Cu2O基复合材料光降解罗丹明-B性能研究

室温下通过液相反应合成了Cu₂O/C₃N₄和Cu₂O/r-GO（还原石墨烯）两种复合材料。采用XRD、SEM对它们进行物相表征,并分别研究它们在可见光下的光催化降解罗丹明-B性能。与纯Cu₂O粉末相比,两种复合光催化剂性能都显著提高,这归功于复合材料中C₃N₄和/r-GO降低了光生电子和空穴的复合湮灭。Cu₂O/r-GO光催化剂中面积较小薄层石墨烯片根植于Cu₂O立方体中,起到了转移光生电子的作用。高比表面积C₃N₄不仅起到了分散作用,可能也作为可见光光催化剂与Cu₂O形成异质结。     

WO3/BiOCl0.7I0.3光催化剂的制备及其光催化降解机理

通过简单的煅烧法和原位沉淀法制备了WO₃/BiOCl_0.7I_0.3复合光催化材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等表征手段对合成材料的微观形貌、化学组成等进行表征。并通过可见光催化降解20mg/L盐酸四环素来评价材料的光催化性能,结果显示,WO₃/BiOCl_0.7I_0.3复合材料较单一的BiOCl_0.7I_0.3和WO₃具有更优的光催化性能,其中W与Bi摩尔比为1∶15时,复合材料具有最高的光降解率,可见光下60min达到最高值93.84%,且四次循环试验后仍具有较好的光催化活性。对自由基捕获试验结果及电子自旋共振光谱进行分析,明确了h⁺和·O₂^-为光催化主要活性物质,提出WO₃/BiOCl_0.7I<...     

Ag2O/WO3-SiO2气凝胶的制备及光催化性能研究

为扩大WO₃-SiO₂气凝胶的可见光吸收范围,改善其光催化效果,先以溶胶-凝胶法制备了WO₃-SiO₂气凝胶,再采用浸渍法制备了不同Ag₂O负载量的Ag₂O/WO₃-SiO₂复合气凝胶光催化剂。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见光谱仪(UV-vis)、荧光分光光度计(PL)对样品进行了表征分析,并在464 nm波长光源下考察了样品光催化降解亚甲基蓝(MB)的性能。表征结果表明,负载的Ag₂O与WO₃-SiO₂气凝胶中的WO₃存在电子转移相互作用,形成了Ag₂O/WO₃异质结;Ag₂O/WO₃异质结使催化剂的带隙宽度变窄,有利于光生电子-空穴的激发,同时抑制了电子-空穴对的复合。结合光...     

Ag3PO4/WO3复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

通过原位沉淀法制备了Ag₃PO₄/WO₃复合光催化材料并用于降解盐酸四环素(TC),利用SEM、XRD、FTIR、XPS和UV-vis DRS等手段对合成材料的表观形貌、化学组成和分子结构等进行了表征,并以可见光下催化降解TC(10 mg/L)的效果来评价材料的光催化性能。与单一Ag₃PO₄和WO₃相比,可见光照射60 min后,Ag₃PO₄/WO₃复合材料对TC具有更高的光降解性能,WO₃质量分数为25%时性能最优,TC降解率达到最高84.82%,且经5次循环后仍具有较好的光催化活性。通过对自由基捕获试验以及对电子顺磁共振(ESR)光谱的分析,明确h⁺和O₂^·-为Ag₃PO₄/WO₃复合材料光催化降解TC过程中的主要活性物质,推断出Ag<...     

