Z型CuBi2O4/BiOBr异质结高效光催化降解阿莫西林及RhB-MB

采用水热法合成了CuBi₂O₄、BiOBr和不同摩尔比的CuBi₂O₄/BiOBr复合光催化剂,利用XRD、XPS、SEM、UV-Vis、BET、EIS等测试手段对催化剂的结构、形貌和光催化性能进行了表征。CuBi₂O₄/BiOBr异质结的构建显著地提高了光生电子空穴的分离效率,增强了光催化活性。在可见光照射下,20%CuBi₂O₄/BiOBr在60 min内降解95%的阿莫西林(50 mL, 10 mg/L)。探究了复合催化剂对RhB-MB双模拟污染物降解的光催化活性,结果表明：在多种污染物同时存在下,复合催化剂仍然表现出较好的光催化性能。根据活性物种捕获试验和催化剂的导带价带位置,提出了CuBi₂O₄/BiOBr异质结光催化过程可能的机理。     

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.     

水热法合成Ag2CO3/ZnO异质结复合光催化剂及其光催化性能

采用水热法合成了一系列不同Ag₂CO₃含量的新型Ag₂CO₃/ZnO异质结复合光催化剂, 运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)等系列手段对所制备的光催化剂进行了表征, 并以紫外光(254 nm)为光源, 评价了催化剂光催化降解甲基橙的活性, 考察了不同Ag₂CO₃复合量、不同水热温度对ZnO复合光催化剂反应活性的影响.结果表明, 当Ag₂CO₃含量为2 %、水热温度为140 ℃, 复合光催化剂具有最大的光催化活性, 降解率达到86.31 %.Ag₂CO₃/ZnO异质结复合光催化剂具有更高的光催化活性主要原因是复合光催化剂对紫外光有很强的吸收能力, 适量Ag₂CO₃能提高光生电子-空穴对的分离效率, 并改善催化剂的物理性能.      

微米球光催化剂在环境净化及能源转化的研究进展

光催化在污染物降解及能源转化应用方面前景宽广。然而,大部分光催化剂因本身物理结构的缺陷而难以广泛运用。微米球光催化剂具有显著的优点,如低密度、高光捕获能力和载流子分离效率、优异的电子和光学性能、高比表面积、易回收、优良的传递性能和表面渗透能力。这些结构有利于提高光催化性能和实际运用,因而受到广泛关注。重点介绍并讨论了一些典型的微球光催化剂（TiO₂, ZnO, Bi₂WO₆, PbWO₄,BiFeO₃, BiOX (X = Cl, Br, I)等）的制备及这类光催化剂在环境净化和能源转化方面的研究进展,并展望了微米球光催化剂的发展方向。      

共沉淀法制备钒酸银光催化剂及pH对其光催化活性的影响

工业的发展使水污染问题成为社会焦点，半导体光催化技术凭借其绿色环保同时又节能高效的特点成为解决水污染问题的热门技术，受到了科研工作者的广泛关注。通过共沉淀法成功地制备了Ag₃VO₄光催化剂，对比了不同pH值下对其可见光催化性能的影响。使用X射线衍射(XRD)，扫描电子显微镜(SEM)，透射电子显微镜(TEM)，紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和X射线光电子能谱分析(XPS)对Ag₃VO₄样品进行表征。在可见光下(λ≥400 nm)，通过罗丹明B(RhB)溶液的降解评估样品的光催化性能。表征结果显示，Ag₃VO₄光催化剂的可见光活性与其结晶度有关，在pH=7时，Ag₃VO₄的结晶度最高，可见光驱动的光催化活性最强，可以在10 min时将RhB降解至91.46%；另外，Ag₃VO₄的光催化活性较稳定，在3次重复试验后RhB 20 min的降解率仍可达81.05%。最后，分析...     

