石墨烯在光催化水解制氢中的应用

由于石墨烯优异的电子结构和电子传输性能,使得其在光催化领域的研究得到了广泛的关注。本文简要介绍了最新以石墨烯为基础的复合光催化剂的制备方法及其在催化水分解制氢方面的应用,重点评述了石墨烯及其氧化物、TiO2与石墨烯类复合物、CdS与石墨烯类复合物、含氧金属酸盐与石墨烯类复合物等的光催化性能,简要说明了光敏化、贵金属负载、非金属掺杂等对复合物光催化性能的影响。最后,指出对于石墨烯与纳米材料复合物的结构及光催化作用的机理都有待于进一步的研究,以便充分利用石墨烯的二维平面结构制得具有较高光催化水解制氢活性的催化剂。     

石墨烯-二氧化钛纳米管催化剂的光解水制氢性能研究

为改善能源短缺,对新型光催化水解制氢材料进行了研究。通过改进Hummer法制备氧化石墨,溶胶-凝胶法制备锐钛矿型二氧化钛,采用浓碱法制得石墨烯-二氧化钛纳米管催化剂,考察了不同石墨烯的掺杂量对催化活性的影响。经过光解水制氢实验发现,掺杂不同质量分数石墨烯的催化剂催化活性得到了进一步提高,其中掺杂量为1%的产氢活性最好,产氢速率是纯二氧化钛纳米管的2. 5倍。通过BET、XRD、UV以及FT-IR等方法对催化剂进行了表征。结果表明,石墨烯与二氧化钛纳米管成功复合,并且石墨烯的掺杂在一定程度上提高了催化剂的BET比表面积;催化剂对可见光的响应范围得到进一步扩大,这为催化剂光解水制氢性能的提高提供了有力的条件。     

石墨烯基二氧化钛光催化剂的合成与应用现状

本文综述了石墨烯(GR)分别作为电子受体、催化剂垫、敏化剂在石墨烯基二氧化钛(GR-TiO2)光催化剂中的作用,总结了GR-TiO2的制备方法,系统介绍了GR-TiO2在光催化分解水制氢、光催化降解污染物等领域的最新研究进展,认为GR-TiO2吸附作用的研究、实现对催化剂简单易行的回收利用等方面是GR-TiO2未来的研究趋势.     

太阳能光解水制氢的核心催化剂及多场耦合研究进展

太阳能光解水制氢可从根本上解决能源需求及碳排放造成的环境污染问题,是各国关注的热点之一。利用太阳能全光谱光催化制氢是目前研究的主要方式,但存在催化效率较低,难以实际应用的问题。造成光催化剂催化效率低的主要因素在于比表面积小、光吸收能力弱、禁带宽度较宽、载流子迁移能力弱。对光催化机理和催化剂的优化策略进行了总结,通过敏化材料掺杂、元素掺杂、异质结构建、助催化剂负载、高导电性石墨烯掺杂等策略来有效提高光催化剂对可见光的吸收、降低光生载流子的复合、增加活性位点、加速表面反应。此外,对光电、光热及光热电催化等近年发展起来的多场耦合催化制氢做了系统的介绍,对太阳能制氢催化剂理论和实践的未来发展做出了展望。     

化学所等石墨烯电催化分解水析氢研究取得进展

正电催化分解水制氢是减少环境污染及实现可再生清洁能源的重要途径。开发高效、稳定的制氢催化剂具有重要的科学价值和现实意义。石墨烯材料因其具有比表面积大、导电性好、稳定性高等优势,被广泛应用于电催化分解水制氢的研究中。但目前为止,石墨烯材料还仅仅作为催化剂的载体使用,通过助催化剂的负载或者杂     

太阳能光催化分解水制氢研究进展

利用太阳能分解水制备氢气是一种将太阳能转换成氢能的有效方式。介绍了太阳能光催化分解水制氢的原理,综述了近年来国内外太阳能分解水制氢催化剂的研究进展,介绍了贵金属负载、离子掺杂以及复合半导体等技术对催化剂进行修饰和改性处理的技术及其影响,并展望了未来太阳能光催化分解水制氢催化剂的发展方向。     

石墨烯基TiO_2光催化剂的制备及其研究进展

石墨烯作为一种新型二维碳质纳米材料,与TiO_2复合可制得石墨烯基TiO_2光催化材料。介绍了石墨烯的结构与性质,概述了石墨烯及石墨烯基TiO_2光催化剂的制备方法,并总结了石墨烯基TiO_2复合材料在光催化分解水制氢、光催化还原CO_2、光催化降解有机污染物等领域的应用及未来的发展方向。     

