以WS_2/g-C_3N_4杂化复合物为共催化剂提高TiO_2光催化活性（英文）

采用液相剥离和溶剂热法制备TiO_2/WS_2/g-C_3N_4复合光催化剂。通过液相剥离的方法在乙醇体系中将块状WS_2和C_3N_4剥离得到相应的纳米片;利用热处理法使TiO_2纳米粒子原位生长并固定于WS_2/g-C_3N_4纳米片上。采用光催化降解甲基橙(MO)来评价TiO_2/WS_2/g-C_3N_4的光催化活性。结果表明,TiO_2/WS_2/g-C_3N_4复合光催化剂的光催化活性远高于纯态TiO_2,g-C_3N_4及TiO_2/g-C_3N_4复合物,这主要归因于WS_2/g-C_3N_4杂化复合物与TiO_2纳米粒子之间的协同作用,有效促进了复合光催化剂中光生电子/空穴对的分离,提高了光子的利用率。活性自由基的捕获实验表明,·O_2~-对MO的降解起着决定性的作用,这说明·O_2~-是光催化反应过程中主要的活性自由基。     

以Ti(OBu)_4为钛源、三聚氰胺为氮源通过溶胶-凝胶法制备高活性光催化剂TiO_2/g-C_3N_4（英文）

以Ti(OBu)_4为钛源、三聚氰胺为氮源,通过溶胶-凝胶和高温煅烧两步法制备了高活性可见光光催化剂TiO_2/g-C_3N_4。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis diffuse reflectance spectra)等手段对其进行了表征。结果表明:TiO_2镶嵌在石墨相的g-C_3N_4中,并与g-C_3N_4构成TiO_2/g-C_3N_4复合材料。由于TiO_2与g-C_3N_4的协同作用,扩大了TiO_2/g-C_3N_4的可见光吸收范围和强度,因而具有很好的可见光光催化性能。     

石墨相碳化氮复合材料的制备及其可见光光催化性能的研究

目的提高半导体石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的光催化性能。方法通过Hummers法和半封闭一步热裂解法制备了氧化石墨烯(GO)和g-C_3N_4,再分别利用溶剂热法、热缩聚法和浸渍化学还原法制得相应的TiO_2/g-C_3N_4、ZnO/g-C_3N_4、RGO/g-C_3N_4复合材料。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对复合材料进行表征,并以降解罗丹明B(Rh B)来评价其在可见光下的光催化性能。结果以尿素与三聚氰胺的混合物为原料通过热裂解法制备的g-C_3N_4,比使用纯尿素制备的g-C_3N_4具有更优的催化效果。TiO_2、ZnO、RGO的引入提高了g-C_3N_4的光催化活性,Rh B的降解率分别为95.6%、95.0%、78.1%。RGO质量分数为2.0%时,RGO/g-C_3N_4复合材料的催化效率最高。结论通过g-C_3N_4特殊的能带调控优势与TiO_2、ZnO、RGO的协同作用,提高了复合材料在可见光区的吸收强度和电子传导能力,进而提高了在可见光下的光催化性能。     

石墨相g-C_3N_4的制备及其可见光活性的影响因素

利用二氰二胺与尿素的复合粉末作为前驱体,通过简单的高温烧结法制备石墨相g-C_3N_4光催化剂。采用XRD、FESEM、TEM、BET、XPS和DRS等分析手段对g-C_3N_4的微观结构进行表征,并考察尿素加入量、催化剂浓度、染料初始浓度、溶液pH值以及光源等对光催化降解甲基橙的影响。结果表明:复合粉末前驱体所制备的g-C_3N_4具有典型的多孔结构,相比于纯二氰二胺或纯尿素所制备的产物具有更高的比表面积。随着尿素含量增加,g-C_3N_4产物的禁带宽度逐渐增大,而其表面的C和N摩尔比则从0.70降至0.60。可见光光催化降解甲基橙的实验结果显示随着尿素含量的增加,g-C_3N_4的光催化活性也随之增强,表明g-C_3N_4的表面化学组成及其氧化还原能力对可见光光催化活性起主要作用,而比表面积起次要作用。     

