粉煤灰基纳米复合材料的制备及光催化分解水产氢性能研究

采用一种经济可行的方法制备粉煤灰基CdS／Al-MCM-41介孔纳米复合材料,通过碱融法从粉煤灰中提取硅源和铝源,室温下模板组装纳米复合材料,小角XRD和高分辨率TEM结果表明,介孔分子筛Al-MCM-41的平均孔径约3．0nm,CdS颗粒均匀地分散于Al-MCM-41的孔道内;UV—vis漫反射光谱结果表明,CdS／Al-MCM-41纳米复合材料在波长约521nm处出现较强吸收边;荧光光谱结果表明,CdS与Al-MCM-41复合有效地降低了光生电子与空穴的复合几率;在可见光照射下,CdS／Al-MCM-41显示出较高的产H2活性,归因于CdS颗粒和介孔分子筛Al-MCM-41之间的协同作用所致。     

C-TiO2/CdS复合纤维膜的制备及光催化产氢性能研究

采用溶胶-凝胶法和水热法合成C-TiO2/CdS复合催化剂,并使用静电纺丝法以聚乙烯醇(PVA)为模板剂制备纳米纤维膜载体,通过浸渍法负载催化剂制成壳-核状的C-TiO2/CdS复合纤维膜.通过X射线衍射、X射线光电子能谱技术、漫反射光谱和扫描电镜对催化剂结构组成和形貌进行分析.以乙醇为牺牲试剂,测试了C-TiO2/C...     

ZnO-TiO2纳米复合材料的制备及光催化性能研究

以工业级偏钛酸、醋酸锌和尿素为原料,采用一步均匀沉淀法,在600℃、2h条件下,成功制备出ZnO-TiO2纳米复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)测试手段对反应产物进行了分析。实验结果表明,400℃时,只有锐钛型TiO2的衍射峰;500℃时,开始出现ZnO的衍射峰;600℃以上,开始出现金红石型TiO2和ZnTiO3的衍射峰,并且随着煅烧温度的升高,衍射峰强度逐渐增强。600℃制备的复合粉体结晶完整,无明显团聚现象,颗粒呈球形或类球形,平均粒径在20nm左右。复合粉体表面主要由Zn、Ti、O和C4种元素组成,Zn和Ti元素主要以ZnO、TiO2和Zn-TiO3形式存在。在室内自然光条件下,ZnO-TiO2纳米复合材料可以在一定程度上降解甲基橙。     

CdS/T-ZnO_w复合材料的制备及光催化性能研究

采用化学水浴沉积法在T-ZnOw表面上沉积CdS纳米颗粒,用X射线衍射仪、扫描电镜和场发射表征样品的结构和形貌。并且在常温(25℃)下测试了CdS/T-ZnOw复合材料的光催化性能。结果表明,CdS/T-ZnOw复合材料的光催化性能直接受NH4Cl浓度的影响,可通过调控NH4Cl的浓度来调控CdS纳米颗粒的微观形貌。在0.74～2.99mmol/L范围内,CdS/T-ZnOw复合材料的光催化性能随NH4Cl浓度的增大而增大,在2.99～7.4mmol/L范围内,光催化性能随NH4Cl浓度的增大而减小。     

Cu/ZnO复合材料的制备及光催化性能研究

采用化学沉积法,在纳米ZnO种子的表面沉积金属Cu纳米颗粒合成复合材料。利用XRD、FESEM、TEM和TGA对样品成分、形貌和结构进行了表征分析,并测试了样品的光催化性能。结果表明,Cu纳米颗粒成功负载于ZnO纳米粒子表面。对于Cu与ZnO合成的复合催化剂,金属Cu的含量有一个最佳的范围,此时催化剂的光催化性能优于纯ZnO。当Cu2+的加入量为38.6%(质量分数)时,复合颗粒的光催化性能在紫外光和可见光光源下均达到最优。     

