半导体及改性材料光催化还原二氧化碳的研究进展

介绍了基于二氧化钛(TiO_2)和改性的TiO_2材料,其中包括金属、非金属掺杂,染料光敏化,半导体复合,贵金属沉积及一些典型光催化材料。对不同结构的TiO_2、改性材料及其他半导体光催化材料对光催化转化二氧化碳(CO_2)的产物种类、生成速率及选择性的影响进行了综述。指出设计和制备结构合适的半导体及复合材料有利于光生载流子的分离和转移,降低电荷复合的可能性,提高光催化活性;利用光催化还原CO_2可以减少大气中CO_2的浓度,同时能生成甲醇、甲烷、甲酸等。     

利用太阳能光解制氢

<正>该课题设计了光催化反应器和人工光源,建立了光解水制氢测试系统。以雀巢结构化、层间插入、桥架构筑、离子交换和硫化过程以及半导体掺杂等技术为手段,研制了表面纳米复合型、层状复合型、层间插入型多种复合材料、以及掺氮二氧化钛和氮化钛等光解制氢催化材料,进行了利用人工光源和太阳光的光解制氢试验。成功研制了能吸收和利用550nm以下的可见光和紫外线的新型光解制氢催化剂,     

基于钨酸铋基光催化复合材料的改性方法研究进展

具有较强可见光催化活性的钨酸铋基半导体光催化剂是近年来的研究热点之一。综述了纯钨酸铋的光催化性能;详述了钨酸铋基半导体光催化剂改性方面的研究,可通过半导体异质结复合、离子掺杂改性、氧空位缺陷工程和铁电极极化等方法制备基于钨酸铋的复合材料光催化剂,改性获得的催化剂具有更好的光催化性能和稳定性。     

钯锡改性纳米二氧化钛光催化还原二氧化碳的研究

采用光化学还原法,在复合半导体基础上表面作进一步钯改性,制备了钯锡改性的纳米二氧化钛光催化剂Pd-SnO2/TiO2,以二氧化碳光催化还原反应为探针,对催化剂进行了评价,并与复合半导体基础上,表面铜改性光催化剂的光催化还原性能进行了比较。结果表明,表面钯改性、二氧化碳光催化还原产物只检测到甲醇,这说明,复合半导体基础上钯的沉积,比铜掺杂更有利于深度还原产物甲醇的生成。结合XRD、XPS、TEM等催化剂表征结果,对钯锡改性纳米二氧化钛光激发机制进行了讨论,提出了二氧化碳光催化还原的可能机制。     

Zr和S共掺杂TiO_2光催化剂的制备及性能

用固相浸渍法制备了Zr和S共掺杂TiO2(Zr-S-TiO2)光催化剂,用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和紫外-可见光漫反射等手段对Zr-S-TiO2光催化剂进行了表征。以可见光光解水制氢为探针反应,考察了Zr-S-TiO2光催化剂的活性。实验结果表明,Zr和S共掺杂提高了TiO2对可见光(波长大于420nm)的吸收,减小了TiO2的平均粒径,使TiO2晶格畸变应力增大,促进了光生电子-空穴对的分离,从而提高了TiO2催化可见光光解水制氢反应的活性。当n(S)∶n(Ti)=6∶1、煅烧温度500℃、Zr掺杂量(质量分数)为0.75%时,Zr-S-TiO2光催化剂制氢的活性最高。     

美发明由水制氢的新型催化剂

长期以来 ,人类一直企盼能够利用太阳能来分解水制造氢气 ,因为氢气燃烧时只产生水 ,不产生任何污染物 ,是未来的理想能源之一。因此 ,研究人员一直在寻找理想的催化剂 ,以提高光分解水制氢的效率。尽管现已发现很多有效催化剂 ,但没有一种属于实际可行、既便宜又稳定的催化剂。现在 ,美国宾夕法尼亚州杜奎斯诺大学化学家卡恩和他的学生向电解水催化剂二氧化钛中添加碳 ,增加其吸收可见光的能力 ,使催化剂将光分解水制氢的能力提高了 8倍 ,达到 8 5 %。尽管这一效率仍低于美能源部规定的商业上可行催化剂 1 0 %转换率的基准点 ,但卡恩的研究…     

钛-钼系二元复合氧化物复合材料的制备及光催化降解性能研究进展

综述了国内外近年来关于钛-钼系二元复合氧化物复合材料的研究进展,详述了元素掺杂、金属离子修饰、复合半导体等方法改性制备钛-钼系复合材料及其光催化降解性能。钛-钼系二元复合氧化物复合材料具有拓宽可见光响应及优越的光催化降解性能。。     

