CeO2-Ag/AgBr复合微球的合成及光催化性能EI北大核心CSCD

通过水热法合成CeO 2介孔微球,并在其表面负载AgBr纳米粒子(NPs)。利用光沉积法原位还原得到少量Ag纳米粒子,制备出CeO 2-Ag/AgBr异质结结构催化剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光漫反射(DRS)、透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱(PL)及X射线光电子能谱(XPS)等方法对CeO 2-Ag/AgBr样品进行表征。以罗丹明B(RhB)为目标降解物,采用氙灯(500 W)光源,考察CeO 2-Ag/AgBr(CAAB)的光催化性能。结果表明:CAAB-3(AgBr质量分数为36.03%)的光催化活性最高。CAAB-3浓度为5 mg/L时,RhB溶液在80 min内的降解率为94.84%,是单一CeO 2降解能力的22.3倍,经过多次循环实验CAAB-3仍能保持88.55%的降解率。Ag NPs的等离子共振效应降低了电子-空穴与光生载流子的复合,增强了光催化性能。     

CeO2/Bi24O31Br10异质结构的制备及可见光催化性能

釆用原位沉淀法将CeO2纳米颗粒附着在Bi24 O31 Br10纳米薄片上制备CeO2/Bi24 O31 Br10复合半导体.利用SEM、XRD、HR-TEM、UV-Vis DRS、PL等技术对其进行表征.结果表明,CeO2呈现纳米棒状颗粒分布在Bi24 O31 Br10纳米片表面,形成异质结构;与CeO2复合后,Bi24 O31 Br10的UV-Vis吸收边发生了红移,增强了Bi24 O31 Br10对可见光的响应强度,同时改善了Bi24 O31 Br10的吸附性能.以氙灯作光源,酸性品红(AF)为模拟污染物,考察其光催化降解性能,光催化60 min时CeO2/Bi24 O31 Br10对AF的降解率达到97.6％,HPLC分析结果表明,AF最终降解成H2 O和CO2.CeO2/Bi24 O31 Br10复合半导体具有良好的光催化稳定性,四次重复使用后,光催化60 min时CeO2/Bi24 O31 Br10对AF的降解率依然高达91.7％.光催化降解AF的机理探究结果表明,·O2-是光催化降解AF的主要活性物种.     

纳米CeO2/TiO2介孔复合体系的合成与表征

采用结构导向-超临界流体干燥(SCFD)-浸泡沉淀法制备了CeO2／TiO2介孔组装纳米复合粉体，通过TEM，XRD,BJH和BET等技术对获得的粉体进行了表征，并将其应用于光催化降解3B艳红染料和干电流变体中．结果表明，将稀土粒子CeO2组装到介孔TiO2的纳米孔道中形成的复合体系的光催化、光吸收和介电特性不同于纳米TiO2颗粒，表现出了明显的增强效应．     

蝶翅构型TiO2/等离子体纳米金复合体系全光谱二氧化碳光还原特性研究

以红珠灰蝶为生物模板,使用原子层沉积法构筑三维构型TiO_2光催化材料以增强其光捕获能力;使用种子生长法制备具有宽幅可见光波段吸收能力的等离子体共振金纳米棱结构,并将其负载于蝶翅构型TiO_2上以得到全光谱响应的复合光催化体系;采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪(XRD)等表征了所制备的样品;对样品进行了二氧化碳还原性能测试,结果表明在全光谱照射下,负载有金纳米棱的蝶翅构型TiO_2的二氧化碳光还原性能比无结构的提升了54%。     

PT／TiO2复合粒子光催化降解有机污染物的性能

在CHCl3中以FeCl3为氧化剂通过原位化学氧化方法制备了聚噻吩/二氧化钛(PT/TiO2)复合粒子。通过X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见漫反射光谱(DRS)分析,分别研究了PT/TiO2复合粒子的结构和光响应特性。结果表明,复合粒子是由PT包裹在TiO2粒子表面而形成的具有核-壳结构的粒子;复合粒子能吸收200 nm~800 nm波长的光。分别以甲基橙和苯酚为目标污染物,研究了PT/TiO2复合粒子光催化降解污染物的性能。结果表明,具有一定含量聚噻吩的复合粒子光催化降解污染物的性能优于TiO2。     

