WO3-Ag/石墨相C3N4 Z型复合光催化剂的合成及其光催化性能

采用水热法合成WO₃纳米棒，并通过简单的溶剂蒸发法及光沉积法实现WO₃-Ag/石墨相C₃N₄(g-C₃N₄)复合光催化剂的合成。采用XRD、SEM、TEM等对材料进行全面表征。结果表明，由于成功构建了Z型异质结，WO₃-Ag/g-C₃N₄复合光催化剂能够拓展可见光响应，有效抑制光生电子与空穴复合。最佳工艺条件下所得WO₃-Ag/g-C₃N₄复合光催化剂在100 min时光催化降解罗丹明B (RhB)的效率可达96.8%，且WO₃-Ag/g-C₃N₄复合光催化剂具有优异的稳定性。光催化机制表明，光催化实验中真正的活性物质为羟基自由基与超氧自由基。      

WO3/g-C3N4复合光催化剂制备及其可见光催化性能

将自制层状石墨相氮化碳(g-C₃N₄)和WO₃纳米片均匀混合,经煅烧制备WO₃/g-C₃N₄复合半导体。利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS和PL对其进行表征。结果表明,g-C₃N₄呈现类石墨烯状片层结构,WO₃为纳米片状结构,且分散在g-C₃N₄表面;与WO₃复合后,UV-Vis吸收边发生了红移,拓宽了g-C₃N₄对可见光的响应。以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,考察WO₃/g-C₃N₄的光催化降解性能。WO₃/g-C₃N₄质量比为1∶5时,表现出最佳的光催化活性,可见光照60 min后,RhB降解率可达到94.9%。光催化剂具有良好的稳定性,重复使用6次后,RhB的降解率依然达到88.9%。光催化机制研究表明,超氧自由基(·O₂?)是光催化降解RhB的主要活性物种。      

Ag-BiOBr/WO3复合材料的制备及强化磺胺异噁唑去除性能

抗生素类药物因其抗菌效果好在人畜医疗等领域得到广泛应用,但其在环境中难以自然分解,光催化氧化技术在降解持久型有机物方面有着光明的应用前景。然而,常规的光催化材料光谱吸收范围不够宽、光生载流子复合率过高,严重制约了催化材料的应用推广。因此,亟待研发更有效安全的去除技术。本文利用光沉积法将Ag单质负载于BiOBr/WO₃ p-n型异质结材料表面,构建出新型Ag-BiOBr/WO₃材料,并将其用于光催化降解磺胺异噁唑。采用XRD、TEM、XPS、UV-vis DRS等技术对其进行表征表明,Ag的沉积拓展了材料的光响应范围,显著加快光生载流子的分离速度,从而提高了光催化性能。单质Ag含量为15wt%的材料为降解磺胺异噁唑效率最高的复合材料。当溶液中催化剂浓度为0.3 g/L,磺胺异噁唑浓度为5 mg/L,pH为7时,在60 min时光催化降解磺胺异噁唑的效率最高,可达98.1%,降解速率常数分别为BiOBr、WO₃和BiOBr/WO₃的28.79倍、36.37倍和7.59倍。经过5次循环实验后,15wt%A...     

异质结型BaTiO3/TiO2复合纳米纤维的制备及光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO₂纳米纤维为模板和反应物, 采用水热法原位合成了具有异质结构的BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM) 和高分辨透射电镜(HRTEM)等分析测试手段对样品的结构和形貌进行表征。结果表明: BaTiO₃纳米微粒均匀地生长在TiO₂纳米纤维表面, 制备了异质结型BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维。材料的光催化性能利用罗丹明B和苯酚的脱色降解反应测试。BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维材料, 在紫外光照射下, 光催化降解活性较纯锐钛矿TiO₂纳米纤维有明显提高, 罗丹明B和苯酚在该复合纳米纤维材料上的光催化降解反应遵循一级反应动力学。且易于分离、回收和再利用, 循环使用5次, 罗丹明B的脱色率仍保持在96%以上。     