基于氧化亚铜光电极的制备及其光电化学性能的研究进展

氧化亚铜（Cu₂O）因具有合适的带隙、光响应好、价格低廉等优点,在光电化学（PEC）分解水和还原CO₂等领域引起广泛关注,是最重要的PEC光电极材料之一。本文回顾了近年来基于Cu₂O光电极的制备方法,如电化学法、物理沉积法、滴涂法、热氧化法、化学浴沉积法等,同时对不同的制备方法进行了比较。本文对基于其他过渡金属氧化物半导体材料来制备PEC光电极也具有一定的参考价值。另外,由于Cu₂O材料本身在电解液中易发生光腐蚀,光稳定性差,使得Cu₂O光电极在PEC上的应用受到很大限制。本文综述了表面修饰、半导体复合等改性手段来提高Cu₂O光电极的光稳定性,改善其PEC性能。最后指出Cu₂O光电极未来的研究重点在于探索新的电极制备方法、开拓新的改性手段以及多种改性手段的综合运用,从而进一步提高其PEC性能和应用前景。     

pn型Cu2O/CdS纳米线的制备及性能

采用电沉积法,在AAO模板中成功制备出pn型Cu₂O/CdS纳米线阵列。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射分析（XRD）对样品的形貌和结构进行表征,利用光照开路电位测试和光吸收光谱测试对Cu₂O/CdS纳米线的性能进行了研究。纳米线的直径约100 nm,与AAO模板孔径相同,XRD结果表明Cu₂O/CdS纳米线由立方晶系的Cu₂O和立方晶系与六方晶系混合晶系的CdS组成。Cu₂O/CdS纳米线的光响应性能增强。在Xe灯照射下Cu₂O/CdS纳米线表现出良好的光催化性能,光照7 h后,Cu₂O/CdS纳米线对罗丹明B的降解效率达到66.02%。     

氧化亚铜光催化剂性能提升及增强机制的研究进展

Cu₂O是目前最有潜力的可见光光催化剂之一,在太阳能电池、一氧化碳氧化、光催化剂、传感器、化学模板等方面有着广泛的应用。然而,Cu₂O光生电子-空穴对具有容易复合、易发生光腐蚀、稳定性不好等特性,使其在实际应用上面临很大的挑战,因此如何有效地提高Cu₂O的光催化性能成为国内外研究者关注的焦点。首先,本文围绕Cu₂O半导体的形貌控制、杂原子掺杂以及构建半导体异质结这三方面对Cu₂O光催化性能的提升进行系统阐述,其中构建半导体异质结是提升Cu₂O光催化性能最有效的方法,Cu₂O与贵金属、金属氧化物以及碳材料构成的复合半导体异质结均有效地提高了Cu₂O的光催化活性;其次,从复合半导体异质结、肖特基结以及Z-scheme机制三方面分析并讨论了Cu₂O光催化增强机制;最后对Cu₂O基纳米复合材料在电子结构、界面性质以及表面负载的成分和厚度等方面的研究进行了展望。     

可见光下Cu2O/TiO2催化臭氧氧化头孢曲松钠性能研究

抗生素是治疗各种传染病的常用药物,但残留在水环境中的抗生素会对生态系统造成威胁。因此,探索去除水环境中抗生素的有效方法具有重要意义。由于光催化臭氧氧化技术可以高效降解和矿化水体中的污染物,该技术受到广泛关注。本工作通过浸渍-化学还原法制备Cu₂O/TiO₂复合材料并将其作为可见光催化臭氧氧化头孢曲松钠(CRO)的催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积分析仪(BET)和紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)对Cu₂O/TiO₂形貌结构和光学性能进行表征,考察了Cu₂O/TiO₂配比、Cu₂O/TiO₂投加量、臭氧浓度、头孢曲松钠初始浓度、溶液初始pH值等因素对可见光催化臭氧氧化头孢曲松钠的影响。结果表明,Cu₂O对TiO₂的掺杂改性使材料孔容和平均孔径增大,能带宽度减小,...     

复合材料Au/Cu2O的合成及其光催化CO2还原为CO活性研究

采用多元醇法制备不同质量百分比Au/Cu₂O催化剂，通过SEM、TEM、XPS等手段对复合材料的理化性质进行表征。在紫外-可见光照射下进行CO₂光还原实验研究。光还原实验表明，与纯Cu₂O相比，3%Au/Cu₂O具有优良的光催化性能。反应4 h后CO产量可达3.5μmol/g,比纯Cu₂O的产量高1.4倍。通过对其光学和电化学性能进行测试表明3%Au/Cu₂O的各项性能均优于纯Cu₂O。这归因于Au/Cu₂O催化剂光吸收性能的提高及Au纳米粒子作为助催化剂捕获Cu₂O堆积的多余电子从而促进催化剂光生载流子的分离与迁移，使得催化性能大大提高。     

