聚苯乙烯/氮化钼/硫化镉光催化剂的制备及其产氢性能研究

针对硫化镉(CdS)在水介质中光催化效率较低的问题,设计合成氮化钼(MoN)助催化剂。采用聚合法制备聚苯乙烯(PS)材料,将氮化钼/硫化镉(MoN/CdS)负载至PS表面,制备PS/MoN/CdS复合材料。通过XRD、TEM、BET和紫外可见漫反射光谱表征催化剂的理化性质,并分析催化机理。结果表明:PS/MoN/CdS复合材料的比表面积随着MoN负载量的增加,呈现先增加后减小的趋势,PS/MoN(2.5%)/CdS的SBET值达到最大为35.229 m2/g。PS/MoN(2.5%)/CdS的用量为0.15 g、pH值为5时,光催化产氢速率最高为542μmol/h,循环5次实验均达到470μmol/h以上,具有良好的稳定性。MoN与PS的界面接触较好,利于光催化反应中光载流子的传递,提高PS/MoN/CdS复合材料光催化产氢的效率。PS/MoN/CdS可以显著增加CdS的可见光吸收,且不改变CdS的固有能带结构,提供更多的反应活性位点,提高复合材料的电子和空穴的分离,增强光催化反应活性。     

半导体复合材料光催化还原CO2的研究进展

光催化还原CO₂是实现碳循环的一种绿色的、环保的能源转化方式,该方法可以有效的将CO₂气体转化为可再生燃料,缓解能源危机和全球变暖问题。综述了半导体复合材料光催化还原CO₂为可再生碳氢燃料的研究进展,介绍了光催化还原CO₂的反应条件和光催化机理,并对已报道的不同类型半导体复合光催化材料进行分类,如“单一半导体型”、“金属/非金属掺杂半导体型”、“半导体复合型”和“碳材料–半导体复合型”。评述了各种半导体复合光催化材料的优缺点及其光催化性能的影响因素。在此基础上,进一步展望了半导体复合光催化材料催化还原CO₂的发展前景。     

插层法制备g-C3N4/高岭石复合材料及其对罗丹明B的光催化机理研究

伴随着印染行业的快速发展,部分含有罗丹明B(RhB)的染料废水未经处理便被排出.因RhB较难自然降解,对环境造成了恶劣的影响.本文通过置换插层-煅烧法制备出g-C3 N4/高岭石复合材料,在恒温模拟太阳光催化系统下,研究了复合材料对RhB的光催化性能,并探讨其催化机理.结果表明,随g-C3 N4含量递增的复合光催化材料1g-C3 N4/K、2g-C3 N4/K、3g-C3 N4/K、4g-C3 N4/K和5g-C3 N4/K的催化性能呈先升后降的趋势,4g-C3 N4/K催化效果最好,光照6 h对RhB的降解率可达73％.进一步研究提出g-C3 N4/高岭石复合光催化材料的催化机理为光照激发复合光催化剂,产生具有较强氧化还原能力光生载流子空穴对,其可与RhB发生反应,使之氧化成小分子碳氢化合物或被矿化成二氧化碳和水.所制备的高岭石负载石墨相氮化碳光催化材料具有较好的亲水性,使得复合材料在染料溶液中有较好的分散性,有利于光催化过程的进行,有效实现了对RhB的光催化降解.     

rGO/CdS@HAP复合微球的光催化活性增强机理

为提升CdS基复合材料的光催化活性和稳定性,运用水热法在CdS@HAP(羟基磷灰石)微球表面包覆rGO(还原氧化石墨烯)并制备rGO/CdS@HAP光催化材料,利用XRD(X射线衍射)、SEM(扫描电子显微镜)、UV-vis(紫外-可见吸收光谱)等手段分析材料的晶体结构和理化性质,结合MB(亚甲基蓝)的光催化降解实验探讨rGO/CdS@HAP的光催化活性增强机理。结果表明：rGO/CdS@HAP具有中空微球结构,直径4—5μm, rGO以薄纱状均匀包裹在CdS@HAP表面;rGO/CdS@HAP具有优异的可见光吸收能力,在可见光辐射120 min后对MB的去除率高达94%,在光催化循环实验中表现出优异的光催化活性和稳定性。机理分析证实,由CdS和HAP构建的Ⅰ型异质结带隙较窄,有助于提升复合材料对可见光的吸收和利用,rGO在CdS@HAP表面的包覆提升载流子分离效率的同时为光生空穴提供高速的传输路径,有效抑制CdS的光腐蚀,从而实现rGO/CdS@HAP光催化活性和稳定性的显著增强。     