以污染物作为电子给体的新型光催化制氢体系的研究进展

以污染物作为电子给体进行的光催化制氢体系代表着一种新型的现代水处理技术,在污染物被降解的同时还可以将太阳能转化为清洁的氢能,有效地缓解了环境污染和能源短缺两大难题。为此,本文结合光催化制氢协同污染物降解反应的机理,概述了近年来国内外在该方向上的主要研究成果,列举了几种常用的催化剂,分析了不同的操作参数,如污染物种类、催化剂类型和组分、催化剂的微观结构、催化剂投加量、pH、污染物浓度、溶液中存在的不同阴阳离子及其他共存物、反应温度以及光照强度对光催化降解率和产氢活性的影响。最后,指出了以污染物作为电子给体的光催化水处理技术在光催化材料的选择上依然面临种类偏少、产氢效率偏低的挑战,并且在反应影响因素的探究上仍存在不充分、不全面的问题。同时,评述了将多项工艺结合起来的多单元水处理系统是未来水处理领域的一个主流模式。     

硼化钴/石墨烯非晶合金催化剂制备及性能研究

采用载体浸渍、真空干燥和化学还原相结合的方法制备了硼化钴/石墨烯负载型非晶催化剂,系统研究了催化剂在硼氢化钠水解制氢中的催化活性。扫描电镜(SEM)表征表明,硼化钴活性粒子高度分散于石墨烯载体表面,硼化钴纳米粒子的团聚现象得到有效抑制。SEM-EDS(能谱)元素分析表明,硼化钴非晶合金可以在石墨烯表面高效生成,其中钴与硼的原子数比约为2∶1。硼氢化钠水解制氢实验表明,硼化钴/石墨烯负载型非晶催化剂在25℃时催化硼氢化钠水解制氢速率可达252.2 m L/(min·g)。化学反应动力学实验表明,基于硼化钴/石墨烯负载型非晶催化剂催化硼氢化钠水解制氢的反应属于一级反应,其表观活化能约为47.87 k J/mol。     

甲烷催化裂解制氢技术研究进展

介绍了甲烷制氢的主要技术途径及甲烷裂解制氢的反应机理,综述了甲烷裂解制氢不同催化剂的研究进展,包括单金属催化剂、多金属催化剂、碳质催化剂及不同载体的研究进展和发展趋势,简述了微波辐射、等离子体等甲烷催化裂解制氢新技术,并对甲烷催化裂解制氢研究方向进行了展望。     

光催化制氢用纳米结构光催化剂的研究进展

纳米结构光催化剂由于其独特的性能优势已成为催化剂领域未来发展的必然趋势。综述了各种光解水制氢用纳米光催化剂的研究进展,如金属氧化物、金属硫化物、金属氮化及其复合物等,指出TiO2已经也将会是光催化制氢中所用光催化剂最重要的一种,其它类型氧化物根据其性能特点在实际的光催化制氢系统中也能被有效应用,如何对纳米半导体材料进行合理裁剪和复合是纳米复合材料的研究重点。根据目前研究现状指出,结合不同的技术和方法,实现多技术集成将是今后光催化制氢纳米材料研究的主要方向。     

可见光分解水制氢光催化材料研究进展

介绍了氮氧化物、复合半导体、MO6型八面体单体化合物等可见光催化剂材料的研究动态,阐述了金属负载、离子掺杂等修饰技术对催化剂的影响,并对未来光催化分解水制氢催化剂的发展方向进行了展望。     

石墨烯-酞菁复合材料制备及应用研究进展

石墨烯和酞菁结合形成的新型多功能复合材料既兼备了石墨烯与酞菁的优良特性,又有效克服了两者的缺点,并且它们之间有一定的协同作用,表现出卓越的性能,具有广阔的应用前景,是一种有极大发展潜力的复合材料。本文介绍了石墨烯-酞菁复合材料的两种链接方式,并详细阐述了石墨烯通过不同链接方式与单核酞菁、双核酞菁等形成复合材料的制备方法以及这种复合材料在作为电极材料、制备传感器、降解有机污染物、催化氧化、光解水制氢等方面的应用研究进展。这种复合材料在电催化、光催化等方面的研究是今后应用研究的主要发展方向。     

水制氢技术研究进展

氢能是一种高效、清洁的能源,其热值比石油还要高3倍.目前,大部分氢气都来自于化石燃料,如天然气、石油和煤等.这些方法不具有可再生性.以水为氢源的制氢技术因其可再生性而具有很好的应用前景.以水为氢源的制氢技术主要包括电解水制氢、光催化分解水制氢、直接热分解水制氢和热化学循环裂解水制氢技术.其中,电解水制氢技术最为成熟,其不足之处在于能耗过高;对光催化分解水制氢技术已经进行了系统研究,催化剂的性能是影响该方法的关键因素;对于直接热分解的研究相对较少;热化学循环制氢技术的优势在于反应效率高、利于放大,如何保持反应中间媒介物的高温循环稳定性则是该方法急需解决的技术难题.     