TiO_2:Ho~(3+)纳米线下转换光阳极的制备及其光电性能(英文)

采用水热法制备Ti O2纳米线前驱体,将其浸入Ho(NO3)3水溶液并取出煅烧,得到Ti O2:Ho3+下转换纳米线,用其制备染料敏化太阳能电池的光阳极,探讨其光电性能。用扫描电镜和X射线衍射分别表征Ti O2:Ho3+纳米线的形貌和结构。荧光光谱和紫外-可见吸收光谱显示Ti O2:Ho3+下转换纳米线可以将近紫外光和中紫外光转化为可以被N719染料吸收的可见光。与纯Ti O2纳米线作为光阳极的电池相比,以Ti O2:Ho3+下转换纳米线作为光阳极的电池有较好的光电转换效率,且当Ho3+掺杂量为4%时(质量分数),电池效率提高了一倍。Ti O2:Ho3+下转换纳米线拓宽光谱响应范围至近紫外光和中紫外光区,提高了电池的短路电流密度,从而电池效率提高。     

级配光阳极中大颗粒粒径对柔性染料敏化太阳电池的性能影响

以不同粒径的纳米晶氧化钛颗粒为原料,按照一定比例混合,制成TiO_2浆料,将其涂敷在ITO-PEN导电聚合物基板上制成光阳极薄膜。同时利用溅射法制备Pt对电极,将两者组装成三明治结构的电池器件。重点考察了级配浆料中大颗粒粒径对电池光电性能的影响,同时也研究了光阳极膜厚和电极溅射时间对电池的影响。研究发现,随着光阳极中TiO_2大颗粒粒径的增加,光阳极在可见光范围内的反射有明显提高。当膜厚为5.5μm、浆料中添加60 nm大颗粒、对电极Pt溅射时间30 s时,柔性DSC的光电性能最优。     

氧化参数对TiO_2纳米管结构及双室光电化学池产氢性能的影响

采用乙二醇电解液,在不同氧化电压、氧化时间条件下通过阳极氧化纯钛片制备了一系列TiO_2纳米管阵列薄膜。使用场发射扫描电镜(FESEM)表征TiO_2纳米管的表面、断面形貌,探讨氧化时间及氧化电压对纳米管生长速率的影响。同时通过电化学方法测试TiO_2纳米管的光电化学性能,以无外加电压下双室光电化学池中的产氢量考察其光催化活性。结果表明,相比延长氧化时间,提高氧化电压更容易获得高长/径比的TiO_2纳米管阵列,同时可显著提高TiO_2纳米管的光电流、光电转换效率及产氢量。     

敏化太阳能电池电极的制备与性能研究

通过水热法制备了TiO_2纳米棒阵列、纳米片和微球,并在此基础上制备了复合TiO_2电极,分析了不同配比的复合电极的光电性能。结果表明,在复合太阳能电极中增加TiO_2纳米片的含量可以提升整体的晶化效果;不同TiO_2纳米片含量的复合电极荧光峰强变化特征相似,4种不同TiO_2纳米片含量的复合电极中,50NS复合电极的荧光峰处于最低值且具有最小的界面电阻,电子的传输速率将更快;在TiO_2纳米片含量为50%时,即50NS复合TiO_2电极的光伏性能最好。     

g-C_3N_4/BiPO_4光催化剂合成及光催化性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和Na_3PO_4·12H_2O为原料通过水热法合成了Bi PO_4,用g-C_3N_4分子对其表面修饰,利用超声杂化提高磷酸铋的光催化效率和稳定性。采用X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电镜、透射电镜和比表面积及孔隙度分析仪等对其进行了表征,并在光催化反应装置中模拟可见光条件,对合成的g-C_3N_4/Bi PO_4光催化剂以亚甲基蓝为目标降解物时的催化活性进行了系统的研究。结果表明:在掺杂g-C_3N_4之后,可见光条件下Bi PO_4的光催化活性得到较大程度提升。当g-C_3N_4掺杂量为Bi PO_4的7%时,该复合光催化剂在可见光下的光催化活性最高。     