TiO2-活性炭复合材料的合成、结构表征和光催化性能

以钛酸正丁酯和活性炭为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2-活性炭复合光催化材料,利用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(IR)和紫外光谱(UV)手段对样品的结构和光学性能进行了表征,发现复合材料中的TiO2以锐钛矿晶型存在和有一个宽的吸收峰。光催化氧化实验表明,复合材料对甲基橙溶液具有很好的光催化活性,这是由于复合材料不仅在紫外区,而且在可见光区域也能吸收光。因此,TiO2-活性炭复合材料具有潜在的工业应用前景。     

水热法制备杂化型MoO3/CeO2复合催化剂的电化学性能及表面结构

以CeO2为载体和钼酸铵为原料,在70℃下,采用水热法制备了MoO3含量分别为0、5wt%、7.5wt%、10wt%、12.5wt%、15wt%和20wt%的杂化型MoO3/CeO2复合催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)等对所制备催化剂的结构、形貌以及表层MoO3与CeO2之间的相互作用进行分析;并以硫酸溶液水电解为目标反应,对杂化材料进行了电催化活性测试,考察MoO3含量对复合催化剂反应活性的影响.结果表明,杂化型MoO3/CeO2催化剂的电催化活性明显优于纯CeO2,当MoO3的质量含量为12.5wt%时,所制备复合催化剂的电催化活性和导电性较佳.活性提高的主要原因是MoO3在CeO2表面上的单层分散阈值在12.5wt%～15wt%之间,MoO3通过Mo O Ce化学键而牢固结合在CeO2表面,改善了杂化型MoO3/CeO2复合催化剂的表面性能.     

植物膜模板法合成二维超薄纳米片及其光催化性能研究

以山茶花花瓣为模板,经硝酸铈溶液浸渍后煅烧,合成新型超薄CeO2分层介孔纳米片。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis/DRS)、X射线光电子能谱(XPS)和氮气吸附-脱附等分析手段对样品进行了表征。结果表明所得样品是由厚度约为6nm的具有生物形态结构的萤石结构CeO2纳米片组成。制得的CeO2薄层表面存在大量介孔,其孔径集中分布于15nm左右。由紫外-可见漫反射吸收光谱可知,材料的吸收边较块体CeO2红移了约35nm,从而具有了更高的可见光催化活性。在阳光照射下表现出了较强的光催化活性,在90min内对亚甲基蓝的降解率可达98%,远高于普通块体CeO2。     

3D Bi2WO6/TiO2异质结型光催化剂的制备以及增强的可见光催化性能

通过浸渍法合成了3D多组分Bi2WO6/TiO2异质结型复合光催化剂,多次浸渍使TiO2粒子层层沉积到花状Bi2WO6结构的表面。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光致发光光谱(PL)以及紫外-可见漫反射(UV-Vis)吸收光谱分别对所制备的复合光催化剂进行了表征,并以500W氙灯为光源,罗丹明B(RhB)为降解对象,进行了光催化活性测试,考察了不同TiO2复合量对Bi2WO6光催化剂反应活性的影响。结果表明,异质结型Bi2WO6/TiO2复合光催化剂的光催化活性明显优于纯Bi2WO6和TiO2。当复合15%(质量分数)TiO2时,所制备的复合光催化剂最有效促进电子和空穴的分离,并且光催化活性得到提高。活性提高的原因是所形成的异质结特殊的界面能够显著地降低光生电子和空穴的复合几率,并且具有较高的光吸收能力。     