氮掺杂缺陷TiO2增强光催化净化NO性能

半导体光催化技术能利用太阳能有效去除大气低浓度NO_x,因而具有广泛应用前景。半导体光催化净化效率依赖于材料的表界面结构,而在氧空位参与的光催化分子氧活化过程中,缺陷氧化物光催化剂会面临氧填充而失活的问题。本文通过溶液-凝胶法合成了氮掺杂缺陷二氧化钛光催化剂(TiO_2-x-yN_y),TiO_2-x-yN_y可见光光催化净化低浓度(600×10^-9)NO的效率高达72%(20 min),而TiO_2-x去除NO的效率仅为55%,且TiO_2-x-yN_y循环后仍能保持70%的NO去除率。光电流和交流阻抗测试结果表明氮的掺杂能够有效提高材料的载流子动力学分离效率。活性物种捕获实验表明能够产生更多的超氧自由基(·O₂^–),氮掺杂显著增强催化剂活化分子氧的能力。NO-程序升温脱附(NO-TPD),O₂-程序升温脱附(O₂-T...     

全太阳光谱光热催化降解VOCs的研究进展

光热协同催化技术是将光催化低温反应的优势和热催化治理高浓度有机污染物且稳定性好的优势有机结合，是一种能够高效、稳定降解净化挥发性有机物(VOCs)的新途径，很好地解决了光催化治理VOCs存在的易失活、效率低、光能利用率低等问题。总结了近年来全太阳光谱驱动光热催化降解VOCs的研究进展。归纳了光热催化剂的构筑，既可以通过TiO₂,ZnO,CeO₂,Co₃O₄，锰氧化物(MnO_x)等单一半导体氧化物实现，也可以通过光催化剂与热催化剂复合、金属离子掺杂修饰热催化剂、贵金属负载半导体氧化物进一步提升光热催化氧化VOCs的催化活性。梳理了光热催化降解VOCs的机制，从光热协同催化氧化反应到全光谱光致热催化氧化，再通过全光谱光活化效应增强光致热催化活性。对光热催化氧化VOCs的研究进行了总结和展望。     

Nb2O5基光催化材料的改性及其在水处理中的应用进展

半导体光催化技术是将太阳能转化为化学能的有效途经，在环境污染控制和清洁能源生产等方面拥有巨大应用潜力，发展前景广阔。作为该技术的核心环节，光催化剂材料的设计与研发一直是多学科的研究重点。最近，环境友好的Nb₂O₅因拥有适合光催化反应的多种优良特性，如表面吸附能力强和空穴具有高氧化性等而受到科研工作者青睐。过去几年，大量围绕高活性Nb₂O₅基光催化材料研发的工作被进行。本文以Nb₂O₅自身结构特征及理化性质为切入点，针对Nb₂O₅基光催化材料的改性策略进行总结和整理，介绍了形貌调控、缺陷工程、元素掺杂、贵金属沉积以及半导体复合等策略改善Nb₂O₅基光催化剂光催化活性的作用机制，并对其在水环境中有机污染物降解、重金属离子还原以及细胞灭活等方面的应用进行评述的同时也对该类材料的发展提出了前景展望。本项工作系统梳理了Nb₂O₅基光催化...     

光催化处理低浓度氨氮废水

采用溶胶-凝胶法制备了比表面积为73.69 m²·g^-1和中位粒径(D₅₀)为1.134μm的TiO₂光催化剂,通过添加La、Ce、Pr、Nd、Gd等稀土元素对TiO₂光催化剂进行改性。运用XRD、BET、粒度和氨氮分析等表征手段,考察了稀土离子掺杂、催化剂加入量、H₂O₂加入量和紫外光照时间等因素对TiO₂光催化处理稀土冶炼氨氮废水的影响。结果表明,稀土离子掺杂可有效提高TiO₂光催化处理氨氮废水的能力。在最佳光催化工艺条件下,添加La、Ce元素样品的氨氮去除率均达到80%以上,氯化铵废水中的氨氮浓度可显著降至14 mg/L,达到了稀土工业污染物排放标准中新建企业氨氮限值要求(15 mg/L)。     

