水热法制备La掺杂WO3及其光催化性能研究

采用水热法在不使用任何添加剂的情况下制备了La掺杂WO₃光催化剂材料。通过X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积测试仪(BET)对所制备材料的物理和化学性质进行了表征。XRD结果表明La掺杂WO₃具有斜方相结构。随着La掺杂量的增加,XRD图谱向低角度移动,表明La成功地掺入WO₃晶格中。通过XRD图谱和UV-Vis光谱可以发现,La掺杂WO₃样品的平均晶体尺寸和带隙能相比未掺杂WO₃的有所减小。SEM研究表明,掺杂和未掺杂的WO₃样品均由纳米颗粒团聚而成,且有很多纳米级孔结构。以亚甲基蓝(MB)为目标污染物研究了La掺杂WO₃样品的光催化活性。结果表明,掺杂(1%,质量分数)La的WO₃光催化活性明显高于纯WO₃的活性。     

La-Ce共掺杂制备La3+-Ce3+/ZnO及其对亚甲基蓝的光催化降解

采用溶胶凝胶法制备了La-Ce共掺杂的La3+-Ce3+/ZnO光催化剂,同时用同种方法制备了ZnO、La3+/ZnO和Ce3+/ZnO以作对比.通过X射线衍射仪、透射电镜、紫外可见分光光度计,比表面及孔隙度分析仪等对制备的光催化剂进行了表征.以亚甲基蓝为模型污染物对所制备的光催化剂的光催化特性进行了评价.结果表明,所制备的La3+-Ce3+/ZnO光催化剂基本呈长方柱状,尺寸平均为57.3 nm,La-Ce共掺杂提高了ZnO的结晶度,促进了晶粒的长大.根据光催化实验结果,La-Ce共掺杂能够显著提高ZnO的光催化活性.在光催化降解500 mL的10 mg·L-1亚甲基蓝实验中,La3+-Ce3+/ZnO光催化剂对亚甲基蓝的降解率达93.7%,比纯ZnO、La3+-ZnO和Ce3+-ZnO分别提高了21.4%、19.2%和9.3%.      

基于二氧化钛复合光催化材料的制备及其可见光光催化性能研究

以溶胶-水热-煅烧法制备Bi₂O₃-TiO₂纳米复合光催化剂,通过XRD、SEM、XPS、比表面积和紫外可见漫反射分析等技术对材料的结构和形貌进行表征。以甲基橙溶液为目标污染物,考察Bi₂O₃-TiO₂光催化氧化效果,研究铋掺杂量、煅烧温度对甲基橙染料降解率的影响。结果表明,相比TiO₂,Bi₂O₃-TiO₂的平均晶体粒径更小;颗粒分布均匀,仅有少量松散团聚现象;Bi₂O₃-TiO₂存在介孔结构,有利于吸收污染物。在制备温度600℃条件下,Bi掺杂量为10%的Bi₂O₃-TiO₂纳米复合材料去除甲基橙的降解效果最优;在Bi掺杂量为10%时,Bi₂O₃-TiO₂的光催化降解效果...     

石墨烯/TiO2复合材料的制备及其对甲基蓝的降解

光催化降解已成为污水处理领域发展最快的方法。为改善TiO₂的光催化性能,采用溶胶-凝胶法制备石墨烯(GN)/TiO₂复合材料,利用XRD、SEM对样品的微观结构进行表征,研究制备过程中煅烧温度、煅烧时间以及石墨烯含量对GN/TiO₂复合材料光催化性能的影响。结果表明：所制备TiO₂为球状形貌,粒径为70～200 nm,分布在石墨烯的片层和边缘。当煅烧温度为500℃,煅烧时间为20 min,石墨烯含量为5%时对甲基蓝(MB)的光催化降解率最高,为87.21%。此外,研究了GN/TiO₂复合材料对甲基蓝光催化降解的重复利用率,并探讨了光催化机理,结果表明重复使用5次后,对甲基蓝的降解率降低了17.64个百分点。     

