CuS纳米片修饰Bi5O7I复合材料用于光催化还原Cr(VI)水溶液

光催化技术以其高效、安全、低成本的优势,被广泛研究用于去除污水中有毒副作用的重金属Cr(VI).制备半导体复合材料是一种可以有效提高半导体光催化性能的途径.本研究通过简单的水热法合成了CuS纳米片修饰的Bi5O7I复合材料,并且表征和评估了其在可见光下对Cr(VI)的光催化还原活性.与纯Bi5O7I微米棒及纯CuS样品...     

g-C3N5纳米片光催化还原Cr(Ⅵ)和抗菌性能研究

在高温热聚合制备块体石墨相氮化碳(g-C₃N₅)的基础上,通过液相超声剥离获得g-C₃N₅纳米片,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光(UV-Vis)、荧光光谱(PL)及BET比表面积对样品进行表征。结果表明：g-C₃N₅纳米片在可见光下还原Cr(Ⅵ)和灭活大肠杆菌(E.coli)的性能均优于块体g-C₃N₅。g-C₃N₅纳米片在30min内对Cr(Ⅵ)的还原率达到86%,反应速率常数为块体g-C₃N₅的1.46倍。g-C₃N₅纳米片在180min内将E.coli全部灭活,h⁺和·O^-₂为抗菌过程的主要活性基团,其通过氧化作用...     

热解炭去除污水中Cr(Ⅵ)（英文）

以胡桃壳在450℃裂解得到生物质炭BC450,以胡桃壳与20%沥青砂在450℃裂解得到BCTS20,与商业活性炭(CAC)进行对比研究去除污水中Cr(Ⅵ)的能力。与BC450相比,BCTS20具有更丰富的表面官能团。在适当条件下,BC450、BCTS20、CAC对Cr(Ⅵ)的去除率分别为80.47%、90.01%、95.69%。采用Langmuir、Freundlich、D-R模型研究吸附等温线,其中Langmuir模型最佳。BC450、BCTS20、CAC的最大Langmuir吸附容量分别为36.55、49.76、51.94 mg/g。这些炭材料对Cr(Ⅵ)的吸附可能归因于由离子交换、静电作用与螯合作用引起的化学过程。     

聚吡咯修饰膜开路还原Cr(Ⅵ)的动力学

以对甲苯磺酸钠为掺杂剂,在不锈钢电极上电化学合成聚吡咯修饰膜,采用该修饰膜在开路模式下还原Cr(Ⅵ),比较了氧化态和还原态聚吡咯对Cr(Ⅵ)的还原作用。结果表明氧化态聚吡咯对Cr(Ⅵ)有较好的吸附作用。但还原态聚吡咯对Cr(Ⅵ)的去除率高于氧化态聚吡咯。提出了聚吡咯修饰膜开路还原Cr(Ⅵ)的动力学方程。     

太阳光下TiO_2光催化还原Cr(Ⅵ)影响因素研究

在模拟太阳光下,探讨了催化剂加入量、Cr(Ⅵ)离子初始浓度、pH、反应温度及部分无机盐对光催化还原过程的影响。结果表明:Cr(Ⅵ)离子去除率随催化剂加入量的增大而升高;随Cr(Ⅵ)离子初始浓度的增大,Cr(Ⅵ)离子去除率逐渐减小,当初始浓度达到0.025g/L时,Cr(Ⅵ)去除率几乎不再随光照时间的增加而变化;体系酸碱度对还原过程影响较大,Cr(Ⅵ)离子去除率随pH减小逐渐增大;反应温度为25℃时Cr(Ⅵ)离子还原程度最高;在相同的加入量下,Na2SO3溶液能够提高Cr(Ⅵ)离子光催化还原率,而K2S2O8、NaCl溶液具有明显的抑制作用。     

