₂纳米粒子,研究了Cr掺杂对样品微结构、吸光特性和可见光催化活性的影响. 结果表明：增加Cr掺杂量抑制锐钛矿相的形成,同时促进金红石相的形成. 在低Cr掺杂量下(≤1%）,Cr主要以Cr³⁺的形态进入TiO₂晶格,而Cr掺杂量过大时,易于形成Cr₂O₃团簇. 光催化降解2,4-二氯苯酚结果表明,适量的Cr³⁺掺杂可以有效地提高TiO₂的可见光催化活性,获得最高光催化活性的Cr³⁺掺杂量为1at%. 样品可见光催化活性的提高主要与Cr掺杂引起的可见光吸收增强、晶相组成改善以及光生电子和空穴传输效率提高有关.     

具有高可见光催化性能W掺杂纳米TiO_2的制备与表征

利用水热合成法成功地制备具有高活性可见光响应的W掺杂TiO2纳米粉体,采用X射线衍射、场发射扫描电镜、场发射透射电镜、可见光吸收光谱、光致发光光谱等对W掺杂TiO2纳米粉体进行表征;W掺杂TiO2纳米粉体的光催化性能通过测试其在可见光和紫外光照射下降解罗明丹B染料的催化效率来检验。结果表明,W掺杂TiO2纳米粉体在可见光照射下的光催化效率要远远大于商品P25和纯TiO2,W的最佳掺杂摩尔分数为40%。     

POMs/ZrO2纳米可见光催化材料的制备及性能研究

多金属氧酸盐-氧化锆(POMs/ZrO2)复合材料是我们研制的一类具有可见光催化活性的新材料.本文结合可见光催化领域研究的最新进展,重点介绍POMs/ZrO2微孔纳米材料,包括它们的复合膜材料的制备、表征、表面物理特性、网络结构形成机理以及在可见光作用下对有机染料分子降解的光催化性能.     

Ag-ZnO/生物质炭纳米复合材料的制备及协同可见光催化性能

以醋酸锌(Zn(CH₃COO)₂·2H₂O)为锌源、硝酸银(AgNO₃)为掺杂源、纤维素纳米晶体(Cellulose nanocrystal, CNC)为生物模板，通过溶胶-凝胶法结合碳化处理，制备了Ag-ZnO/生物质炭(Biochar)复合材料。采用TEM、XRD、BET、UV-Vis DRS对所制得的Ag-ZnO/Biochar复合材料进行表征。以亚甲基蓝(MB)为模型污染物，评价Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光源照射下的光催化性能，进一步阐明其光催化机制。结果表明:碳化后纳米ZnO仍保持良好的分散性，球形Ag纳米粒子均匀分散在ZnO表面，形成Ag-ZnO/Biochar三元复合材料。与Ag-ZnO和ZnO/Biochar复合材料相比，Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光下的光催化降解率显著提高。这是由于生物质炭赋予复合体系良好的吸附性能，使MB的光催化降解反应持续发生；而Ag纳米粒子的表面等离子体共振(Surface plasmon resonance, SRP)效应则增强了复合体系在可见光区的吸收。其中，当AgNO₃、CNC、Zn(CH₃COO)₂·2H₂O的质量比为0.01:0.25:1时，制得的Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光下具有最佳的光吸收性能和MB降解效率:室温条件下，黑暗中吸附30 min，再用可见光照射120 min，即可达到99%的MB降解率，显著高于Ag-ZnO(约23%)和ZnO/Biochar复合材料(约64%)。