Mn/NiO@Ni_3S_2复合材料的制备及性能研究

人们在享受经济快速发展带来的好处的同时,煤、石油等也化石燃料的燃烧也带来了一系列环境问题。那么在这样的时代背景下,发展可再生资源显得尤为重要。超级电容器,一种新型储能元件,由于其优良的性能被广泛研究。电极材料,超级电容器的重要组成部分,它会直接影响超级电容器的性能。本文利用两步水热法在泡沫镍表面成功制备出了电极材料Ni O@Ni_3S_2与Mn/Ni O@Ni_3S_2。通过电化学分析,我们发现添加了少量Mn后电极材料的电容提高了。详细地,在电流密度为5 m A cm~(-2)时,Mn/Ni O@Ni_3S_2电极的电容为3.94 F cm~(-2),而Ni O@Ni_3S_2的为2.59 F cm~(-2),且前者的电容值约为后者的1.5倍。在循环了1000圈后,我们发现Mn/Ni O@Ni_3S_2的电容保持率为82.1%,这说明掺Mn后的电极材料有良好的循环稳定性。根据以上的分析,我们可以确定Mn/Ni O@Ni_3S_2比Ni O@Ni_3S_2更适合于做超级电容器的电极材料。从某种程度上来说,这个实验也可以为以后遇到类似的改善电极材料的电容提供参考。     

Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化剂的制备及光催化性能

以表面改性煤矸石粉、Bi(NO_3)_3·5H_2O和NH_4Cl为原料,采用超声化学法制备了BiOCl/煤矸石前驱体;并通过BiOCl/煤矸石前驱体和硫代乙酰胺(TAA)的阴离子交换反应,原位制备了Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化剂。利用XRD和SEM对Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化材料的结构及表面形貌进行了表征,并以可见光为光源,甲基橙为目标降解物,对其光催化活性进行了研究。结果表明:在可见光辐照下,Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化剂表现出较高的光催化降解能力,这是由于Bi_2S_3与BiOCl复合后形成的异质结促进了光生电子和光生空穴的分离,抑制了它们的复合。     

ZnS/还原氧化石墨烯复合材料的制备及光催化性能

水热法一步合成ZnS/还原氧化石墨烯（ZnS/RGO）复合材料,通过XRD、FTIR、Raman、SEM分析溶剂（乙醇、水）对ZnS/RGO复合材料形貌和结构的影响。结果表明,以乙醇为溶剂制备的ZnS颗粒尺寸小、均匀分散在石墨烯片层上,在形成ZnS纳米颗粒的同时将氧化石墨烯（GO）还原成石墨烯。对亚甲基蓝（MB）的光催化结果显示,ZnS/RGO复合材料具有优异的光催化性能,其光催化速率是纯ZnS颗粒的3.7倍,石墨烯作为优良光生电子的传输通道和收集体能够降低光生电子-空穴对的重新结合率,极大提高了ZnS/RGO复合材料的光催化性能。      

V-N共掺杂TiO_2/玻璃珠光催化复合材料的制备及光催化性能

用溶胶-凝胶法制备V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料,研究V-N-TiO_2(V-N-TiO_2)的浓度、V-N-TiO_2/玻璃珠的浸渍次数、玻璃珠尺寸、煅烧温度和煅烧时间对V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料光催化性能的影响。采用XRD、EDS、TEM、XPS等测试手段对复合材料的结构和性能进行表征;在100 W汞灯下,以苯酚溶液为目标降解物,对V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料光催化性能进行测定。研究表明:当V-N-TiO_2/玻璃珠的浸渍次数为4次、玻璃珠尺寸为2~3mm、煅烧温度为400℃和煅烧时间为4.5h时,得到的V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料对苯酚的光催化性能最佳,且单位催化剂对苯酚的降解量略高于V-N-TiO_2。V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料既易于回收,又具有良好的光催化性能。     

SnO_2/聚氯乙烯复合材料的制备及光催化性能研究

以二氯化亚锡和聚氯乙烯(PVC)为主要原料,通过光化学合成的方法,在低功率紫外灯辐照下制备了复合光催化剂的前驱体,经热处理后得到了含有共轭聚合物结构的SnO2/聚氯乙烯复合光催化剂材料,并用XRD和UV-Vis等对复合材料进行了表征。光催化降解亚甲基蓝的实验表明,复合材料在可见光辐照下能有效地降解亚甲基蓝,复合材料的催化活性明显优于纯SnO2和PVC直接热处理产物。     

