CoPc/TiO2催化剂的制备及其光催化还原CO2的研究

以钴酞菁(CoPc)为活性组分,TiO2为载体,采用浸渍法进行负载,制备CoPu/TiO2催化剂.用正交实验得到的最佳催化剂制备条件为CoPc负载量为TiO2的1.0%,焙烧温度600℃,浸渍时间12 h,溶剂为甲苯.将此催化剂用于CO2还原,在可见光照下,即可将CO2还原为HCOOH、CO、CH4等,其中HCOOH为主产物,产量最高可达450.64μmol/g.另外,实验中还发现了光照下产生电子转移,CoPc变为CoPc·+,而CO2在TiO2表面获得电子被还原.     

BiVO4的制备及其光催化性能的研究

通过直接沉淀法,以硝酸铋和偏钒酸铵为主要原料,制备了BiVO4前驱体,经过不同温度焙烧得到相应的光催化剂,研究了样品的光电响应强度和对甲基橙的光催化活性.结果表明,400℃时制得的BiVO4的可见光响应强度最大,为1.206 42 mA/cm2,在光照180 min后,对10 mg/L甲基橙溶液的降解率为54.33％.     

BiVO4/SBA-15的制备及其光催化氧化性能

为提高BiVO_4催化活性,以SBA-15为载体,通过后合成法制备了BiVO_4/SBA-15介孔分子筛,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能量色散谱、N_2吸附-脱附等方法对制备的样品进行了表征。结果表明:样品具有介孔孔道结构,BiVO_4均匀分散于SBA-15分子筛表面。以苯乙烯制备苯甲醛为探针反应考察了制备条件对其活性的影响。结果表明:BiVO_4水热时间为18 h,BiVO_4负载量为15%,530℃焙烧2 h时,所制备的BiVO_4/SBA-15在光催化氧化反应中具有较高的光催化活性,苯乙烯转化率达到82.86%,苯甲醛选择性达到59.62%。     

CoPc/TiO_2催化剂的制备及其光催化还原CO_2的研究

以钴酞菁(CoPc)为活性组分,TiO2为载体,采用浸渍法进行负载,制备CoPc/TiO2催化剂。用正交实验得到的最佳催化剂制备条件为:CoPc负载量为TiO2的1.0%,焙烧温度600℃,浸渍时间12 h,溶剂为甲苯。将此催化剂用于CO2还原,在可见光照下,即可将CO2还原为HCOOH、CO、CH4等,其中HCOOH为主产物,产量最高可达450.64μmol/g。另外,实验中还发现了光照下产生电子转移,CoPc变为CoPc.+,而CO2在TiO2表面获得电子被还原。     

光催化还原CO_2的研究进展

CO_2资源化不但可以解决温室效应引起的环境问题同时又可以解决日益严峻的能源枯竭问题,利用光催化转化技术是固定CO_2的理想途径之一,促进光催化固定二氧化碳技术的核心课题是研发高效新型可见光响应的光催化材料。然而,传统的半导体光催化剂在还原CO_2的反应中可见光利用率低且催化活性也比较低。金属有机骨架材料的不断发展为我们研发具有高催化活性的光催化剂带来了希望。本文重点阐述了不同光催化材料对还原CO_2的研究现状及存在的问题,并对其发展趋势作了展望。     

BiVO4/GO复合光催化剂的制备及催化性能研究

利用水热法一步制备了钒酸铋/氧化石墨烯(BiVO_4/GO)复合光催化剂,通过扫描电镜、红外光谱、X-射线粉末衍射和N_2吸附-脱附曲线对复合催化剂结构和形貌进行表征,并将其应用于活性红印染废水的处理研究,探讨其催化活性。扫描电镜观察到复合催化剂中纳米BiVO_4颗粒聚集在GO片层表面。GO的加入并未改变BiVO_4晶型结构。BiVO_4/GO复合催化剂的最可几孔径和比表面积分别为11.66 nm和23.33 m~2/g。BiVO_4/GO对活性红的降解效率高达98.97%,循环使用5次后,降解率仍达到89.13%,说明该催化剂具有良好的循环使用活性。最后采用Langmuir-Hinshelwood(L-H)一级动力学模型方程拟合催化降解过程,相关系数R~2均大于0.92,说明L-H一级动力学模型方程非常适合于拟合该催化动力学过程。     

