一步火焰辅助热解法制备可见光响应的嵌碳Mn掺杂TiO_2微球（英文）

通过一步火焰辅助热解法制备不同Mn掺杂量的嵌碳TiO2微球,利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、紫外可见漫反射谱(DRS)、X射线能谱(XPS)、拉曼光谱对其进行表征。SEM和XRD结果表明所制备的TiO2为微球形貌,且具有锐钛矿晶型,XPS和Raman分析表明Mn掺入TiO2晶格,紫外可见漫反射谱显示引入Mn后可增强对可见光的吸收。Mn掺杂嵌碳TiO2微球在可见光下对亚甲基蓝(MB)具有更强的降解能力。与其他方法相比,本方法具有简单,便捷,对环境友好,无需热处理的优点,可用于制备其他金属元素掺杂的样品,具有较大的应用潜力。     

一步火焰辅助热解法制备可见光响应的嵌碳Mn掺杂TiO2微球

通过一步火焰辅助热解法制备不同Mn掺杂量的嵌碳TiO₂微球, 利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、紫外可见漫反射谱(DRS)、X射线能谱(XPS)、拉曼光谱对其进行表征。SEM和XRD结果表明所制备的TiO₂为微球形貌, 且具有锐钛矿晶型, XPS和Raman分析表明Mn掺入TiO₂晶格, 紫外可见漫反射谱显示引入Mn后可增强对可见光的吸收。Mn掺杂嵌碳TiO₂微球在可见光下对亚甲基蓝(MB)具有更强的降解能力。与其他方法相比, 本方法具有简单, 便捷, 对环境友好, 无需热处理的优点, 可用于制备其他金属元素掺杂的样品, 具有较大的应用潜力。     

CuO/ZnO复合光催化剂的制备和性能

以十六烷基三甲基溴化铵为生长调节剂用一步水热法合成了纳米CuO/ZnO复合光催化剂。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、荧光光谱仪(FL)和紫外-可见光谱仪(UV-Vis)等手段对其表征,在紫外光照射下研究了不同CuO配比的复合光催化剂对目标降解物甲基橙的光催化效果和循环稳定性。结果表明,CuO/ZnO复合光催化剂主要由CuO纳米颗粒和ZnO纳米片组成;引入适量的CuO可调节ZnO的光吸收性能,提高紫外光催化效率;过量(?7%)的CuO抑制ZnO的紫外光催化效率;CuO/ZnO在光催化过程中具有良好的稳定性。     

低温液相法制备掺铁氧化锌及其光催化活性

探索低温液相法合成掺Fe的Fe∶ZnO,Fe∶Zn摩尔比为0.01~0.03,通过调整氢氧化钠的量来控制氧化锌的微观形貌,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、紫外-可见光谱(UV-vis)、荧光光谱(PL)对所合成的材料进行表征,采用紫外照射测试样品对甲基橙的光催化降解率。结果表明:在80℃水溶液环境下低温合成及随后干燥,成功制备出了掺杂不同Fe含量的Fe∶ZnO纳米片,所获得的样品均为纤锌矿结构,结晶度高。随着Fe掺杂量的增加,样品的紫外-可见吸收光谱红移,在可见光区吸收增大,带隙减小;适量的Fe掺杂可以降低样品光生电子与空穴的复合率,提高样品光催化性能。掺杂Fe量为1.5%的Fe∶ZnO的样品光催化降解甲基橙的效率最高,紫外光照反应5h后对甲基橙的光催化降解率相对于纯的ZnO提高了43.8%。     

Ce掺杂TiO2光降解催化剂的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了不同Ce掺杂量的纳米TiO_2光催化剂xCe/TiO_2(x=0.3%,0.5%,1%,2%)。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、N2吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)对产物进行了表征。在紫外光照射下,以罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB)为降解物,研究了不同Ce含量样品的光催化性能,结果表明,Ce的引入抑制了锐钛矿晶粒的生长,比表面积由掺杂前的72.3m2·g~(-1)增大到掺杂后的120.2m2·g~(-1),掺杂后TiO_2的光催化活性大大提高,且当Ce掺杂的摩尔分数为0.5%时,对RhB和MB的光降解催化活性最佳,经过180min紫外光光催化,RhB和MB的降解率分别达到93.7%和86.4%。     

