稀土单原子光催化剂制备和应用研究进展

单原子光催化剂具有增强光捕获、电荷转移和光催化的表面反应等方面的优势,已成为目前光催化领域非常活跃的研究方向。稀土元素电子结构独特,表现出优越的光学、电学等方面的性质,被广泛应用于催化科学研究。将稀土金属的尺寸降低到单原子尺度,对于提高稀土元素的光催化效率及其利用效率非常重要。本文对稀土单原子光催化剂进行了概述,重点分析了目前稀土单原子光催化剂的制备方法和稀土单原子光催化剂的应用,并对稀土单原子光催化剂面临的挑战和发展方向进行了展望。     

MOF晶体薄膜材料的制备及应用

作为纳米技术领域的一种新材料, 金属-有机骨架(metal-organic framework, MOF)薄膜材料(也称为SURMOFs)获得了越来越多研究者的关注.多种合成方法的不断提出, 为大量合成膜厚度、均匀性、形态、甚至维度均可控的MOF薄膜材料提供了可能性, 并为薄膜材料在更多领域中的应用提供了机会.本文首先介绍了MOF薄膜材料基于液相或真空的各种合成方法及其适用范围, 其中, 获得高质量薄膜的最有效方法之一是在基底材料上沉积自组装单层(SAMs), 进而诱导MOF薄膜的成核及生长.其次, 总结了近年来MOF薄膜材料在分离、催化、传感等领域的研究进展, 以及为满足环境可持续发展和对清洁能源的需求, 新发展起来的在光催化、储能、光伏以及制备各种电子器件领域的应用.在此基础上, 讨论了限制MOF薄膜实际应用的因素(例如薄膜生长机制需要更深入的研究、薄膜质量及薄膜热电性能等有待进一步提高等), 对相关领域未来的研究方向进行了展望, 以期为MOF薄膜材料进一步的研究发展提供理论参考.      

无铅卤化物钙钛矿可见光催化研究进展

在光催化剂上以太阳光为驱动的催化反应是目前太阳能转化和利用的一个有效途径,对解决当前日益严重的环境和能源问题具有重要作用.光催化技术的核心是开发新型光催化剂材料以实现对太阳能的高效利用.卤化铅钙钛矿材料作为一种光电性能优异的半导体材料已经被开创性地应用于光催化领域中,但其差的环境稳定性和元素毒性限制了其未来的发展.以S...     

异质结构的复合光催化材料的研究新进展

较系统地介绍了近年来具有异质结构的复合光催化材料的研究状况,综述了异质结光催化材料的制备、异质结对光催化活性的影响及其应用的研究新进展.认为异质结是提高电子-空穴对分离效率和光催化性能的有效途径,最后提出了该领域今后发展的新方向.     

异质结构的复合光催化材料的研究新进展

较系统地介绍了近年来具有异质结构的复合光催化材料的研究状况,综述了异质结光催化材料的制备、异质结对光催化活性的影响及其应用的研究新进展.认为异质结是提高电子-空穴对分离效率和光催化性能的有效途径,最后提出了该领域今后发展的新方向.     

TiO2纳米晶材料的制备和光催化性能研究

对采用溶胶 凝胶方法制备的TiO2 纳米晶材料进行了光催化分解氨气的测试试验。实验结果表明 ,制备TiO2 纳米晶的方法直接影响TiO2 纳米晶材料的光催化性能。采用碱性水溶液条件形成溶胶 凝胶体系时 ,制备的TiO2 纳米晶材料可长期使用 ,光催化性能不变 ;TiO2 纳米晶的表面处理剂是影响TiO2 纳米晶材料光催化性能的显著因素 ;TiO2 纳米晶在晶粒度小于 10 0nm的条件下 ,其晶粒度大小对光催化性能无显著影响。     