PANI/CeO_2纳米复合纤维材料的合成和表征

用水热法制备了纳米CeO2,并利用其氧化性通过原位聚合法制备出PANI/CeO2复合纳米纤维。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等检测技术对复合材料的结构进行了表征。结果表明:复合材料两相间存在化学键合作用;酸浓度和无机纳米相影响了聚苯胺纤维结晶。当CPANI0.1mol/L,随着酸浓度的升高,PANI/CeO2的结构形态从球状逐渐发展成纤维状,CeO2粒子的粒径会影响聚苯胺结晶状态,粒径越小,越易形成结晶规整的纤维结构。     

CeO2/ZnO复合光催化剂制备及其可见光催化性能

采用微波超声法,以ZnO为基体原位生长CeO₂晶体,得到CeO₂/ZnO复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、PL、UV-Vis DRS等方法对制备的材料进行表征,并通过可见光降解AF对样品的光催化性能进行评价。结果表明,ZnO为纳米片互相穿插形成的花形球状结构,其表面附着有纳米CeO₂颗粒,分散性较好。ZnO和CeO₂的摩尔比为20∶1的CeO₂/ZnO复合光催化剂在可见光下表现出良好的光催化活性,光照90 min后对AF的光降解率达到96.44%,较纯相ZnO和CeO₂有显著提高。CeO₂/ZnO的稳定性较好,6次使用后对AF的光降解率仍达到93.53%。机制研究发现,·O₂?是光催化降解AF过程中的主要活性物种。      

离子液体中Co掺杂介孔TiO2可见光催化剂的制备及性能研究

以离子液体([C₄MIM]BF₄)为模板剂, 采用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO₂和Co掺杂的介孔TiO₂光催化剂。研究了Co掺杂对样品的比表面积、晶相、元素价态、吸光特性及可见光活性的影响。结果表明: 所制备的Co/TiO₂光催化剂为介孔结构的具有较大比表面积的锐钛矿相纳米颗粒; XPS分析表明: Co以Co²⁺取代Ti⁴⁺进入TiO₂晶格形成杂质能级, 降低了TiO₂带隙能, 有效拓展了TiO₂的光响应范围。以亚甲基蓝水溶液为降解对象, 在可见光 (λ>420 nm)下考察制备样品的光催化活性, 结果表明: Co掺杂的TiO₂具有可见光活性, 且0.3%Co/TiO₂的活性最高。     

CeO2/石墨烯的合成及其在光催化制氢中的应用

采用具有丰富分级多孔结构的豆芽为模板,经水热法合成仿生形态的纳米CeO₂/石墨烯催化剂。使用XRD、拉曼光谱（Raman）、TEM、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis/DRS）、N₂吸附-脱附仪和光解水制氢系统等分析表征手段对CeO₂/石墨烯催化剂的结构、形貌及光催化性能进行分析。结果表明,所制备的CeO₂/石墨烯光催化剂不仅继承了豆芽模板高孔隙率和大比表面积的特点,而且保持了豆芽的形态和微观特征。该催化剂是由约5.6 nm CeO₂纳米晶与具有生物形态的仿生石墨烯片层结构结合而成。制得的CeO₂/石墨烯复合材料内部存在大量由CeO₂/石墨烯催化剂纳米颗粒堆积而成的纳米孔,其孔径集中分布于15~45 nm左右,这种微观结构使CeO₂/石墨烯催化剂具有超大的比表面积,提高了催化剂对光生电子空穴对的捕获能力。由紫外-可见漫反射吸收光谱可知,CeO₂/石墨烯复合材料的可见光利用率显著增强,光解水制氢效率6 h后可达到671 μmol（h · g）^-1,远高于标样CeO₂的51.67 μmol（h · g）^-1。     