片状BiVO4/BiOI复合材料的制备及其光催化降解罗丹明B性能研究

采用水热-沉淀法制备一系列不同比例的BiVO_4/BiOI复合材料。通过XRD、SEM等手段,该片状复合材料由单斜相的BiVO_4和四方相的BiOI组成。研究BiVO_4、BiOI和BiVO_4/BiOI复合材料对可见光(λ400 nm)下催化罗丹明B (RhB)降解性能。结果表明,BiVO_4/BiOI复合材料的光催化性能相对于单一的BiVO_4和BiOI催化剂有了明显提升,0. 10-BiVO_4/BiOI可见光照射60 min,其催化降解RhB效率可达97%,经过四次循环使用,其仍然保持良好的催化活性与结构稳定性。     

温和条件下CoPc/TiO2光催化还原CO2

采用浸渍法制备的TiO2负载钴酞菁(CoPc/TiO2)为光催化剂,在碱性水溶液中、可见光照下,CO2可被光催化还原为产物HCOOH、CO、CH4。对催化剂的制备条件进行了考察,在m(CoPc)∶m(TiO2)=1∶100、催化剂浸渍时间12 h、浸渍溶剂为甲苯、催化剂焙烧温度200℃的条件下,还原总产物量最高可达1 075.38μmol/g-cat,其中甲酸为主产物,最高可达708.54μmol/g-cat。对催化剂进行了XRD、DRS表征,证实了CoPc在TiO2表面的负载。结果表明:用该催化剂在可见光照及常温常压下,于水溶液中就可将CO2还原。其次,实验还发现光照下可产生电子转移,实现了电荷的重新分配,以降低电子-空穴的重新结合;TiO2表面应有一定的空隙率,有利于CO2在其表面获得电子被还原。     

新型光催化还原CO2材料的研究进展

研究表明,光催化还原CO2生成CO,HCOOH,CH4等多种有机化合物能同时解决能源危机和环境污染等问题。因此,高效光催化剂的设计与合成对于光催化还原CO2至关重要。在光催化还原CO2制备燃料取得的研究成果基础上,对主催化剂结构设计、助催化剂开发和催化剂体系构建等方面进行了概述,并对光催化还原CO2材料未来的研究方向进行了展望。     

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。     

BiVO4催化剂的制备及其光催化还原CO2的研究

采用化学沉淀法制备BiVO4光催化剂并应用于光催化还原CO2/H2O体系中。通过TG-DTA、FTIR、XRD对光催化剂进行表征,研究了pH和焙烧温度等对光催化性能的影响。结果表明,pH=7并于600℃煅烧制得的单斜相BiVO4活性最高。在催化剂用量为0.6 g/L,反应时间为7 h,CO2流量为200 mL/min,反应温度为80℃,反应液中NaOH和Na2SO3的浓度均为0.10 mol/L条件下,甲醇产率高达249.18μmol/g。并对BiVO4催化剂光催化还原CO2的机理进行了探究。     

有机锆聚合物气凝胶的制备及光催化还原CO2

以2-氨基对苯二甲酸(NH2-BDC)为配体、四氯化锆为Zr4+源,采用溶胶-凝胶法制备了4种不同配体/金属离子物质的量比的气凝胶,并通过SEM、BET、FTIR、XPS、UV-Vis、荧光光谱等表征了材料的结构及光电性能.结果表明,这种气凝胶不仅具有大的比表面积与丰富的孔道结构,而且在氙灯照射下具有光电效应,可以在水...     