RGO-MIL-68(Fe)复合材料的静电自组装合成及光催化还原Cr(Ⅵ)的性能

采用静电自组装方法制备氧化石墨烯（GO）-MIL-68（Fe）复合物,并通过简单溶剂热处理,将GO还原为还原氧化石墨烯（RGO）,首次制得RGO-MIL-68（Fe）复合物。通过XRD、FESEM、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等方法对RGO-MIL-68（Fe）复合催化剂的晶体结构、形貌、光吸收性能等物理化学性质进行表征。在可见光照射下,以草酸铵（（NH₄）₂C₂O₄）为牺牲剂,对RGO-MIL-68（Fe）复合材料进行光催化还原Cr（Ⅵ）性能评价,结果表明,只需复合少量的RGO,MIL-68（Fe）的光催化活性就能显著地提高。当RGO含量为1wt%时,RGO-MIL-68（Fe）复合材料表现出最优的光催化活性,反应60 min,体系中的Cr（Ⅵ）的还原率高达81%。结合电化学分析可知,这主要是由于RGO的引入在增强MIL-68（Fe）光吸收性能的同时也促进了光生载流子的分离。      

高效碳量子点/BiOCl纳米复合材料用于光催化污染物降解（英文）

为了克服单纯BiOCl光谱吸收范围窄和载流子复合几率高的缺点,本研究制备了一种具有高效光催化活性的碳量子点(CQDs)/BiOCl纳米复合材料。光催化降解罗丹明B染料实验表明CQDs/BiOCl纳米复合材料的光催化性能远优于单纯的BiOCl,其光催化性能约为后者的3.4倍。当CQDs的复合量为7.1wt%时,样品的光催化性能最佳,能够在2 min之内将罗丹明B完全脱色,而单纯的BiOCl在相同时间内对罗丹明B的降解率仅为29.5%。通过紫外-可见漫反射谱、光电化学测试以及自由基捕获实验揭示了CQDs/BiOCl纳米复合材料的光催化性能提升机理,结果表明CQDs可以拓展BiOCl的可见光吸收范围,这有利于增强其光捕获能力以及促进电子–空穴对的产生。除此之外, CQDs独特的上转换发光行为,以及光诱导的电子转移能力提升了CQDs/BiOCl纳米复合材料光催化性能。     

坡缕石/氧化铝复合材料对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附效应

为了去除工业废水中的Cr(Ⅵ),采用氧化铝对坡缕石进行改性,以制备的坡缕石/氧化铝复合材料为吸附剂吸附水中的Cr(Ⅵ),研究了影响吸附效果的主要因素(吸附剂用量、溶液初始pH值、吸附时间)及吸附过程的动力学特征,并探讨了吸附平衡。结果表明:氧化铝包覆在坡缕石黏土表面形成了结构蓬松的复合物,当其用量为2.0 g/L时,吸附pH值小于6.0的溶液中Cr(Ⅵ)的效果较好,吸附平衡时间为90 min,吸附过程能较好地符合准二级动力学模型,吸附平衡可由Langmuir等温吸附方程描述,饱和吸附量为44.64 mg/g。     

花生壳生物炭–黏土吸附水中的Cr(Ⅵ)（英文）

重金属铬的污染会严重威胁到土壤和水体的环境安全,而水中的六价铬化合物则具有很强的迁移性、富集性和氧化性等特性,更具有危害性且难以处理。吸附法是一种能简单、高效地处理含重金属污水的处理技术。在磁力搅拌条件下采用花生壳生物炭分别与高岭土和膨润土混合制备而成两种生物炭–黏土材料,并分别对这两种生物炭–黏土的表面特性进行表征。结果发现所选用的两种黏土均能不规则地负载在生物炭的表面。吸附实验结果显示,生物炭–高岭土(Biochar@Kaolin)吸附铬(Ⅵ)的能力显著高于生物炭–膨润土(Biochar@Bentonite)。从吸附动力学方程的分析可以看出,合成的两种生物炭负载黏土吸附水中的铬(Ⅵ)均符合伪二级动力学方程。从吸附等温线分析中可以得到,Biochar@Bentonite吸附铬(Ⅵ)的过程符合Langmuir模型,而Biochar@Kaolin吸附铬(Ⅵ)的过程符合Freundlich模型。研究结果显示,采用生物炭–黏土的复合材料修复环境中的重金属污染具有广阔的应用前景。     