负载有CuO的La_2Ti_2O_7的光催化还原水制氢性能研究

通过浸渍法制备了负载有CuO的La2Ti2O7(CuO/La2Ti2O7),并对其紫外光催化还原水制氢性能进行了研究。结果表明,当以甲醇作为牺牲剂时,在紫外光照射下CuO/La2Ti2O7是一个高活性的光解水制氢催化剂。CuO的负载量为5%(mol/mol)时,产氢速率可达54.7μmol/(h.g)。在光催化过程中,CuO所起的作用是促进电荷的分离并成为产氢的活性位点。实验结果还表明在CuO/La2Ti2O7催化体系中,CuO是一个良好的助催化剂,完全有可能替代Ag、Pt等常用的贵金属助催化剂。这一研究结果为La2Ti2O7系催化剂在光解水制氢领域的实际应用提供了更为广阔的前景。     

挥发性有机化合物催化消除前沿技术及研究进展

挥发性有机化合物(VOCs)是可吸入有害物质形成的重要前体,是大气污染物的重要组成部分。催化氧化法作为末端技术是目前处理VOCs最有效的途径之一。本文讨论了VOCs的热催化氧化、光催化氧化和光热协同催化氧化的研究进展,重点研究常用VOCs的催化氧化机理以及相关催化剂的构筑。其中,热催化燃烧主要以贵金属(Pt、Pd、Au、Ag等)、过渡金属(Mn、Co、Cr等氧化物)及复合型催化剂研究展开;光催化氧化以TiO₂和C₃N₄为典型催化剂进行讨论;光热协同催化研究主要包括碳基催化剂、贵金属负载型以及过渡金属负载型催化剂的开发与应用。此外,本文对基于催化剂的热催化、光催化和光热催化去除VOCs的开发和研究提出了进一步的展望。     

以超细纤维为衬底的负载型石墨烯光催化剂的制备及性能研究

选用甲基橙为目标降解物,采用纤维布负载石墨烯和染料敏化后的载体再附上二氧化钛制成的复合催化剂,石墨烯具有良好的传导电子的作用,因此会对光催化产生积极作用。通过探究其在光照条件下对催化降解甲基橙的影响,探究光催化性能以及其实用价值。     

石墨烯基催化剂的研究进展

近年来,二维石墨烯由于其独特的热、电和光学性能而引起极大的关注。理论上,石墨烯具有高的比表面积,使其非常适于用作许多材料的理想载体。石墨烯是非常受欢迎的纳米材料,研究人员利用石墨烯非凡的性质将其与不同材料进行复合得到性质各异的复合材料并应用于各个领域。本文阐述了石墨烯基复合材料在催化领域的研究进展概况,特别是在光催化和电催化领域,介绍了近三年石墨烯基复合材料在催化方面取得的成果,分析了其特性、制备方法及物质间的相互作用等因素对催化性能的影响。指出了石墨烯基复合材料目前在催化领域存在的问题及未来发展的方向,期望为石墨烯基材料在催化剂方面的应用提供参考。     

国内外制氢技术专利分析

轻油制氢催化剂作为国内性优良的转化催化剂,已人武部替代了进口催化剂。本文根据国内外制氢技术的最新专利及有关文献,分析对比了目前烃类制氢催化剂的研制氢催化的研制现关及发展趋势,为国内技术保持优势及推向国际市场提供了最新的情报资料及信息参考。     

g-C_3N_4复合光催化剂

聚合物类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的独特结构赋予其优良的光催化性能,成为当今研究的热点。g-C_3N_4制备方法简单,原料便宜易得,可作为廉价、稳定、不含金属的可见光光催化剂被广泛应用于催化污染物分解、水解制氢制氧,有机合成及氧气还原。实际应用中,g-C_3N_4光生电荷难分离,科研工作者开发了多种改进方法。本文针对提高g-C_3N_4光催化活性,综述了国内外关于与Ti O2复合改性、与共轭结构石墨烯材料复合改性及等离子共振催化剂复合改性方面的重要研究进展。