整体式光催化材料的制备及应用研究进展

随着工业的快速发展以及人口增长对能源的巨大需求,化石燃料的过度消耗导致了严重的环境污染和能源危机,威胁人类未来的生存和发展。光催化技术(Photocatalysis)利用绿色的太阳能为能源,被认为是解决环境污染和能源危机最有前景的技术之一。在太阳光的照射下,光催化剂可以吸收光能并将其转化为化学能,用于污染物处理和清洁能源生产。因此,光催化技术的开发和应用受到了世界范围内的广泛关注。光催化技术的核心是光催化材料。在过去的几十年里,随着制备技术的发展以及对光催化技术理解的加深,光催化材料已经从最初的TiO_2发展到各种金属氧化物、硫化物、氮化物以及金属单质、非金属和有机光催化材料,其应用也从液相的污染物去除、水分解发展到有机合成和各种气相光催化反应,包括NO氧化、CO_2还原、CH4活化等。目前大部分研究集中在如何提高光催化活性,然而,由于光催化材料主要以粉末形式存在,其具有强烈的聚集倾向,在实际的应用过程中,只有表层的光催化材料可以吸收光能以及吸附污染物,大部分的光催化材料对活性没有贡献,导致光催化效率较低。另一方面,粉末的飞散不仅造成回收操作复杂,而且易引起二次污染。近年来,整体式光催化材料(Monolithic photocatalyst)受到了极大的关注,其具有丰富的孔结构和大的比表面积,有效提高了与污染物的接触面积以及对光能的利用率。此外,整体式光催化材料优异的宏观特性使其具有极高的可操作性和简单快捷的回收能力,避免了二次污染。随着制备技术的不断发展,整体式光催化材料已经从均相的整体式气凝胶光催化材料(Aerogel photocatalyst)发展到不同组成的整体式复合型光催化材料(Hybrid photocatalyst),同时,其应用也从简单的物理吸附扩展到光化学反应,包括环境修复以及清洁能源生产。本文总结了整体式光催化材料的制备策略,特别强调了整体式气凝胶光催化材料和复合型整体式光催化材料的典型合成路线及在液相污染物的去除、气相污染物的去除、水分解和光催化CO_2转换方面应用的最新研究进展。     

改性纳米氧化钛光催化材料的研究进展及应用

综述了近年来国内外有关纳米氧化钛光催化剂离子掺杂、光敏剂敏化、半导体复合、掺氮等改性方法的研究,并对这些方法的原理进行了解释和说明,讨论了建立完善的光催化评价体系对于该领域的推动作用,展望了纳米氧化钛光催化材料工业应用及发展前景.     

多硫化铟基复合光催化材料的制备及应用

在该文的研究中,通过简单的水热法制备处理产生的多硫化铟纳米颗粒粒径相对较小,具有较大的比表面积。但是多硫化铟颗粒在水溶液中会产生聚集体,在反应之后各颗粒之间无法达到完全分离,这样就会影响回收利用。为了克服应用方面的障碍,进一步提升多硫化铟的应用效果,该文将多硫化铟粉末负载在适宜的载体上进行应用探索。基于此,该文主要对多硫化铟基复合光催化材料的制备及应用进行了简单的分析研究。     

钛酸锶光催化材料研究进展

近年来,钙钛矿型化合物以其特有的结构在光催化领域成为国内外研究的热点。钛酸锶(SrTiO3)是一种典型的钙钛矿型复合氧化物,具有稳定性高、无毒性,载流子迁移率高,光催化活性高等特点,作为半导体有低阻的电子运输结构和对小分子高效的氧化还原能力,是一种极具开发潜力和应用前景的光催化材料。主要介绍了SrTiO3材料的结构、制备方法与光催化机理,并对近年来SrTiO3在光催化领域的改性研究进行综述。最后在现有研究成果的基础上,对SrTiO3光催化材料的未来发展动向进行简要分析,有助于研究者取得进一步突破。     

铁电材料光催化的研究进展

光催化材料因能利用太阳能净化环境而备受关注。一些铁电材料可以被太阳光激发,实现目标物的降解,且其自发极化有望解决光催化产生电子和空穴的复合问题,成为光催化材料的研究热点之一。对具有铋层状结构、钙钛矿结构、R3c空间群的菱形结构、层状钙钛矿结构和烧绿石结构的铁电材料光催化的研究现状进行了归纳和综述。     