CdS/Zn-Fe LDO复合材料光催化降解孔雀石绿

采用沉淀法将CdS与锌铁层状双金属氢氧化物（Zn-Fe LDH）复合,高温煅烧后得到CdS/ZnO-ZnFe2O4复合材料（CdS/Zn-Fe LDO）。利用XRD、SEM、UV-vis DRS及PL对复合材料的结构、形貌、光学性能进行了表征。研究了该复合材料在可见光下对孔雀石绿的光降解,结果表明：CdS/Zn-Fe LDO复合材料对孔雀石绿的光催化降解能力高于CdS或Zn-Fe LDO,其中,m(CdS) : m(Zn-Fe LDH)=1 : 1配比制备的CdS/Zn-Fe LDO（1:1）光催化活性最大。光照20 min,20 mg CdS/Zn-Fe LDO（1:1）对20 mg/L孔雀石绿的光降解率为96.6%。此外,该复合材料还可降解罗丹明B、亚甲基蓝、甲基橙、结晶紫等染料且光降解反应符合一级反应动力学。     

碳化树脂/CdS复合催化剂的制备及其光催化产氢性能研究

以光水解制氢中的优势材料硫化镉（CdS）作为光催化剂,借助碳化树脂（CPR）材料的导电性质,制备碳化树脂/硫化镉（CPR/CdS）复合催化剂,对CPR/CdS催化剂的理化性质和催化机理进行分析。与纯CdS相比,CPR/CdS具有更高的比表面积。通过光催化降解水产氢确定CPR的最佳用量和产氢性能。结果表明：0.5-CPR/CdS催化剂用量为0.15 g,体系pH值为5时,光催化产氢速率最高,为403.24μmol/h,循环5次实验光催化产氢速率均可以达到370μmol/h左右,稳定性良好。在复合材料中引入CPR后,CPR的掺入不仅能够提供活性位点,还能够作为电子捕获剂和电子传输剂有效分离光生电子和空穴,从而大幅度延长光生载流子的寿命,达到提高光催化反应活性的效果。     

不同结构聚苯乙烯/蒙脱土复合材料的熔体流动行为研究

分别将聚苯乙烯树脂(PS)与钠基蒙脱土(Na-MMT)和有机化蒙脱土(OMMT)通过熔融复合制备纳米黏土改性的复合材料。通过X射线衍射(XRD)对复合材料的微观结构进行了分析,采用HAAKE流变仪和熔体流动速率仪研究了复合材料的熔体流动行为。结果表明,Na-MMT在与PS熔融复合前后,其片层间距没有发生变化,PS分子链没有插入蒙脱土片层之间,所形成的是一种填充型复合材料。OMMT在熔融复合后,片层间距显著增大,与PS分子链形成了插层复合结构。蒙脱土含量相同时,PS/Na-MMT复合体系的熔体流动性能比PS/OMMT体系更好。研究认为,熔融复合过程中PS分子链的断链和2种复合材料结构上的差异是影响2种材料流动性能的主要因素。     

TiO2纳米阵列/石墨烯复合薄膜材料的研究进展

TiO2纳米阵列/石墨烯复合薄膜材料与二氧化钛纳米阵列相比,由于石墨烯拥有导电性高和比表面积大的特点,使得复合薄膜材料更有利于对被催化物的捕获和吸附、光生电荷的分离与迁移,从而表现出更好的光催化性能。同时,这种复合材料在使用过程中更方便分离和回收,具有更好的实际应用价值。主要介绍了TiO2纳米阵列/石墨烯复合薄膜材料的制备方法及其在光催化相关领域的应用及机理,并对TiO2纳米阵列/石墨烯复合薄膜材料未来研究方向进行展望。     

CdS/C-TiO2复合光催化剂光催化还原CO2性能研究

采用沉淀-水热法制备了CdS/C-TiO2系列复合光催化剂,通过XRD、UV-Vis、FESEM、XPS等分析手段对催化剂晶体结构、形貌及光电性能进行了表征,考察了柠檬酸(CA)/TiO2质量比R对CdS/C-TiO2复合光催化剂光催化性能的影响。实验结果表明,碳掺杂影响催化剂的晶体结构及其微观形貌,掺杂后光催化活性显著提高。在紫外光照射下进行光催化还原CO2反应,当CA/TiO2质量比R=3/1时,催化活性最高,还原产物HCOOH和HCHO总收率达到533μmol/(g.h)。     

