不同钛源掺碳二氧化钛可见光催化活性的研究

为拓展二氧化钛对可见光的响应,采用溶胶-凝胶法、水解法制备了碳掺杂二氧化钛粉末。用X射线衍射、比表面分析和紫外-可见光漫反射吸收光谱等方法对制备的样品进行了表征,对可见光照射下的光催化活性进行了测试,并考察了煅烧温度对光催化活性的影响。结果表明：碳掺杂致使二氧化钛在可见光区的光吸收增强,在降解甲基橙的实验中表现出良好的可见光催化活性;随煅烧温度的增加,晶粒增大,可见光催化活性减弱。     

N掺杂TiO_2光催化剂的制备与表征

以饱和尿素溶液水解工艺制备TiO2煅烧前驱体,在前驱体中引入掺杂氮源,于400~700℃的空气气氛下煅烧2 h,制得淡黄色的掺氮TiO2光催化剂;对样品进行XRD,UV-Vis及XPS等测试和表征,并研究其可见光催化活性。结果表明,掺杂氮是以化学键形式掺入TiO2晶格的,含量约3%,并随煅烧温度的升高而略有降低,较低煅烧温度下的样品可见光催化活性较强;样品的粒径约20 nm,比表面积20~50 m2/g,在波长不低于400 nm的可见光作用下,经180 min,对2,4-二氯苯酚的降解率超过60%。     

氮掺杂氧化钛纳米晶的制备及其可见光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛源,与尿素混合制成含氮前驱体,于一定温度的空气气氛下煅烧2小时,制得掺氮TiO2光催化剂。用TEM和XRD等手段对制备的掺氮氧化钛进行了表征,并对其可见光照射下的光催化性能进行了测试。结果表明,400℃￣600℃煅烧温度下的样品为锐钛矿型,700℃煅烧温度下锐钛矿相开始向金红石相转变。掺杂氮是以化学键形式掺入TiO2晶格的,含量约为3%,并随煅烧温度的升高而略有降低,600℃煅烧温度下的样品可见光催化活性最强,在波长不低于400nm的可见光作用下,对亚甲基蓝的4小时降解率超过80%。     

对甲苯磺酰肼为氮源制备氮掺杂二氧化钛光催化剂

以Ti（SO4）2为前驱物,尿素为沉淀剂,对甲苯磺酰肼为掺杂剂,采用水热沉淀法结合固相反应法制得了锐钛矿相掺氮纳米TiO2粉体。采用XRD对制备的掺氮氧化钛结构进行了表征,以亚甲基蓝为模拟污染物,考察了不同煅烧温度制备的光催化剂在可见光照射下的光催化性能。结果表明,煅烧温度高于120℃时氮可掺进TiO2晶体中,且温度越高,掺氮量越高;煅烧温度为180℃时,氮掺杂TiO2粉体可见光催化活性最强,在波长不低于400nm的可见光作用下,对亚甲基蓝的4h降解率达48.5％。     

尿素为氮源制备氮掺杂二氧化钛光催化剂

以Ti(SO4)2为前驱物,尿素为沉淀剂和掺杂剂,采用水热法结合固相反应法制得了锐钛矿相掺氮纳米TiO2纳米粉体。采用XRD对制备的掺氮氧化钛结构进行了表征,以亚甲基蓝为模拟污染物,考察了不同煅烧温度制备的光催化剂在可见光照射下的光催化性能。结果表明,煅烧温度高于160℃时氮可掺进TiO2晶体中,且温度越高,掺氮量越高;煅烧温度为200℃时,氮掺杂TiO2粉体可见光催化活性最强,在波长不低于400nm的可见光作用下,对亚甲基蓝的4h降解率达62.5%。     

凹凸棒石／CeO_2复合纳米材料的合成、表征及催化性能

以大比表面积的凹凸棒石为载体,利用均匀沉淀法制备了具有高吸附性能的凹凸棒石/CeO2纳米复合催化剂,并采用X射线衍射、透射电镜、比表面积对负载了不同含量CeO2的凹凸棒石的结构进行了表征,探讨了反应温度和煅烧温度对复合材料形貌的影响,并研究了在CO催化氧化反应中不同CeO2负载量复合物的催化性能.结果表明:合成凹凸棒石/CeO2纳米复合材料的最佳反应温度为75℃,煅烧温度为200℃,此时50%负载量样品的比表面积最大,为223.8m2/g:凹凸棒/CeO2纳米复合纳米催化剂具有很强的协同催化效应,从而提高了催化活性,且CeO2负载量为50%～100%的复合材料的催化效果较好.     

