纳米二氧化钛复合材料降解水中污染物的研究

对金属离子掺杂纳米二氧化钛复合光催化材料降低水中污染物的研究进展进行了论述；金属离子掺杂纳米二氧化钛复合光催化材料相较于纳米二氧化钛，其禁带宽度变窄，提高了在可见光区的吸收性能，提高了光催化活性，提高了污染物降解率。     

稀土掺杂TiO2光催化还原CO2

采用溶胶-凝胶法制备了稀土掺杂TiO₂纳米光催化剂,并应用于光催化还原CO₂/H₂O体系中。通过XRD对光催化性能进行表征,研究稀土离子掺杂和焙烧温度对光催化性能的影响。结果表明,稀土La和Ce的加入可以抑制TiO2的晶相转变,提高光催化性能。催化剂800 ℃焙烧可达到最好的光催化活性,在反应时间7 h、CO₂流量200 mL·min^-1和反应液中NaOH与Na₂SO₃浓度均为0.10 mol·L^-1条件下,甲醇产率高达315.49 μmol·g^-1。并对稀土掺杂TiO₂催化剂光催化还原CO₂的机理进行了探究。     

半导体复合材料光催化还原CO2的研究进展

光催化还原CO₂是实现碳循环的一种绿色的、环保的能源转化方式,该方法可以有效的将CO₂气体转化为可再生燃料,缓解能源危机和全球变暖问题。综述了半导体复合材料光催化还原CO₂为可再生碳氢燃料的研究进展,介绍了光催化还原CO₂的反应条件和光催化机理,并对已报道的不同类型半导体复合光催化材料进行分类,如“单一半导体型”、“金属/非金属掺杂半导体型”、“半导体复合型”和“碳材料–半导体复合型”。评述了各种半导体复合光催化材料的优缺点及其光催化性能的影响因素。在此基础上,进一步展望了半导体复合光催化材料催化还原CO₂的发展前景。     

富勒醇修饰氮掺杂二氧化钛复合材料及其光催化性能研究

本文采用四丁基氢氧化铵催化碱法制备富勒醇,并以富勒醇为原料,采用溶胶凝胶法制备富勒醇修饰氮掺杂二氧化钛光催化材料,对该复合材料的成分、结构等进行表征与分析,并研究复合材料的光催化还原CO₂的性能。结果表明,复合材料在可见光区的光吸收性能增强,表现出良好的室温可见光催化还原CO₂活性,其中CO平均生成速率达5.560 μmol·g^-1·h^-1,CH₄平均生成速率为0.789 μmol·g^-1·h^-1。分析认为,富勒醇复合与N掺杂有效提高了TiO₂的可见光催化活性。     

氮化碳纳米管及其复合材料研究进展

介绍了氮化碳纳米管的结构、三种制备方法(模板法、超分子组装法和纳米片/微片卷曲法),结合国内外研究人员在g-C₃N₄纳米管方向取得的最新研究成果,列出了g-C₃N₄纳米管复合材料在光催化制取H₂、降解污染物、还原CO₂、生成H₂O₂、传感器等方面的应用。目前与氮化碳纳米管复合的材料局限于单原子或小分子,为增强氮化碳纳米管的应用,研究人员应基于已有的纳米管与聚合物复合的资料,尝试氮化碳纳米管与聚合物复合的研究。对g-C₃N₄纳米管材料的未来趋势进行了展望。     

原卟啉碳点的合成及其在光催化还原CO2/H2O制甲醇中的应用

CO₂资源化利用是当前能源与环境领域的研究热点,光催化还原CO₂作为一种绿色、温和的转化技术备受关注,其中提高光催化转化过程中光利用效率和降低载流子复合速率是促进CO₂光催化还原过程的关键。利用柠檬酸、乙二胺和原卟啉为原料,通过一步水热法制备原卟啉碳点,并考察了其光催化还原CO₂性能。研究表明,碳点为3.3 nm左右的球形颗粒,原卟啉以共价键的形式成功引入碳点中,并且碳点中保留了原卟啉结构中的共轭大π键的骨架,增强了碳点催化剂对400～500 nm的光的吸收,降低了光催化还原CO₂过程中的载流子复合速率。光催化还原CO₂性能测试表明,以含有质量分数为1%原卟啉的碳点作为光催化剂转化CO₂为CH₃OH的产率达到285.5μmol·g^-1·h^-1,是未添加原卟啉催化剂产率的2.16倍。     

纳米管阵列光催化剂研究进展

TiO₂纳米管阵列以其优异的性能成为很有发展前景的新型纳米结构材料。综述了目前制备TiO₂纳米管阵列的3种方法,即模板合成法、水热合成法和阳极氧化法。阐述了提高TiO₂纳米管阵列的光催化活性常采用的改性方法,包括贵金属沉积、金属离子掺杂、非金属掺杂和半导体复合以及TiO₂纳米管阵列在染料敏化太阳能电池、光解水制氢、光催化降解有机污染物和气敏传感材料等领域的应用研究进展,提出通过改进制备工艺和改性方法制备高性能的TiO₂纳米管阵列光催化剂是未来主要的研究方向。     