Ag/TiO2纳米管的制备及其光催化性能

对纯钛片进行阳极氧化,得到长度约2 μm的TiO_2纳米管,在AgNO_3溶液中TiO_2纳米管在紫外光照射下,成功的将Ag~+离子还原为Ag单质,并沉积在TiO_2纳米管表面;用XRD,SEM和XPS对制备的样品进行表征,结果显示:Ag微粒(10～120 nm)是以单质的形式,不均匀的分布在TiO_2纳米管表面,并具有很好的化学稳定性;Ag/TiO_2纳米管光电催化效率随Ag量的增加而增加,但超过最佳值后降解效率就会下降:实验显示Ag含量为1.15%的Ag/TiO_2纳米管降解效率最高,紫外光照射3 h后,初始浓度为10×10~(-6)mol/L的亚甲基蓝溶液降解率达到100%,比未掺杂Ag的TiO_2纳米管降解效率提高了22.98%.     

TiO2光生阴极保护纳米薄膜研究进展

光生阴极保护是一种新型的电化学保护方法,近年来成为腐蚀防护领域的研究热点。TiO_2薄膜具有光生电子-空穴对分离能力优异、稳定性良好、价格低廉等优点,在光生阴极保护技术中具有突出优势。首先介绍了TiO_2薄膜光生阴极保护原理,随后介绍了TiO_2薄膜材料的不同制备方法,包括溶胶-凝胶法、阳极氧化法、水热法、热分解法、电泳沉积法和磁控溅射法等。接着针对目前TiO_2薄膜材料存在的问题,阐述了不同掺杂/复合改性方法,主要有掺杂金属和非金属、表面金属沉积、纳米碳材料复合和半导体复合等。同时,总结了不同TiO_2涂层/金属体系(TiO_2/不锈钢体系、TiO_2/铜体系和TiO_2/碳钢体系等)的光生阴极保护研究进展。最后,对TiO_2光生阴极保护技术今后的发展进行了展望,指出拓展TiO_2薄膜的光吸收范围,提高TiO_2光生电子-空穴对的分离效率,获得高结合力、高耐磨性、抗老化的TiO_2涂层,将是未来光生阴极保护领域的重要发展方向。     

新型WO_(3-x)/TiO_2薄膜光阳极光电催化还原CO_2制备甲酸（英文）

采用刮涂法制备一种新型光阳极WO_(3-x)/TiO_2薄膜,并对其进行光电催化还原CO_2制备甲酸。运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对光阳极薄膜进行表征。通过XPS确认WO_(3-x)中存在氧空位,并通过电位滴定法精确测定WO_(3-x)中的氧指数。光电催化还原CO_2 3h后,WO_(3-x)/TiO_2薄膜光阳极的甲酸产量为872nmol/cm2,是WO_3/TiO_2薄膜光阳极的1.83倍。光电化学测试表明,由于氧空位的存在提高材料电荷传输性能,从而提高光电催化还原CO_2活性,故WO_(3-x)/TiO_2薄膜光阳极相对WO_3/TiO_2具有更好的光电催化还原活性。     