负载型掺氮TiO_2光催化剂的制备及可见光催化活性研究

采用减压蒸馏凝胶-煅烧法制备得到纯态Ti O2、Ti O2/甲壳素、掺氮Ti O2、负载型掺氮Ti O2/甲壳素4种光催化剂,对比研究了在钠灯(中心波长589 nm)照射下对甲基橙的催化降解活性,发现纯态Ti O2、Ti O2/甲壳素、掺氮Ti O2几乎没有催化活性,负载型掺氮Ti O2/甲壳素具有较好的可见光催化活性。研究了煅烧温度、煅烧时间、体系p H值对负载型掺氮Ti O2/甲壳素催化活性的影响。结果表明,负载型掺氮Ti O2/甲壳素在煅烧温度400℃、煅烧时间2 h、初始p H值3时催化活性最佳,甲基橙的残留率为2%。     

负载型掺氮TiO_2光催化剂的制备及可见光催化活性研究

采用减压蒸馏凝胶-煅烧法制备得到纯态Ti O2、Ti O2/甲壳素、掺氮Ti O2、负载型掺氮Ti O2/甲壳素4种光催化剂,对比研究了在钠灯(中心波长589 nm)照射下对甲基橙的催化降解活性,发现纯态Ti O2、Ti O2/甲壳素、掺氮Ti O2几乎没有催化活性,负载型掺氮Ti O2/甲壳素具有较好的可见光催化活性。研究了煅烧温度、煅烧时间、体系p H值对负载型掺氮Ti O2/甲壳素催化活性的影响。结果表明,负载型掺氮Ti O2/甲壳素在煅烧温度400℃、煅烧时间2 h、初始p H值3时催化活性最佳,甲基橙的残留率为2%。     

g-C3N4/TiO2复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用高温煅烧法制备了类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与TiO_2(P25)复合得到g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂。采用XRD、FT-IR、UV-Vis/DRS、SEM等方法对制备的复合光催化剂进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/TiO_2的可见光催化活性。结果表明:通过复合,g-C_3N_4/TiO_2的吸收波长向可见光区域移动;当gC_3N_4与TiO_2复合质量比为4∶1时,所得到的g-C_3N_4/TiO_2(4∶1)复合光催化剂的催化活性最佳,其对MB的可见光催化活性是g-C_3N_4的2.74倍。     

Ag_3PO_4/BiOBr光催化剂的制备与可见光活性研究

先采用水热法制备具有分等级结构的BiOBr微球,然后采用沉积-沉淀法将Ag3PO4负载于BiOBr微球表面。采用扫描电子显微镜、X-射线粉末衍射仪、N2吸脱附等温线和紫外-可见漫反射光谱对所制备的样品进行了测试表征;将Ag3PO4/BiOBr微球用于可见光催化分解甲基橙溶液,考察了Ag3PO4的负载量及重复使用对可见光(420nm)催化活性影响的研究。结果表明:Ag3PO4/BiOBr微球具有分等级介孔-大孔结构,Ag3PO4与载体BiOBr间结合紧密。单纯BiOBr微球几乎没有可见光催化活性,负载Ag3PO4后表现出较好的可见光催化活性,其中以Ag3PO4(50%)/BiOBr样品的催化效果最佳,30min内将近90%的甲基橙被降解,该催化剂样品在重复实验中表现出较好光催化稳定性。     