TNTs/石墨烯复合材料的合成及光电催化分解性能研究

采用水热法以TiO2和石墨烯为原料制备了石墨烯杂化的钛酸纳米管复合光催化材料。首次将石墨烯修饰的钛酸纳米管涂布在电极上,研究了其在可见光照射下电化学方法降解罗丹明-B的性能。结果表明,制备的该系列复合光催化剂都具有良好的可见光响应和杰出的电化学降解罗丹明-B表现。其中,石墨烯含量为5%的样品具有最优的活性。另外通过实验发现,较低的水热反应温度制备的光催化剂的催化性能更佳。     

WO3/Bi2MoO6复合薄膜的制备及其光电化学性能

WO₃材料在光电催化方面的应用备受关注,但其光生电子空穴有效分离能力差,对太阳光的利用率较低等问题,限制了其光电催化性能。为了解决这个问题,先用水热法在导电玻璃（FTO）上制备WO₃纳米薄膜,然后使用溶剂热法在WO₃纳米薄膜上制备不同反应时长（7 h、9 h和11 h）的WO₃/Bi₂MoO₆复合薄膜。通过XRD和SEM测试,证明了WO₃/Bi₂MoO₆复合薄膜的成功制备。对WO₃/Bi₂MoO₆复合薄膜样品进行吸收光谱测试、光电流测试、光电催化测试和交流阻抗测试。结果表明：WO₃/Bi₂MoO₆复合薄膜样品相较于单一WO₃纳米薄膜,具有更好的光吸收特性、更优秀的光电流特性和显著提升的光电催化活性。且水热反应9 h的WO₃     

界面电荷快速转移提升铜修饰氧化钨光催化性能

非贵金属修饰可以有效增强单一半导体的光生电荷分离, 进而改善光催化活性。采用一种简单的抗坏血酸室温还原法制备了WO₃-Cu复合光催化材料, 并用不同表征手段对其组成和结构进行了表征。结果显示, Cu颗粒沉积在WO₃纳米立方的表面, 在模拟太阳光照射下, 与WO₃相比, WO₃-Cu复合材料具有良好的光催化降解刚果红的能力。活性物种捕捉实验以及顺磁共振结果表明, 光诱导产生的空穴、羟基自由基、超氧自由基阴离子等活性物种在刚果红降解过程中起主要作用。根据光电化学测试结果, WO₃在光催化过程中产生的电子快速转移向Cu颗粒, 可以有效分离光生电子-空穴对并加快光生载流子迁移, 进而有利于光催化反应的发生, 从而使WO₃表现出较高的光催化活性。     

MoS2/Sb2S3复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

通过一步水热法制备出MoS₂/Sb₂S₃可见光复合催化剂,采用XRD、SEM、紫外可见漫反射（UV-Vis DRS）和XPS表征手段对MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂进行了表征,以罗丹明B（RhB）作为目标污染物进行降解实验。与纯Sb₂S₃和MoS₂相比,MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂对RhB的光催化降解具有更高的效率,表现出优异的吸附性能和光催化性能。同时在相同的实验条件下,与TiO₂、Bi₂S₃、C₃N₄、Sb₂S₃等催化剂相比,MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂表现出更为优异的光催化性能。此外,探究了MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂光催化降解机制,阐述了光催化反应机制,提供了一种适用于降解较高浓度有机废水的光催化剂制备方法,具有一定的应用价值。      

g-C3N4/Ag/TiO2 NTs的制备及其对西维因的光催化降解

采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管(TiO₂ NTs),然后在紫外光和微波辅助下引入Ag、g-C₃N₄制备出g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs三元复合光催化材料。用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、光致发光(PL)等手段对g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs进行表征,研究了这种材料对西维因的降解性能。结果表明,在模拟太阳光照射下,g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs对西维因的降解率由TiO₂ NTs的29.1%提高到51.8%。光催化活性的提高,与Ag表面等离子体共振效应、Ag优异的电荷传导性以及g-C₃N₄与TiO₂ NTs界面的异质结有关。     