La掺杂TiO_2的制备及光催化处理石化二级出水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土La掺杂TiO_2纳米粉末,利用X射线衍射(XRD),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、透射电镜(TEM)和荧光光谱(PL)等分析方法对所制备样品进行表征;以亚甲基蓝和石化二级出水作为降解对象,研究了La掺杂TiO_2样品的光催化性能。表征结果显示,本实验所制备的TiO_2样品均为锐钛矿晶型;稀土La掺杂可以使样品的晶粒尺寸由25 nm减小为15 nm;同时可改善样品的团聚现象;并可促进样品对可见光的吸收;此外还具有降低电子-空穴的复合,提高TiO_2量子效率的作用。光催化降解亚甲基蓝实验结果显示,当La掺杂含量为0. 50%时,样品的光催化性能最佳;优选0. 50%La-TiO2对石化二级出水进行光催化降解反应,结果显示光催化反应180min时,二级出水中的化学需氧量(COD)和UV254的降解率分别可达55%和70%以上;且经过3次回用后降解率未明显下降,说明本实验所制备的实验样品具有良好稳定的光催化性能,这为光催化深度降解石化二级出水工业应用提供了可能。     

纳米氧化钨的制备及光降解染料研究

以仲钨酸铵为钨源,碳纳米管(CNTs)经600℃空气气氛和氮气气氛煅烧分别得到氧化钨(WO_3)(无CNTs)和WO_3/CNTs。在其他制备参数相同条件下,无模板制备了钨酸(H_2WO_4),经600℃空气气氛煅烧得到WO_3(空白)。分别以亚甲基蓝、甲基橙、酸性橙为染料,在500 W汞灯照射下,考察各样品对0.02 g/L染料的光催化降解能力,摸索了不同样品对染料光催化性能的影响规律。结果表明:经90 min光照,双氧水协助样品对亚甲基蓝溶液的降解率(99.9%)比未加双氧水(65.17%)亚甲基蓝溶液的降解率更高,且高于甲基橙溶液(35.1%)和酸性橙溶液(4.23%);WO_3/CNTs对3种染料的光催化效果明显优于WO_3(无CNTs)和WO_3(空白)。     

TiO2柱撑石墨烯复合材料的制备及光催化性能

通过水热反应合成了TiO₂柱撑石墨烯复合材料, 研究了TiO₂纳米颗粒及TiO₂柱撑石墨烯复合材料的制备以及光催化降解亚甲基蓝性能, 探讨了制备过程中水热反应时间、水热反应步骤对TiO₂纳米颗粒的影响, 并在紫外光下考察了上述两种材料对光催化性能的影响。结果表明, 利用两步水热法且反应时间为10 h时为制备复合材料的最佳条件, 在紫外光的照射下, TiO₂柱撑石墨烯复合材料在降解亚甲基蓝过程中显示出更高的光催化效率, 这项工作开辟了一条新的制备石墨烯–半导体复合材料的途径。     

微波水热法制备棒状BiPO4催化剂及其光催化性能研究

通过采用微波水热法和沉淀法制备了BiPO₄光催化剂,并且用400 W金卤灯模拟太阳光,探究了2种方法制备的BiPO₄光催化降解酸性橙Ⅱ和亚甲基蓝的活性.主要是对微波水热法制备的BiPO₄进行研究.应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-vis DRS）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）对催化剂进行表征.紫外漫反射图谱可以看出,微波水热法制备的BiPO₄的带隙为4.05 eV,比普通沉淀法制出的样品带隙窄.其光催化降解酸性橙Ⅱ和亚甲基蓝的测试表明,微波水热法样品的降解速率常数分别是普通沉淀法的7.8倍和1.5倍,光催化活性有显著提高.      

纳微结构Ag2CO3光催化材料的制备 及其在光催化的应用

Ag₂CO₃是近年来发现的一种新型的可见光响应光催化剂,对甲基橙（MO）、罗丹明B（RhB）和亚甲基蓝（MB）等染料和苯酚等有机物都具有较高的光催化降解能力.然而,在光催化反应过程中,Ag₂CO₃晶体中的Ag+会被自身的光生电子（e-）还原形成金属Ag单质,随着反应的进行,样品的稳定性和光催化效果迅速降低.贵金属沉积、非金属掺杂和形成异质结等方法,可以使Ag₂CO₃的光吸收得到扩展,同时促进光生电子空穴对的分离,从而提升Ag₂CO₃的抗光腐蚀性能和对污染物的降解效率.通过不同的物理和化学方法调控Ag₂CO₃催化材料的形貌、晶粒尺寸和晶体缺陷等,可以提升其比表面积和光生电子空穴的传输效率,进而提高其光催化活性.文中归纳了近年来Ag₂CO₃光催化材料的研究进展,分析了Ag₂CO₃光催化的特点,阐述了一系列提升Ag₂CO₃光催化性能的方法,并对Ag₂CO₃光催化材料的研究进行了总结与展望.      

