氧化钨（WO3）薄膜光电催化性能的改善及应用

半导体WO₃具有较小的禁带宽度和良好的稳定性,对可见光具有较强的吸收,在光催化和光电催化领域具有广泛的用途。然而,单一WO₃薄膜仍然存在着光生电子-空穴复合率高、光电催化活性与能量转换效率偏低等问题。本文从WO₃薄膜光电催化性能的改善及应用两个方面对近年来的研究进行了综述。在WO₃薄膜光电催化性能的改善方面,分别从有序纳米结构的构建、离子掺杂与表面修饰进行总结。同时,也归纳总结了WO₃薄膜作为光电极在分解水制氢、光电催化还原CO₂和降解有机污染物等方面的应用,并提出了WO₃薄膜在光电催化过程中存在的问题,指出WO₃有序纳米异质结的构建是提高WO₃薄膜光电催化活性的有效方法。WO₃薄膜光电极的规模制备、廉价助催化剂的使用、光电极的稳定性与耐蚀性是其实际应用过程中需要解决的问题。     

碳量子点修饰Bi2MoO6复合电极的制备及光电催化性能研究

为改善Bi₂MoO₆电极的光吸收与表面光生载流子的迁移能力，提升其在可见光下对水体中有机物的催化降解性能，通过溶剂热、煅烧与吸附过程对Bi₂MoO₆电极进行了表面碳量子点修饰，并将其应用于光电催化系统中，通过多种物理表征与实验测试探究了CQDs修饰与光电催化偏压对改善Bi₂MoO₆催化性能的影响。结果显示，CQDs均匀分散在Bi₂MoO₆表面，2者复合作用良好，CQDs/Bi₂MoO₆复合电极具有更强的可见光利用能力与表面载流子迁移能力，其中实验制得的15-CQDs/Bi₂MoO₆电极具有最高的催化降解活性，在可见光下2 h内对亚甲基蓝的降解率最高可达82.7%，相比于Bi₂MoO₆单体电极16.0%的降解率有了明显的提升，且具有较好的循环稳定性。     

g-C3N4复合材料光/光电催化废水处理研究进展

简述了g-C₃N₄材料的结构和特性,综述了光催化废水处理的g-C₃N₄基纳米复合材料以及g-C₃N₄复合可见光半导体电极及光电催化应用,提出了g-C₃N₄基纳米复合材料在废水处理应用中的可行策略。     

Ag3PO4/WO3复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

通过原位沉淀法制备了Ag₃PO₄/WO₃复合光催化材料并用于降解盐酸四环素(TC),利用SEM、XRD、FTIR、XPS和UV-vis DRS等手段对合成材料的表观形貌、化学组成和分子结构等进行了表征,并以可见光下催化降解TC(10 mg/L)的效果来评价材料的光催化性能。与单一Ag₃PO₄和WO₃相比,可见光照射60 min后,Ag₃PO₄/WO₃复合材料对TC具有更高的光降解性能,WO₃质量分数为25%时性能最优,TC降解率达到最高84.82%,且经5次循环后仍具有较好的光催化活性。通过对自由基捕获试验以及对电子顺磁共振(ESR)光谱的分析,明确h⁺和O₂^·-为Ag₃PO₄/WO₃复合材料光催化降解TC过程中的主要活性物质,推断出Ag<...     

MWNTs/Bi2WO6-TiO2光催化降解土霉素的性能及机理

土霉素(OTC)是抗生素类废水去除的主要目标污染物之一。通过水热法合成了一种可见光响应良好的新型复合光催化剂——MWNTs/Bi₂WO₆-TiO₂,采用OTC模拟废水进行光催化降解性能及机理研究。结果表明，在反应温度为25℃时，投加0.8 g/L的MWNTs/Bi₂WO₆-TiO₂,光催化初始pH值为6、200 mL质量浓度为50 mg/L的OTC溶液120 min,降解率可达到83.97%,复合催化剂的可见光照射催化效果明显优于紫外光。复合光催化材料显示了良好的稳定性，经过4次循环使用，对OTC的降解率达72.13%,仍保持较高的光催化活性。·OH、·O^-₂是光催化降解中主要的活性物质。以上研究结果可为含抗生素的废水处理研究提供参考。     

