掺杂金属离子对纳米ZnO光催化活性的影响

采用沉淀法制备纳米ZnO催化剂,并通过掺杂金属离子的方法对其进行改性。以紫外光照下降解甲基橙溶液为探针反应评价其光催化活性。结果表明,掺杂5%的铝明显提高了ZnO光催化剂的活性,比商业生产的TiO2的光催化活性高很多。结合X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征结果,发现离子掺杂的ZnO光催化剂的催化性能与ZnO晶粒大小和掺杂离子的分散性有密切关系,即ZnO晶粒尺寸越小和掺杂离子的分散性越好,所制备的离子掺杂ZnO的光催化性能越高。     

纳米ZnO/SnO2粉体的制备及其光催化性能的研究

以SnCl4·5H2O、ZnNO3·6H2O、HCl、NaOH为原料,采用共沉淀法制备出纳米ZnO/SnO2纳米复合催化剂粉体,以降解甲基橙溶液反应为模型,考察了不同比例ZnO/SnO2纳米粉体的光催化活性,探讨了煅烧温度对催化剂催化活性的影响.并用差热失重分析仪(TG/DSC)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)测试手段对其进行了表征.结果表明:ZnO复合SnO2后,光催化活性明显提高,其中以ZnO/SnO2在ZnO∶SnO2=4∶1的情况下复合催化剂光催化性能最优;热处理温度在650℃保温时间2h所得到的复合催化剂催化性能最好.     

锆掺杂二氧化钛基可见光催化剂的制备及其催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了不同Zr掺杂量的Zr-TiO_2催化剂,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱对其进行表征,探究Zr元素的掺杂比例、催化剂制备的焙烧温度及反应物初始浓度等条件对催化剂在可见光下降解亚甲基蓝性能的影响。结果表明,制备的Zr-TiO_2催化剂粒径为纳米级,Zr-TiO_2催化剂对亚甲基蓝有明显光催化降解作用,且不同Zr与Ti掺杂比例对亚甲基蓝溶液降解效率影响显著,当Zr元素掺杂量为20%,焙烧温度为550℃时,制备的550℃-20%Zr-TiO_2催化剂对20 mg·L~(-1)的亚甲基蓝溶液降解效果最优,降解5 h时降解率为91.8%。并且550℃-20%Zr-TiO_2催化剂在可见光下催化降解亚甲基蓝符合一级动力学模型,R~20.95,拟合直线有较好的拟合度,表明催化剂具有较强的降解能力。     

锆掺杂二氧化钛基可见光催化剂的制备及其催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了不同Zr掺杂量的Zr-TiO₂催化剂,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱对其进行表征,探究Zr元素的掺杂比例、催化剂制备的焙烧温度及反应物初始浓度等条件对催化剂在可见光下降解亚甲基蓝性能的影响。结果表明,制备的Zr-TiO₂催化剂粒径为纳米级,Zr-TiO₂催化剂对亚甲基蓝有明显光催化降解作用,且不同Zr与Ti掺杂比例对亚甲基蓝溶液降解效率影响显著,当Zr元素掺杂量为20%,焙烧温度为550 ℃时,制备的550℃-20%Zr-TiO₂催化剂对20 mg·L^-1的亚甲基蓝溶液降解效果最优,降解5 h时降解率为91.8%。并且550 ℃-20%Zr-TiO₂催化剂在可见光下催化降解亚甲基蓝符合一级动力学模型,R²>0.95,拟合直线有较好的拟合度,表明催化剂具有较强的降解能力。     

生物质模板法制备Bi掺杂ZnO及其太阳光催化性能

采用生物质模板法,以脱脂棉为模板、Zn(OAC)_2·2H_2O为锌源、Bi(NO_3)_3·5H_2O为铋源、乙醇-水为溶剂,在不同的浸泡时间、焙烧温度、焙烧时间和掺杂摩尔分数下通过浸渍-热转化制备了一系列Bi_2O_3/ZnO催化剂。使用扫描电子显微镜、热重分析、X-射线衍射等技术表征了产物形貌和结构。以亚甲基蓝作为模板反应,太阳光为光源,考察了Bi_2O_3/ZnO系列材料的光催化活性。结果表明,在浸泡2 h、焙烧温度为600℃、焙烧时间为2 h的条件下制得的Bi掺杂量为Zn摩尔分数1.0%的Bi_2O_3/ZnO催化剂,在太阳光照射390 min时对亚甲基蓝的降解效果最佳,降解率高达95.21%。与纯ZnO相比,降解率提高了16.77%。Bi_2O_3/ZnO具有良好的稳定性和可循环使用性,在光降解偶氮染料方面具有潜在的应用价值。     

