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.      

钒酸铋/二氧化钛-石墨烯宽光谱复合光催化剂的制备及性能

通过溶剂热法制备了具有可见光光催化活性的BiVO₄/TiO₂-石墨烯复合光催化剂.利用X射线粉末衍射、透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱和荧光发射光谱对样品进行表征,复合光催化剂的催化活性以模拟太阳光条件下降解水溶液中亚甲基蓝来评价.结果表明:BiVO₄/TiO₂-石墨烯复合光催化剂在530-800 nm的可见光范围具有很强的吸收峰.石墨烯的引入不仅拓宽了光谱响应范围,而且使得BiVO₄和TiO₂粒子均匀地分散在石墨烯薄片上,能快速捕获并迁移电子,有效地提高了光生载流子的分离效率,从而提高其光催化活性.      

CeO2/Bi2MoO6纳米复合材料的制备及 其增强光催化降解性能研究

采用水热法制备了一系列不同的CeO₂/Bi₂MoO₆纳米复合材料,分别考察了pH值（2~9）和Ce/Bi摩尔比（3 %~10 %）等因素对其光催化性能的影响.利用X射线粉末衍射、扫描电镜、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、光致发光光谱、瞬态光电流-时间响应等一系列分析测试手段对催化剂的组成、结构、光电性能等进行表征.结果表明,当pH=6时,所制备的Bi₂MoO₆（BMO）晶体形貌为细针状,复合CeO₂后形貌为厚片状,比表面积减小、晶体颗粒增大.在实验室模拟太阳光条件下（300 W氙灯)进行光催化活性测试,分别以罗丹明B（RhB）、亚甲基蓝（MB）和苯酚为模拟污染物,对复合光催化剂的光催化活性进行考察,结果表明,当CeO₂的含量为5 %时呈现出最高的光催化降解活性. 5 % CeO₂/BMO对RhB、MB和苯酚的光催化反应的速率常数分别为0.037 min-1、0.016 min-1和0.007 min-1,相对于纯的BMO分别提高了3.19倍、1.70倍和4.58倍.其光催化性能增强主要原因是CeO₂与Bi₂MoO₆复合后形成异质结有利于光生电子-空穴的有效分离,从而提高了活性自由基的含量.在自由基捕获实验中,超氧根离子自由基（·O2-）、羟基自由基（·OH）和空穴（h+）参与了光催化降解,其影响顺序为:·O2->·OH>h+.      

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。     

晶面协同NaF–TiO2/rGO的制备及其光催化性能

为解决二氧化钛（TiO₂）光生载流子寿命短的问题,以钛酸四丁酯、氟化钠和石墨粉为原料,采用水热法制备了NaF–TiO₂/rGO复合材料,通过透射电镜（TEM）、X射线能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）、光致发光光谱（PL）、紫外漫反射光谱（UV–Vis）对复合材料的微观形貌、物相组成、晶型、荧光强度等特性进行了表征,并以降解罗丹明B（RhB）测试其光催化活性及降解机理。实验结果表明,制备得到的产物主要为{001}、{101}晶面协同的锐钛矿相TiO₂并均匀分布于rGO表面,NaF与rGO的加入可有效降低其电子–空穴对的复合速率以及带隙宽度从而提高光催化活性。在最佳制备条件下,催化反应80 min后对1×10–5 mol·L–1 罗丹明B（RhB）溶液的降解率可达99.8%,降解速率常数（0.0448 min–1）是NaF – TiO₂的1.67倍,且复合材料的催化性能随其投加量的增大先加强后保持稳定,pH适用范围为3～11;自由基猝灭实验结果表明,在光催化降解过程中,起主要作用的活性物质是·OH和h+。      

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.      

Ag2C2O4/TiO2异质结的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型TiO₂,通过沉淀法成功将Ag₂C₂O₄沉积于TiO₂表面制备了Ag₂C₂O₄/TiO₂异质结。采用孔隙比表面分析仪(BET)、X-射线衍射仪(XRD)等对Ag₂C₂O₄/TiO₂异质结结构和光响应能力进行了表征;运用表面光电压仪(SPS)等对光催化剂的光生电荷分离特性进行了研究;考察了异质结光催化剂对模拟污染物罗丹明B的催化降解性能。结果表明：当Ag₂C₂O₄/TiO₂摩尔比为7.0%时,异质结光催化剂的光生电子-空穴分离速率最高,该光催化剂对罗丹明B的光催化降解性能最好。     

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.      