CdS/TiO2复合材料的制备及其在不同波长光下的光催 化性能测试

以氯化镉、硫化钠和钛酸四丁酯为原料,通过水热合成法制备了不同比例,不同水热反应时间的CdS/TiO_2复合材料,并采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等对其组成和结构进行了测试和表征。将所制备的复合材料分别在395nm,425nm和465nm波长的灯光下进行光催化性能测试,研究结果表明采用水热合成法制备的CdS/TiO_2复合材料具有优异的光催化性能和可见光活性,在钛镉比为2∶1,水热反应时间为18h、光催化波长465nm的条件下,室温下反应140min几乎可将20mg/L亚甲基蓝溶液完全降解。该研究结果表明CdS/TiO_2纳米复合材料在光催化领域具有广泛的应用前景。     

Pickering乳液聚合法CdS/PS荧光复合微球的制备与表征

通过水相合成法制备水溶性硫化镉(CdS)纳米晶,以CdS纳米晶固体粒子为乳化剂,进行Pickering乳液聚合制得CdS/PS荧光复合微球。通过SEM、XRD、FTIR、UV-vis、PL对CdS/PS荧光复合微球的微观结构、结晶情况及光学性能进行了分析和表征。结果表明,该复合微球具有以PS为核、CdS纳米晶为壳的核壳结构;复合微球的平均粒径为450nm;在复合微球中,CdS纳米晶仍然保持其量子尺寸效应,复合微球表现出了较好的荧光性能。     

ZnO/CdS复合光催化剂的制备及降解四环素类抗生素

利用单晶Si辅助水热法低温合成了ZnO/CdS复合光催化剂,采用XRD、SEM、Dr-UV-vis等技术对材料结构和形貌进行表征,并对四环素类抗生素进行光催化降解研究。结果表明,当锌源与镉源的物料摩尔比为25:1、反应时间10h条件下,可获得形貌最佳的ZnO/CdS复合物,即尺寸为1μm的具有孔结构的棒状ZnO骨架表面黏附了尺寸在几十纳米的CdS粒子。CdS的复合明显降低ZnO/CdS的带隙能至2.87eV,在日光照射下反应120min,对盐酸四环素(TC)、土霉素(OTC)和强力霉素(DC)3种四环素类抗生素的光催化降解率分别达到81.65%、70.68%和54.61%,降解反应速率很快,符合一级反应动力学方程;在紫外光照射下几乎可以完全降解这3种抗生素,证明了该复合材料的高催化效率。     

CoO/CdS纳米复合材料的制备及其光催化降解亚甲基蓝的研究

采用物理气相沉积法制备CoO/CdS纳米复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(E DS)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对其形貌、结构和光吸收性质进行表征,并以亚甲基蓝溶液的光催化降解为探针反应,在可见光下考察CoO/CdS纳米复合材料的光催化性能.结果表明,CoO/CdS纳米复合材料的光催化活性显著高于CdS纳米颗粒,100 min后亚甲基蓝降解率达到92.4％.     

有机蒙脱土和氢氧化镁对PS的协同阻燃作用研究

将聚苯乙烯(PS) 树脂与有机蒙脱土(OMMT) 和表面改性的氢氧化镁(MH) 直接熔融复合制备了PS/MH/OMMT复合材料,采用X射线衍射对复合材料的微观结构进行了分析,分别用水平燃烧试验、氧指数试验和高温处理试验研究了复合材料的阻燃性能。结果表明：OMMT 与PS熔融复合后,其片层间距从1.46 nm增加至3.30 nm,表明与PS分子链形成了插层复合结构,MH的引入并不影响纳米插层结构的形成。OMMT与MH并用时可以显著减少复合材料在燃烧时的滴落和发烟性,材料在高温下更加稳定,阻燃性能更好,从而可以减少阻燃剂的用量。     

RGO-ZnO光催化降解抗生素及还原Cr(Ⅵ)的研究

采用一步水热法制备还原氧化石墨烯-氧化锌(RGO-ZnO)复合材料,并将其用于光催化降解抗生素环丙沙星和还原Cr(Ⅵ)。研究发现,在光催化降解和还原体系中,光催化活性明显高于单独的氧化或还原体系,并有利于延长光生载流子寿命。此外,RGO-ZnO的光催化活性明显高于ZnO。通过电镜表征,发现RGO-ZnO为二维结构与二维结构复合(2D-2D),固体荧光光谱表明RGO-ZnO更有利于电子-空穴对的分离。     

