p-n异质结光催化剂的制备及性能的研究进展

p-n异质结光催化剂材料因其具有特殊的能带结构和载流子输送特性,在光催化领域得到重视.本文重点介绍各种类型的P-n异质结光催化剂的研究现状,并对未来的研究方向进行了展望.     

BiOCl光催化剂的改性和固定化研究进展

氯氧化铋(BiOCl)是一种具有良好光催化活性的的新型半导体光催化剂,其独特的层状结构和电子性质决定了它在化工、环保、能源等领域有着巨大的应用前景。本文针对BiOCl光催化剂在应用中存在的问题,对BiOCl光催化剂的掺杂改性和固定化研究进展进行了综述,并对BiOCl光催化剂的研究方向及存在问题进行了展望。     

p-n复合半导体光催化剂分析

迄今为止,随着国内半导体技术的不断发展,在催化剂可见光方面的研究已经取得了一些成就,为太阳能源的充分利用提供了必要的技术支持,因此该课题的研究在行业领域颇具影响力,研究者诸多.本文通过对于p-n复合半导体光催化剂的光催化原理以及研究现状展开分析,从P型材料的几种类型出发,把p-n复合半导体光催化剂分为几个种类,并且解释...     

BiOCl/g-C3N4异质结催化剂可见光催化还原CO2

以KCl、Bi（NO₃）₃和类石墨氮化碳（g-C₃N₄）为前体,采用水热法成功制备了BiOCl/g-C₃N₄异质结光催化剂,并进行可见光催化还原CO₂,考察了催化剂的活性及稳定性,同时研究BiOCl：g-C₃N₄（摩尔比）、催化剂用量和光照强度对光催化还原CO₂的影响。结果表明,在水蒸气的存在下,BiOCl/g-C₃N₄较纯BiOCl和g-C₃N₄具有更高的光催化还原CO₂活性,在催化剂用量为0.1 g,光照强度为2.413×10^-6 einstein·min^-1·cm^-2,BiOCl：g-C₃N₄摩尔比为1：1的异质结催化剂显示了最高的光催化还原CO₂活性,且可见光催化剂在5次套用实验后其活性基本不变。基于X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、比表面积测试（BET）和紫外-可见（UV-vis）吸收光谱表征,可以推断BiOCl和g-C₃N₄之间形成的p-n结能有效分离光生电子和空穴,是增强光催化剂活性的主要原因。     

p-n复合半导体光催化剂研究进展

综述了p-n复合半导体光催化剂的光催化原理及研究现状。根据p-型材料种类,将p-n复合半导体光催化剂分为4类:p-型半导体材料为镍氧化物、p-型半导体材料为钴氧化物、p-型半导体材料铜氧化物及由其它p-型半导体材料组成的"p-n结型"、"二极管"式p-n复合半导体光催化剂,分别对其研究状况进行了介绍。提出了当前p-n复合半导体光催化剂研究中存在的一些问题,并对未来的研究方向进行了探讨。     

铋系异质结光催化剂的研究进展

探讨了几种不同类型的铋系异质结,分别是贵金属/含铋复合物、半导体/含铋复合物、2种含铋光催化剂之间的异质结、碳基材料/含铋复合物和元素掺杂含铋化合物,简要概括了各类异质结的特点和研究进展,最后对具有异质结类铋系光催化剂的应用前景做出了展望。     

ZnS/ZnO异质结光催化剂的应用研究进展

硫化锌（ZnS）和氧化锌（ZnO）具有无毒、环境友好和制备简单等优点,并且常温下拥有优异的物理化学特性和催化活性,所以一直都是光催化领域研究的热点材料。然而,单一ZnS和ZnO光催化剂表现出低的太阳能利用率、量子效率和光稳定性,极大地限制了它们的实际应用。将ZnS与ZnO复合形成异质结不仅可以拓宽光吸收波长范围,而且能促进载流子的转移和空间分离,增强光催化活性和稳定性。归纳了半导体异质结（Ⅱ型异质结、Z型异质结和S型异质结）中载流子的转移路径及光催化机理,综述了ZnS/ZnO异质结在能源和环境催化领域中的应用研究进展及其光催化性能的影响因素和提升策略,最后对其目前存在的问题和未来的发展方向进行了总结与展望。     