微波辅助纳米Cu(OH)_2/ZnO复合材料的合成与光催化研究

以乙酸锌、氢氧化锂、氯化铜为原料,采用微波辅助加热溶胶-凝胶法制备了不同尺寸的ZnO和Cu(OH)2/ZnO复合型光催化剂,并用XRD、UV-Vis、HR-TEM、IR和SAED对其进行了表征。采用15 W的紫外灯和室外可见光作为光源,活性艳蓝X-BR为光催化反应模型污染物,研究了在各种不同制备条件下ZnO以及Cu(OH)2/ZnO的光催化性能。实验结果表明,在温度50℃下反应10 min,所合成的ZnO粒径最小,为2.59 nm,蓝移现象最明显,说明其光催化活性最佳。在紫外光下,对浓度为40 mg?L?1的活性艳蓝X-BR溶液进行光催化降解,当降解时间为100 min时,光降解率可达到78%。所制备的Cu(OH)2/ZnO(铜锌质量比3:7)复合材料其分散性最好,团聚现象最小。对浓度为40 mg?L?1的活性艳蓝X-BR溶液进行光化学降解,当降解温度为120℃时,光降解率可达到84%。     

沉淀方法对ZnO结构及光催化性能的影响

以Zn(NO3)2·6H2O和NH3·H2O为原料,采用正滴法、反滴法和并流法制备了一系列ZnO粉体材料,应用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)对产物的结构与形貌进行了表征,探讨了形成机理,并测试了其光催化性能.研究结果表明,不同沉淀方法所得样品均为六方晶系纤锌矿结构,但产品的形貌及光催化活性有显著差异.其中,并流法制备的ZnO棒状微晶,比表面积最高,为32.31 m2/g;当亚甲基蓝溶液初始浓度为10mg/L、ZnO棒状微晶的投加量为1g/L时,经30 W紫外灯照射120 min后,亚甲基蓝溶液的降解率可达75.7％,ZnO棒状微晶光催化性能最好,可重复使用四次且保持较高的催化活性.NO3-的加入对降解反应影响不明显,SO42-和Cl对反应起抑制作用.适量H2O2可提高反应降解率,最佳用量为15 mL/L.     

水热合成锰离子掺杂磷酸银及其光催化性能

以水热法合成了二价锰离子掺杂的磷酸银多面体光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL)等对光催化剂进行了表征。以亚甲基蓝溶液为模拟污染物检测了光催化剂的光催化活性,考察了掺杂不同量二价锰离子的磷酸银对亚甲基蓝溶液光催化性能的影响。结果表明:制备的光催化剂为立方晶相多面体磷酸银,二价锰离子在磷酸银内部形成缺陷能级或杂质能级,提高了光生电子-空穴对的分离效率,提高了光催化活性。掺杂6%(物质的量分数)二价锰离子的磷酸银的催化活性最高,0.08 g光催化剂降解200 m L质量浓度为8 mg/L的亚甲基蓝溶液,10 min后降解率达到98.19%。     

Cu~(2+)掺杂ZnO的制备及光催化性能研究

采用水热法制备了Zn O以及Cu~(2+)掺杂Zn O(Cu~(2+):Zn O)纳米粉体,并将其用于光催化降解亚甲基蓝,采用X射线衍射仪(XRD)对其物相进行分析,考察了不同的表面活性剂、Cu~(2+)的掺杂量以及焙烧温度对其结构和光催化降解性能的影响。结果表明:以柠檬酸钠和十六烷基三甲基溴化铵为混合表面活性剂制备的Zn O具有最佳的光催化降解性能,其在光照65 min后,降解率达到96%。Cu~(2+)的掺杂量以及焙烧温度对Cu~(2+):Zn O样品产生较大的影响,随着Cu~(2+)的掺杂量和焙烧温度的增加,Cu~(2+):Zn O样品的光催化降解效果呈现先增加后减小的趋势,当Cu~(2+)掺杂浓度为0.01 mol、焙烧温度为600℃时,Cu~(2+):Zn O样品具有最佳的光催化降解性能,其在光照110 min后,降解率达到93%。     