(BiO)_2CO_3光催化剂的制备及性能

以硝酸铋和碳酸钠为原料在60℃条件下合成次碳酸铋((Bi O)2CO3)光催化剂。以亚甲基蓝、苯酚和甲基橙为光催化反应的模型化合物,考察了(Bi O)2CO3光催化剂在紫外光和可见光下光催化活性;以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术,研究了(Bi O)2CO3光催化剂表面羟基自由基的生成;添加各种清除剂,探究了(Bi O)2CO3光催化剂起主要催化作用的基团。结果表明:(Bi O)2CO3具有很好的可见光和紫外光光催化活性。紫外光照射下(Bi O)2CO3光催化剂比Ti O2光催化剂具有更高的光催化活性;在紫外光条件下(Bi O)2CO3和Ti O2光催化降解苯酚、甲基橙、亚甲基蓝的活性依次增高,并且,(Bi O)2CO3光催化降解甲基橙和亚甲基蓝的降解率分别达到94.3%,95.6%。可见光条件照射下,各种清除剂对(Bi O)2CO3光催化降解甲基橙的影响表明,反应体系所产生的·OH,h+,·O-2都起着很重要的催化降解作用,其中·O-2起着最主要的作用。     

水热法合成Ag_2CO_3/ZnO异质结复合光催化剂及其光催化性能

采用水热法合成了一系列不同Ag2CO3含量的新型Ag2CO3/ZnO异质结复合光催化剂,运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)等系列手段对所制备的光催化剂进行了表征,并以紫外光(254 nm)为光源,评价了催化剂光催化降解甲基橙的活性,考察了不同Ag2CO3复合量、不同水热温度对ZnO复合光催化剂反应活性的影响.结果表明,当Ag2CO3含量为2%、水热温度为140℃,复合光催化剂具有最大的光催化活性,降解率达到86.31%.Ag2CO3/ZnO异质结复合光催化剂具有更高的光催化活性主要原因是复合光催化剂对紫外光有很强的吸收能力,适量Ag2CO3能提高光生电子-空穴对的分离效率,并改善催化剂的物理性能.     

CeO2/Bi2MoO6纳米复合材料的制备及 其增强光催化降解性能研究

采用水热法制备了一系列不同的CeO₂/Bi₂MoO₆纳米复合材料,分别考察了pH值（2~9）和Ce/Bi摩尔比（3 %~10 %）等因素对其光催化性能的影响.利用X射线粉末衍射、扫描电镜、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、光致发光光谱、瞬态光电流-时间响应等一系列分析测试手段对催化剂的组成、结构、光电性能等进行表征.结果表明,当pH=6时,所制备的Bi₂MoO₆（BMO）晶体形貌为细针状,复合CeO₂后形貌为厚片状,比表面积减小、晶体颗粒增大.在实验室模拟太阳光条件下（300 W氙灯)进行光催化活性测试,分别以罗丹明B（RhB）、亚甲基蓝（MB）和苯酚为模拟污染物,对复合光催化剂的光催化活性进行考察,结果表明,当CeO₂的含量为5 %时呈现出最高的光催化降解活性. 5 % CeO₂/BMO对RhB、MB和苯酚的光催化反应的速率常数分别为0.037 min-1、0.016 min-1和0.007 min-1,相对于纯的BMO分别提高了3.19倍、1.70倍和4.58倍.其光催化性能增强主要原因是CeO₂与Bi₂MoO₆复合后形成异质结有利于光生电子-空穴的有效分离,从而提高了活性自由基的含量.在自由基捕获实验中,超氧根离子自由基（·O2-）、羟基自由基（·OH）和空穴（h+）参与了光催化降解,其影响顺序为:·O2->·OH>h+.      

Ag2C2O4/TiO2异质结的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型TiO₂,通过沉淀法成功将Ag₂C₂O₄沉积于TiO₂表面制备了Ag₂C₂O₄/TiO₂异质结。采用孔隙比表面分析仪(BET)、X-射线衍射仪(XRD)等对Ag₂C₂O₄/TiO₂异质结结构和光响应能力进行了表征;运用表面光电压仪(SPS)等对光催化剂的光生电荷分离特性进行了研究;考察了异质结光催化剂对模拟污染物罗丹明B的催化降解性能。结果表明：当Ag₂C₂O₄/TiO₂摩尔比为7.0%时,异质结光催化剂的光生电子-空穴分离速率最高,该光催化剂对罗丹明B的光催化降解性能最好。     

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.      