K+掺杂g-C3N4污泥基复合材料的制备及其光催化性能

以水性油墨废水絮凝污泥、三聚氰胺和碳酸钾为原料，采用煅烧法制备了钾掺杂石墨相氮化碳（g-C3N4）污泥基复合光催化吸附剂（AC/K-CN），并利用X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射（UV-vis DRS）、傅里叶变换红外（FTIR）光谱、X射线光电子能谱（XPS）、比表面积（BET）、扫描电镜（SEM）和荧光（PL）光谱等对复合材料的晶体结构、形貌和光电性能等进行了表征，同时将复合材料在可见光照射下应用于光催化降解阳离子蓝X-GRRL，进行光催化性能评价。结果表明，AC/K-CN复合催化剂对阳离子蓝X-GRRL的光催化活性明显高于纯g-C3N4或AC，这归因于复合材料的有效电子-空穴分离。与纯g-C3N4和AC相比，AC/K-CN复合催化剂在模拟日光下对质量浓度为20 mg/L的阳离子蓝X-GRRL的脱色率分别提高了43.17%和46.76%。     

微波修饰g-C3N4处理罗丹明B模拟废水的研究

以三聚氰胺(C_3H_6N_6)为前驱体,通过高温煅烧制备了g-C_3N_4光催化剂,并用微波辐射法制备了改性g-C_3N_4,用XRD、FT-IR、UV-Vis及PL等对催化剂结构进行了表征。结果表明,微波改性样品光催化活性显著提高,微波辐射7min的催化剂对20mg/L的罗丹明B在可见光下催化降解2h,降解率达到97.03%。     

g-C3N4/CQDs光催化材料的制备及性能

采用高温热解法制备了石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与碳量子点(CQDs)进行水热复合,得到g-C_3N_4/CQDs复合光催化剂。采用SEM、TEM、FTIR、XRD、UV-Vis/DRS、XPS、N2吸附-脱附等温线手段对制备的复合光催化剂进行了表征,以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/CQDs的可见光催化活性及稳定性。结果表明:与g-C_3N_4相比,g-C_3N_4/CQDs对可见光吸收强度增加,同时其吸收波长向可见光区发生红移;当CQDs含量为1.5%(以g-C_3N_4质量为基准)时,所得g-C_3N_4/CQDs光催化材料的催化活性最佳,其对Rh B的光催化降解率是54.5%,是g-C_3N_4光催化降解率的1.38倍,化学反应动力学拟合相关系数R2=0.9982。且g-C_3N_4/CQDs循环使用3次后,其催化降解率仍保持在50%以上。光催化机理研究表明,空穴(h+)、超氧阴离子自由基(·O2–)、过氧化氢分子(H2O2)和羟基自由基(·OH)都是光催化过程中的主要活性物种,四者氧化作用大小依次为:h+·O2– H2O2·OH。     

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.     

吸附聚硫化物的高性能g-C_3N_4/大孔碳复合材料及其在锂硫电池中的应用

为提高碳材料对聚硫化物的吸附能力,将三聚氰胺-二甲亚砜(DMSO)混合溶液真空灌注至大孔碳(MPC)孔道,并通过干燥和煅烧,在MPC孔道内壁均匀担载氮化碳(g-C_3N_4),得到复合材料g-C_3N_4/MPC。研究表明,g-C_3N_4/MPC中由于g-C_3N_4和MPC的协同作用,强化了聚硫化物的吸附,有效抑制了聚硫化物穿梭,改善了以其为载硫材料的锂硫电池循环性能。另外,MPC和三聚氰胺的较佳质量比为1:1,所得g-C_3N_4/MPC具有良好的聚硫化物穿梭抑制效果,而且硫电极的导电性也得到有效改善,所制备的电池表现出优异的循环性能和倍率放电性能。     

