NiO/In_2O_3 p-n结型光催化剂的制备及其降解盐酸强力霉素研究

采用水热合成法制备出了具有p-n异质结结构的立方形氧化铟表面负载片状氧化镍复合光催化剂。SEM,XRD和UV-VIS,FT-IR等方法对催化剂的晶相组成、微观结构、化学键组成以及吸光性能等进行了表征。结果表明,NiO/In_2O_3复合光催化剂的形成符合牺牲模板机理。片状氧化镍的负载使复合光催化剂的吸收带边发生了明显的红移,并在可见光区产生响应。光催化降解盐酸强力霉素实验表明,与单一的In_2O_3相比,氧化镍颗粒的负载使二氧化铟的光催化效果在紫外-可见光区有了明显地提高,且在中性以及碱性条件下的光催化效果最佳,降解效率达到93%,其主要原因应归功于氧化镍晶粒与二氧化铟晶粒紧密接触形成p-n异质结,有助于催化剂表面光生电子和空穴的快速分离。     

In2O3/CdS复合物的制备及光催化性能

以氧化铟(In_2O_3)纳米球作为基体,采用水热法制备了氧化铟/硫化镉(In_2O_3/CdS)复合光催化剂,并利用XRD、SEM等对所制备复合光催化剂进行了表征。结果表明:复合光催化剂由立方相的In_2O_3纳米球和六方相CdS棒状结构组成,且In_2O_3纳米球附着于CdS棒状结构表面上。光学性能测试和光降解实验发现:所得复合光催化剂与纯In_2O_3和纯CdS相比,不仅光响应范围增加,而且光催化亚甲基蓝(MB)的活性也得到显著改善。当In_2O_3/CdS中n(In_2O_3)∶n(CdS)=1∶4时,光催化效率改善尤为明显,当复合催化剂的质量为0.05 g时,MB转化率达到96.2%;这可能是由于CdS接受In_2O_3表面上的光生电子,减少了光生电子与空穴的复合机会,因而提高了光催化降解能力。     

Bi_2O_2CO_3/BiOBr异质结的制备及其可见光降解盐酸四环素的研究

通过共沉淀法制备Bi_2O_2CO_3纳米片,采用化学蚀刻法制备异质结型光催化剂Bi_2O_2CO_3/BiOBr。利用XRD、TEM和UV-Vis DRS等手段对其物相、形貌及光吸收性能进行表征,并对其可见光降解盐酸四环素溶液的性能和稳定性进行了评估。结果表明,与纯Bi_2O_2CO_3和BiOBr相比,异质结光催化剂Bi_2O_2CO_3/BiOBr展现了增强的可见光降解活性,这归因于Bi_2O_2CO_3与BiOBr之间异质结的形成有效分离了光生电子和空穴。Bi_2O_2CO_3/BiOBr具有较高的稳定性,其在可见光降解盐酸四环素过程中的主要活性物种是超氧自由基。     

具有高效可见光活性的AgCl/AgVO_3异质结光催化剂的原位合成

以水热法合成的AgVO_3为前驱体,在其表面通过原位离子交换法合成AgCl/AgVO_3异质结光催化剂,利用XRD、SEM和UV-Vis等对其结构、形貌和光吸收性能进行表征,并以酸性橙-Ⅱ模拟环境中染料污染物,考察了AgCl/AgVO_3异质结的可见光催化性能。结果表明,AgCl/AgVO_3异质结光催化剂具有高效的可见光催化活性,在可见光照射下15 min,酸性橙-Ⅱ降解率达到80%,循环使用4次后,降解率仍能保持60%。自由基捕获实验结果表明,h~+和·O_2~-为光催化反应中的主要活性物种。光催化性能的提高主要归因于AgCl/AgVO_3异质结构的形成,这利于光生电子-空穴对转移和分离。最后探讨了增强AgCl/AgVO_3光催化性能的可能机理。     

g-C3N4-CdS-NiS2复合纳米管的制备及可见光催化分解水制氢

光生电子-空穴对的快速复合是导致半导体光催化剂性能不佳的重要因素之一,构建异质结是分离光生电子-空穴对的有效方法。结合热缩合和两步水热反应构建了g-C₃N₄-CdS-NiS₂复合纳米管,并进一步研究了在可见光照射下不同CdS含量的g-C₃N₄-CdS-NiS₂分解水制氢的光催化性能。结果表明,当CdS含量为10%(质量)时,三元复合物的产氢速率最高(50.9 μmol·h^-1),是纯g-C₃N₄纳米管的25倍,是g-C₃N₄-CdS和g-C₃N₄-NiS₂二元复合物的11倍。而且,经过五次循环光催化反应后,产氢速率保持不变。光催化制氢性能的提高主要源于g-C₃N₄、CdS与NiS₂形成的异质结促进光生电子和空穴的迁移及电子-空穴对的分离。     

