TiO_2光催化降解有机污染物的研究进展

二氧化钛具有优异的光电转换及物化性能,是半导体光催化材料的研究热点,广泛用于有机污染物降解研究。但二氧化钛禁带宽度较大,只能吸收紫外光辐射,太阳光利用率低,且二氧化钛的量子效率低。综述金属掺杂、非金属掺杂、共掺杂、半导体复合-异质结和染料敏化二氧化钛改性方法,拓宽TiO_2的光响应范围,抑制载流子复合,提高光催化活性和能量转换效率,提高有机污染物降解率,实现可见光降解。     

玉米秸秆粉水热炭化制备碳量子点及其光催化性能研究

以玉米秸秆粉为碳源,采用水热法制备了荧光碳量子点(CQDs),采用TEM、FT-IR、紫外分光光度计和荧光分光光度计对CQDs的粒径分布、结构特征及光学性质进行了分析。将CQDs与g-C_3N_4复合,对CQDs/g-C_3N_4复合材料的光催化性能进行了初探。实验结果表明:单一的CQDs和g-C_3N_4均有较好的光催化活性,当CQDs复合适量的g-C_3N_4时,光催化性能进一步增强。当CQDs/g-C_3N_4复合材料中加入60mL CQDs溶液,用量为0.04g,光催化降解亚甲基蓝的效果最佳,120min时亚甲基蓝基本降解完全。     

g-C3N4/CQDs光催化材料的制备及性能

采用高温热解法制备了石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与碳量子点(CQDs)进行水热复合,得到g-C_3N_4/CQDs复合光催化剂。采用SEM、TEM、FTIR、XRD、UV-Vis/DRS、XPS、N2吸附-脱附等温线手段对制备的复合光催化剂进行了表征,以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/CQDs的可见光催化活性及稳定性。结果表明:与g-C_3N_4相比,g-C_3N_4/CQDs对可见光吸收强度增加,同时其吸收波长向可见光区发生红移;当CQDs含量为1.5%(以g-C_3N_4质量为基准)时,所得g-C_3N_4/CQDs光催化材料的催化活性最佳,其对Rh B的光催化降解率是54.5%,是g-C_3N_4光催化降解率的1.38倍,化学反应动力学拟合相关系数R2=0.9982。且g-C_3N_4/CQDs循环使用3次后,其催化降解率仍保持在50%以上。光催化机理研究表明,空穴(h+)、超氧阴离子自由基(·O2–)、过氧化氢分子(H2O2)和羟基自由基(·OH)都是光催化过程中的主要活性物种,四者氧化作用大小依次为:h+·O2– H2O2·OH。     

聚合物/半导体复合材料对有机污染物的光催化降解研究

聚合物/半导体复合光催化剂降解环境中常见有机污染物物是一种高效的清洁处理技术,目前该技术已经成为各国科研工作者研究的重点和热点,本文简述了近年来聚合物(聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯)与半导体复合,所得复合材料对常见有机污染物的光催化降解效率,并对该类材料在环境领域的发展及应用前景进行了展望,最后期望该类材料能投入工业生产并为人类做出更大的贡献。     

外场耦合光催化降解有机污染物研究进展

介绍了外场耦合光催化降解有机污染物的研究现状。围绕提高光催化过程的量子效率和能量利用率,加速光生载流子的界面迁移率,降低复合率等问题,通过比较超声场、磁场、电场、微波场和热场耦合光催化降解有机污染物的特点,指出了光催化降解有机污染物存在的问题和今后的研究重点。     

碳量子点敏化二氧化钛纳米管阵列光催化降解草甘膦废水

草甘膦作为全球用量最大的农药品种，产生的废水造成了巨大的环境污染。光催化氧化技术具有操作方便、反应温和、降解完全等优势。二氧化钛纳米管阵列(TNTAs)结构独特、比表面积大，成为近年来备受关注的一种光催化剂，但其仅能吸收387 nm以下的紫外光，应用受到限制。本论文首先采用阳极氧化法制备了TNTAs,水热法制备了碳量子点(CQDs),然后恒温水浴制备了CQDs敏化的CQDs/TNTAs复合光催化剂，并利用紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪、扫描电镜、透射电镜及X射线衍射仪等对该样品进行了表征。通过草甘膦的光催化降解反应对复合光催化剂进行活性评价。实验结果表明3次敏化后的CQDs/TNTAs对草甘膦降解活性是TNTAs的1.98倍。CQDs敏化一方面提高了TNTAs对可见光的吸收，另一方面与TNTAs建立了异质结，有助于光生电子-空穴的分离和传输，减少了光生空穴-电子对的复合，从而提高了光催化性能。     