ZnFe2O4光催化剂改性研究进展

本文以ZnFe₂O₄为光催化材料基体，以提升ZnFe₂O₄基复合光催化剂光降解污染物的性能为目的，综述了材料尺寸、晶体结构、表面沉积纳米贵金属粒子、半导体复合、离子掺杂等方法提升ZnFe₂O₄光催化剂光降解污染物的性能，并分析各种方法提升光催化性能的机理，助推了ZnFe₂O₄基光催化剂应用于工业化污水处理。     

Ti3C2MXene纳米片制备、改性及其光催化应用研究

近年来,利用光催化缓解环境污染和能源短缺问题受到广泛关注。Ti₃C₂MXene作为一种新型二维材料,具有丰富的表面基团、多活性位点以及优异的光热和导电性能,在光催化应用研究上逐渐深入。本文概述了Ti₃C₂MXene纳米片的结构、光电特性及合成方法,讨论了二维Ti₃C₂纳米片及其改性材料的复合结构,重点分析了Ti₃C₂纳米片在新型有机污染物降解、水分解产氢和CO₂还原的光催化应用研究进展,对Ti₃C₂纳米片的深入研究提供一定的参考价值。     

石墨烯/TiO2复合材料光催化降解有机污染物的研究进展

石墨烯是一种新型的碳纳米材料,具有超大的比表面积和优良的导电性能,将石墨烯与TiO₂复合可显著提高复合材料的光催化性能,在光催化领域具有广泛的应用前景。主要介绍了石墨烯/TiO₂复合纳米材料的制备方法以及在光催化降解有机污染物方面的应用,并分析了石墨烯/TiO₂复合材料促进光催化机理,最后对石墨烯/TiO₂复合光催化剂未来的发展趋势提出了展望。     

纳米二氧化钛/石墨烯改性水性聚氨酯抗菌涂料的制备与评价

通过简单高效的方法制备纳米二氧化钛 /还原氧化石墨烯（ TiO₂/rGO）复合材料,对复合材料进行红外光谱（ FT-IR）、扫描电镜（ SEM）以及 X射线衍射（XRD）表征,结果表明：成功制备了氧化石墨烯、锐钛型纳米 TiO₂,并将纳米 TiO₂均匀负载于氧化石墨烯片层,经水热还原得到 TiO₂/rGO复合材料。将制备的 TiO₂/rGO复合材料添加到水性聚氨酯涂料中,制备涂膜并测定其光催化降解能力,结果表明：纳米 TiO₂/rGO填料复合的聚氨酯涂膜具有较高的光催化能力。依据 HG/T 3950—2007标准测定涂膜抗菌性能,结果表明：水性聚氨酯涂料的抗菌能力达到国家 Ⅰ级标准,可以有效替代有机抗菌剂。该环保复合涂料在物理性质和应用性能上均符合化工行业标准要求。     

光催化还原CO2的机理与MgO在吸附转化方面的应用

由于CO₂的过量排放而引发的温室效应已成为当今世界面临的重要环境问题,将CO₂还原转化为高附加值化学品和燃料是解决这一问题的有效途径。其步骤包括吸收入射光子;电子-空穴对的产生、分离和转移;CO₂分子在表面上的吸附、活化和转化。基于MgO可增强CO₂在表面的吸附进而促进后续的光催化还原,介绍了光催化还原CO₂的机理以及MgO在CO₂还原与吸附等方面的应用研究。MgO表面化学吸附的CO₂分子变得不稳定,其反应活性高于线性CO₂分子,因此显著提高CO₂的转化效率,可见其在CO₂吸附与转化等方面具有良好的发展前景。     

用于光催化生产过氧化氢的聚氯乙烯复合材料的制备及其性能研究

光催化生产过氧化氢(H₂O₂)在将太阳能转化为化学能方面具有广阔的应用前景。然而传统的粉末催化剂面临回收困难，二次污染等问题。文章在聚氯乙烯(PVC)薄膜上负载ZnO光催化剂制备了用于光催化H₂O₂生成的PVC/ZnO复合薄膜，并对其光催化性能、催化机理以及稳定性进行研究。结果表明：PVC/ZnO-0.4复合薄膜表现出最佳的光催化性能，60 min内H₂O₂累计浓度达到165.15μmol/L。催化机理研究表明，二电子氧还原生成H₂O₂。循环稳定性研究表明，PVC/ZnO复合薄膜具有优异的循环性能以及稳定性。制备的PVC/ZnO复合光催化薄膜可以有效避免催化剂损失，从而提高光催化材料整体的催化性能。     