AgBr/Ag_2CO_3异质结光催化剂的制备及其可见光响应活性

以硝酸银、碳酸钠为原料,通过共沉淀法获得Ag_2CO_3纳米粒,并以该纳米粒为前体化合物,采用原位离子交换法合成系列AgBr/Ag_2CO_3异质结可见光催化剂。采用XRD、SEM测定了抑制结的组成和形貌。同时考察了该催化剂在可见光下(λ420 nm)的光催化降解盐酸莫西沙星性能。结果表明AgBr与Ag_2CO_3摩尔比为0.6时AgBr/Ag_2CO_3有最高的光催化活性,AgBr/Ag_2CO_3异质结光催化剂可有效提高Ag_2CO_3光催化剂降解盐酸莫西沙星的活性和稳定性。     

CdS/Nb2O5异质结材料的制备、表征及光催化降解环丙沙星研究

采用水热法制备了CdS/Nb₂O₅纳米复合材料,利用X-射线衍射光谱(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)对制备的材料进行表征。通过可见光下降解环丙沙星评价材料的光催化活性。结果表明,制备的CdS/Nb₂O₅纳米复合材料由CdS纳米颗粒分散于Nb₂O₅纳米笼表面,二者形成紧密的Ⅱ型异质结;CdS的引入增强了Nb₂O₅的可见光吸收性能,同时提高了光生载流子的分离效率;当CdS的含量为15%时,CdS/Nb₂O₅可在60 min实现环丙沙星的高效降解,其反应速率常数是CdS的7.5倍,Nb₂O₅的20倍,空穴是该降解反应的主要活性物种,研究结果为抗生素废水的高效治理提供了一条新思路。     

g-C_3N_4/ZnO复合材料的制备、表征及可见光催化性能

以一步法原位合成了g-C_3N_4/ZnO异质结复合材料,评价其在可见光下降解亚甲基蓝(MB)的光催化活性,并探讨了g-C_3N_4/ZnO的光催化机制。运用XRD、FTIR、SEM和UV-Vis DRS对所合成的复合材料进行表征。结果表明,经复合后g-C_3N_4和ZnO紧密结合,构建了异质结,提高了光生电子空穴的分离效率,并且在可见光区表现出较强的光响应性;当g-C_3N_4的质量分数为19%时,复合材料g-C_3N_4/ZnO降解MB的反应速率常数为0.020 6 min-1,是纯g-C_3N_4的3.8倍。催化剂重复使用5次,仍保持较高的光催化活性。     

异质结光催化剂Bi_2O_4/BiOBr的制备及其可见光降解苯酚的性能研究

首先以二水合铋酸钠为原料,采用水热法制备了Bi_2O_4微米棒,然后通过化学蚀刻法在Bi_2O_4表面原位沉积Bi OBr,制备了异质结光催化剂Bi_2O_4/Bi OBr。采用XRD、FESEM、TEM和UV-vis DRS等手段对其物相、形貌及光吸收性能进行了表征,并对其可见光降解苯酚溶液的性能进行了评估。结果表明,与纯Bi_2O_4和BiOBr相比较,异质结光催化剂Bi_2O_4/Bi OBr展现了更加提升的可见光降解活性,这归因于Bi_2O_4与Bi OBr之间异质结的形成促进了光生电荷的分离。捕获实验结果表明在可见光降解苯酚过程中主要的活性氧化物质是光生空穴(h+)和超氧自由基(·O2-),且h+占主要地位。     

g-C3N4/ZnCo2O4微球的制备及其光催化降解四环素

以ZnCo_2O_4微球材料为基础材料,采用溶液分散吸附和100℃恒温12h的方法制备了g-C_3N_4负载的ZnCo_2O_4复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光电子能谱(XPS)和固体紫外漫反射(UV-DRS)技术对其进行了表征。考察了g-C_3N_4/ZnCo_2O_4复合材料对四环素的光催化降解能力。结果表明,ZnCo_2O_4与g-C_3N_4之间形成异质结结构,禁带宽度值为1.73 eV。在可见光照射下,ZnCo_2O_4的光生电子(e-)被异质结处的C_3N_4的离域π键所捕获,有效促进了ZnCo_2O_4的光生电子(e-)和光生空穴(h+)分离,ZnCo_2O_4的光生空穴是光催化降解四环素水溶液的主要因素。在可见光照射下,初始质量浓度为10mg/L的四环素水溶液(C_(22)H_(24)N_2O_8)降解率最高可达90.02%。     