纳米CdS/TiO2对亚甲基蓝废水溶液的光催化降解研究

利用纳米TiO2光催化氧化技术对亚甲基蓝废水溶液进行了光催化净化研究，考察了CdS催化剂复合量、光催化剂焙烧温度对亚甲基蓝废水溶液光催化氧化的影响。研究表明：染料浓度在7．5mg，L，3％CdS／TiO2复合半导体光催化剂2．5g／L，三支8W主波长为365nm紫外灯作光源，配以适量的氧气，可达到较好的光催化降解率。适量CdS改性增强了复合半导体材料的电子和空穴分离效率，有效地提高了CdS／TiO2光催化剂的光催化活性。     

COF/CdS复合材料的制备及其可见光催化性能研究

为开发可见光响应型共价有机框架(COF)材料,以COF材料为基底构筑异质结催化剂,达到高效利用太阳能进行催化降解有机染物。首先以三醛基间苯三酚和2,5-二氨基-1,4-苯二硫酚为构筑单体,制备一种巯基功能化COF(HS-COF)作为基底材料,并利用巯基锚定Cd²⁺,然后以硫脲为硫源,通过原位生长法,实现在基底HS-COF表面原位生长CdS纳米颗粒,并利用透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、X-射线衍射以及X-射线光电子能谱对所制备的复合材料(COF/CdS)表面的微观形貌进行表征。实验以罗丹明B(RhB)为模型污染物,在可见光照射条件下考察COF/CdS复合材料的光催化降解性能。结果表明,CdS纳米颗粒成功固载在基底COF材料表面,其对RhB降解率高达92.5%,反应速率常数为0.014 5 min^-1,与单相COF材料、CdS纳米颗粒及物理混合COF/CdS相比,其表现出更强的可见光催化性能,这表明COF/CdS具有优异的光催化活性。此外,该异质结催化剂具有良好的稳定性,经5次循环使用后对RhB降解率仍在75%以上。     

MnWO4/CdS复合材料光电化学性能的数学分析

利用硫化镉(CdS)和钨酸锰(MnWO4)纳米材料制备MnWO4/CdS复合材料,综合运用实验测试和数学分析两种方法探究该材料的光电化学性能,发现MnWO4的添加量与MnWO4/CdS复合材料降解Cr(Ⅵ)离子的反应能力密切相关,当MnWO4与CdS的质量比为30%时,MnWO4/CdS复合材料对于Cr(Ⅵ)离子的降解能力最强,并且经过5次循环降解实验后,Cr(Ⅵ)的还原效率仍稳定在90%左右。     

纳米二氧化钛/石墨烯改性水性聚氨酯抗菌涂料的制备与评价

通过简单高效的方法制备纳米二氧化钛 /还原氧化石墨烯（ TiO₂/rGO）复合材料,对复合材料进行红外光谱（ FT-IR）、扫描电镜（ SEM）以及 X射线衍射（XRD）表征,结果表明：成功制备了氧化石墨烯、锐钛型纳米 TiO₂,并将纳米 TiO₂均匀负载于氧化石墨烯片层,经水热还原得到 TiO₂/rGO复合材料。将制备的 TiO₂/rGO复合材料添加到水性聚氨酯涂料中,制备涂膜并测定其光催化降解能力,结果表明：纳米 TiO₂/rGO填料复合的聚氨酯涂膜具有较高的光催化能力。依据 HG/T 3950—2007标准测定涂膜抗菌性能,结果表明：水性聚氨酯涂料的抗菌能力达到国家 Ⅰ级标准,可以有效替代有机抗菌剂。该环保复合涂料在物理性质和应用性能上均符合化工行业标准要求。     

La3+掺杂CdS/TiO2复合膜的制备及性能表征

采用溶胶-凝胶和旋涂工艺在普通玻璃表面制备La3+掺杂CdS/TiO2薄膜,采用XRD和UV-VIS等测试手段研究了CdS复合量、La3+掺杂量、焙烧温度和镀膜层数对La3+掺杂CdS/TiO2薄膜的结构、光学性能及光催化性能的影响.结果表明,经过合理掺杂和复合技术制备的TiO2纳米复合膜具有比单独掺杂或复合薄膜更好的光催化能力.当CdS的复合量40%(CdS/TiO2摩尔比0.4)、La3+掺杂量0.5%(La3+/Ti4+摩尔比0.005)、焙烧温度600℃、膜层数为6时,薄膜在可见光区域具有良好的透过率,在太阳光下4 h对0.4 mg·L-1甲基蓝溶液的降解率可达到60%以上.