ZnO/CNTs复合材料的制备、表征及光催化性能

采用水热法制备了一系列氧化锌和碳纳米管的复合材料(ZnO/CNTs),详细考察了碳纳米管的含量对复合材料光催化性能的影响。利用X射线衍射仪、紫外-可见漫反射吸收光谱、扫描电子显微镜、X射线能谱、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和氮气吸附-脱附等测试手段对样品的结构、形貌和光学性质进行了表征,并用亚甲基蓝溶液模拟污染物,评价了ZnO/CNTs复合材料的光催化性能。结果表明:添加CNTs提高了ZnO的比表面积,增强了ZnO的可见光吸收。ZnO/CNTs复合材料较纯ZnO具有更高的光催化活性,并且随着CNTs含量的增加,ZnO/CNTs复合材料的光催化活性呈先增加后减小的趋势。当CNTs的含量为0.3%(质量分数)时,ZnO/CNTs复合材料的光催化活性最高,经过50 min光照后,亚甲基蓝的降解率达到了96.2%。     

TiO_2-聚吡咯复合材料的制备及光催化性能

采用原位氧化聚合法制备TiO2-聚吡咯复合材料,研究吡咯与TiO2配比对TiO2-聚吡咯复合材料在紫外光和太阳光下光催化降解甲基橙的影响,利用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见光谱仪对样品进行表征。结果表明,TiO2-聚吡咯复合材料与纯聚吡咯相比,聚吡咯本征态特征峰和C─N伸缩振动峰峰值都向高波数偏移,TiO2和聚吡咯的复合并不是单纯的物理复合,而是产生了化学作用力;通过改变吡咯的添加量,可以控制聚吡咯在TiO2粉体表面的包覆量,聚吡咯的包覆对TiO2的晶型没有影响;聚吡咯对TiO2的包覆可降低TiO2的禁带宽度至2.90 eV,使TiO2-聚吡咯复合材料可吸收的波长范围拓宽到可见光区,提高复合材料在可见光下的光催化能力;适量的聚吡咯包覆可以提高TiO2-聚吡咯复合材料的光催化活性,以紫外灯作为光源催化降解甲基橙,当吡咯包覆质量分数为0.06时,复合材料的电子-空穴对分离效果最好;以太阳光作为光源催化降解甲基橙,当吡咯包覆质量分数为0.04时,复合材料的光谱拓展效果最好。     

聚苯胺/二氧化钛复合材料的制备及其光催化性能

采用模板自组装技术以氧化亚铜为模板制备了聚苯胺/二氧化钛(PANI/TiO2)复合材料,通过傅里叶红外光谱仪、激光粒度分析仪、紫外可见分光光度计和热分析仪对不同比例复合的聚苯胺/二氧化钛材料进行了表征。研究结果表明:在反应时间、反应温度和催化剂用量等条件保持不变的情况下,苯胺(ANI)用量对复合材料的形貌和性能有着重要的影响。聚苯胺的复合使得聚苯胺/二氧化钛的粒径均比纯二氧化钛的有所增大,但随着苯胺用量的增大,粒径呈减小的趋势。可见光催化复合材料降解苯酚的研究表明,聚苯胺复合有利于光催化效率的提高;复合材料的光催化性能随着苯胺含量的增加呈现先升高后降低的趋势。     

Cu/还原氧化石墨烯光催化复合材料的制备及其光催化性能

以乙酸铜和氧化石墨烯（GO）为原料,抗坏血酸为还原剂,采用液相化学法合成Cu/还原氧化石墨烯（Cu/RGO）复合材料。通过XRD、SEM、TEM、FTIR和Raman对材料结构及形貌进行表征,并考察Cu/RGO复合材料在H₂O₂辅助作用下对亚甲基蓝（MB）的光催化作用。结果表明：Cu颗粒均匀分布在RGO片层上,相比于纯Cu,Cu/RGO复合材料的光催化性能明显提高,Cu/RGO复合材料用量为0.06 g/L时,对MB显示出最佳的催化效果,200 min内脱色率达到了92.5%,经过5次循环后脱色率仍有88.0%以上。     