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。     

水热法合成Ag2CO3/ZnO异质结复合光催化剂及其光催化性能

采用水热法合成了一系列不同Ag₂CO₃含量的新型Ag₂CO₃/ZnO异质结复合光催化剂, 运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)等系列手段对所制备的光催化剂进行了表征, 并以紫外光(254 nm)为光源, 评价了催化剂光催化降解甲基橙的活性, 考察了不同Ag₂CO₃复合量、不同水热温度对ZnO复合光催化剂反应活性的影响.结果表明, 当Ag₂CO₃含量为2 %、水热温度为140 ℃, 复合光催化剂具有最大的光催化活性, 降解率达到86.31 %.Ag₂CO₃/ZnO异质结复合光催化剂具有更高的光催化活性主要原因是复合光催化剂对紫外光有很强的吸收能力, 适量Ag₂CO₃能提高光生电子-空穴对的分离效率, 并改善催化剂的物理性能.      

镍掺杂TiO2纳米管的制备及光催化性能研究

通过前驱体水热法成功制备出不同镍掺杂比例的二氧化钛纳米管粉体,利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)等对其进行检测表征.制备出的镍掺杂二氧化钛纳米管具备相对分离和独立的管状形貌,管径约10 nm,其对应的EDS谱图中出现了镍的特征峰.经50...     

二氧化钛基材料光催化降解VOCs的研究进展

挥发性有机污染物(VOCs)大量排放导致的人体健康和环境问题已引起广泛关注,如何高效环保地去除VOCs一直是催化化工行业领域的热点和难题之一.光催化氧化技术(PCO)被认为是有效的环境污染物治理方法之一.TiO₂作为研究时间最长的光催化剂,具有成本效益高、稳定性好和光催化降解能力强等优点.然而,无法利用可见光和光激发电荷载流子分离效率低等瓶颈问题始终制约着其进一步发展.通过改性来克服TiO₂固有限制和提高TiO₂光催化氧化降解VOCs能力势在必行,立足于TiO₂光催化去除VOCs的基本原理,面向影响光催化反应的关键因素,从掺杂、半导体复合、缺陷工程、晶面工程、载体吸附和形貌调控等几个方面出发对近年TiO₂基材料设计及其在光催化降解VOCs领域应用的研究进行了系统的归纳和总结,并对如何进一步改进基于TiO₂的光催化氧化VOCs技术提出展望.     

HNO3和γ-Fe2O3改性椰壳活性炭吸附性能研究

为了提高活性炭的吸附性能,对市售椰壳活性炭进行硝酸改性和负载γ-Fe2O3催化剂改性。对改性前后的椰壳活性炭分别进行了碘值吸附和亚甲基蓝吸附实验,结果表明:硝酸改性和负载γ-Fe2O3催化剂改性后椰壳活性炭的碘吸附值分别提高了16.1%和39.3%;硝酸改性后椰壳活性炭的亚甲基蓝吸附值提高了10.7%,负载γ-Fe2O3催化剂改性椰壳活性炭的亚甲基蓝吸附值降低了3.5%。两种改性方法对椰壳活性炭的总体吸附能力都有所增强,其中负载γ-Fe2O3催化剂改性椰壳活性炭总体吸附能力强于硝酸改性椰壳活性炭。本研究结果可为活性炭治理钢铁企业烧结烟气中的SO2和NOx提供借鉴。     

TiO2-SiO2复合气凝胶的常压干燥制备及光催化降解含油污水活性

以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为原料,利用溶胶凝胶工艺制备出不同硅含量的TiO₂-SiO₂复合醇凝胶.结合老化液浸泡和小孔干燥工艺,在常压下干燥得到完整的TiO₂-SiO₂复合气凝胶块体.采用扫描电子显微镜、BET比表面积测试、X射线粉末衍射等测试手段对复合气凝胶的微观结构和物化性能进行了测试和表征.测试结果表明,复合气凝胶具有良好的性能,Ti和Si元素在气凝胶中分布均匀.随着SiO₂含量的增加,复合气凝胶的密度逐渐变小,比表面积增大,孔隙率增加,转变为锐钛矿相的相变温度升高.经高温煅烧晶化处理,复合气凝胶转变为锐钛矿相结构.以乳化后的渤海原油水溶液作为含油污水模拟溶液,测试了复合气凝胶对含油污水的催化降解性能.污水降解结果显示复合气凝胶对渤海原油污水具有较好的催化降解活性.在SiO₂摩尔分数低于30%时,随着硅含量的增加,复合气凝胶的光催化降解率升高;但当SiO₂摩尔分数高于30%后,继续增加SiO₂掺入量,反而造成复合气凝胶催化能力下降.对于SiO₂摩尔分数为30%的复合气凝胶,获得了最佳的催化降解效果,90 min催化降解率达95%.