BiOBr/板钛矿相TiO2的制备及光催化性能研究

采用溶剂热法制备了BiOBr/板钛矿相TiO_2复合材料,并对其物相、形貌特征和光催化性能等进行了表征。结果表明,制备出的复合材料由板钛矿相TiO_2纳米颗粒和BiOBr花球组成。随着BiOBr花球含量的增多,BiOBr/板钛矿相TiO_2复合材料的光催化性能逐渐增强,这主要归因于在复合材料中形成了BiOBr/TiO_2异质结,拓宽了TiO_2的光响应范围,有利于光生载流子的迁移,提高了光生电子-空穴对的分离效率,从而相较于各单一组分表现出更高的光催化活性。     

BiOX(Cl,Br,I)/Bi2WO6异质结型复合光催化剂用于高浓度氮氧化物的脱除

海中船舶排放的废气是大气污染的来源之一,其中的氮氧化物能使海洋酸化,不仅危害海洋生态系统,还会造成沿海城市空气污染,对人的身体健康也造成危害。光催化脱除大气中的氮氧化物被认为是可靠且有潜力的高级氧化脱除技术,但目前的研究大多针对低浓度（10^-9级）下氮氧化物脱除,针对船舶尾气中较高浓度（10^-6级）氮氧化物脱除的研究较少。本文采用超声辅助法制备了BiOX(Cl, Br, I)/Bi₂WO₆复合催化剂,紫外可见吸收光谱得到BiOX(Cl, Br, I)/Bi₂WO₆的带隙能分别为3.1eV、2.6eV和1.8eV,并且计算了其导带电位。光电流实验表明,BiOCl/Bi₂WO₆复合材料的光电流强度高于BiOBr/Bi₂WO₆和BiOI/Bi₂WO₆。模拟光催化脱硝实验表明,BiOCl/Bi₂WO₆在紫外线下NO的脱除率为37.5%,且BiOX/Bi₂WO₆复合光催化剂在5次循环后表现出良好的稳定性。通过原位红外吸收光谱分析,对BiOX/Bi₂WO₆催化剂上进行NO光催化氧化的中间产物进行了鉴定,提出了NO的氧化脱除途径。     

S型光催化剂的电子转移机理研究进展

光催化技术是减轻能源危机和环境污染的有效技术之一。由于光生电子–空穴对的快速复合,单组分光催化剂的光催化效率不高。新型S型异质结光催化剂可以实现光生载流子的有效分离,同时具备强氧化还原能力,因此受到了广泛的关注和研究。对S型异质结光催化剂电子转移机理的深入理解有利于设计出更高效的光催化剂。通过选择合适的表征技术可以有效揭示S型异质结光催化剂的电子转移机理。因此,本文综述了直接和间接表征S型异质结光催化剂电子转移机理的技术。对于每种表征技术,首先对基本原理进行简述,然后通过代表性示例加以证明。研究S型异质结光催化剂电子转移机理可以加深对S型异质结光催化剂的理解,为进一步优化光催化系统提供极大帮助。     

PS协同Z型异质结2D/BiOI/g-C3N4 光催化降解四环素

以三聚氰胺为前驱体，采用简单的热聚合方法制备了超薄石墨相氮化碳（g-C3N4），并用原位沉积-沉淀法在g-C3N4表面生成碘氧化铋（BiOI），复合构筑不同BiOI质量占比的二维碘氧化铋/石墨相氮化碳（2D/BiOI/g-C3N4，BICN-x）Z型异质结用以协同过二硫酸盐（PS）。通过XRD、FTIR、SEM、HRTEM、BET、UV-vis DRS对光催化剂的结构、表面官能团、形貌特征、比表面积和光学性能进行表征分析。结果表明：BiOI与g-C3N4质量比为2∶1（BICN-3）时，通过密切的界面耦合，光生电子-空穴对分离效率较高，光生e-以更快的迁移速度到达结构表面，并且在LED照射60 min内，BICN-3与PS形成的催化体系（BICN-3/PS）去除了88.2%的四环素（TC，10mg/L），降解速率是单独BICN-3的3.82倍。     

卤氧化铋光催化剂的研究进展

卤氧化铋BiOX（X=Cl,Br,I）因其独特的层状结构和适合的禁带宽度,在可见光下表现出很好的光催化活性,成为近年来新型光催化剂的研究热点之一。本文概述了国内外对卤氧化铋光催化剂的研究动态和发展成果,从结构角度总结了BiOX材料的制备和设计。卤氧化铋材料的结构维度直接关系到它的比表面积、吸光能力、吸附性能和载流子迁移速率,从而影响其性能和作用。通过掺杂、负载、构建异质结等改性方法,提高了卤氧化铋的光催化性能,并简单叙述了卤氧化铋光催化剂的固定化。最后指出通过制备方法、能带结构及催化机理的深入研究,实现催化剂制备-结构-性能的可调控化,以拓展其应用领域是卤氧化铋光催化剂未来的研究 方向。     