Co/N-TiO2@C的制备及其光催化降解水中抗生素的研究

采用溶胶-凝胶法合成了钴（Co）、氮（N）、碳（C）共掺杂的TiO₂纳米复合光催化剂。并通过SEM、TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis和XPS等手段对样品的形貌、结构和带隙进行了表征。结果表明,Co、N、C共掺杂的TiO₂可以在TiO₂的带隙中形成杂质能级,缩短带隙能量（2.69 eV）。在Co、N、C共掺杂TiO₂（Co/N-TiO₂@C）和可见光照射30 min后,其对四环素（TC）的降解率为94.5%;照射60 min后,TC的降解率高达97.19%。在Co/N-TiO₂@C和可见光存在下循环3次后,TC的降解率降低到70.19%,这是由于掺杂离子浸出导致催化剂活性降低。     

二氧化钛/石墨烯复合材料的光电催化活性及动力学研究

利用Ti(SO4)2水解,在氧化石墨烯层间成核生长纳米Ti O2颗粒,制得Ti O2/氧化石墨烯复合材料,再通过还原反应制得Ti O2/石墨烯复合材料。通过XRD、FTIR、FE-SEM、HR-TEM等测试手段对复合材料进行表征。在可见光照射下,以复合材料为工作电极,光电催化降解酸性红B,研究复合材料的催化性能及反应动力学。结果表明:复合材料具有优良的可见光响应能力和光电催化能力。在外加电极电位为+0.05 V,30 min内的光电催化降解效率为1.08 mg/(min·g)。催化反应为一级反应,其活化能为24.55 k J/mol。     

水热法合成Bi4Ti3O12/BiOI复合光催化剂对罗丹明B催化活性研究

以Bi(NO₃)₃·5H₂O、KI、K₂TiO(C₂O₄)2为原料,通过水热法合成Bi₄Ti₃O₁₂/BiOI(简记为BTI)复合光催化剂,并对合成的复合催化剂进行X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、固体紫外可见漫反射(UV-vis DRS)表征测试,分析样品的晶体结构、元素组成及光性能等。同时,利用250 W的氙灯模拟可见光照射条件,将催化剂对罗丹明B进行降解实验分析。结果表明：较之单相催化剂Bi₄Ti₃O₁₂和BiOI,二者复合后形成的异质结对可见光的吸收效果均有显著提升,其中以BTI-2(Bi₄Ti₃O₁₂与BiOI的摩尔比2∶1)复合催化剂降解效果最佳,降解率可达95.7%。     

一维/二维PANI/g-C3N4复合材料的制备及其光催化性能研究

以三聚氰胺和氯化铵为前驱体通过热共聚合法制备出多孔g-C₃N₄纳米片，原位聚合法制备出一维纳米纤维PANI与多孔g-C₃N₄纳米片(PANI/g-C₃N₄)复合材料。一维纳米纤维PANI具有优异电荷传输性能和良好的可见光响应，可以弥补g-C₃N₄光生电子对快速复合和可见光响应不足的缺点。多孔g-C₃N₄纳米片可以提供更多反应活性位点，同时还可以缩短光生电荷从材料内部到表面的传输距离，抑制光生载流子复合，从而提高材料光催化活性。5PANI/g-C₃N₄在180 min罗丹明B去除率达83%，经过3次循环后，对罗丹明B去除率仍保持83%，显现出优异光催化活性和稳定性。     

TiO2电极光电催化降解化学毒剂模拟剂研究

利用阳极氧化法在钛片基底上制得TiO₂电极,采用此电极在紫外光的照射下对光电催化降解化学毒剂模拟剂甲基磷酸二甲酯(DMMP)的效果进行了研究。通过场发射扫描电子显微镜、电化学工作站和UV-Vis漫反射光谱仪分别对电极进行了形貌、光电性能和光学性质表征,发现钛片基底上整齐均匀排布着管口直径约为60～80 nm的纳米管阵列,且该电极在紫外光下的光电性能优于可见光下,在200～300 nm的紫外波段下有更强的光学性能。此外,对比了该电极在光催化(PC)、电催化(EC)和光电催化(PEC)3种作用下对DMMP的降解效果,并在PEC作用下初步探索了外加偏压和电解质浓度分别对DMMP降解效果的影响。结果表明,PEC作用下DMMP的降解率高于PC和EC作用下的降解率。原因是在光电协同作用下,外加偏压促进了紫外光催生的电子和空穴分离,使得电极表面的O₂^·-和·OH数量增多,极大地提高了催化反应速率。在初步探索实验中得出,外加偏压1.5 V、电解液中Na2SO4浓度为0.3 mol/L的条件下,TiO₂电极在光电催化...     