微波水热法制备Co掺杂的LaFeO3及其光催化性能

以Co(NO₃)₂·6H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O、La(NO₃)₃·H₂O为原料,柠檬酸为络合剂,葡萄糖为模版剂,采用微波水热的方法合成了钙钛矿结构LaFeO₃光催化剂.利用XRD、SEM、TG-DSC和FT-IR等手段进行分析表征.结果表明:Co的掺杂有利于提高LaFeO₃光催化剂的活性,其催化效果优于纯的LaFeO₃;当掺杂量x=0.1时,其催化效果较优,光照时间为150 min时,亚甲基蓝的降解率达到99.46 %,较纯LaFeO₃高出36.51 %.      

纳米氧化铜的制备及光催化降解亚甲基蓝

近年来,印染废水造成环境污染的问题日益严重。为处理印染废水,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,采用化学沉淀法制备出了纤维状和球状两种形貌的纳米氧化铜,利用XRD和SEM对样品进行表征。当催化剂投加量0.1 g、初始pH=9、亚甲基蓝初始浓度5 mg/L、质量分数为30%的H₂O₂滴加量1 mL、紫外光下反应75 min时,亚甲基蓝溶液降解率最高,且催化剂循环使用3次后,亚甲基蓝的降解率仍在88%以上,具有优良的稳定性。纳米氧化铜的形貌相同时,晶粒尺寸越小,对亚甲基蓝催化降解效果越好。相同条件下,球状纳米氧化铜催化降解亚甲基蓝的能力强于纤维状纳米氧化铜。     

Zr、N共掺杂介孔TiO2的制备和可见光催化性能

以St?ber法所制SiO2纳米微球为硬模板,通过溶胶-凝胶法铝箔辅助NaBH4还原制备Zr、N共掺杂介孔黑色TiO2（Zr,N/mes.-TiO2—x）。选择亚甲基蓝(MB)为目标降解物,经XRD、BET和PL等表征手段,探究材料在不同pH、温度、催化剂用量等条件下的光降解性能。结果表明,Zr,N/mes.-TiO2—x具有极佳的光催化性能,其特有的孔结构,在降解污染物的过程具备吸附-光催化协同作用;常温条件下,催化剂可在50 min内对10 mg/L的亚甲基蓝实现99%的降解。     

氧化亚铜的复合改性及其光催化性质研究

采用简单的室温液相还原法制备了氧化亚铜微米立方块和Cu2O-ZnO复合物,利用XRD和EFSEM对产物进行了表征,研究了太阳光照下合成产物对不同类型染料的光催化降解性能。结果表明,氧化亚铜对阴离子染料有较好的降解效果,对阳离子染料降解效果不明显;Cu2O-ZnO复合物对阳离子染料亚甲基蓝的光催化活性明显高于纯的氧化亚铜,其中10%Cu2O-ZnO复合物的光催化效果最好。通过荧光光谱分析了复合物增强对阳离子染料亚甲基蓝的光催化效率的原因,探讨了Cu2O-ZnO复合物光催化反应的机理。     

高炉渣纤维负载SiO_2和TiO_2光催化材料的制备与性能研究

以高炉渣纤维(BFSF)为载体,采用溶胶凝胶法,在BFSF表面先后负载Si O_2和Ti O_2制备Ti O_2/Si O_2/BFSF光催化材料,考察了Si O_2负载,Ti O_2溶胶浸渍次数、煅烧温度和重复利用次数等对材料光催化活性的影响。利用SEM、XRD等测试方法,对所制备样品的显微形貌和相组成进行了表征。以亚甲基蓝(MB)为光降解物,评价样品的光催化活性。试验结果表明,BFSF表面负载Si O_2可以抑制Ti O_2晶粒长大,增加Ti O_2负载量和提高样品的光催化活性。Ti O_2溶胶负载3次,煅烧温度为450℃时,Ti O_2/Si O_2/BFSF光催化材料表面形成均匀密实的锐钛矿型Ti O_2层,样品的光催化活性最好,紫外光照180 min时,亚甲基蓝的降解率为96.1%。Ti O_2/Si O_2/BFSF光催化材料重复利用4次,亚甲基蓝的降解率依然能够达到67%。     

溶剂热制备球状ZnS 纳米光催化剂及其光催化性能

以乙二醇为反应介质,醋酸锌（Zn（CH₃COO）₂·2H₂O）和硫脲（（NH₂）2CS）为原料,采用溶剂热法制备了系列ZnS 光催化剂. 考察了不同反应温度、时间对ZnS 的结晶度、比表面积、光吸收性能及其光催化性能的影响. 利用N₂物理吸附（BET）、扫描电镜（SEM）、X 射线衍射（XRD）、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）和光致发光谱（PL）对样品进行了表征.以紫外灯（λ=254 nm）为光源,对所得样品进行了光催化降解不同染料的活性测试.研究结果表明,该系列催化剂均具有较好的结晶性能,具有球状形貌.但在140 ℃下处理16 h 的ZnS 样品表现了最高的光催化活性. 光照5 h 后, 染料酸性橙Ⅱ、甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B 的降解率分别达到91.49 %、93.04 %、64.63 %和51.79 %.这主要归于该条件下制备的ZnS 具有比较好的结晶性能、大比表面积和较少的晶格缺陷.      