ZIF-67修饰WO3纳米片的制备及其气敏性能

金属氧化物半导体气敏传感器在有毒有害气体检测领域逐渐表现出巨大的应用前景,但是金属氧化物半导体传感器通常在检测时受环境湿度影响较大,这极大地限制了其应用。本文采用水热法成功在陶瓷管表面原位生长WO₃纳米片,并以此为基底,在其表面生长ZIF-67多孔材料,通过调控W和Co的比例制备了不同比例的ZIF-67/WO₃复合材料,利用XRD、SEM、FTIR和比表面积测试仪(BET)等方法对所制备的材料进行物相和形貌表征。针对其不同比例的复合材料的气敏性能进行了研究。结果表明:W∶Co摩尔比为 1∶1的ZIF-67/WO₃(1∶1)复合材料性能最好,在220℃对三乙胺表现出优异的选择性,对体积分数为100×10?6的三乙胺的响应值可达140.34,响应和恢复时间分别为9 s和7 s。研究了空气相对湿度(RH)对ZIF-67/WO₃(1∶1)传感器的影响,结果表明,在高达75%RH环境下该材料仍能保持较好的响应值,相对于纯WO₃气敏材料具有较好的抗湿性能。      

Ag和介孔碳改性Bi_2WO_6光催化剂的合成及其可见光下的光催化性能

采用水热法合成了花球状的Bi2WO6和介孔碳CMK-3/Bi2WO6的光催化剂,然后通过光还原得到了Ag负载的Ag/Bi2WO6和Ag-CMK-3/Bi2WO6,制备出可见光下具有高活性的光催化剂。利用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的样品进行表征,评价样品在可见光照射下降解亚甲基蓝(MB)的光催化活性。并研究了CMK-3和Ag负载在Bi2WO6上都能提高其光催化活性的机制。结果表明:CMK-3或Ag负载在Bi2WO6上都能大幅提高Bi2WO6的光催化活性,Ag-CMK-3/Bi2WO6光催化剂的光催化性能优于Ag/Bi2WO6和CMK-3/Bi2WO6光催化剂。     

泡沫镍网负载TiO2/WO3薄膜对乙烯的光催化降解

乙烯是果蔬采摘后腐烂变质的主要因素,如何减少或去除果蔬贮藏过程中释放的乙烯,是果蔬保鲜领域亟待解决的问题。本工作采用溶胶-凝胶法制备了一系列金属泡沫镍网负载TiO2/WO3薄膜催化剂,采用不同手段对样品进行表征分析,并以此薄膜为催化剂,考察紫外光下乙烯催化降解性能。结果表明:TiO2/WO3成功负载在泡沫镍网表面。TiO2与WO3复合后形成了异质结,抑制了电子-空穴对的复合,样品的禁带宽度减小,吸光度增强,光催化性能提升。TiO2/WO3在紫外光下展现出良好的光催化活性和光催化稳定性,当WO3占TiO2质量百分数为6%时,光催化活性最高,光催化乙烯速率常数为0.0332 min^-1,是TiO2的9.48倍,但是过量的WO3会成为电子-空穴的复合中心,降低光催化活性。研究还对紫外光下泡沫镍网负载TiO2/WO3薄膜的光催化降解乙烯机理进行了探讨。     

WO3/TiO2复合薄膜的制备及其电致变色性能

使用水热法在掺氟SnO₂涂覆的导电玻璃（FTO）基板上生长TiO₂纳米线,随后在TiO₂纳米线上采用水热法生长WO₃纳米线,制备出WO₃/TiO₂复合薄膜。通过循环伏安法（CV）、计时电流法（CA）、计时电量法（CC）等电化学测试技术研究了WO₃/TiO₂复合薄膜的电致变色性能;采用紫外分光光度计对薄膜的着色﹑漂白状态的响应时间进行测试。通过以上测试,计算得到了薄膜的循环稳定性﹑光调制﹑着色效率和切换时间（Y和X）等参数。结果显示WO₃/TiO₂复合薄膜的电致变色性明显提高,其中WO₃/TiO₂复合薄膜可逆性增加了6%,着色效率提高了40.96 cm2/C。      