基于金属半导体复合材料的可见光催化研究进展

文章基于金属半导体的可见光催化技术,在去除大气环境污染物方面的相关研究中,对研究进展进行了综述。金属半导体光催化材料,包括：TiO₂、Bi₂O₃、InMO₄、钛酸铋复合基材料等,半导体光催化技术作为一种环保的新技术,在降解污染物方面具有诸多优点,如:降解没有选择性,不会产生二次污染;可以降低能量和原材料的消耗;光催化剂具有廉价、无毒、稳定,以及可以重复利用等特点。相关技术在抗菌、防腐、净化空气、改善水质及优化环境等方面具有巨大的社会效益和经济效益,以及广阔的应用前景。文章基于改性金属复合可见光催化材料的制备及应用,对可见光催化技术的相关研究成果进行梳理,在深入总结可见光催化领域先进研究成果的同时,讨论了光催化技术在可见光降解方面的发展与挑战,为后续可见光催化技术在环境治理和生态风险防控等方面提供理论依据和支撑。     

稀土基单原子催化剂的合成及应用研究进展

稀土元素因其具有极大的潜在应用价值而备受关注。稀土元素独特的电子结构与氧化还原特性使其广泛应用于催化领域。与此同时，金属单原子催化剂因其极高的原子利用率、较低的金属用量和较高的选择性，在与传统金属催化剂的比较中，展现出巨大优势。将稀土元素用于单原子催化剂为实现稀土高附加值利用提供了一条全新途径。目前有关稀土基单原子催化剂研究仍处于起步阶段，尚不够广泛和深入。本文总结了目前已报道的稀土基单原子催化剂的合成方法及其在电催化和光催化领域中的应用研究进展。同时，在此基础上提出了稀土单原子催化剂所面临的问题以及未来的发展前景。     

金属单原子催化剂的制备及其电催化应用进展

近年来，将金属以原子级分散在载体上的单原子催化剂（SACs）已成为催化科学领域的一个新前沿，并引起了广泛的研究关注。它以其可以最大化金属原子的利用率，同时具备均相催化剂和非均相催化剂的优点，不仅展现出弥合二者之间差距的巨大潜力，还应用在众多重要的能源反应和工业化学品合成中。不仅如此，其结构的单一性和均质性也有助于全面了解催化剂结构与性能之间的关系，实现针对原子级目标反应的合理催化剂设计。然而，单原子催化剂仍存在众多问题亟待解决，如：提高金属原子的负载量以及其中金属原子的配位结构与催化性能之间的构效关系。从可持续发展的角度出发，首先阐述了单原子催化剂研究的必要性；其次结合现有的合成策略、常用的表征技术手段以及应用的重要催化反应等几个方面展开，介绍了单原子催化剂的研究现状和最新进展。最后结合目前单原子催化剂未来的研究方向，提出了建议和展望。     

低量La3+掺杂WO3的表征及其光解水催化性能的研究

采用低热固相反应法制备了低量La3+(0.05%)掺杂的WO3催化材料,采用XRD、XPS和DRS对样品进行了表征和分析,考察了样品光催化分解水制氧的活性。结果表明,0.05%La3+掺杂可使WO3光谱响应范围向可见光区拓展。XPS分析表明,La3+掺杂可导致粉体表面晶格氧的增加。在可见光辐射下光催化分解水制氧的试验中,0.05%La3+掺杂WO3的光催化析氧速率高达177μmol/(L.h),是未掺杂WO3的1.8倍。     

La~(3+)掺杂WO_3的制备及其光催化分解水活性的研究

研究了不同掺杂量和焙烧温度对La3+掺杂WO3催化材料催化分解水析氧活性的影响,通过XRD检测表征了La3+掺杂WO3的相组成与掺杂量的关系。实验结果表明,400℃条件下制备的0.05%La3+/WO3催化剂的催化活性最高,与未掺杂WO3相比,其光催化析氧速率增加1.44倍。微量La3+的掺杂能够有效提高WO3的光催化活性。La3+的掺杂可以抑制WO3由单斜晶型向六方晶型的转变。     