g-C3N4/Bi2MoO6复合光催化剂的制备及性能研究

结合热缩聚法和水热法制备了g-C₃N₄/Bi₂MoO₆复合光催化剂,利用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、氮气吸附-脱附曲线、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、光致发光光谱（PL）等分析测试技术对材料的结构和性能进行了表征,研究了材料光催化降解罗丹明B（RhB）的效果。结果表明,与纯Bi₂MoO₆相比,g-C₃N₄/Bi₂MoO₆复合材料提高了对可见光的吸收能力,减小了带隙宽度,在可见光激发下提高了降解RhB的光催化活性。其中,5% g-C₃N₄/Bi₂MoO₆复合材料对RhB的降解率最高,在可见光照射180 min对RhB的降解率为93%;而同样条件下Bi₂MoO₆对RhB的降解率为58%。重复性实验表明,复合材料在RhB光降解过程中是稳定的,具有较好的应用潜力。     

Co3O4-Bi2O2CO3催化剂的制备及其光催化性能

以Bi(NO₃)₃·5H₂O、Co(CH₃COO)₂·4H₂O为原料,采用化学沉淀-水热法制备了Co₃O₄-Bi₂O₂CO₃异质结构复合半导体光催化剂,并通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射光谱（DRS）、荧光光谱（PL）等手段对所合成的复合型催化剂进行了理化性能表征。研究结果表明：引入Co₃O₄没有改变Bi₂O₂CO₃物相结构,但促进了Bi₂O₂CO₃ 对可见光的吸收能力,提高了Bi₂O₂CO₃表面吸附氧物种的数量,抑制了光生载流子复合。复合光催化剂对罗丹明B（RhB）的光催化脱色实验显示引入Co₃O₄能够明显提高Bi₂O₂CO₃催化剂的光催化脱色能力。尤其是Co₃O₄引入量为0.6%的Co₃O₄-Bi₂O₂CO₃样品对罗丹明B染料的光催化脱色率可达到97%（模拟日光照射30min）。本文为复合型光催化剂制备提供了简单易行的技术路线,制备的新型半导体复合光催化剂Co₃O₄-Bi₂O₂CO₃在环境净化方面表现出了较好的应用前景。     

WO_3/BiOBr复合催化剂的制备及可见光催化降解甲基橙

以Bi(NO_3)5·5H_2O、Na Br、H_2WO_4为原料,采用一步水热合成法合成不同n(W)∶n(Br)的WO_3/BiOBr复合催化剂,并通过SEM和TEM对催化剂进行表征分析。以甲基橙为探针污染物,考察前驱液pH、水热温度、水热时间和n(W)∶n(Br)对WO_3/BiOBr复合催化剂活性的影响。结果表明,在pH为10.2、100℃水热时间6 h合成n(W)∶n(Br)为0.02的WO_3/BiOBr复合催化剂活性最好,光照120 min后,对目标污染物的降解率达99.39%,较BiOBr催化剂(合成条件为原始pH值,100℃水热反应6 h)提高了30.85%。采用水热合成法制备的WO_3/BiOBr复合催化剂具有良好的可见光活性。     

The preparation of coupled WO3/TiO2 photocatalyst by ball milling

The coupled photocatalyst WO₃/TiO₂ is prepared by ball milling by doping WO₃ into TiO₂ and using H₂O solution as disperser. The coupled photocatalyst WO₃/TiO₂ is characterized by UV–VIS diffuse reflection spectrum, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray powder diffraction (XRD) and Transmission electron microscopy (TEM). The results show that the optimum percentage of WO₃ doped is 3% and that the photocatalytic activity of the coupled WO₃/TiO₂ photocatalyst is much higher than that of TiO₂ and WO₃–TiO₂ with no ball milling. Compared with TiO₂, the photoexcited wavelength range of the WO₃/TiO₂ photocatalyst red-shifts about 50 nm, and the light absorption intensity is also improved. The crystal phase of TiO₂ is not changed and new crystal phases are not found during the process of ball milling. WO₃ and TiO₂ coupled highly, forming the WO₃/TiO₂ photocatalyst. The increased photocatalytic activity of the coupled photocatalyst may be attributed to the enhance charge separation efficiency and the extend wavelength range of photoexcitation.     