铋系半导体光催化剂及其应用研究进展

光催化技术是一种具有广阔应用前景的绿色环境治理技术,而光催化剂则是该技术的关键,且较之传统的高温、常规催化技术及吸附技术有优越的特性。在目前已研发的各种光催化剂中,Bi系半导体光催化剂是具有可见光响应的光催化剂,在可见光下具有良好的光催化性能。本文综述了国内外对铋系光催化剂及其应用研究新进展,并展望了该系列可见光催化剂发展前景。     

Z型Ag2CO3/BiOCl异质结光催化剂的制备及其可见光催化机理分析

通过溶剂热法制备BiOCl纳米片,共沉淀法制备Ag2 CO3和复合催化剂Ag2 CO3/BiOCl,研究各材料可见光催化降解罗丹明B的效果,确定Ag2 CO3与BiOCl的最佳配比,并通过表征分析复合材料的结构和异质结光催化降解机理.结果表明,当Ag2 CO3与BiOCl的质量比为50％时,Ag2 CO3/BiOCl异...     

g-C3N4同型异质结复合光催化剂的制备及性能研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)由于其合适的带隙和较高的物理化学稳定性等,被认为是一种有应用前景的光催化材料。然而,纯相g-C_3N_4的光催化性能和应用受到光生电子空穴易复合和比表面积相对较低等原因的限制。本文使用两种合适的前驱体(三聚硫氰酸与硫脲)共聚合有望优化高温煅烧过程中的缩聚过程,抑制团聚的发生,提高比表面积,同时形成的同型异质结能有效抑制光生载流子的再复合。在可见光照射下,形成的g-C_3N_4同型异质结复合光催化剂的活性明显高于单一的g-C_3N_4样品。显著增强的光催化活性主要归因于比表面积增大、活性位点增多和光生载流子再复合的有效抑制。     

3D球状碘氧化铋耦合过一硫酸盐可见光降解金橙Ⅱ

以五水硝酸铜和碘化钾为原料，采用以乙二醇为溶剂的溶剂热法，通过水热温度的控制对BiOI进行形貌调控，制备了3D球状碘氧化铋（BiOI）光催化剂。应用SEM、EDS、XRD、UV-Vis对材料结构进行了表征，将BiOI与过一硫酸盐（PMS）耦合于可见光下降解偶氮染料金橙Ⅱ，探究了BiOI投加量、PMS投加量、金橙Ⅱ浓度、pH及常见阴离子对降解体系的影响。结果显示，BiOI拥有良好的可见光响应性能，禁带宽度为1.8eV，在BiOI投加量为0.2g/L，PMS浓度为0.2mmol/L，金橙Ⅱ质量浓度为100mg/L时降解效率最好，高达97.0%，降解过程符合准二级动力学模型。降解过程中可见光激发BiOI产生光生载流子，一方面光生载流子与PMS反应，生成硫酸根自由基和羟基自由基(·SO4-，·OH)，另一方面光生载流子与体系中的溶解氧反应生成超氧自由基(·O2-)，·O2-与H2O中H+反应生成单线态氧(1O2)，同时PMS自分解产生1O2，说明降解过程是多途径的非均相反应，·O2-、1O2是降解过程中的主要自由基。     

卤氧化铋光催化剂的改性研究与应用

能源和环境作为当今世界两大热点问题,备受人们的关注.针对这两大问题的解决,光催化技术深受研究人员的青睐.其中,卤氧化铋(BiOX,X=Cl、Br、I)因其特殊的层状结构、适宜的带隙宽度、优异的光电性能,在光催化领域脱颖而出.本文围绕卤氧化铋的结构及性能,介绍了对其改性的研究,通过形貌调控、半导体复合、离子掺杂、表面改性...     

半导体光催化剂的研究现状及展望

半导体光催化氧化技术是一种新型的现代化水处理技术,对多种有机物有明显的降解效果,具有广泛的前景.本文简要综述了半导体光催化剂的研究开发现状,并对存在的问题和未来的发展动向进行简要分析.列举了近几十年来关于光催化研究的部分成果,内容涉及到光催化作用机理、光催化剂类型、TiO2半导体光催化剂的改性、光催化剂的固定化等各方面.最后,指出了存在的问题及今后的研究趋势.