Gd/TiO2气相光催化降解乙烯的动力学研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备了Gd3 掺杂TiO2光催化剂Gd/TiO2,以乙烯作为模拟污染物进行气相光催化降解实验,研究乙烯的流速、催化剂的粒径、热效应、反应温度等动力学因素对光催化降解反应的影响.结果表明,乙烯的流速≥20mL·min-1时,光催化活性趋于稳定;粒径大小对光催化活性基本上没有影响.乙烯在纯TiO2和Gd/TiO2样品上的光催化氧化是一级反应,光催化活性随着反应温度的升高而增强,其中,Gd/TiO2样品的光催化性能随反应温度的变化更显著.纯TiO2和Gd/TiO2样品的表观活化能分别为21.5 kJ·mol-1和16.3 kJ·mol-1,反应活化能降低,反应速率加快可能是纯TiO2掺杂Gd3 后光催化活性提高的动力学方面的原因.     

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。      

影响TiO2催化降解有机物废水效率的主要因素

介绍了近年来国内外有机物废水光催化降解的研究现状，及不同催化剂体系对各种有机物的降解效果。通过对以TiO2为主的光催化剂在不同催化剂结构和不同反应因素等条件下降解效果的比较，论述了TiO2光催化剂的优越性、不足和影响机制。并指出了光催化降解有机物废水技术需要进一步解决的问题。     

制备类石墨相氮化碳多孔光催化剂的模板法发展

氮化碳作为一种具有高催化性能的光催化剂,具有无毒无害,自然环境下稳定的性质,在水解制氢气氧气以及降解有机污染物领域得到了广泛的关注. 其中类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)因其特殊的片层结构而具有较高比表面积,常配合孔结构的构造,提供光生载流子及反应物质的运输通道以及大量活性位点用于氧化还原反应,是具有高光电性能的一种光催化剂.制备该种催化剂孔结构的方法有硬模板法,软模板法与非模板法,其中硬模板法需要在实验后除去模板,软模板法的模板会随着高温除去,非模板法的制备过程没有模板的参与。本文根据近年文献的整理,着重阐述和比较各制备方法的优劣,结合常用的修饰手段总结各制备方法的变化趋势和发展方向,并对后续研究中制备方法的使用前景做出判断.      

竹活性炭比表面积及其孔径对TiO2/BAC光催化降解甲醛性能的影响

[目的]研究竹活性炭比表面积及其孔径对TiO2/BAC光催化降解甲醛性能的影响.[方法]以竹子为原料,按照不同浸渍比,用磷酸活化法制备不同孔径和比表面积的系列竹活性炭(BAC)作为载体;通过溶胶凝胶法制备负载型光催化剂(TiO2/BAC),以水溶液中的甲醛作为目标污染物,考察所得的一系列负载型光催化剂的光催化性能;采用氮气吸附、SEM 进行表征,研究了竹活性炭的孔径和比表面积对负载型光催化剂性能的影响.[结果]竹活性炭吸附和TiO2光解的协同效应使TiO2/BAC光催化剂对水溶液中甲醛的处理效率显著提高;比表面积较大、微孔较多、平均孔径为2～3 nm的竹活性炭有利于TiO2的负载,制备得到的复合光催化活性较高.[结论]为TiO2光催化剂的固化负载研究提供了理论依据.     

TiO_2量子点修饰g-C_3N_4及其光催化脱色性能研究

为进一步提高g-C_3N_4光催化活性,采用等孔体积浸渍法制备了TiO_2量子点修饰的g-C_3N_4。研究结果表明TiO_2量子点修饰使g-C_3N_4的XRD衍射峰、表面性质参数、粒径分布和对可见光的吸收有显著影响。以罗丹明B为模拟污染物,在模拟太阳光照射下对所制备TiO_2/g-C_3N_4光催化性能进行了测试。结果表明,经TiO_2量子点修饰后g-C_3N_4光催化性能显著增强,当TiO_2/g-C_3N_4质量比为3%时,所制备样品具有最高的活性。捕获剂测试结果表明,·O2-离子是光催化降解反应中主要的活性物种。