类仙人球状Ag_3PO_4/ZnO纳米棒阵列异质结的构筑及光催化性能研究

采用晶种异质外延生长法合成制备结构新颖、性能稳定的类仙人球状的Ag_3PO_4立方微晶(MC)/ZnO纳米棒阵列(NRs)异质结。利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)表征样品形貌,X射线衍射仪(XRD)表征晶体结构。通过有机染料罗丹明B(RhB)的降解率及循环降解能力测试,研究其催化活性及稳定性。实验结果表明,制备的Ag3PO4 MC/ZnO NRs异质结表现出良好的光催化活性及稳定性;在可见光区域催化降解RhB的实验中,降解率高达98%。Ag_3PO_4 MC/ZnO NRs异质结独特的复合结构为催化反应提供大量的催化活性位点,有效提高催化反应的活性,同时降低了光生电子-空穴电荷对的复合率,从而极大地增强了光催化效率。     

ZnS/ZnO纳米片组装的多孔微球的制备及光催化性能研究

将水热法制备的ZnS纳米球500℃下保温2h制备出由ZnS、ZnO纳米片组装的多孔微球。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、紫外-可见近红外分光光度计和紫外-可见分光光度计等对样品的形貌、结构和光学性能进行了表征。以甲基橙(MO)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。ZnS/ZnO异质结材料的带隙明显窄于ZnO,光催化活性得到提高;经60 min紫外光照射后,ZnS/ZnO异质结催化剂对MO的降解率为76%。最后分析和探讨了异质结催化剂的光催化机理。     

Ag-ZnO/生物质炭纳米复合材料的制备及协同可见光催化性能

以醋酸锌(Zn(CH₃COO)₂·2H₂O)为锌源、硝酸银(AgNO₃)为掺杂源、纤维素纳米晶体(Cellulose nanocrystal, CNC)为生物模板，通过溶胶-凝胶法结合碳化处理，制备了Ag-ZnO/生物质炭(Biochar)复合材料。采用TEM、XRD、BET、UV-Vis DRS对所制得的Ag-ZnO/Biochar复合材料进行表征。以亚甲基蓝(MB)为模型污染物，评价Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光源照射下的光催化性能，进一步阐明其光催化机制。结果表明:碳化后纳米ZnO仍保持良好的分散性，球形Ag纳米粒子均匀分散在ZnO表面，形成Ag-ZnO/Biochar三元复合材料。与Ag-ZnO和ZnO/Biochar复合材料相比，Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光下的光催化降解率显著提高。这是由于生物质炭赋予复合体系良好的吸附性能，使MB的光催化降解反应持续发生；而Ag纳米粒子的表面等离子体共振(Surface plasmon resonance, SRP)效应则增强了复合体系在可见光区的吸收。其中，当AgNO₃、CNC、Zn(CH₃COO)₂·2H₂O的质量比为0.01:0.25:1时，制得的Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光下具有最佳的光吸收性能和MB降解效率:室温条件下，黑暗中吸附30 min，再用可见光照射120 min，即可达到99%的MB降解率，显著高于Ag-ZnO(约23%)和ZnO/Biochar复合材料(约64%)。      

Ce掺杂ZnO/膨润土复合光催化材料的制备及其性能

以膨润土为载体,硝酸锌、硝酸铈和氢氧化钠为原料,采用沉淀法制备了Ce掺杂ZnO/膨润土复合光催化材料.利用X射线衍射(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附仪等对其进行表征,并通过对亚甲基蓝(MB)溶液脱色反应,考察紫外光照射下复合材料的光催化性能.结果表明,复合光催化材料中由于Ce掺杂ZnO的光催化作用与膨润土的吸附性相互协同,显示出优良的光催化活性和稳定性.当Ce的掺杂量为3.0%,同时复合光催化材料的加入量为20 mg/L,MB溶液的pH值为6时,复合光催化材料的性能最优,在紫外灯下照射2 h后,MB溶液的脱色率达到98.6%.     