高效分解水制氢新型复合催化剂

<正>美国休斯顿大学联合加州理工大学开发出一种能高效分解水制氢的新型复合催化剂,水制氢效率已达实用水平,且成本低、无毒,有望克服水制氢的难题,推动氢燃料电池的发展。这种复合催化剂由钼硒化硫和多孔的硒化镍组成。钼硒化硫属层状过渡金属硫化物催化剂(LTMDs),其边缘部分催化活性最高,为了提高催化效能,需要将LTMDs更     

石墨相氮化碳的单金属掺杂改性研究进展

聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种可见光敏感无金属光催化剂，具有合适的带隙能量和导带、价带位置，广泛应用于光解水、污染物降解等领域，但光催化活性仍受一定限制。带隙调控是改性的主要策略之一，其中，金属掺杂可大幅降低带隙能量，改善导带和价带位置，获得更好的电荷分离/转移效率，提高g-C₃N₄对可见光的吸收能力，增强光催化活性。综述了近年来g-C₃N₄单一金属掺杂改性的研究，主要包括贵金属、碱金属和过渡金属掺杂等，提出了单一金属掺杂存在的问题，并对未来发展方向进行了展望。     

钨掺杂二氧化钛可见光催化剂低温合成及性能研究

采用低温一步法合成了钨掺杂的二氧化钛,并用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)等方法对其结构进行了表征.发现掺杂钨的二氧化钛为锐钛矿型晶型,且在可见光区有明显的吸收.以苯酚的光催化氧化降解反应为探针,研究了催化剂的光催化性能.结果表明,本方法合成的钨掺杂的二氧化钛具有理想的可见光催化活性.     

Cu、Sm共掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化性能研究

对比研究了用溶胶-凝胶法和溶胶-乳化-燃烧法与等体积浸渍法结合制备的Cu、Sm共掺杂TiO2催化剂,并用X射线衍射、紫外可见吸收光谱、拉曼分析等技术表征了催化剂的形貌、结构及吸光性能,样品的表征与光催化活性测试结果表明,Cu和Sm离子的引入使TiO2样品的吸收带边发生不同程度的红移,使可见光吸收强度增大,协同效应提高了对目的反应的催化活性,Cu掺杂Sm3+/TiO2样品的最佳掺杂量为w=1.5%～2%之间。     

C-TiO_2的制备及其对三氯乙酸的光催化降解

通过缓慢氧化T iC合成了C掺杂的锐钛矿型T iO2(C-T iO2)催化剂,并采用BET液氮吸附、X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见吸收光谱对C-T iO2催化剂的比表面积、物相、粒径和吸收波长阀值等结构性质进行了表征。以难降解的三氯乙酸为催化降解对象,测定了C-T iO2催化剂在可见光照射下的催化活性。实验结果表明,相对于锐钛矿型T iO2,C-T iO2的吸收边带发生了约36nm的红移,它在可见光照射下有催化活性,主要是因为C取代O后,C的p轨道与O的2p轨道杂化,使其禁带隙变窄;制备条件和反应溶液的pH影响C-TiO2催化剂的活性,在350℃焙烧8h制备的C-TiO2催化剂,当反应溶液的pH为9时,催化活性最高。     

水热法制备纳米Mn(Ⅱ)/TiO_2粉体及其日光催化活性的研究

采用水热法,在温和的条件下制备了具有较高光催化活性的Mn(Ⅱ)/TiO2光催化剂,采用X射线粉末衍射、扫描电镜、紫外可见漫反射手段对其进行了表征。在太阳光照射下,以罗丹明B溶液的降解为模型反应,研究了光催化剂的催化活性。研究结果表明,TiO2晶型为单一的锐钛矿相,光响应波长由纯TiO2的380nm拓宽到400nm以上,达到可见光区范围,新型改性的Mn(Ⅱ)/TiO光催化剂的日光催化活性比较高。     

钴氮共掺杂TiO_2的制备及其光催化活性

以钛酸四丁酯为原料,采用沉淀-浸渍法制备了N和Co共掺杂纳米光催化剂Co/N/TiO_2。采用紫外-可见漫反射、X射线衍射和透射电子显微镜等技术对催化剂的吸光性能、结晶形态和粒径进行了表征。以活性艳蓝X-BR溶液为光降解模型,评价了Co/N/TiO_2的可见光催化活性,并与AEROXIDE TiO_2 P25的性能进行了对比。实验结果表明,在n(Co):n(N):n(Ti)=0.16:0.2:1、煅烧温度400℃、煅烧时间2.5 h的最优条件下制备的Co/N/TiO_2为单一的锐钛矿相,平均粒径为11.1 nm,比表面积为140.77 m~2/g;且Co/N/TiO_2的吸收边红移现象显著,吸收可见光的性能强,具有良好的可见光催化活性,在纯粹可见光(波长大于400 nm)下对活性艳蓝X-BR溶液的降解率达到87.50%。     