Fe_2O_3/TiO_2纳米复合材料对304不锈钢的光生阴极保护性能

采用化学浴法在阳极氧化的TiO_2纳米管表面沉积Fe_2O_3,制备Fe_2O_3/TiO_2纳米复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)等手段对材料的形貌、晶相、成分、光响应性等进行表征。通过测试可见光下开/闭光时的开路电位(OCP)、光致激发电流(i-t)、电化学阻抗谱(EIS)等研究复合材料的光电性能。结果表明,Fe_2O_3纳米颗粒的修饰能增加TiO_2纳米管对可见光的利用效率,增强阴极保护性能。0.05 mol/L Fe(NO_3)_3制备的Fe_2O_3/TiO_2纳米复合材料在可见光下,耦联304不锈钢后光生电位达-740mV,比纯TiO_2纳米管低约300 mV,对304不锈钢起到更好的阴极保护效果。     

Cathodic Electro—Deposition of WO3 And Its Photoelectrochemical Anticorrosion for Copper Under Visible Light

采用阴极电沉积法制备了具有可见光光电响应的WO3薄膜电极.考察了制备工艺条件和光反应体系组成对电极光电响应性能的影响.结果表明:沉积电位-0.45 V(相对于饱和甘汞电极)、沉积时间1600 s、烧结温度400℃时电极光电性能较好;在光电化学电池中,阳极室添加空穴捕获剂(如甲酸和升高溶液pH值,有利于光电流输出.在阳极室溶液组成为0.5 mol/dm3Na2SO4 0.5 mol/dm3HCOOH(pH 9.6)时,WO3薄膜电极在可见光光照下可对4 mol/dm3NaCl溶液中金属Cu进行光电化学防腐蚀,为利用可见光实现对金属防腐蚀提供了一条新的途径.     

染料敏化太阳能电池中石墨烯-二氧化钛光阳极的研究进展

染料敏化太阳能电池是太阳能电池的重要分支,石墨烯能够显著改善基于二氧化钛颗粒的染料敏化太阳能电池的光阳极的性能,近几年吸引了材料科学和能源领域的广泛关注。在二氧化钛光阳极中加入石墨烯,能够降低复合反应、提升电子传输性能、增强光散射效率,最终提升光电转换效率。基于石墨烯加入TiO2光阳极的两种方式,即通过直接和TiO2混合,成为纳米复合物和作为界面改性剂改良界面,总结了最近使用石墨烯-二氧化钛光阳极为基础的染料敏化太阳能电池的发展情况,进而提出改善石墨烯的品质和改变光阳极的能级结构将是提高石墨烯-二氧化钛光阳极的染料敏化太阳能电池效率的重要发展方向。     

复合电沉积制备Ni-Fe/TiO2镀层及其耐蚀性

通过复合电沉积法制备了Ni-Fe/TiO_2镀层,采用扫描电镜、能谱仪、Tafel曲线、电化学阻抗谱等方法对Ni-Fe/TiO_2复合镀层的表面形貌、成分和耐蚀性进行了研究。结果表明:随着镀液中TiO_2微粒添加量的增加,镀层表面裂纹减少,TiO_2微粒在镀层表面分布更为均匀;镀层中TiO_2的含量增加,Fe的含量降低,Ni的含量增加;镀层的耐蚀性增强。     

Keggin型磷钨酸复合TiO_2染料敏化太阳电池的制备及性能

采用浸渍负载法制备Keggin型磷钨酸(PW_(12))-TiO_2粉体,再与TiO_2混合,通过刮涂法得到PW_(12)/TiO_2薄膜。利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱等分析PW_(12)/TiO_2薄膜的形貌、光吸收性质,并以D102为染料敏化组装成太阳电池,对其光电转化性能进行研究。结果表明:PW_(12)-TiO_2粉体平均粒径为20 nm,TiO_2为锐钛矿型,通过两步法制备的PW_(12)/TiO_2薄膜保持磷钨酸结构不变;磷钨酸的引入不仅没有改变TiO_2薄膜的形貌和结构,反而促进了电子在薄膜内部的传输和电子空穴的分离,降低了电子在薄膜中传输阻力,提高了电池的光电转换效率。当PW_(12)质量分数为3.3%时,由PW_(12)/TiO_2薄膜组装的DSSC最大短路电流密度(JSC)为9.52 m A/cm2,最高总能量转换效率(η)为3.5%。     