微波辅助热解制备铁氮/生物炭及其芬顿催化活性

以油菜秸秆为生物质原料,混入比例不同的硼酸(m(硼酸)∶m(秸秆)=1∶1和m(硼酸)∶m(秸秆)=2∶1),通过微波热解结合水热法制备铁氮/生物炭。采用XRD、SEM等技术对材料形貌及结构进行表征分析,研究不同硼酸比例制备的生物炭之间的性质差异。通过控制变量法对比分析不同H₂O₂浓度、环境温度下生物炭芬顿体系降解50 mg/L亚甲基蓝的降解效率,结果表明∶通过使用m(硼酸)∶m (秸秆)=2∶1混合进行热解的生物炭在各反应条件下的芬顿体系降解亚甲基蓝性能均优于使用m(硼酸)∶m(秸秆)=1∶1混合热解的生物炭。在25℃、pH=3的条件下,降解亚甲基蓝溶液的较优H₂O₂浓度为5 mmol/L;随着反应温度的升高,亚甲基蓝的降解效率逐步提高。     

掺杂稀土金属对含钛高炉渣光催化性能影响

含钛高炉渣作为一种光催化材料其量子利用率以及对太阳能的利用率都很低,考虑到稀土元素由于其特殊的电子结构在形成氧化物时具有良好的半导体特性,其金属氧化物的掺杂能在一定程度上改良含钛高炉渣的光催化性能的特点,将掺杂稀土氧化物的含钛高炉渣用于紫外线照射条件下亚甲基蓝溶液的降解试验中,并通过射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段检测寻找最佳稀土元素掺杂量。试验结果表明:稀土元素CeO2,Y2O3的最佳掺杂量分别为0.5%、1.0%,此时其对亚甲基蓝的降解率分别达到72.2%、74.0%。     

高分子凝胶法制备纳米ZnO/La2O3及光催化性能

以Zn(CH3COO)2.2H2O,AgNO3为原料,丙烯酰胺为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子凝胶法在550℃下制得纳米ZnO/La2O3。通过XRD物相分析,得知沉积稀土氧化物La2O3的ZnO纳米粒子样品的物相均是六方晶系纤锌矿结构;TEM形貌观察,粒子基本为球形,纳米ZnO/La2O3的平均粒径约为26 nm,红外光谱分析高分子的分解程度,在550℃时分解完全。水溶液中次甲基蓝染料在ZnO/La2O3半导体光催化条件下,pH值为9时,能迅速分解,在降解90 min时,次甲基蓝的降解率达到81%。     

高分子凝胶法制备纳米ZnO/La2O3及光催化性能

以Zn(CH3COO)2·2H2O,AgNO3为原料,丙烯酰胺为单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子凝胶法在550℃下制得纳米ZnO/La2O3.通过XRD物相分析,得知沉积稀土氧化物La2O3的ZnO纳米粒子样品的物相均是六方晶系纤锌矿结构;TEM形貌观察,粒子基本为球形,纳米ZnO/La2O3的平均粒径约为26 nm,红外光谱分析高分子的分解程度,在550℃时分解完全.水溶液中次甲基蓝染料在ZnO/La2O3半导体光催化条件下,pH值为9时,能迅速分解,在降解90 min时,次甲基蓝的降解率达到81%.     

复合电镀法制备纳米TiO2涂层光催化及电催化特性的比较

采用复合电镀方法,首次在泡沫铝表面成功制备出掺杂的纳米TiO2涂层。运用紫外一可见光（UV-VIS）分光光度计、X射线衍射（XRD）仪及SEM等对样品进行了分析与表征。XRD分析结果表明,纳米TiO2涂层由锐钛矿及金红石相组成,其平均晶粒的大小为25～38nm。光催化和电催化降解次甲基蓝溶液实验表明,泡沫铝负载纳米TiO2涂层降解次甲基蓝溶液的电催化活性明显好于光催化活性。当电催化降解6h后,次甲基蓝溶液的降解率达到36．4％,而在相同条件下光催化降解率仅为17．8％。