纳米MnO2/PVA石墨纸多层电极电催化降解聚丙烯酰胺

采用涂覆法制备纳米MnO₂-PVA/GP多层复合电极,经FTIR、SEM、循环伏安特性曲线分别表征电极的分子结构、表面形貌和电化学性能。复合电极表面聚乙烯醇（PVA）涂层光滑,PVA薄层均匀内嵌γ晶型球形纳米MnO₂颗粒,粒径约15～20nm,具有较高催化活性。该电极为多层复合结构,以石墨纸为基底电极,集合PVA强吸附性和纳米MnO₂催化活性,应用于电催化降解石油三采过程中产生的高黏性的聚丙烯酰胺溶液。考察了电流密度、溶液pH、电解质浓度等因素对复合电极电催化降黏性能的影响。该电极电催化降黏性能优于石墨纸电极和纳米MnO₂催化,在pH=7、电解质Na₂SO₄溶液浓度为0.3mol/L、电流密度10mA/cm²、电催化2.0h后PAM溶液的黏度下降90.2%以上,达到石油三采中聚丙烯酰胺废水回用的黏度要求,同时节约了采油业用水资源。     

Fe2O3/CoFe2O4复合光催化剂的制备及性能研究

本文以硝酸钴和氯化铁为主要原料制备了Fe₂O₃∕CoFe₂O₄复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-VIS)对样品的结构和光吸收性能进行了表征。并在可见光照射下,通过催化降解罗丹明B(RHB)溶液考察各催化材料的催化效果。结果表明,制备的复合催化材料是以CoFe₂O₄为主的面心立方尖晶石结构。在反应时间为8.5 h、反应温度为135℃和煅烧温度为500℃时,制备的Fe₂O₃复合量为3%的复合催化剂性能最好,光催化降解2 h后,罗丹明B降解率可达到96.62%。     

Bi2MoO6@CQDs/TiO2纳米管阵列的制备与光电催化性能

为提高TiO₂的可见光光电催化活性,本文用Bi₂MoO₆和碳量子点(CQDs)对TiO₂纳米管阵列(TNA)进行了改性。以CQDs、Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂MoO₄为原料,通过简单的溶剂热法,在TNA中沉积了CQDs和Bi₂MoO₆,成功制备了新型Bi₂MoO₆@CQDs/TNA。扫描电镜(SEM)和元素mapping分析结果表明,CQDs和Bi₂MoO₆成功涂覆在TNA管壁上。通过在可见光下降解甲基橙(MO)溶液,评价了所制备的光催化剂的光电催化性能。结果显示,经3 h的光电催化降解,Bi₂MoO₆@CQDs/TNA对MO的去除率比Bi₂MoO₆/TNA高32%。CQDs优异的上转换光致发光(UCPL)性能促进了TiO₂在可见光下被激发产生光生载流子,同时Bi₂MoO₆与TiO₂的耦合抑制了光生载流子的复合,从而提高了Bi₂MoO₆@CQDs/TNA的光电催化活性。     

ZIF-67衍生Co3O4/g-C3N4复合材料光催化降解盐酸四环素废水的研究

将ZIF-67与g-C₃N₄按一定质量比复合制备Co₃O₄/g-C₃N₄复合光催化材料,并以此来提高Co₃O₄的光催化性能。利用XRD、SEM和FT-IR对复合材料结构、性能和元素分布进行表征。结果表明,当盐酸四环素(TC-HCl)质量浓度为3 mg/L、质量分数为3%的Co₃O₄/g-C₃N₄投加量为15 mg且pH为中性时,催化剂光催化性能最佳,90 min降解盐酸四环素效率达到了91.1%。3%Co₃O₄/g-C₃N₄复合光催化剂重复使用5次后,其降解率仍可达到88.5%,表明该材料具有一定的光催化稳定性和重复利用性。体系自由基捕获实验证明,产生了·O^-₂、h⁺、·OH...     

CdS/Nb2O5异质结材料的制备、表征及光催化降解环丙沙星研究

采用水热法制备了CdS/Nb₂O₅纳米复合材料,利用X-射线衍射光谱(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)对制备的材料进行表征。通过可见光下降解环丙沙星评价材料的光催化活性。结果表明,制备的CdS/Nb₂O₅纳米复合材料由CdS纳米颗粒分散于Nb₂O₅纳米笼表面,二者形成紧密的Ⅱ型异质结;CdS的引入增强了Nb₂O₅的可见光吸收性能,同时提高了光生载流子的分离效率;当CdS的含量为15%时,CdS/Nb₂O₅可在60 min实现环丙沙星的高效降解,其反应速率常数是CdS的7.5倍,Nb₂O₅的20倍,空穴是该降解反应的主要活性物种,研究结果为抗生素废水的高效治理提供了一条新思路。     