片状铋/钒酸铋复合催化剂的制备及其光催化性能

用溶剂热法合成了一系列不同铋含量的片状铋/钒酸铋（Bi/BiVO₄）复合光催化剂。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、电感耦合等离子发射光谱 （ICP-OES）、氮气吸附脱附和光电流响应等技术对所制备的催化剂进行了表征。通过氙灯下光催化降解亚甲基蓝的性能来评价样品的光催化活性,实验结果表明铋的自掺杂能显著提高钒酸铋的光催化活性。最后,通过自由基捕获实验对铋/钒酸铋光催化机理进行了探讨。     

银对BiVO_4光催化性能的影响

采用溶剂热法制备单斜晶型BiVO4,研究银对BiVO4光催化活性的影响。BiVO4光催化降解罗丹明B的效率低,而Ag+的加入大大增强BiVO4光催化降解罗丹明B活性,归结于Ag+的存在抑制BiVO4光生电子-空穴的复合。XRD、TEM和EDS证实回收的BiVO4表面沉积金属银,形成Ag/BiVO4复合材料。Ag/BiVO4的光催化活性强于BiVO4。引入的银起到双重促进BiVO4光催化降解罗丹明B的作用。     

尖晶石CoAl_2O_4光催化还原CO_2的研究

采用无机盐溶胶-凝胶法制备了CoAl2O4纳米粉体,用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、X射线衍射光谱仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其光电活性、晶体结构和形貌进行了表征。结果表明,所制备催化剂属尖晶石结构,颗粒呈近球形和不规则形状,粒子尺寸约4.39 nm,光吸收极限波长大于800 nm,计算得到禁带宽度Eg1.55 eV。在高压汞灯照射下,分别选用K2C2O4、NaHSO3和NaH2PO2为供电子试剂,进行了光催化还原CO2制取甲酸的研究。结果表明,在选用NaHSO3的情况下,CoAl2O4的催化效果最好,光照4 h,甲酸产量达到4004.16μmol/g-Cat。     

BiVO4的光催化活性及其正电子湮没谱

以2,4-二硝基苯酚光催化降解为探针反应,考察了BiVO4的光催化降解活性。利用正电子湮没谱分析了焙烧温度对BiVO4光催化活性的影响。结果表明,焙烧温度能引起特定的缺陷数目变化,改变了光催化剂的微观结构。经900 ℃焙烧的BiVO4催化剂比在其它温度下焙烧的催化剂有较多的表面缺陷数目,可产生表面光生电子-空穴的数目较多,不均匀性、缺陷位的电子密度大,使得其光催化氧化活性增强,即2,4-二硝基苯酚的降解率较高。     

Microwave-assisted reflux synthesis of Tungsten-doped BiVO4 for improved photocatalytic activity

Given its favorable physical and chemical properties, Bismuth vanadate (BiVO₄) is a commonly studied metal oxide semiconductor for photocatalytic applications. However, BiVO₄ shows a high recombination rate of photogenerated charges and limited charge transport capacity, which can be addressed by doping it with tungsten. To develop a highly efficient tungsten-doped BiVO₄-based (W-BiVO₄) photocatalyst, it is necessary to control the dopant content, crystal structure, and morphology. These properties are, in turn, governed by the synthesis conditions. This work describes a pioneering method of microwave-assisted reflux synthesis of W-BiVO₄, using ethanol as solvent and polyvinyl pyrrolidone (PVP) as a capping agent. Thus, it is possible to perform the synthesis procedure in only 30 min at 78°C, obtaining extremely regular monoclinic W-BiVO₄ nanosquares. Furthermore, the experiments showed that the most efficient photocatalyst contains 3% tungsten as the dopant. Moreover, the direct oxidation of rhodamine B by the photogenerated holes plays a crucial role in the degradation mechanism. Finally, we observed that although the addition of PVP promotes control of the morphology, it results in a poorly efficient material. This low efficiency may be related to the formation of a polymeric coating on the surface of the catalyst or to a high amount of oxygen defects. Finally, we show that the unique interaction of microwaves with the species present in the reaction media influences nanoparticle growth.     