光催化材料的最新研究进展

综述了最近几年TiO2改性的研究,简要介绍了其他光催化材料的研究进展,并结合本课题组的工作,介绍了对一种新型光催化材料Bi-Ti-O系列材料研究的最新进展.指出今后光催化材料的发展方向仍以TiO2改性的研究为主导;以钛酸铋(Bi4Ti3O12、Bi12TiO20)为代表的新型光催化材料,有着催化效率高,低能隙等突出的优点,有着广阔的应用前景.     

TiO_2柱撑光催化材料的制备及应用进展

TiO_2半导体以无毒、稳定、廉价等优势在光催化领域备受青睐。将层状材料与TiO_2复合可以通过提高对TiO_2的固载、降低光生电子对复合等优势进一步提高光催化效率。综述了近几年来TiO_2柱撑光催化材料的研究进展,重点介绍了可与TiO_2形成柱撑结构的基体材料,同时探讨了该材料发展过程的挑战。     

光催化降解汽车尾气道路材料的应用研究进展

随着我国经济社会快速发展,生态环境污染问题也越发紧迫,其中汽车尾气的排放是导致大气污染的主要原因之一。光催化降解技术是当前全球治理生态环境污染问题的新型处理技术,将该技术应用于降解汽车尾气等有害气体,不仅对改善大气环境具有重要的意义,还可促进绿色生态道路的建设进程。本文对光催化降解汽车尾气的基本原理、路用光催化材料的研究进展以及光催化降解汽车尾气道路材料的实际应用研究近况进行了综述,分析了当前以TiO₂为主要材料的光催化技术在降解汽车尾气方面存在的技术难题,并对光催化降解汽车尾气道路材料的应用研究进行了展望。     

MXene的制备与光催化应用的研究进展

MXene材料由于拥有较大的比表面积和丰富的表面基团以及对可见光良好的吸收性,使其在光催化方面拥有着广泛的用途,但存在合成时表面官能团难以精确调控等问题。概述了MXene的一些主要合成方法,将合成方法分成了含氟和不含氟两大方向,含氟方法介绍了HF酸刻蚀法、盐酸(HCl)和氟盐刻蚀、氢氟化铵(NH₄HF₂)刻蚀和熔融氟盐高温刻蚀法。不含氟的方法介绍了路易斯酸法、盐酸-水热刻蚀、碱溶液刻蚀、电化学刻蚀法。同时,归纳了MXene材料的插层方法及其在光催化方面的一些应用,并指出MXene基复合材料是提高材料光催化性能的一种有效方式,同时由分析表明MXene材料可以作为其他光催化材料的助催化剂,用来提高其他光催化材料的光催化性能。     

生物质炭材料的制备及应用研究进展

炭材料结构和性能的不断完善促使其应用范围不断拓展、需求量增大,煤炭等传统化石资源大幅度开采和消费导致炭材料优质原料的储量锐减、环境污染等危机凸显,环保、廉价、可再生的生物质资源为炭材料制备提供了可靠的原料保障,但生物质炭材料的性能相对于煤基炭材料还略显不足,结构特性及其应用范围还有待完善和拓展。基于此,对目前制取生物质炭材料的主要原料种类和性质、制备和改性方法及其应用领域进行了综述,重点描述了生物质炭材料在不同行业中的特色功能性应用,并提出生物质制备炭材料的研究应该重点关注其物理强度的提高等方面。     

示温材料的制备及应用研究进展

示温材料作为一种功能材料,在生产、生活等方面有着广阔的应用前景.详细综述了可逆示温材料的组成、制备、变色机理,着重介绍了可逆有机示温材料在各个领域的应用,最后展望了可逆示温材料的发展.     