掺Ce纳米ZnO光催化剂的结构表征及催化性能

为了提高ZnO微纳米材料对有机染料的光催化降解性能,以ZIF-8为中间体制备了ZnO,并对其进行稀土Ce掺杂,利用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜及能谱(SEM-EDX)、透射电镜(TEM)、固体紫外光谱(UV-Vis)对光催化剂进行了系列表征,探究了掺Ce比例、光源类型对光催化降解甲基橙的影响。结果表明:掺杂适量的Ce可以提高ZnO的光催化活性;掺Ce质量为Zn质量的1%(ZnO-1%Ce)时,ZnO的光催化活性最高; ZnO-1%Ce在实验所用太阳光下的光催化性能优于在紫外光下。     

非均相催化氧化处理染料废水

以自制复合颗粒为载体,采用混合-浸渍煅烧法,制备了CuO/C-Al2O3-凹凸棒,考察催化剂在处理酸性大红和活性蓝X-BR染料废水中的催化性能及稳定性,试验结果表明:去除酸性大红和活性蓝X-BR的最佳条件是:温度为60℃,氧化剂的投加量为80 mL/L,pH值为2,催化剂的投加量分别为40、30 g/L。催化剂稳定性好,重复利用10次后对酸性大红的去除率仍达85%以上。将粉末活性炭、活性氧化铝、凹凸棒复合制成载体,为染料废水处理提供了一种新思路。     

Zr–Al共掺对ZnO光催化剂结构和催化性能的影响

利用水热处理结合焙烧的方法分别制备了Zr、Al掺杂及Zr–Al共掺的ZnO光催化剂。研究了制备的光催化剂样品的相结构和光谱性能;以紫外光(λ=254nm)为光源,酸性橙Ⅱ为降解对象,进行光催化活性测试;考察了Zr、Al掺杂对ZnO光催化剂反应活性的影响。研究表明,制备的产物均为六方晶系纤锌矿结构的ZnO;Zr、Al掺杂及Zr–Al共掺的ZnO样品的光催化活性相对于纯ZnO均有较大程度的提高,而且Zr–Al共掺的ZnO的光催化性能明显优于单一掺杂的。Zr–Al共掺可以明显改善ZnO表面状态,使ZnO具有更丰富的表面羟基,同时可以抑制光生电子–空穴对的复合,从而有利于光催化活性和稳定性的提高。     

Solvothermal synthesis and photocatalytic activity of Al-doped BiOBr microspheres

A series of Al-doped BiOBr microspheres with different Al contents were synthesized via a facile solvothermal method. The as-prepared samples were characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), energy dispersive spectrometry(EDS), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), N₂ adsorption–desorption and UV–visible diffuse reflectance spectroscopy(UV–vis DRS). The photocatalytic activity was evaluated by the photocatalytic degradation of methyl orange in an aqueous solution under visible light irradiation. The results revealed that Al doping could greatly improve photocatalytic performance of BiOBr and different Al contents resulted in different photocatalytic activities. The highest activity was achieved by 4 at%Al-BiOBr. The enhanced photocatalytic activity was attributed to efficient separation of photogenerated electron–hole pairs and large BET surface area.     

光催化氧化处理亮蓝染料废水研究

对紫外光照射下二氧化钛光催化氧化处理亮蓝染料废水进行了研究。二氧化钛粉末采用溶胶-凝胶法制备。主要研究了紫外光照射时间、TiO2投入量、废水pH值、废水初始浓度和H2O2加入等因素对亮蓝转化率的影响。结果表明,亮蓝溶液初始浓度5×10^-5、溶液pH为3时加入30％H2O20．4mL／L、TiO20．5g／L,在紫外光照射60min下,亮蓝转化率可达75．6％,TiO2与H2O2间存在显著的协同效应。     

Al doping influences on fabricating ZnO nanowire arrays: Enhanced field emission property