Photocatalytic activity of Cu2O/TiO2, Bi2O3/TiO2 and ZnMn2O4/TiO2 heterojunctions

Cu₂O/TiO₂, Bi₂O₃/TiO₂ and ZnMn₂O₄/TiO₂ heterojunctions were studied for potential applications in water decontamination technology and their capacity to induce an oxidation process under VIS light. UV–vis spectroscopy analysis showed that the junctions-based Cu₂O, Bi₂O₃ and ZnMn₂O₄ are able to absorb a large part of visible light (respectively, up to 650, 460 and 1000 nm). This fact was confirmed in the case of Cu₂O/TiO₂ and Bi₂O₃/TiO₂ by photocatalytic experiments performed under visible light. A part of the charge recombination that can take place when both semiconductors are excited was observed when a photocatalytic experiment was performed under UV–vis illumination. Orange II, 4-hydroxybenzoic and benzamide were used as pollutants in the experiment. Photoactivity of the junctions was found to be strongly dependent on the substrate. The different phenomena that were observed in each case are discussed.     

一步富氧煅烧法制备长可见光吸收的WO3及其水氧化性能

三氧化钨(WO₃)仅对460 nm以下波长的太阳光有响应,大大限制了其对太阳光的利用率。因此,如何拓宽WO₃的光谱响应范围是当前的研究重点。本文以仲钨酸铵[(NH₄)₁₀H₂W₁₂O₄₂·xH₂O]为前驱体,通过一步富氧煅烧法制备了具有宽光谱可见光响应能力的N₂插入的纳米WO₃(N₂-WO₃)。通过XRD、SEM、EDS、UV-Vis DRS、Raman等表征测试方法,研究了N₂插入对WO₃结构和性能的影响。结果表明:N₂插入有效地窄化了N₂-WO₃的禁带宽度(2.25 eV),较纯WO₃(2.76 eV)减小了0.51 eV;N含量对N₂-WO₃的可见光吸收能力有显著影响,且随着煅烧温度的升高N含量呈减小趋势。入射光子-电流转换效率(IPCE)的测试结果表明,N₂-WO₃可以对520 nm以下的可见光产生响应。光催化测试结果表明,N₂-WO₃的光催化活性优于纯WO₃。     

Electrodeposition and characterization of Cu2O thin films using sodium thiosulfate as an additive for photovoltaic solar cells

Cuprous oxide(Cu_2 O) thin films have been grown by electrodeposition technique onto ITO-coated glass substrates from aqueous copper acetate solutions with addition of sodium thiosulfate at 60 ℃. The effects of sodium thiosulfate on the electrochemical deposition of Cu20 films were investigated by cyclic voltammetry and chronoamperometry techniques. Deposited films were obtained at-0.58 V vs. SCE and characterized by X-ray diffraction(XRD), Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), scanning electron microscopy(SEM), and optical, photoelectrochemical and electrical measurements. X-ray diffraction results indicated that the synthesized Cu20 films had a pure cubic phase with a marked preferential orientation peak along(200) plane and with lattice constants a = b = c = 0.425 nm. FTIR results confirmed the presence of Cu_2 O films at peak 634 cm~(-1) SEM images of Cu_2 O films showed a better compactness and spherical-shaped composition. Optical properties of Cu20 films reveal a high optical transmission(80%) and high absorption coefficient(α 10~4 cm~(-1)) in visiblelight region. The optical energy band gap was found to be 2.103 eV. Photoelectrochemical measurements indicated that Cu20 films had n-type semiconductor conduction, which confirmed by Hall Effect measurements.Electrical properties of Cu20 films showed a low electrical resistivity of 61.30 Ω·cm~(-1), carrier concentration of-4.94 × 10~(15)cm~(-3) and mobility of 20.61 cm~2· V~(-1)·s~(-1).The obtained Cu_2 O thin films with suitable properties are promising semiconductor material for fabrication of photovoltaic solar cells.     