涂覆型TiO_2光催化材料的制备及光催化性能研究

以溶液凝胶法制备TiO_2溶胶,用氧化铝球为载体,采用浸渍法制备涂覆型TiO_2光催化材料用XRD、SEM、UV-Vis等方式进行性能表征;将制备的涂覆型TiO_2光催化材料装入自制的管式光催化反应器中,以甲苯为目标污染物,研究了其光催化性能。结果表明,氧化铝球载体涂覆前后形貌发生改变,涂覆后氧化铝球载体表面包裹一层较为均匀光滑的锐钛矿相TiO_2,该晶相对紫外光源吸收率更高。并考察涂覆方式、光源、甲苯进气浓度、停留时间、相对湿度等因素对涂覆型TiO_2光催化性能的影响。试验发现,在相同条件下,涂覆型TiO_2比喷涂型TiO_2去除甲苯效率高20%左右。且在光源为254nm,甲苯进气浓度43mg/m~3,停留时间117s,相对湿度70%条件下,涂覆型TiO_2对甲苯去除率可高达80%左右。     

黑磷纳米光催化材料研究进展

黑磷(black phosphorous,BP)作为一种新型的二维材料,具有基于层数可调节的带隙(0.3～2.0 e V)和高的载流子迁移率(1000 cm2·V-1·s-1)等特性,在光催化领域被广泛关注.黑磷在可见光及近红外光区域具有强的吸收,是一种宽光谱响应的半导体光催化材料,具有其他材料无法比拟的优点;高的载流...     

二氧化钛光催化研究进展及应用

综述了二氧化钛光催化研究的国内外进展及发展概况,并就其光催化机理、载体形式、应用等方面树了概述。     

碘氧化铋光催化材料的研究进展

铋系半导体材料是一类重要的光催化材料,而碘氧化铋是其中带隙较窄的少数几种之一,其光吸收波长范围几乎覆盖全部可见光,具有较强的可见光响应性能。然而,这一优势没有得到充分利用,块体碘氧化铋的光催化性能并不理想,需要通过改性,使其光催化性能得到增强。由于碘氧化铋的层状结构在铋系光催化材料中非常具有代表性,几乎所有铋系光催化材料的改性增强策略都能用于碘氧化铋的改性,故其相关研究对于铋系光催化材料研究有较高的参考价值,引起了许多研究者的关注。为此,对近年来围绕碘氧化铋结构调控、形貌调控、复合和表面修饰等方面的改性研究进行综述,分析和总结改性处理在促进光吸收、载流子传输与分离、调控带隙结构等方面的作用机制,为新型可见光光催化材料的研究提供借鉴。     

SrTiO_3光催化材料的研究进展

简要介绍了近十几年SrTiO3作为光催化材料在制备技术和光催化性能改性方面的进展,并对其未来发展动向进行了简要分析。概述了不同改性方式提高SrTiO3光催化活性的机理,列举了部分SrTiO3光催化材料改性成果和计算学理论工作对提高SrTiO3光催化活性的机理的分析解释,指出随着SrTiO3光催化材料改性体系的完善,不断引进新的实验处理手段结合复合改性方式是SrTiO3光催化材料改性的发展方向,且计算材料学将为其提供有力指导。     

CdS复合光催化材料的研究进展

硫化镉是一种具有光催化活性的半导体材料,但容易发生光腐蚀效应,其在光催化领域的应用被大大限制。将硫化镉制成不同类型的复合材料,在减弱光腐蚀效应的同时提升材料光催化能力。针对CdS复合材料的合成、光催化活性与机理进行总结,希望能为硫化镉复合材料的研究工作提供指导帮助。     

SnO_2光催化材料的研究进展

SnO_2在常温下禁带宽度为3.6eV,是一种N型半导体,其结构可控、可调,在光催化领域具有良好的应用前景,逐渐成为国内外研究的热点。分析了SnO_2晶体结构及其掺杂、复合等改性方法,概述了SnO_2及其改性材料在光催化制氢和光催化降解有机污染物领域的研究进展,阐明了诸多改性方法对促进SnO_2光催化性能的主要原因是提高光生电子和空穴的分离效率,并指出SnO_2基光催化材料目前存在的问题,对未来的研究方向做出了展望。     

生物质炭材料的制备及电化学应用研究进展

炭材料作为重要的电极材料在电化学方面有较为广泛的应用,是目前电化学领域的热点研究方向之一。生物质材料是价廉易得的可再生资源,为炭材料的制备提供了丰富的碳源。综述了生物质炭材料的性质、制备所需的植物原料、制备方法以及生物质炭材料在电化学应用领域的研究进展。