氧化铈空心球可控合成及其对Pt基催化剂电催化性能的影响

采用水热合成法, 以碳球为模板, 改变焙烧升温速率, 控制影响铈物种的扩散、渗透及碳球结构的收缩率, 制备了单、双壳层CeO₂空心球。通过微波辅助乙二醇还原氯铂酸法制备了Pt-CeO₂/RGO催化剂, 研究了CeO₂空心球的添加对Pt基催化剂电催化性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔径分析仪(BET)、扫描电镜(SEM)和电子能谱(EDAX)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对CeO₂及催化剂的微观结构进行了表征, 利用电化学工作站对催化剂进行电化学性能测试。结果表明: 单、双壳层CeO₂空心球的比表面积为124.44 m²/g、140.95 m²/g, 孔容为0.014427 cm³/(g·nm)、0.018605 cm³/(g·nm), 孔径分布在2~4 nm范围内。催化剂中的CeO₂保持原有的球状形貌, Pt纳米粒子主要分布在CeO₂附近; 当RGO∶CeO₂=1∶2时, 添加了双壳层CeO₂空心球的Pt-CeO₂/RGO催化剂的电催化性能最优, 电化学活性表面积为94.27 m²/g, 对乙醇氧化的峰电流密度值为613.54 A/g, 1000 s的稳态电流密度值为135.45 A/g。     

Sm掺杂核-壳结构介孔SiO2@CeO2复合颗粒的制备和抛光性能

在低模量介孔SiO2(Mesoporous silica, mSiO2)微球表面负载Sm掺杂CeO2纳米粒子,制备了具有均匀完整核-壳结构的非刚性mSiO2@Ce1-xSmxO2(x=0, 0.23)复合颗粒。借助XRD、 SEM、 HRTEM、 STEM-EDX Mapping、 Raman光谱和N2吸-脱附等技术对产物进行结构表征,利用AFM和三维光学轮廓仪评价Sm元素掺杂处理对mSiO2@Ce1-xSmxO2(x=0, 0.23)复合颗粒抛光效果的影响。讨论了Sm掺杂复合磨粒的高效无损超精密抛光机制。结果表明:掺杂处理可使mSiO2@Ce1-xSmxO2(x=0, 0.23)复合颗粒的抛光效率提高近36%,达到84 nm/min,同时获得具有原子量级精度的加工表面,抛光后SiO2薄膜的粗糙度平均值和均方根分别为0.14和0.17 nm。     

Ag-assisted CeO2 catalyst for soot oxidation

In this work, the Ag loaded Ce-based catalyst was synthesized (by the sol−gel method) and its performance was studied by TG, H₂-TPR, XRD, SEM, TEM, BET and XPS. The results show that Ag nanoparticles be successfully loaded onto the CeO₂ surface and the relative content of Ag nanoparticles is about 10.22 wt.% close to the theoretical value (10%). XPS shows that Ag nanoparticles induce a great number of oxygen vacancies in the CeO₂ lattice through the electronic transfer, and H₂-TPR indicates that the Ag-assisted CeO₂ catalyst exhibits a better reduction performance and Ag nanoparticles can promote O⁻ transform into O²⁻. The catalytic activity for soot oxidation was studied by TG under air atmosphere and the activity was found to be obviously enhanced when Ag nanoparticles be load on the surface of CeO₂ (T₁₀ = 386 °C, T₉₀ = 472.5 °C, T_m = 431 °C). The reaction mechanism was also presented and O₂⁻ species is regarded as the determinant factor for the catalytic activity.     

膨润土负载红磷复合材料的吸附富集-定位光降解性能

为了提高红磷催化剂的光催化性能, 选择剥离膨润土(EB)为载体, 将水热处理后的红磷(HRP)负载在EB上, 制得EB/HRP复合光催化剂, 并通过不同手段对催化剂进行表征。选择罗丹明B为模型污染物, 考察了EB/HRP复合光催化剂的光降解性能。结果表明, 随着EB含量的增加, EB/HRP复合光催化剂的光降解效率呈现先增加后减小的趋势, 当EB的质量分数为9%时, 复合光催化剂(EB₉/HRP)表现出最强的吸附性能和光降解性能, 其降解速率常数k值为0.0641 min^-1, 是HRP的2倍。另外, 经过五次循环光降解实验, EB₉/HRP仍具有较高的光催化活性(96.8%)。因此, EB₉/HRP复合催化剂具有较好的光催化活性和稳定性, 有望成为一种降解污染物的高效而稳定的光催化剂。     