Bi2 O2 CO3/β-Bi2 O3用于可见光催化协同光芬顿降解RhB的性能研究

采用非常简单的低温液相沉淀法,并通过控制退火温度和时间成功合成了Bi_2O_2CO_3/β-Bi_2O_3纳米异质结构。通过SEM和XRD分析对材料的形貌及晶型转变进行了分析。我们对不同阶段样品进行了可见光催化协同光芬顿降解罗丹明B的性能研究,在可见光催化的同时加入了1 mL 30%双氧水,发现当退火温度为330℃,退火时间为5 h时得到的样品性能最好,并进一步发现其降级速率比纯光催化快9.24倍,比不加光只加双氧水时的降解速率快28倍之多。     

COF/CdS复合材料的制备及其可见光催化性能研究

为开发可见光响应型共价有机框架(COF)材料,以COF材料为基底构筑异质结催化剂,达到高效利用太阳能进行催化降解有机染物。首先以三醛基间苯三酚和2,5-二氨基-1,4-苯二硫酚为构筑单体,制备一种巯基功能化COF(HS-COF)作为基底材料,并利用巯基锚定Cd²⁺,然后以硫脲为硫源,通过原位生长法,实现在基底HS-COF表面原位生长CdS纳米颗粒,并利用透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、X-射线衍射以及X-射线光电子能谱对所制备的复合材料(COF/CdS)表面的微观形貌进行表征。实验以罗丹明B(RhB)为模型污染物,在可见光照射条件下考察COF/CdS复合材料的光催化降解性能。结果表明,CdS纳米颗粒成功固载在基底COF材料表面,其对RhB降解率高达92.5%,反应速率常数为0.014 5 min^-1,与单相COF材料、CdS纳米颗粒及物理混合COF/CdS相比,其表现出更强的可见光催化性能,这表明COF/CdS具有优异的光催化活性。此外,该异质结催化剂具有良好的稳定性,经5次循环使用后对RhB降解率仍在75%以上。     

g-C3N4/ZnO复合材料的制备、表征及可见光催化性能

以一步法原位合成了g-C3N4/ZnO异质结复合材料,评价其在可见光下降解亚甲基蓝（MB）的光催化活性,并探讨了g-C3N4/ZnO的光催化机制。运用XRD、FT-IR、SEM和UV-Vis DRS对所合成的复合材料进行表征。结果表明,经复合后g-C3N4和ZnO紧密结合,构建了异质结,提高了光生电子-空穴的分离效率,并且在可见光区表现出较强的光响应性;当g-C3N4的质量分数为19%时,复合材料降解MB的反应速率常数为0.0206min-1,是纯g-C3N4的3.8倍。催化剂重复使用5次,仍保持较高的催化活性。     

Bi2S3/BaTiO3复合光催化剂的制备及其光催化性能的研究

由于BaTiO₃(BTO)面临着太阳能利用率低、光生载流子快速重组和稳定性差的问题,严重限制其在可见光下降解有机污染物。以BaTiO₃为基体采用简单的水热法在其周围制备了不同物质的量比的Bi₂S₃/BTO p-n异质结,以改善BaTiO₃的光催化性能。分别采用XRD、SEM、EDS、TEM、XPS、PL、UV-Vis DR、EIS、瞬态光电流响应等表征手段对样品的结构、形貌、表面价态以及光电性能进行分析。以RhB为模拟污染物,测试了复合材料的光催化活性和稳定性。结果表明,与单组分催化剂相比,Bi₂S₃/BTO复合材料的催化性能得到了显著提升。在可见光下照射150 min后,对RhB的降解率高达98.7%;经5个循环,降解率仍为86%。通过对光催化剂的机理研究表明羟基自由基、超氧自由基、光生空穴均在光催化反应中起作用,并提出了一种可能的p-n异质结光催化机理。     

Fe2O3/PVDF光催化膜的制备及降解苯酚研究

采用具有压电效应的聚偏氟乙烯(PVDF)为基底,以窄带系的Fe_2O_3为吸光主体,制备出了Fe_2O_3/PVDF光催化膜,采用X射线衍射仪(XRD)、电化学测试等对其进行结构表征和光电性能测试,并用于光催化降解苯酚。结果表明,与单一的Fe_2O_3相比,复合薄膜的光生电荷分离效率显著提高。这与PVDF受力情况下能够产生一定的负电压,进而诱导空穴向催化剂表面迁移有关。Fe_2O_3/PVDF表现出显著改善的光催化降解苯酚性能,在搅拌条件下,Fe_2O_3/PVDF薄膜样品的1 h内对苯酚去除率可达到59.8%,最高约为单一Fe_2O_3的2倍。所制备的光催化膜在5次循环使用后性能没有明显衰减,说明其在重复使用上具有优势。     