NH4Cl辅助热解制备镍-氮-碳纳米管催化剂及其电还原CO2性能

二氧化碳（CO₂）的资源化利用是实现“碳达峰,碳中和”的重要手段。在众多CO₂转化技术当中,电催化CO₂还原反应因反应条件温和、工艺过程简单等优点,被认为是极具应用前景的减碳技术之一,其关键在于高效、高稳定性电催化剂的开发。过渡金属-氮-碳（M-N-C）材料是电还原CO₂生成CO的有效催化剂,针对其高温热解制备过程中活性金属原子容易聚集且氮原子流失严重,进而使得活性位密度降低,催化性能下降等问题,本文提出以双氰胺（DCDA）为碳源和氮源,以乙酰丙酮镍（Ni（acac）₂）为金属源,以氯化铵（NH₄Cl）为第二氮源和造孔剂,采用简单的NH₄Cl辅助热解-酸刻蚀的方法制备得到镍-氮-碳纳米管（Ni-N-CNTs）电还原CO₂催化剂,并详细考察NH₄Cl添加量对催化剂结构和催化性能的影响。表征结果表明：NH₄Cl的加入有利于催化剂纳米管状形貌和多级孔结构的生成,同时有利于催化剂中Ni-Nx （1.6%,摩尔分数）和pyridinic-N （1.75%,摩尔分数）物种含量的增加。一系列性能测试结果表明：催化剂的活性中心为Ni-Nx,同时pyridinic-N的存在也有利于催化性能的提高,当前体中NH₄Cl加入量与氮源和金属源总质量比为1∶1时,所得Ni-N-CNTs-1催化剂催化性能最好,在电压为-0.65 V （vs RHE）时,CO法拉第效率最高达92%,此时CO部分电流密度为8 mA·cm^-2。此外,该催化剂还表现出良好的催化稳定性,连续恒电位电解12 h,催化性能基本不变。该催化剂制备工艺简单,制备条件可控,研究结果可为高效M-N-C电还原CO₂催化剂的设计和制备提供一种切实有效的研究思路和方法。     

NH4Cl辅助热解制备镍-氮-碳纳米管催化剂及其电还原CO2性能

二氧化碳（CO₂）的资源化利用是实现“碳达峰,碳中和”的重要手段。在众多CO₂转化技术当中,电催化CO₂还原反应因反应条件温和、工艺过程简单等优点,被认为是极具应用前景的减碳技术之一,其关键在于高效、高稳定性电催化剂的开发。过渡金属-氮-碳（M-N-C）材料是电还原CO₂生成CO的有效催化剂,针对其高温热解制备过程中活性金属原子容易聚集且氮原子流失严重,进而使得活性位密度降低,催化性能下降等问题,本文提出以双氰胺（DCDA）为碳源和氮源,以乙酰丙酮镍（Ni（acac）₂）为金属源,以氯化铵（NH₄Cl）为第二氮源和造孔剂,采用简单的NH₄Cl辅助热解-酸刻蚀的方法制备得到镍-氮-碳纳米管（Ni-N-CNTs）电还原CO₂催化剂,并详细考察NH₄Cl添加量对催化剂结构和催化性能的影响。表征结果表明：NH₄Cl的加入有利于催化剂纳米管状形貌和多级孔结构的生成,同时有利于催化剂中Ni-Nx （1.6%,摩尔分数）和pyridinic-N （1.75%,摩尔分数）物种含量的增加。一系列性能测试结果表明：催化剂的活性中心为Ni-Nx,同时pyridinic-N的存在也有利于催化性能的提高,当前体中NH₄Cl加入量与氮源和金属源总质量比为1∶1时,所得Ni-N-CNTs-1催化剂催化性能最好,在电压为-0.65 V （vs RHE）时,CO法拉第效率最高达92%,此时CO部分电流密度为8 mA·cm^-2。此外,该催化剂还表现出良好的催化稳定性,连续恒电位电解12 h,催化性能基本不变。该催化剂制备工艺简单,制备条件可控,研究结果可为高效M-N-C电还原CO₂催化剂的设计和制备提供一种切实有效的研究思路和方法。     

硼和铒共掺杂BiVO_4光催化降解罗丹明B的研究

通过柠檬酸络合法合成硼和铒共掺杂Bi VO4,并对其进行XRD、UV-Vis的表征以分析合成材料的物相、形貌。同时考察溶液的初始浓度、p H、催化剂投加量以及光照强度等因素在可见光的照射下对罗丹明B光催化降解的影响。实验结果表明:在50 m L罗丹明B水溶液中,初始质量浓度为10 mg/L,p H=3,催化剂投加量为0.015 g,光照距离14 cm,B-Er共掺杂Bi VO4对罗丹明B有较好的光催化活性,反应50 min后,降解率可达90%以上。