银复合对石墨型氮化碳结构及光催化性能的影响

为了提高石墨型氮化碳(g-C_3N_4)的可见光催化性能,利用水热合成,通过片状g-C_3N_4自组装法制备了银复合的石墨型氮化碳材料,研究了不同硝酸银加入量对Ag/g-C_3N_4复合材料的结构与光催化性能的影响。采用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计、X射线衍射光谱(XRD)、红外傅立叶变换光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构与性能进行表征。结果表明:所得复合材料由于g-C_3N_4自组装行为而形成球状结构,其球形的直径随着硝酸银加入量的增加而减小;与g-C_3N_4相比,复合材料具有高的催化性能,可能由于其银的均匀复合以及所形成的3维结构;而Ag(60)/g-C_3N_4表现出最高的催化活性,原因在于银离子浓度对制备的复合催化剂的光学性质、能带及结构的影响。     

CDs/ZnO/g-C3N4三元组份协同作用促进光催化降解染料

采用浸渍-热聚合法制备CDs/ZnO/g-C3N4复合材料，考察其对罗丹明B的光降解效率。利用 XRD、TEM、XPS、UV-Vis DRS、FI-IR等手段对催化剂进行表征和评价。结果表明：CDs/ZnO/g-C3N4仍保持石墨相g-C3N4的晶型结构，三元组份相互协同作用使CDs/ZnO/g-C3N4表现出优异的光催化性能，其降解罗丹明B的效果优于单体g-C3N4、ZnO及ZnO/g-C3N4，脱色率可达到70%左右。     

PS协同Z型异质结2D/BiOI/g-C3N4 光催化降解四环素

以三聚氰胺为前驱体，采用简单的热聚合方法制备了超薄石墨相氮化碳（g-C3N4），并用原位沉积-沉淀法在g-C3N4表面生成碘氧化铋（BiOI），复合构筑不同BiOI质量占比的二维碘氧化铋/石墨相氮化碳（2D/BiOI/g-C3N4，BICN-x）Z型异质结用以协同过二硫酸盐（PS）。通过XRD、FTIR、SEM、HRTEM、BET、UV-vis DRS对光催化剂的结构、表面官能团、形貌特征、比表面积和光学性能进行表征分析。结果表明：BiOI与g-C3N4质量比为2∶1（BICN-3）时，通过密切的界面耦合，光生电子-空穴对分离效率较高，光生e-以更快的迁移速度到达结构表面，并且在LED照射60 min内，BICN-3与PS形成的催化体系（BICN-3/PS）去除了88.2%的四环素（TC，10mg/L），降解速率是单独BICN-3的3.82倍。     

g-C3N4/ZnO复合材料的制备、表征及可见光催化性能

以一步法原位合成了g-C3N4/ZnO异质结复合材料,评价其在可见光下降解亚甲基蓝（MB）的光催化活性,并探讨了g-C3N4/ZnO的光催化机制。运用XRD、FT-IR、SEM和UV-Vis DRS对所合成的复合材料进行表征。结果表明,经复合后g-C3N4和ZnO紧密结合,构建了异质结,提高了光生电子-空穴的分离效率,并且在可见光区表现出较强的光响应性;当g-C3N4的质量分数为19%时,复合材料降解MB的反应速率常数为0.0206min-1,是纯g-C3N4的3.8倍。催化剂重复使用5次,仍保持较高的催化活性。     

新型g-C3N4/CuS复合材料的制备及光催化研究

一步水热法合成CuS修饰的石墨相氮化碳(g-C3N4/CuS)复合光催化剂,通过FE-SEM、XRD、FTIR、UV-Vis-DRS等手段对其进行了表征,利用Cr(VI)溶液考察了g-C3N4/CuS在可见光下的光催化还原性能.实验结果表明,g-C3N4/CuS复合光催化剂的光催化活性明显优于单一的g-C3N4和CuS.可见光照射下,180 min内Cr(VI)的去除率可达70％以上.CuS的引入不仅扩宽了g-C3N4的可见光吸收范围,而且降低了g-C3N4光生电子和空穴的复合率,从而显著提高g-C3N4的光催化活性.该复合材料的催化活性受溶液的pH值影响较大,酸性条件下更有利于光催化反应的进行;共存低浓度腐殖酸对Cr(VI)的去除没有显著影响.g-C3N4/CuS具有良好的可见光催化活性,可用于废水中Cr(VI)的光催化还原去除.