Cu2O/TiO2催化甲醛乙炔化反应的载体效应

以不同温度焙烧的TiO₂为载体,CuCl₂·2H₂O为铜源,NaOH为沉淀剂,L-抗坏血酸钠为还原剂,采用液相还原-沉积沉淀法制备了Cu₂O/TiO₂,借助X射线粉末衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、N₂-物理吸附、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等手段,研究了TiO₂载体焙烧温度对Cu₂O/TiO₂甲醛乙炔化反应性能的影响。结果表明,低温焙烧得到的TiO₂载体以锐钛矿相存在,与Cu₂O物种间具有弱的相互作用,使得Cu₂O被过度还原为金属Cu,催化活性较低。随着载体焙烧温度的升高,TiO₂中出现金红石相,Cu₂O与载体间相互作用增强,Cu₂O高效转变为乙炔亚铜活性物种,使催化剂表现出最佳的催化性能。     

FeWO4/WO3复合物的溶胶-凝胶合成及降解纺织染料废水研究

采用溶胶-凝胶法以尿素作为燃料一步合成具有高光催化活性的特殊异质结结构的钨酸铁/三氧化钨（FeWO₄/WO₃）复合光催化剂。X射线粉末衍射和傅里叶红外光谱分析表明,FeWO₄/WO₃复合光催化剂不含其他任何杂质,仅出现了FeWO₄和WO₃两相的衍射峰。FeWO₄/WO₃复合光催化剂由FeWO₄的菱形大颗粒和球形的WO₃小颗粒组成,二者以（111）（020）晶面耦合形成异质结。与WO₃相比,FeWO₄/WO₃复合光催化剂的光谱响应范围被拓展,且具有更高的光吸收系数,可响应可见光。对不同染料浓度、催化剂含量、pH和染料种类对FeWO₄/WO₃复合光催化剂的光催化活性影响的实验研究表明,染料浓度、催化剂含量和pH分别为50 mg/L、1.5 g/L和7时,FeWO₄/WO₃复合光催化剂在降解分散橙纺织染料时降解率达到97%。FeWO₄/WO₃复合光催化剂在降解分散黑、分散蓝、分散黄和分散橙时具有选择性。通过光催化机理分析发现,FeWO₄/WO₃复合光催化剂形成的特殊异质结结构可加速体系电荷载流子的转移和分离,进而使得FeWO₄/WO₃复合光催化剂的光催化活性得到提高。     

CuCrO2-WO3的制备及光催化产氢性能

作为分解水制氢用光催化剂,p-n半导体物质的复合体具有较好的开发前景。燃烧法合成了p型半导体物质CuCrO₂,钨酸分解法合成了n型半导体物质WO₃,在此基础上经机械研磨及热处理的方法制备了CuCrO₂-WO₃和Ru/（CuCrO₂-WO₃）复合光催化剂。对制得的样品进行了X射线衍射（XRD）、紫外可见漫反射（UV-Vis DR）、扫描电镜（SEM）及X射线光电子能谱（XPS）表征分析。测定了CuCrO₂、WO₃、CuCrO₂-WO₃及Ru/（CuCrO₂-WO₃）在氙灯照射下的产氢活性,考察了研磨介质pH及钌负载量对CuCrO₂-WO₃光催化活性的影响。实验结果表明,CuCrO₂和WO₃单独使用时几乎没有活性,而复合催化剂CuCrO₂-WO₃在以甘油为电子给体的情况下具有产氢活性,研磨介质pH对复合催化剂的活性影响较大;负载钌后CuCrO₂-WO₃的活性得到进一步的提高,能分解纯水放出氢气,以0.5%Ru/（CuCrO₂-WO₃）为光催化剂,在300W氙灯照射下,3 h内分解纯水放出氢气约10 μmol。