电化学法直接制备石墨烯/纳米金复合膜修饰电极及用于水中Cr(Ⅵ)检测

采用电还原氧化石墨烯(ERGO)和电沉积纳米金(AuNPs)粒子的方法修饰玻碳电极(GCE),直接制得ERGO/AuNPs/GCE复合膜修饰电极。探究了Cr(Ⅵ)在此修饰电极上的电化学行为。用扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安法(CV)、电化学交流阻抗法(EIS)对修饰电极进行了表征。结果表明:ERGO/AuNPs/GCE复合膜修饰电极具有较大的电活性表面积和良好的电子传递能力。在最优条件下,即金的沉积电位及沉积时间分别为-0.4V和120s,1mg/mL的氧化石墨烯的滴涂量为3μL,制得的ERGO/AuNPs/GCE复合膜修饰电极,能实现对水体中Cr(Ⅵ)的高效、快速检测,检测限为0.3μmol/L,线性范围为1~100μmol/L。     

硅藻土原位生长Nb_2O_5纳米棒及表面Cr(Ⅵ)吸附转化行为研究

以活化铌酸为铌源,草酸铵为沉积剂,十二烷基苯磺酸钠为模板剂,采用水热法在硅藻土表面原位生长Nb_2O_5纳米棒。采用SEM、TEM、XRD、BET、FT-IR和XPS等分析方法对样品进行表征,反应14 h后,Nb_2O_5纳米棒长度为500~700 nm,直径为25~35 nm;硅藻土原位生长Nb_2O_5纳米棒样品比表面积为157 m~2/g。研究了样品对Cr(Ⅵ)的吸附与光还原行为,可见光条件下对Cr(Ⅵ)吸附量可达220 mg/g;紫外光条件下,可将表面吸附的Cr(Ⅵ)转变为Cr(Ⅲ),样品经过5次循环使用后,对Cr(Ⅵ)(100 mg/L)降解率仍能保持在93%左右。样品可对重金属污染废水中Cr(Ⅵ)进行吸附与毒性降解一体化去除。     

炭化米糠经臭氧活化制备活性炭及其去除Cr(Ⅵ)离子（英文）

以臭氧为活化剂,炭化的米糠为原料制备出活性炭。采用氮吸附、SEM-EDAX和FT-IR对样品进行表征。活性炭的比表面积由活化前的20 m2/g增加到380 m2/g。在臭氧活化过程中,吸附在炭材料上的二氧化硅变疏松,从而导致碳逸出。臭氧同时以氧分子和原子形式存在于炭表面。氧原子,作为强氧化剂,将炭表面氧化成酸性官能团如羧基、酮基和酚基。采用该活性炭吸附Cr(VI)离子,Cr(VI)离子的最大去除率(94%)的条件为:p H值2.0、浓度100 mg/L、吸附量0.2 g,时间2.5 h及转速300 r/min。采用吸附平衡和动力学模型探讨吸附机理,结果表明,吸附等温线符合Freundlich方程,吸附速率符合准二级动力学方程。吸附是自发的放热反应,可能与Na OH脱落而恢复Cr和碳有关。     

石墨烯还原度对P25/石墨烯复合材料光催化活性的影响（英文）

采用高温热剥离和溶剂热过程分别还原氧化石墨和氧化石墨制备出石墨烯,进一步使用所合成的石墨烯与P25通过一步水热过程合成出石墨烯/P25复合材料。样品的光催化活性通过可见光下降解罗丹明B进行评测,其中P25和热剥离还原得到的石墨烯复合比P25和溶剂热还原的石墨烯复合显示出更优异的光催化活性,这是由于热剥离还原的石墨烯具有更高的还原度和更强的电子—空穴分离效率所致。进一步在不同温度下通过热剥离法制备了还原石墨烯,探讨的石墨烯/P25复合材料的光催化活性。较高的剥离温度有利于石墨烯还原程度的改善,导致光催化活性的提高。     