Co3O4/TiO2复合膜光催化降解高浓盐水COD研究

借助碱醇热法以钛片为基底制备了TiO_2纳米薄膜,采用浸渍-煅烧法获得Co_3O_4/TiO_2纳米异质结复合薄膜,对其进行了表征,并用于去除反渗透高浓污水COD。结果表明,20 nm左右的Co_3O_4颗粒被均匀负载于TiO_2薄膜表面,二者具有良好的晶型结构及稳定性,且拥有可见光捕获利用特性。Co_3O_4和TiO_2之间形成的p-n异质结有效促进了光生载流子的分离,使复合薄膜具有较好的反渗透高浓污水COD去除性能,在紫外-可见光照射下,Co_3O_4的引入可使TiO_2薄膜光催化去除COD效率提高1.3倍。综合考虑能耗等,较佳的反应条件为:室温,pH为9.0,初始COD为480 mg/L,采用紫外-可见光共同照射。     

CdS/r-TiO_2复合催化剂的制备及其在光催化分解硫化氢制氢中的应用

以钛酸四丁酯,乙酸镉为前驱体,以Na BH4为还原剂,采用溶胶凝胶辅助溶剂热法制备了负载CdS的还原TiO_2光催化剂(CdS/r-TiO_2),并运用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见漫反射吸收光谱仪和X射线光电子能谱仪等方法探讨了CdS负载量及TiO_2还原对光催化分解H2S制氢的影响。结果表明:负载CdS可使催化剂的光响应区间拓展至可见光区,Na BH4还原可进一步增加样品对可见及红外光的吸收性能。负载CdS增加了催化剂分解H2S制氢的反应活性位点,并有利于光生载流子的分离传输,使材料的光催化活性大幅增加。当CdS负载量为5%时,CdS/rTiO_2在全光谱光照下的产氢速率达2.4 mmol·h-1·g-1。     

RGO/In_2S_3复合修饰TiO_2纳米管阵列及其光催化应用

采用脉冲电沉积法将In_2S_3纳米粒子沉积在TiO_2纳米管阵列(NTs)上,得到In_2S_3–TiO_2 NTs。然后通过脉冲电沉积法将石墨烯薄膜修饰在In_2S_3–TiO_2 NTs上,制备出RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料。通过光电流测试和2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)降解试验表征了RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs的光电性能和光催化性能。结果表明:相对于纯TiO_2 NTs,RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料的光生电子-空穴对的复合率更低,对可见光的吸收更强。光催化180 min后,RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料对2,4-D的降解效率高达93.36%,重复使用5次后仍有90.70%。     

异质结型ZnFe_2O_4-TiO_2纳米管阵列复合光催化剂对盐酸四环素的光催化性能研究

采用阳极氧化-浸渍法,制备了异质结型Zn Fe_2O_4-Ti O_2纳米管阵列复合光催化剂。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析方法对光催化剂进行了结构表征,并考察了在可见光照射条件下Zn Fe_2O_4-Ti O_2纳米管阵列对TC降解的光催化性能。结果表明,Zn Fe_2O_4-Ti O_2纳米管阵列能有效降解盐酸四环素(TC)。低浓度TC降解效果比高浓度好,酸性条件有利于光催化反应,投加适宜浓度的H_2O_2(10 mmol/L)时会和催化剂产生协同效果,H2O2浓度过低或过高,催化效果均下降。在20~40℃范围内,高温有利于提升催化反应速率。阴离子对催化效果有抑制作用,其中CO_3~(2-)的抑制作用最强。所制备的复合催化剂具有较好的实际应用价值。     

十六烷基三甲基溴化铵改性CdS的制备及可见光催化性能

以硫化钠和乙酸镉为原料,通过水热合成法制备十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性CdS催化剂。利用XRD、FTIR、FESEM(EDS)和UV-Vis DRS等手段对催化剂进行表征,并在可见光下对甲基橙(MO)进行降解实验。结果表明,经CTMAB改性处理后,CdS的晶体结构未发生破坏但结晶度有所提高,其形貌由原来片层状结构转变为颗粒状,表面也被有机化改性。改性CdS的禁带宽度稍有增大,但吸附和光催化性能有较大提升,0.3CdS表现出最好的光催化活性,对MO的降解速率约为CdS的14倍,光照100 min,降解率接近100%。自由基捕获和循环实验表明,h⁺、·OH和·O^-₂均大量存在反应体系中,在经过4个循环的光催化反应后,0.3CdS的催化活性下降约43%。