Schiff-base-rich g-C_xN_4 supported PdAg nanowires as an efficient Mott-Schottky catalyst boosting photocatalytic dehydrogenation of formic acid

Developing an efficient photocatalyst,catalyzing formic acid(FA) dehydrogenation,can satisfy the demand of the H_2 energy.Herein,a graphitic carbon nitride(gC_xN_4)-based nanosheet(x=3.2,3.6 or 3.8) with melem rings conjugated by Schiff-base bond(N=C-C=N) was synthesized,tuning the bandgaps(Eg) of graphitic carbon nitride(g-C_3 N_4) in the range of 1.8 E_g 2.7 eV,and grown PdAg nano wires(NWs) on its surface forming an efficient PdAg NWs/g-C_xN_4 Mott-Schottky heterojunction for enhancing dehydrogenation photocatalysis of FA.The boosting photocatalysis benefits from the Schiff-base bond tuning the Eg of g-C_3 N_4 and strongly coupling from the heterojunction.Among the heterojunction,the Pd_5Ag_5 NWs/g-C_(3.6)N_4 exhibits the best dehydrogenation photocatalysis of FA [turnover frequency(TOF)=1230 h~(-1)]under visible light {λ 400 nm) without any additive at 25℃,which is the best value among ever-reported ones.This work provides a new strategy to boost dehydrogenation photocatalysis of FA,which will be promising for practical application of H_2 in future energy field.     

Plasmonic photo-assisted electrochemical sensor for detection of trace lead ions based on Au anchored on two-dimensional g-C_3N_4/graphene nanosheets

In this paper, a plasmonic photo-assisted electrochemical sensor, Au anchored on two-dimensional(2 D)graphitic carbon nitride(g-C_3N_4)/reduced graphene oxide(rGO) nanosheets(Au/g-C_3N_4/rGO), was facile fabricated.The morphology and structure of the composite are characterized by transmission electron microscope, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction and ultraviolet–visible spectrophotometer(UV–Vis). Based on the semiconductor of g-C_3N_4 and optical properties of surface plasmon resonance for Au, the as-prepared Au/g-C_3N_4/rGO showed high sensitivity for the detection of trace lead ion [Pb(Ⅱ)] by differential pulse anodic stripping voltammetry in the presence of visible light illumination. Under optimized conditions, the limit of detection(signal-to-noise ratio(S/N) = 3) Pb(Ⅱ) detection can be low to0.1 nmol·L-1. In addition, the interference research and real soil sample detection were measured to confirm the possibility of practical applications.     

Facile synthesis of Zn(Ⅱ)-doped g-C_3N_4 and their enhanced photocatalytic activity under visible light irradiation

Zn(Ⅱ)-doped graphitic carbon nitride(g-C_3 N_4)with high photodegradation activity was prepared by one facile step. The morphology and structure of the prepared Zn(Ⅱ)-doped g-C_3 N_4 were investigated, and the results showed that Zn(Ⅱ) could self-disperse during the pyrolysis process and Zn–N bond was formed between g-C_3 N_4 and Zn. The dope of Zn(Ⅱ) influenced the structure of g-C_3 N_4.The performance of photocatalytic activity of Zn(Ⅱ)-doped g-C_3 N_4 series indicated that the doped g-C_3 N_4 with a small quantity of Zn(0.10 wt%) exhibits the best photocatalytic performance. The photodegradation activity for methyl orange was 2 times higher than that of pure g-C_3 N_4.However, the photocatalytic activity decreased with the further increased content of Zn, which may be attributed to the structure change of g-C_3 N_4 and the interaction of Zn–N bond between Zn and g-C_3 N_4. Moreover, Zn(Ⅱ)-doped g-C_3 N_4 showed good recycling photocatalytic stability.