赤泥基光催化材料降解水中有机污染物的应用现状及发展趋势

光催化作为一种低成本且高效安全的环境净化技术,被认为是全球能源危机和环境污染问题最好的解决方式之一。赤泥作为一种固废不仅含有丰富的铁氧化物,且具有较高的比表面积、孔结构等特点,近年来,赤泥基光催化材料在光催化降解水中有机污染物的研究中备受关注。本文介绍了赤泥的特性,概括了赤泥基光催化材料的制备方法,总结了赤泥基光催化材料在光催化降解水中有机污染物方面的应用,阐述了赤泥基光催化材料催化降解水中有机污染物的机理,探讨了现有赤泥基光催化材料存在的问题。最后,基于以往的研究结果对赤泥基光催化材料未来的发展趋势提出了展望及建议。      

MOF材料在水环境污染物去除方面的应用现状及发展趋势（II）

对近年来MOF材料去除水环境中重金属、有机物的相关研究进行了总结与评述。本篇是该主题的第2篇,主要对MOF材料去除水中有机污染物的相关研究进行总结和论述。研究表明,MOF材料含有大量开放性金属位点、路易斯酸碱位以及官能团,因而对染料、抗生素、农药、持久性有机污染物等均具有较高的吸附性能。氢键、π?π作用、疏水作用和静电引力是其吸附有机污染物的主要机制,部分MOF材料中较大的孔道结构也有利于大分子有机污染物的吸附;另外,部分MOF材料还具有优异的催化性能,能够作为类Fenton催化,光催化以及过硫酸盐活化的催化剂实现对有机污染物的催化降解,其中光催化反应中污染物的降解主要源于·O2?、·OH和h+的贡献;而在过硫酸盐体系中,·O2?、·OH、SO₄·?和1O₂是导致有机污染物分解的主要活性氧化物种。基于对先前研究的回顾,相信未来的研究领域包括但不限于以下方面:（1）进一步提高MOF在去除有机污染物方面的性能,并提高其可回收性;（2）开展新型MOF催化材料的制备及催化反应机理的研究;（3）研究MOF缺陷结构的调控,以开发具有更高吸附和催化性能的新型MOF材料;（4）研究新的框架材料,例如共价有机骨架（COFs）材料,并将其应用于污染物净化领域。      

纳微结构Ag2CO3光催化材料的制备 及其在光催化的应用

Ag₂CO₃是近年来发现的一种新型的可见光响应光催化剂,对甲基橙（MO）、罗丹明B（RhB）和亚甲基蓝（MB）等染料和苯酚等有机物都具有较高的光催化降解能力.然而,在光催化反应过程中,Ag₂CO₃晶体中的Ag+会被自身的光生电子（e-）还原形成金属Ag单质,随着反应的进行,样品的稳定性和光催化效果迅速降低.贵金属沉积、非金属掺杂和形成异质结等方法,可以使Ag₂CO₃的光吸收得到扩展,同时促进光生电子空穴对的分离,从而提升Ag₂CO₃的抗光腐蚀性能和对污染物的降解效率.通过不同的物理和化学方法调控Ag₂CO₃催化材料的形貌、晶粒尺寸和晶体缺陷等,可以提升其比表面积和光生电子空穴的传输效率,进而提高其光催化活性.文中归纳了近年来Ag₂CO₃光催化材料的研究进展,分析了Ag₂CO₃光催化的特点,阐述了一系列提升Ag₂CO₃光催化性能的方法,并对Ag₂CO₃光催化材料的研究进行了总结与展望.      