有机硫化物在Ag+改性钛铌酸盐上的吸附和光催化氧化

 使用Ag+改性的钛铌酸钾盐（6K2O·TiO2·5Nb2O5）作为光催化剂,考察了二甲基硫醚（DMS）、乙硫醇（EM）及它们分别与正己烷混合物在Ag+改性的钛铌酸钾盐表面吸附与光催化氧化作用,采用红外光谱方法对吸附与光催化氧化样品进行表征。结果表明,在Ag+改性钛铌酸盐表面,DMS吸附作用较弱,在可见光辐射下稳定。但在紫外光辐射下氧化成亚砜、砜、硫酸酯与单齿硫酸盐等,而EM的吸附较强,在可见光辐射下即可氧化为乙基磺酸(CH3CH2SO2OH)。正己烷增强了DMS和EM同Ag+改性钛铌酸盐表面的作用力,促进了DMS和EM的深度氧化。     

可见光下亲水性TiO_2薄膜的制备与表征

采用溶胶-凝胶法制备了具有可见光活性的掺氮TiO2薄膜,通过X射线衍射分析和原子力显微镜研究了其晶相组成、表面形貌及表面粗糙度;为确定氮的掺杂方式,用X射线光电子能谱对试样的表面态进行测试;并对掺氮TiO2薄膜亲水性的维持情况及在可见光照射下的亲水性恢复情况进行了研究。实验结果表明,掺氮TiO2薄膜的相组成为锐钛矿或锐钛矿与金红石的混合相,薄膜中大量的纳米微孔结构及尖锐的峰状突起增加了表面的粗糙度。掺入TiO2薄膜晶格中的氮原子显著地提高了薄膜在可见光照射下的亲水性。在无光照的条件下,掺氮TiO2薄膜的亲水性可维持20d以上;经可见光照射后,掺氮TiO2薄膜的亲水性能够恢复。     

纳米Fe~(3+)/TiO_2光催化降解含酚炼油废水

采用溶胶-凝胶法制备了纳米Fe~(3+)/TiO_2光催化剂,并用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和透射电子显微镜等技术对其粒径和晶相进行表征。考察了Fe~(3+)掺杂量、乙醇加入量、水加入量、体系pH、陈化时间、锻烧温度等因素对该催化剂降解罗丹明B溶液的影响,得到了催化剂的最佳制备条件:钛酸四丁酯10 mL、Fe~(3+)掺杂量(质量分数,基于体系的总质量)为0.010%、乙醇50 mL、水5.0 mL、体系pH=1.5、陈化时间3 d、煅烧温度400℃。实验结果表明,以在最佳条件下制备的纳米Fe~(3+)/TiO_2和纯纳米TiO_2为光催化剂,在相同的操作条件下对含酚炼油废水进行光催化降解,纳米Fe~(3+)/TiO_2比纯纳米TiO_2具有更好的降解效果,挥发酚的降解率达到75%。     

TiO2纳晶多孔薄膜的制备及性能研究

以钛酸四丁酯和二乙醇胺为原料,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳晶多孔薄膜,考察了制备过程中水加量和焙烧温度等因素对TiO2纳晶多孔薄膜性能和结构的影响。以邻苯二甲酸酐与金属锶盐为原料,钼酸铵为催化剂,合成了酞菁锶及其磺化物。用磺化酞菁锶敏化TiO2纳晶多孔薄膜并用紫外-可见光谱进行表征,结果表明,敏化后的TiO2薄膜的吸收峰覆盖了整个可见光区,从而大大提高太阳光的利用率。     

Surface Modified TiO_2 Nanoparticles——an Effective Anti-wear and Anti-friction Additive for Lubricating Grease

The surface modified TiO_2 nanoparticles were prepared by using 12-hydroxystearic acid chemically modified on the TiO_2 surface. The average size of the TiO_2 particles is about 30 nm. The optimum ratio of tetrabutyl titanate to 12-hydroxystearic acid was 1/0.5. The bonding form between 12-hydroxystearic acid and TiO_2 nucleus was investigated by FTIR, DSC, TGA and XRD techniques. The lubricating grease containing the surface modified TiO_2 nanoparticles possesses excellent anti-wear and anti-friction properties. Compared with the grease without TiO_2, the PB value can be increased by 52% as the best performance of the grease containing surface modified TiO_2 nanoparticles, while the friction coefficient can be reduced by 33% with the addition of a small amount of TiO_2 nanoparticles, and meanwhile the wear scar diameter decreases by 25%.