碳量子点的制备及其光催化性能

以高温煤焦油沥青的甲苯可溶物为碳源,采用绿色工艺(H₂O₂化学氧化法)制备碳量子点(CQDs),并以水热沉积法与TiO₂制备复合催化剂,采用TEM、FTIR、XPS、XRD和UV-Vis等技术对二者形貌和结构进行表征,探究复合催化剂光催化降解亚甲基蓝的效果。结果表明,所制备CQDs平均粒径为1.33 nm,含有羟基和羧基等官能团,水溶性较好,荧光量子产率为4.52%。CQDs/TiO₂复合催化剂2 h内对亚甲基蓝(MB)降解效率可达到82.7%,显著优于纯TiO₂(25.4%)。     

g-C_3N_4基复合纳米材料光催化性能研究进展

g-C_3N_4可见光利用率高,具有非常好的光催化性能,是一种新型的无金属半导体光催化材料,然而电导率低,易团聚,光生载流子容易复合限制了其在实际生产中的应用。为进一步提高g-C_3N_4基复合材料的光催化性能,研究者做了大量修饰工作,并取得显著成果。本文主要从半导体材料耦合(细分为原子层沉积法和三元纳米材料复合)、贵金属修饰和量子点敏化三个方面概括了近年来对g-C_3N_4的修饰改性工作,探究了g-C_3N_4基复合材料在光催化降解有机污染物、光解水制氢、催化"记忆"效应和降解重金属等不同领域方面取得的成效。指出g-C_3N_4基复合材料发展面临的问题,最后对g-C_3N_4基复合材料未来的发展提出了展望。     

碳量子点在光催化领域的应用

碳量子点(carbon quantum dots,CQDs)是一种新型的零维碳纳米材料,具有易制备、低毒、生物兼容性好,及良好的光稳定性等特点,在生物成像、传感器及电致发光器件等领域具有潜在的应用前景。除此之外,碳量子点的尺寸依赖性、上转换发光性质、响应波长从近红外区延伸到可见区等优点使其成为太阳能光催化材料领域的"新宠"。就碳量子点在光催化领域的应用进行了综述。     

氮化碳在光催化中的应用

伴随社会的快速发展所带来的最严峻的两大难题就是各种能源的大量消耗以及环境日益恶化,光催化技术是解决这些问题最重要的方法之一。石墨氮化碳(g-C3N4)材料是近期发现的新兴的半导体材料之一,其作为新一代无金属光催化剂,拥有适当的能带结构,可以在可见光下光解水制H2以及降解有机污染物。但是在实际应用中有很大的局限性,因其光生电子-空穴对极易快速复合和比表面积较低等问题,导致其光催化活性较低。本文主要是通过不同石墨相氮化碳实际中的应用,如光解水制H2、降解有机污染物、催化NO分解、还原CO2,讨论了石墨相氮化碳不同的研究进展。     

BiVO_4复合材料的制备及应用进展

BiVO_4是一种新型半导体光催化材料,能高效光催化降解有机污染物,本文综述了BiVO_4复合材料的制备及应用研究进展。     

新型TiO2基光催化剂改性降解VOCs的研究进展

实现有机污染物(VOCs)高效清洁降解是生态环保领域亟待解决的问题。光催化技术成为解决VOCs的有效方法之一,TiO₂半导体光催化剂作为最成熟的一种光催化剂,具有催化效率高、绿色、成本低的特点,但由于TiO₂光量子效率低,电子—空穴对易复合,无法产生可见光响应等缺陷,使得TiO₂光化材料无法广泛高效的应用。文章综述了改性TiO₂基光催化材料降解VOCs的研究进展,介绍了TiO₂光催化降解VOCs的作用机理,梳理归纳并总结了近些年TiO₂光催化降解VOCs的改性研究,并对未来开发新型TiO₂基光催化材料降解VOCs提出展望。     

g-C3N4基复合纳米材料光催化性能研究进展

g-C₃N₄可见光利用率高,具有非常好的光催化性能,是一种新型的无金属半导体光催化材料,然而电导率低,易团聚,光生载流子容易复合限制了其在实际生产中的应用。为进一步提高g-C₃N₄基复合材料的光催化性能,研究者做了大量修饰工作,并取得显著成果。本文主要从半导体材料耦合(细分为原子层沉积法和三元纳米材料复合)、贵金属修饰和量子点敏化三个方面概括了近年来对g-C₃N₄的修饰改性工作,探究了g-C₃N₄基复合材料在光催化降解有机污染物、光解水制氢、催化“记忆”效应和降解重金属等不同领域方面取得的成效。指出g-C₃N₄基复合材料发展面临的问题,最后对g-C₃N₄基复合材料未来的发展提出了展望。     