用于高性能硫化镉敏化太阳能电池对电极的硫化铜/还原氧化石墨烯纳米复合材料的合成（英文）

用一釜水热合成法制备了硫化铜/还原氧化石墨烯纳米复合材料,改变前驱体中石墨烯含量,得到具有不同石墨烯含量的纳米复合材料。所制备的纳米复合材料首先和聚偏氟乙烯粘结剂混合,再涂覆在SnO2 _(x-)Fx基体上,得到以CdS敏化TiO2为负极的量子点太阳能电池的对电极,并与传统的Cu2 S/Cu对电极进行比较。用场发射扫描电子显微镜、X-射线衍射、拉曼光谱、循环伏安和阻抗谱技术表征了纳米复合材料对电极的微观结构和性能。结果表明:硫化铜/还原氧化石墨烯纳米复合材料优于Cu2 S/Cu对电极。前驱体中石墨烯的含量显著影响了硫化铜纳米晶的化学计量比和形貌。当前驱体石墨烯含量在中等水平下,获得了具有更多供S2_(-x)离子还原的活性位的优化的硫化铜/还原氧化石墨烯纳米复合材料。以此优化的纳米复合材料为对电极制备的量子点太阳能电池在100 mW/cm2的光照强度下具有高的、稳定的和可重复的_(2.)36%的能量转化效率,高于用Cu2 S/Cu为对电极的能量转化效率。此性能的提升归因于硫化铜纳米晶和导电的还原氧化石墨烯之间的协同作用,还原氧化石墨烯充当共催化剂和导电促进剂,降低对电极的内阻并加快多硫化物的还原。     

氧化锌插层蒙脱土纳米复合材料的制备及其光催化活性（英文）

采用一种简便的方法制备了氧化锌插层蒙脱土纳米复合材料。首先将蒙脱土充分充水后进行冷冻,具有层状结构的蒙脱土充水后会发生膨胀,部分从块状的蒙脱土上剥离形成超薄的片层结构。然后通过可控的水热过程使氧化锌纳米粒子进入蒙脱土层间或覆盖于表面。结果表明,直径1~3nm的纳米氧化锌会插层于蒙脱土的层间,而直径达10~25nm的纳米氧化锌则会镶嵌在蒙脱土表面。该纳米复合材料对模拟污染物甲基橙具有优异的光催化性能。     

可剥离TiO2纳米管光催化共去除酸性橙7和Cr（Ⅵ）的性能研究

以0.5%（质量分数）NH4F/HF/乙二醇为电解液,采用恒压二次阳极氧化法制备出高度有序的可剥离TiO2纳米管阵列,并对其晶型、形貌以及光催化性能等方面进行了研究。通过XRD测试,可知样品经500和800℃退火,分别得到锐钛矿和金红石型TiO2纳米管;通过SEM表征,可知所制备的TiO2纳米管管径约为100nm,管长约为25μm。在紫外光照射下,以TiO2纳米管阵列为催化剂,对其光催化降解酸性橙7（AO7）和Cr（Ⅵ）混合水溶液进行了研究。考察了不同晶型、pH值、不同酸性橙7和Cr（Ⅵ）初始浓度对光催化性能的影响。结果表明锐钛矿型样品光催化性能高于金红石型,三元体系TiO2/AO7/Cr（Ⅵ）中,协同效应显著,酸性条件下尤其有利于TiO2纳米管阵列光催化共去除AO7和Cr（Ⅵ）。     