纳米微球NH2—Fe3O4@聚乙二醇@ZnO的制备及其光催化性能

首先合成氨基功能化Fe₃O₄(NH₂—Fe₃O₄),并以NH₂—Fe₃O₄为磁核,六水合硝酸锌(Zn(NO₃)₂·6H₂O)为锌源,在表面活性剂聚乙二醇(PEG,PEG-400)辅助下通过水热法制备PEG修饰的ZnO(NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO)磁性复合材料。利用XRD、SEM、TEM、XPS、紫外-可见-近红外分光光度计、比表面吸附仪(BET)、振动样品磁强计(VSM)等对NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料组成、形貌、磁性能等进行表征。并进一步以罗丹明B(RhB)染料为模拟污染物,对NH₂?Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料的光催化降解性能进行研究,采用单因素法探究Fe与Zn的原子比(n(Fe)∶n(Zn))、合成温度、表面活性剂种类及用量对NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料光催化降解性能的影响。结果表明,n(Fe)∶n(Zn)=1∶15、水热合成温度为180℃制备的NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料具有良好的光降解性能,0.0500 g NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料在紫外光照射20 min内对50 mL RhB(1.0×10?5 mol·L?1)溶液降解率为90.36%。而相同条件制备的NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料呈微球状,比表面积为11.43 m2·g?1,禁带宽度为2.51 eV,对RhB的光催化降解率可提高至99.36%,循环使用10次后,其对RhB的光催化降解率仍可达96.48%,PEG-400对NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料的光催化活性具有较大的协同效应。      

Bi2O3-Bi2WO6 直接Z-scheme异质结的制备、表征及光催化还原U(VI)的性能

根据能带理论,以Bi(NO₃)₃·5H₂O为铋源,采用水热煅烧法制备了Bi₂O₃-Bi₂WO₆复合光催化材料,SEM、XRD、XPS、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)、电化学阻抗(EIS)等表征手段对材料进行表征与分析,以U(VI)为目标污染物,在可见光下进行光催化还原U(VI)的性能研究。结果表明:与纯Bi₂WO₆相比,Bi₂O₃-Bi₂WO₆复合材料具有较高的光催化活性,当Bi₂O₃与Bi₂WO₆的摩尔比为2.4∶1时,Bi₂O₃-Bi₂WO₆的光催化活性最好,光催化活性增强归因于Bi₂O₃的加入,在Bi₂O₃与Bi₂WO₆界面形成的直接Z-scheme异质结,提高了光生电子-空穴的传输速率,降低了其复合率;另一方面,Bi₂O₃的加入使Bi₂WO₆带隙变小,扩大对可见光的响应范围,从而提高了Bi₂O₃-Bi₂WO₆光催化剂的活性。本研究为设计和合成具有高可见光活性的光催化剂和了解增强U(VI)光催化还原机理提供了新的思路。      

分子印迹掺氮二氧化钛的选择性光催化行为及其动力学研究

为了探究分子印迹光催化剂的选择性降解行为,采用水热法,以钛酸丁酯为钛源、尿素为氮源、罗丹明B为模板分子,制备了分子印迹掺氮TiO₂。FT-IR、XRD、低温N_2吸附-脱附技术、UV-Vis DRS等表征结果显示,样品均为锐钛矿相;分子印迹一定程度地改善了光催化剂的孔隙结构,增大了孔容体积和比表面积,并且增强了可见光区的光吸收强度。可见光下催化剂对三苯甲烷类污染物罗丹明B、罗丹明6G和结晶紫的光降解表观速率常数(k_ap)分别提高1.97、1.21和1.26倍,说明分子印迹不仅提高了光催化剂的可见光活性,而且对目标污染物表现出良好的选择性。结合等温吸附实验,以Langmuir-Hinshelwood动力学积分模型探究吸附平衡常数(K_a)和降解反应速率常数(k_r)对k_ap的贡献,发现罗丹明6G只与降解反应能力的提高有关,结晶紫同时归功于吸附和降解反应能力,罗丹明B则源于更为突出的吸附能力,该结果是由于模板分子印迹产生的特异识别位点所致。