石墨/TiO2复合光催化剂的制备和性能

以石墨和纯的TiO₂为原料,采用球磨工艺制备了石墨/TiO₂复合光催化剂。使用XRD、SEM、TEM、XPS和DRS等手段对其性能进行了表征。以甲基橙为模拟污染物,研究了石墨掺入量、球磨时间对复合光催化剂光催化活性的影响。结果表明,石墨/TiO₂复合光催化剂具有锐钛矿结构,球磨后TiO₂(101)面的衍射峰宽化并右移,TiO₂成为200 nm左右的不规则球状颗粒,在其表面均匀分布着石墨。TiO₂晶粒的Ti-O键的结合能变高,且表面有缺陷产生,使其在可见光区具有显著的吸收。石墨掺入量为5%、球磨时间为12 h的石墨/TiO₂样品对甲基橙具有优异的光催化降解效果,在70 min的降解时间内甲基橙的降解去除率可达95.08%。石墨/TiO₂复合光催化剂的光催化反应速率常数k为0.043035 min^-1,是纯TiO₂的2.64倍。     

介孔TiO2/WO3空心球的制备及其可见光光催化性能

以硫酸氧钛和偏钨酸铵为前驱体, 以柠檬酸作为络合剂, 采用喷雾干燥-高温煅烧两步法制备了介孔TiO₂/WO₃空心球复合材料。利用SEM、TEM、BET、XRD、UV-Vis DRS等手段对样品的形貌、微结构、比表面积、晶相组成和光学性能进行了表征和分析, 以亚甲基蓝为模拟降解物考察其光催化性能。结果表明: 复合材料为介孔空心球状结构, 球体分散好, 直径主要分布在1 μm左右; 球壁由纳米颗粒和空隙构成, 随着煅烧温度的升高, 颗粒粒径不断增大, 空隙孔径不断增大。性能研究结果表明, TiO₂与WO₃复合后, 样品对光的吸收范围扩展到了可见光区域, 这有利于提高太阳光的利用率; 当前驱体中WO₃含量为3mol%, 样品的煅烧温度为500℃时, 复合材料具有最好的光催化性能: 对亚甲基蓝降解率可达99.1%, 而P25的降解率仅为29.5%。     

Synthesis of nano titania particles embedded in mesoporous SBA-15: characterization and photocatalytic activity

Supported nanocrystalline titanium dioxide (TiO2) has been prepared by a post-synthesis step via Ti-alkoxide hydrolysis through the use of mesoporous SBA-15 silica. TiO2/SBA-15 composites with various TiO2 loading have been prepared and characterized by X-ray diffraction, nitrogen adsorption, Fourier transform infrared spectroscopy and diffusive reflective UV-vis spectroscopy. The addition of mesoporous SBA-15 prevents the anatase to rutile phase transformation and the growth of crystal grain. TiO2 did not block the SBA-15 pores, and their surface was fully accessible for nitrogen adsorption. Calcination in air of the composites up to 800 degrees C did not change the nanocrystal phase and slightly increased the domain size from 5.0 to 7.5 nm, indicating that the anatase TiO2 grains in the mesostructures have a relatively high thermal stability and proper pore diameter allows controlling the size of obtained titania particles. The TiO2/SBA-15 composites prepared by this study showed much higher photodegradation ability for methylene blue (MB) than commercial pure TiO2 nanoparticles P-25. Experimental results indicate that the photocatalytic activity of titania/silica mixed materials depends on the adsorption ability of composite and the photocatalytic activity of the titania, and there is an optimal ratio of Ti:Si, too high or low Ti:Si ratio will lower the photodegradation ability of the composites.