热增强的光催化二氧化碳还原技术

利用太阳光驱动二氧化碳（CO₂）催化转化合成燃料是缓解能源危机和降低温室效应的理想途径。然而,当前面临的主要挑战在于CO₂固有的化学稳定性使得光催化反应的转化效率低下。热量被认为是促进催化转化反应过程的重要推动力,可以有效提升光催化转化的效率。本文综述了不同形式的热增强光催化在CO₂还原生产燃料方面的应用,包括外加热源的光催化CO₂还原、光热效应促进的光催化CO₂还原以及等离激元增强的光催化CO₂还原体系。文章指出：热增强的光催化技术继承了光催化的高选择性和热催化的高反应活性的优势,实现了CO₂还原反应的高效进行。具体分析如下：外加热源主要通过直接加热装置或者聚焦太阳光能实现,产物的生成效率明显增强,选择性影响不大;光热效应发挥着局部提高催化剂反应温度的作用,使能量利用效率更高,大幅度降低CO₂还原反应所需的能量;等离激元效应除了发挥光热效应的作用,同时兼备增强光吸收、促进载流子分离和加速表面反应动力学的作用。文章最后指出,通过对反应机理进行深度研究,合理调控反应体系的反应条件,将极大促进热增强的光催化CO₂还原技术发展,为CO₂利用提供有效手段。     

Ni/Co共掺杂二氧化钛纳米片的可控制备及光催化性能研究

采用水热法合成掺杂不同金属元素的片状TiO₂纳米材料,对掺杂金属元素的纳米材料的光催化性质进行深入探讨,并对其光催化降解条件及对有机污染物甲基橙的光催化降解应用进行研究,进而选择最佳掺杂金属元素的TiO₂纳米材料作为光催化剂。结果表明,Ni/Co共掺杂二氧化钛纳米片的催化降解有机染料甲基橙效果最佳,能在短时间内对有机染料进行有效降解,在紫外光照下其降解效率约为92%。     

聚合氮化碳的制备、改性及光催化还原二氧化碳性能研究

由过量二氧化碳（CO₂）排放导致的温室效应使得全球气候变暖问题日益紧迫,在“双碳”背景下,如何资源化利用CO₂尤为重要。光催化还原CO₂生成化学品和燃料是有望同时解决能源危机和环境问题的途径。非金属半导体聚合氮化碳（PCN）具有可见光响应、化学稳定性高、易于制备等优点,在光催化领域备受关注,但由传统热聚合方法得到的PCN存在比表面积小、电子-空穴对复合严重、对可见光吸收范围窄等不足之处。介绍了光还原CO₂的反应机理和PCN的结构,总结了PCN的制备方法以及提升其光还原CO₂性能的手段,包括形貌调控、异原子掺杂、缺陷工程和构建异质结等。最后,对目前PCN材料在CO₂光还原反应研究中存在的问题进行了分析,并对未来发展方向进行了展望。     

Sn掺杂的In2O3催化CO2选择性加氢制甲醇

选择性加氢制甲醇是CO₂资源化利用最主要的方式之一,因此十分需要开发高效的合成甲醇催化剂。本研究采用共沉淀法在In₂O₃中掺杂Sn来调控In₂O₃的还原能力和表面氧空位浓度,以提升In₂O₃催化剂在CO₂加氢制甲醇中的催化性能。通过XRD、TEM、H₂-TPR、H₂-D₂-TPSR、Raman、XPS、CO₂-TPD等表征手段,研究了Sn助剂对催化剂结构和表面化学性质的影响;并通过高压固定床装置测试了催化剂的催化性能。结果表明,Sn在In₂O₃中高度分散并倾向于在表面富集,与In₂O₃形成Sn—O—In结构,促进了表面氧空位的生成,且能抑制In₂O₃的过度还原,从而使得Sn-In₂     

ZrO2基复合催化剂的应用研究进展

综述了ZrO₂基复合催化剂在醇脱水制备烯烃、CO₂甲烷化、CO₂加氢合成甲醇、甲烷燃烧、光催化降解处理有机污染物的应用研究进展,展望了ZrO₂基复合催化剂的应用前景及发展方向。     

Fe掺杂Bi2WO6复合催化剂光催化芬顿协同去除污染物

采用水热法制备不同铁掺杂比例下的钨酸铋复合光催化剂，通过SEM、UV-Vis和PL表征手段对材料的结构及其光学性能等进行了表征。以罗丹明B作为目标污染物，考查了Fe/Bi₂WO₆复合材料的降解能力。结果表明，掺杂量为11%时，复合光催化剂在光催化-芬顿协同作用下的降解能力最好，此外，对催化剂投加量、H₂O₂投加量、p H等反应条件进行优化。最后提出了光芬顿降解机理。     

过渡族金属离子掺杂改性纳米二氧化钛光催化性能研究进展

随着环境污染的日益加剧,光催化技术可利用自然光降解大气或水体中的污染物,是解决环境污染问题最有效的手段之一。二氧化钛(TiO_2)因具有光催化活性高、稳定性好及无毒等优点,应用前景较好;但TiO_2的带隙过宽且光生电子与空穴易复合,在光催化领域的应用受到限制。对TiO_2进行掺杂改性并开发具有特殊结构的材料是目前光催化研究的热点。综述了近年来国内外在过渡族金属离子掺杂改性纳米二氧化钛光催化性能方面的研究进展,分析和比较了不同类型过渡族金属离子掺杂对TiO_2晶体结构及光催化性能的影响,并对其作用机理进行了讨论,评价了影响掺杂纳米TiO_2光催化性能的关键因素,同时针对过渡族金属离子掺杂改性存在的问题提出了建议,为纳米TiO_2光催化技术的发展提供参考。