Increase of free electrons concentration and decrease of defects density are the most desirable solution for stimulating the field emission property in semiconductor nanostructures. To implement this, herein we study the field emission efficiency of Al-doped ZnO nanowire arrays with different Al doping concentration, which were prepared by a simple facile hydrothermal method. The Al doping concentration plays a very important role on the structure, morphology, photoluminescence and field emission properties of the as-assembled samples. The results indicate that Al-doped ZnO nanowire arrays with Al doping concentration of 7 at% exhibit the highest quality crystalline structure and lowest defect density relative to others samples thanks to the suitable modification of Al doping, and this led to the increase of free electrons concentration and decrease of defects density, which have an excellent field emission performance with the lower turn on field of 1.03 V/μm and higher field enhancement factor of 20658. This remarkable field emission performances of the Al-doped ZnO nanowire arrays may provide promising applications for different field emission devices.     

掺锌纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝研究

摘要：选用掺杂锌的纳米TiO2作为光催化剂对亚甲基蓝进行降解研究。制备工艺参数对样品光催化降解亚甲基蓝的活性具有很大影响,焙烧温度为500oC,Zn2＋掺入量为0．5％,催化剂的加入量为1g／L时光催化剂对亚甲基蓝的降解效果最好;亚甲基蓝的初始浓度为5mg／L降解速率较快。     

掺锌纳米TiO_2光催化降解亚甲基蓝研究

选用掺杂锌的纳米TiO2作为光催化剂对亚甲基蓝进行降解研究。制备工艺参数对样品光催化降解亚甲基蓝的活性具有很大影响,焙烧温度为500℃,Zn2+掺入量为0.5%,催化剂的加入量为1 g/L时光催化剂对亚甲基蓝的降解效果最好;亚甲基蓝的初始浓度为5 mg/L降解速率较快。     

SnO2/ZnO复合中空纤维材料的制备及其光催化性能

采用天然棉花为模板制备了具有高光催化活性的SnO2/ZnO复合中空纤维光催化材料;利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)技术对其相结构和形貌进行了表征;以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应,考察了Sn4+和Zn2+物质的量比为0.1∶1时煅烧温度对其催化性能的影响。实验结果表明:制备的样品为复制了棉花纤维模板形貌、具有中空结构的SnO2和ZnO半导体复合材料(SnO2/ZnO);煅烧温度对材料SnO2/ZnO的结晶度、晶粒大小﹑表面微结构和催化性能等有显著影响;650℃左右所得样品在太阳光下的催化活性最好,1 h可使MB溶液的脱色降解率达100%;该材料易于离心分离,具有良好的催化活性和重复使用性能。     

活性炭负载TiO2的制备及其光催化性能的研究

以钛酸四丁酯（Ti（OC4H9）4）为原料,用溶胶-凝胶法制备活性炭（AC）负载（TiO2。XRD分析其晶型组成。实验研究了不同TiO2负载量、不同煅烧时间、不同煅烧温度以及不同使用次数等情况下TiO2/AC光催化剂的光催化活性。实验结果表明,当负载量为28.2%、煅烧时间为4h、煅烧温度为400℃时催化剂活性最高,甲基橙溶液的降解率到达了98.09%。同时研究表明了多次使用后的TiO2/AC光催化剂仍具有很好的光催化性能。     

Photocatalytic performance of Al and Nb-doped TiO2 nanoparticles prepared by microwave-assisted hydrothermal method

Microwave-assisted hydrothermal synthesis of aluminum (Al)-doped TiO₂ (ALT) and niobium (Nb)-doped TiO₂ (NBT) nanoparticles were carried out. Investigations were performed to examine the crystallinity, vibrational modes, surface morphology, and composition using X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive spectroscopy (EDS), respectively. The XRD study indicated the higher crystallinity of the ALT particles compared to the Al and Nb-doped TiO₂ (ALNBT) particles, and only the presence of the anatase phase was observed in all samples. As a result of doping, the Raman mode at ∼147 cm⁻¹ is found to be shifted toward a higher wavenumber for both samples. SEM analysis showed the spherical morphology of ALT and NBT nanoparticles. The elemental composition peaks of Al, titanium, Nb, and oxygen were noticed by EDS measurements. Furthermore, both prepared nanoparticles were used as photocatalytic materials. The Nb and Al-doped samples showed an improvement in the photocatalysis response in relation to the pure TiO₂ sample, in which Al-doped sample was able to decolorize 100% of rhodamine B in 75 min of analysis.