碳量子点修饰的低密度聚乙烯薄膜的制备及光催化性能研究

文章分别采用水热法制备碳量子点(CQDs)、沉淀法制备磷酸银(Ag₃PO₄)和浇铸成型法制备得到低密度聚乙烯/磷酸银/碳量子点(LDPE/Ag₃PO₄/CQDs)复合材料，通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、氮气等温吸附(BET)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对复合材料进行表征，并考察其光催化降解四环素的性能。结果表明：Ag₃PO₄/CQDs粒子能够均匀分散在LDPE薄膜上，当Ag₃PO₄/CQDs的质量分数为20%时，光催化降解四环素的效果最佳。在350 W氙弧灯照射下，当溶液初始质量浓度为40 mg/L,pH值为7时，采用140 cm²的LDPE/Ag3PO4/CQDs-2催化剂，溶液中四环素的降解率可达到63.91%。     

碳基材料复合半导体光催化剂的制备及应用研究进展

半导体光催化剂被广泛地应用于光催化领域,但其常因自身的禁带宽度较大、量子效率较低、催化效率较低、与反应物接触几率较低等因素在实际应用中受到诸多限制。而碳基材料作为一类结构稳定的新材料,具有稳定性强、导电能力强、比表面积大、包含大量的吸附位点等特性,与光催化剂复合之后,能够有效减小其禁带宽度、降低其载流子的复合率并为其提供更多的吸附位点,很大程度上提高了光催化剂的光催化性能。该文章以石墨烯、碳纳米管、富勒烯以及碳纤维等碳材料与各类半导体光催化剂复合为例,综述了碳基材料与光催化剂复合的工艺、提高其光催化性能的机理、影响碳基材料改性程度的因素及其在产氢、杀菌等方面的应用,并且对其进行了展望。     

含铜半导体氧化物的光催化应用进展

应用半导体材料光催化降解污染物和光催化分解水制氢是近几十年来的材料研究热点之一。从拓展光催化材料种类的角度出发,本文对含铜半导体氧化物的基本性质、制备方法及其在光催化方面的应用情况进行了综述。所涉及的氧化物包括含一价铜的氧化亚铜和铜铁矿类复合氧化物,以及含二价铜的氧化铜和尖晶石类复合氧化物。指出将含铜p型半导体氧化物与n型半导体材料复合,制备p-n异质型复合氧化物是有前途的研发方向。     

TiO2掺杂改性提高光催化剂有机物降解能力技术研究进展

纺织行业生产过程中产生大量有机废水,严重危害环境及人体健康,降解废水中有机污染物成为近年来环保领域的研究热点。二氧化钛(TiO_2)的非均相光催化是有效降解有机污染物最有前途的技术之一。本文介绍了TiO_2的光催化机理并且从金属离子掺杂、非金属离子掺杂、半导体复合、染料敏化等方面综述了提高TiO_2光催化效率的研究进展。     

磷酸银基光催化材料研究进展

开发新型的、高活性的光催化材料是未来光催化技术的发展方向。Ag3PO4由于具有高的量子效率、强的光氧化能力和高效光催化降解有机污染物的能力,已成为材料学、化学、能源和环境科学等领域研究的热点课题。从制备方法、形貌控制以及光催化活性等方面综述Ag3PO4基光催化材料的研究进展与现状,对Ag3PO4基光催化材料面临的问题进行了讨论,并对该类光催化材料的未来发展方向提出了相应的建议。     

微波增强TiO2光催化降解染料和水杨酸

引言 作为一种先进的氧化技术,多相光催化在有机污染物的降解中发挥着重要的作用,已成为环境科学领域最为活跃的研究方向之一.利用多相光催化氧化反应可以消除和降解水中多种有机污染物,如染料、杀虫剂、表面活性剂等[1-3].然而,在光催化反应中,大部分光生空穴和电子在被OH·或O2捕获之前已经重组,这样导致量子效率较低(小于5%),而低量子效率导致了光催化降解率较低,以致应用光催化时需要大的反应器和较长的反应时间.     

石墨烯基TiO_2光催化剂的制备及其研究进展

石墨烯作为一种新型二维碳质纳米材料,与TiO_2复合可制得石墨烯基TiO_2光催化材料。介绍了石墨烯的结构与性质,概述了石墨烯及石墨烯基TiO_2光催化剂的制备方法,并总结了石墨烯基TiO_2复合材料在光催化分解水制氢、光催化还原CO_2、光催化降解有机污染物等领域的应用及未来的发展方向。