碳酸银及其异质结构的研究进展

碳酸银是一种新型银系半导体光催化材料, 具有良好的催化性能, 在与其他半导体复合形成异质结构后, 催化性能和稳定性均有所提升。本文综述了碳酸银光催化材料的发展、碳酸银基异质结的制备方法和增强机理, 并对该材料的发展前景做出展望。     

二氧化钛基材料光催化降解VOCs的研究进展

挥发性有机污染物(VOCs)大量排放导致的人体健康和环境问题已引起广泛关注,如何高效环保地去除VOCs一直是催化化工行业领域的热点和难题之一.光催化氧化技术(PCO)被认为是有效的环境污染物治理方法之一.TiO₂作为研究时间最长的光催化剂,具有成本效益高、稳定性好和光催化降解能力强等优点.然而,无法利用可见光和光激发电荷载流子分离效率低等瓶颈问题始终制约着其进一步发展.通过改性来克服TiO₂固有限制和提高TiO₂光催化氧化降解VOCs能力势在必行,立足于TiO₂光催化去除VOCs的基本原理,面向影响光催化反应的关键因素,从掺杂、半导体复合、缺陷工程、晶面工程、载体吸附和形貌调控等几个方面出发对近年TiO₂基材料设计及其在光催化降解VOCs领域应用的研究进行了系统的归纳和总结,并对如何进一步改进基于TiO₂的光催化氧化VOCs技术提出展望.     

铜基电极的改性及其在电解水制氢催化中的研究进展

金属铜（Cu）因电子电导率高、价格低廉和环境友好等优点,成为能源存储与转换领域的关键材料之一。然而,Cu因自身催化活性低和表面易腐蚀/氧化等,限制了其在电解水制氢领域的实际应用。通过对Cu进行改性,可优化电极表面对反应中间体的吸附和界面稳定性,显著提升催化性能。本文简要介绍了目前Cu基电极存在的问题,重点阐述了Cu基电极在单原子结构设计、 Cu基复合材料、 Cu合金化以及杂原子掺杂四方面的改性研究进展,并对析氢催化机理进行深入分析。结果表明,通过对Cu进行改性可以激活Cu位点、暴露更多活性面积和稳定界面,显著提高Cu基电极的催化活性和催化稳定性。未来,Cu催化电极的研究应注重更有效的材料改性方法,以便进一步提高其在催化反应中的应用价值。     

微波加热法制备SrFeO3光催化材料的研究

提出了一种新的制备SrFeO3光催化材料的方法,微波加热法。实验确定其最佳制备条件为：微波功率560W,微波加热时间30min,煅烧温度700℃和煅烧时间5h;对在该条件下制备的催化剂进行了XRD表征。在可见光条件下,以模拟染料酸性大红废水为目标物,对催化材料的光催化性能进行了研究,结果表明微波加热法制备的光催化材料具有较高的光催化降解性能,染料降解率最高可达93．4％。     

石墨烯限域非贵金属单原子催化剂研究进展

石墨烯负载的非贵金属单原子催化剂有着特殊的晶格结构和物理化学性质，在多种化学反应中也具有优越的活性和选择性，以石墨烯作为催化剂载体时，单原子催化剂的整体性能得到显著提升，目前研究和开发高性能廉价的石墨烯限域非贵金属单原子催化剂是催化领域深入的关键。文章综述了近年来石墨烯限域非贵金属单原子催化剂的制备工艺、表征方法和应用方向。还介绍了其在CO₂氧化、析氢反应等催化反应中的应用。最后对石墨烯限域非贵金属单原子催化剂未来的发展方向进行了展望。     

单原子分散贵金属催化剂研究领域获重大突破

正厦门大学化学化工学院郑南峰和傅钢课题组在单原子分散催化剂的制备和催化机理研究方面取得重要进展。相关研究成果于2016年5月13日发表在《科学》(Science,2016)上。贵金属催化剂广泛应用于环境保护、能源转换、食品加工、石油化工和精细化工等领域。贵金属资源稀缺、价格高昂,如何提高贵金属催化剂的原子利用率和反应活性一直是贵金属催化领域的核