氮化硼纳米片吸附Cd(Ⅱ)的动力学和热力学研究（英文）

本工作对Cd(Ⅱ)在多孔六方氮化硼(p-BN)上的吸附行为和机理进行了系统而全面的研究,考察了溶液pH、吸附剂用量、接触时间和温度等条件对于Cd(Ⅱ)吸附的影响,并采用不同手段表征了吸附前后p-BN的化学组成、形态和表面官能团的变化,进而研究其吸附机理。研究结果显示,在pH 7.0和313 K条件下, Cd(Ⅱ)的最大吸附容量可达到184mg·g–1,其动力学数据与拟二级模型和颗粒内扩散模型吻合,表明吸附主要受化学吸附控制,限速步骤主要是分子扩散。Cd(Ⅱ)在p-BN上的吸附是一个自发和吸热过程,吸附等温线分别符合Freundlich和Langmuir模型,说明Cd(Ⅱ)通过多层和单层吸附而吸附在非均相表面上。XPS的光谱结果显示,p-BN吸附剂具有大量的B–N,B–O等结构用作键合位点,有利于从废水中吸收Cd(Ⅱ)。这些结果表明, p-BN有希望作为吸附材料用于清除水体中的Cd(Ⅱ)。     

纳米石墨片/共聚物复合材料及其耐热、导电和气密性(英文)

通过原位乳化聚合制备了不同膨胀石墨含量(1%、2%、3%和4%质量分数)的聚丙烯腈-聚甲基丙烯酸甲酯共聚物/膨胀石墨纳米复合材料。通过紫外-可见和傅里叶变换红外光谱验证了共聚物及纳米复合材料结构的形成。用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜研究了膨胀石墨在聚合物基体中的分散性及其形貌。用热重考察了复合材料的耐热稳定性,同时也考察了复合材料的电导特性及其阻抗随膨胀石墨含量的变化规律。研究表明,随着复合材料中石墨含量的增加,复合材料的氧气密性和热稳定性获得较大程度的改善。     

磁性NiFe_2O_4纳米颗粒/榛子壳基活性炭复合材料的制备（英文）

以榛子壳为原料,NaOH为化学活化剂,在600℃下,氮气气氛中活化制备出低成本的活性炭,然后分别采用水热法和共沉淀法制备磁性NiFe_2O_4纳米颗粒,再将NiFe_2O_4纳米颗粒与活性炭进行水热复合,得到NiFe_2O_4/活性炭复合材料。采用FESEM、TEM、XRD、FT-IR、氮吸附及磁性测试等手段对样品进行表征。结果表明,与共沉淀法相比,由水热法所制NiFe_2O_4纳米颗粒具有更高的饱和磁化强度和更小的平均颗粒尺寸。通过水热法复合磁性NiFe_2O_4纳米颗粒后,活性炭的比表面积和总孔容分别从314降至288 m~2/g,0. 363 9降至0. 333 8 cm~3/g。NiFe_2O_4纳米颗粒与活性炭复合后,其主要分布在活性炭表面,少部分位于内孔中,同时颗粒尺寸无变化。因存在活性炭,复合材料的饱和磁化强度低于纯NiFe_2O_4。复合材料在室温下展现出超顺磁行为。NiFe_2O_4纳米颗粒可通过外加磁场从溶液中分离。     

硫掺杂氮化碳纳米片棒状聚集体用于光催化析氢（英文）

合成具有较宽吸收光谱的少层氮化碳是一个具有吸引力的课题.杂原子掺杂(特别是硫掺杂)可以有效地避免纳米级片层氮化碳中由于量子限制效应所引起的带隙加宽.与二次煅烧硫化不同的是,预硫化超分子前驱体可以原位地形成硫掺杂氮化碳纳米片堆叠聚集体(SCN).这种少层的框架结构呈现出了更大的比表面积(139.06 m² g^-1),暴露了更多的活性位点.此外,硫的引入使原七嗪环的共轭结构发生扭曲,从而通过激活价带电子的n→n^*跃迁而缩小带隙.在模拟日光条件下,SCN_0.8(3925.8μmol g^-1h^-1)的析氢速率是块体氮化碳(BCN,485.2μmol g^-1 h^-1)的8.1倍.本工作旨在最大限度地利用杂原子掺杂和形态调控的协同效应来提高光催化活性,且为光催化剂的多维同步优化提供了新的视角.