ZnO/C复合材料的制备及其光催化性能

以乙酸锌为原料,无水乙醇为溶剂,二乙醇胺为络合剂,采用溶胶-凝胶法制得ZnO溶胶,并经静置、干燥制得凝胶,随后在氧化气氛及N2保护气氛中分别煅烧得到白色ZnO和黑色ZnO/C材料。采用X射线衍射分析仪(XRD)测定试样物相,用化学元素分析仪测定试样中的碳含量,用扫描电镜(SEM)观察试样的显微形貌、用BET氮吸附容量法测定试样的比表面积,用紫外可见漫反射光谱法测定试样在不同光波长范围的吸收,进而计算出ZnO/C的禁带宽度;用亚甲基蓝(MB)溶液为目标物,测定了试样的光催化降解性能。结果表明,在600℃N2气氛下保温5h制得的ZnO/C中的ZnO为六方纤锌矿结构,呈棒状;ZnO/C复合材料含碳量占总质量的8%;比表面积达到24.5m~2/g;该复合材料在模拟太阳光下照射70min可以使MB溶液的脱色率高达98%以上,而ZnO在相同条件下对MB的降解率只有42%。分析表明,ZnO/C材料光催化效果好的主要原因是由于它在还原气氛下煅烧后的能隙为2.96eV,而白色ZnO的能隙为3.35eV。     

水热法制备N-TiO_2/RGO复合材料及光催化性能研究

采用一步水热法制备氮掺杂负载石墨烯(RGO)的二氧化钛(TiO_2)复合光催化材料(N-TiO_2/RGO),对样品进行XRD、SEM、UV-Vis等表征并以甲基橙为目标降解物进行可见光光催化活性测试。结果表明:N-TiO_2/RGO比同条件下制得的N-TiO_2和TiO_2/RGO具有更好的可见光光催化性能,可见光下照射5h,对甲基橙的降解率可达到95%。     

玄武岩纤维/TiO_2复合材料的制备及光催化性能研究

采用绿色环保的水热法,在较低的温度下制备出一种新型的玄武岩纤维/TiO_2复合材料,使用XRD分析了复合材料的物相结构,采用SEM观测了复合材料的形貌,并对水热法合成其机理进行了分析,研究了其在模拟太阳光下对甲基橙的光催化性能。结果表明,150℃水热条件下、反应10h合成的玄武岩纤维/TiO_2复合材料中,颗粒状的TiO_2涂层均匀包覆于玄武岩纤维表面,并没有改变玄武岩纤维结构,形成了一种具有核壳结构的新型玄武岩纤维/TiO_2复合材料,60min复合材料对甲基橙的降解率达到95.3%。     

煤渣基二氧化钛复合材料制备及其光催化性能研究

采用微波辅助条件下的溶胶-凝胶法制备了煤渣负载纳米TiO_2光催化剂。X射线衍射仪、扫描电镜表征结果表明,所负载的TiO_2为锐钛矿型,平均粒径12nm。以亚甲基蓝为目标降解物,着重考察了不同煤渣含量、烧结温度、微波时间、微波功率对其催化性能影响结果表明,煤渣含量32.49%,微波时间为5min,微波功率为400 W,马沸炉温度为400℃时制备的催化剂,催化亚甲基蓝光TiO_2/煤渣复合材料降解效果最好。在搅拌条件下该催化剂催化的光降解反应符合一级动力学方程。     

两步水热法制备BiOCl-RGO纳米复合材料及其光催化性能

用两步水热法合成了BiOCl-RGO复合材料。先在乙二醇和去离子水的混合溶液中合成直径约为400 nm、由纳米片构成的微球状单一BiOCl样品,在此基础上引入RGO载体制备出BiOCl-RGO纳米复合材料。使用Raman光谱、XRD、XPS等手段表征样品的物相构成,用SEM和TEM观测其微观形貌,通过降解甲基橙评定样品的光催化性能。结果表明,水热温度显著影响复合材料的光催化性能,在140℃制备的BiOCl和石墨烯结合的样品具有最高的光催化性能。