Cu-P复合改性对g-C3N4可见光催化性能的影响

以P掺杂的石墨相氮化碳(P-C₃N₄)为基材，将其与不同质量分数的氯化铜混合后继续焙烧，制备出Cu-P复合改性的石墨相氮化碳可见光光催化剂(Cu/P-C₃N₄)。对样品的结构、光电性能进行了X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光致荧光光谱(PL)、电化学阻抗谱(EIS)等一系列表征。通过可见光催化降解亚甲基蓝考察了它们的光催化活性。结果表明，Cu-P复合改性提高了催化剂的电子转移速率且降低了光生电子空穴对的复合速率，有效改善了其光催化性能。可见光照射120 min,Cu(1.5%)/P-C₃N₄复合材料对亚甲基蓝的降解率达到71.3%，其降解速率常数分别是纯g-C₃N₄和P-C₃N₄的2.17倍和2倍。另外，通过活性物种捕获实验初步研究了各个体系的光催化反应机理。     

C掺杂g-C3N4/PVDF纳米纤维膜的制备及其可见光降解性能研究

本文通过高温煅烧乙酰胺和尿素混合物,成功制备了在可见光下具有优异光催化降解性能的C掺杂g-C₃N₄材料,然后将C掺杂g-C₃N₄和PVDF共混,通过静电纺丝制备了具有优异光催化性能的C掺杂g-C₃N₄/PVDF复合纳米纤维膜。结果表明,当乙酰胺与尿素的质量比为5%时,所制备的C掺杂g-C₃N₄粉末的光催化性能较好,乙酰胺的掺杂改性既改变了g-C₃N₄形貌结构,又改善g-C₃N₄的禁带宽度,从而进一步有效提高了C掺杂g-C₃N₄材料的光催化活性;当粉末掺杂比为12%时,所制备的PVDF纳米纤维复合膜光催化降解罗丹明B的效率达89.12%;复合纤维膜经过4个循环的光催化降解实验后,对罗丹明B的光催化降解效率保持在80%以上,解决了传统光催化剂难以回收和催化剂易被包覆而失效的问题。     

Bi2S3/BaTiO3复合光催化剂的制备及其光催化性能的研究

由于BaTiO₃(BTO)面临着太阳能利用率低、光生载流子快速重组和稳定性差的问题,严重限制其在可见光下降解有机污染物。以BaTiO₃为基体采用简单的水热法在其周围制备了不同物质的量比的Bi₂S₃/BTO p-n异质结,以改善BaTiO₃的光催化性能。分别采用XRD、SEM、EDS、TEM、XPS、PL、UV-Vis DR、EIS、瞬态光电流响应等表征手段对样品的结构、形貌、表面价态以及光电性能进行分析。以RhB为模拟污染物,测试了复合材料的光催化活性和稳定性。结果表明,与单组分催化剂相比,Bi₂S₃/BTO复合材料的催化性能得到了显著提升。在可见光下照射150 min后,对RhB的降解率高达98.7%;经5个循环,降解率仍为86%。通过对光催化剂的机理研究表明羟基自由基、超氧自由基、光生空穴均在光催化反应中起作用,并提出了一种可能的p-n异质结光催化机理。     

PbO2电极在电催化氧化领域中的应用

电催化氧化技术在废水处理方面拥有反应条件温和、自动化控制、稳定性好、降解迅速、无二次污染等优势,因而成为最有前景的废水处理技术之一。PbO₂电极因其制备简易、析氧电位高、导电性好、耐腐蚀强等特点在电催化领域备受青睐。PbO₂电极在制备过程中往往通过掺杂元素等手段来提高电极的电催化活性,以此来达到更高效的降解污染物。总结了近年来PbO₂电极的制备,重点讨论元素掺杂研究进展,整理不同元素对PbO₂电极的电催化性能改变,并且提出PbO₂电极在未来研究过程中的挑战及机遇。     

g-C3N4/Ag3PO4复合光催化剂的制备及其降解盐酸四环素的研究

针对g-C₃N₄比表面小、光学载流子复合率偏高等问题,本文采用原位沉积的方法制备出g-C₃N₄/Ag₃PO₄复合光催化剂,借助XRD、FT-IR、SEM等进行表征,成功构筑出g-C₃N₄/Ag₃PO₄异质结。通过机理分析,产生光催化降解作用的活性物种主要为·O^2-。探索了不同条件下对材料的光催化性能的影响,实验结果显示,CN/Ag₃PO₄-20的复合光催化剂为最佳比例,在pH=7,T=25℃的条件下,其经过2 h的可见光辐射,光催化效率可达89.31%,经5次实验后效率仍能达到79.79%,获得较好的循环稳定性,同时将g-C₃N₄/Ag₃PO₄复合材料应用在实际水体中降解四环素均表现出良好性能。