钼氮共掺杂TiO2的制备及其光催化活性

采用简单的溶胶-凝胶法制备了一系列不同钼掺杂比例的钼氮共掺杂TiO2光催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis DRSs)及光致发光光谱(PL)等手段对催化剂进行了表征,并通过降解亚甲基蓝(MB)对催化剂光催化活性进行了评价.结果发现,掺杂后TiO2在可见光区吸收...     

氟、锌共掺杂TiO_2纳米晶的制备与光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了氟、锌共掺杂TiO2纳米晶光催化剂,分别利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱对样品进行表征,并通过降解亚甲基蓝实验评估了样品的光催化性能。XRD与TEM表征结果表明,样品为锐钛矿相,平均粒径约16nm。掺杂后,样品光吸收性能未得到显著改善,但其光催化活性却得到显著提高。掺杂离子F-有利于光催化反应过程中羟基自由基的形成,样品光催化活性因而得到显著提高;共掺杂样品中,随着Zn掺杂量的增加,样品光催化活性呈现先增加后减小的变化趋势,Zn掺杂量为2%时,共掺杂样品的光催化性能最佳。     

氮镍共掺杂TiO2纳米管的制备及其光催化性能

为了制备在高温焙烧后能保持良好管形结构的可见光响应的TiO2纳米管,通过NH4Cl水-溶剂热和Ni(NO3)2浸渍法对传统水热法合成的TiO2纳米管进行掺氮和掺镍改性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)和荧光光谱(PL)等方法对样品进行了表征,并以甲基橙(MO)为光催化降解模型,考察了可见光下制备的样品的光催化性能。结果表明,NH4Cl水-溶剂热掺氮处理可提高TiO2纳米管的管状结构的热稳定性;氮镍共掺杂元素之间的协同作用增强了催化剂对可见光的吸收能力,并且能有效地抑制光生电子空穴的复合,Ni/Ti添加量为0.3%的催化剂具有较高的光催化活性。可见光照射210min,氮镍共掺杂TiO2纳米管对MO的可见光降解率比单独氮和镍掺杂的TiO2分别提高了9.1%和21.2%。     

用液相沉积法在青铜表面制备TiO2薄膜

采用低温液相沉积法,在青铜表面制备了TiO2薄膜.利用台阶式测厚仪、扫描电镜(SEM)、X光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)等测试手段对薄膜的厚度、表面形貌、表面元素的化学状态和晶型进行了表征;并在紫外光照射下,通过甲基橙的降解,评价了沉积薄膜的光催化活性.试验结果表明,37℃下沉积16 h制得的TiO2薄膜表面均匀平整,不经热处理即已部分晶化为锐钛矿相,且具有较好的光催化活性.     

MOF衍生的多孔ZnO/C、Ag/ZnO/C复合材料光催化性能研究

以金属有机骨架(MOF-5)为前驱体, 通过高温热处理和湿化学法获得ZnO/C和Ag/ZnO/C两种光催化复合材料。采用X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和紫外-可见分光漫反射(UV-Vis DRS)等方法对所得样品的晶体结构、形貌特征、组成及光谱特性进行了表征。结果显示, 高温热处理保留了MOF-5的原始结构。ZnO/C比表面积为390 m²/g, 载银后比表面积仍达232 m²/g, 负载的银颗粒尺寸约30 nm。光催化降解实验表明ZnO/C和Ag/ZnO/C复合材料对亚甲基蓝(MB)都具有很高的降解效率, 均优于商业TiO₂。Ag/ZnO/C的光催化性能更好, 且具有较好的重复利用和稳定性。因此, 适度的高温碳化和掺杂贵金属是获得优良光催化性能的根本原因。     

Zn掺杂SrTiO3光催化剂的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同Zn含量掺杂的SrTiO_3光催化剂(Zn-SrTiO_3),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子镜显微(SEM)和荧光光谱(PL)对其进行了表征,用亚甲基蓝(MB)光催化降解实验评价了其光催化活性。结果表明,SrTiO_3经Zn掺杂后仍然保持了钙钛矿结构,Zn~(2+)进入SrTiO_3晶格对Sr2+进行了替位掺杂,导致晶格畸变;热处理温度升高,样品发生热团聚;适量的Zn掺杂,能有效降低光生电子和空穴的复合几率,提高SrTiO_3的光催化活性;当掺杂量n(Zn)∶n(Sr)=1.5∶100,热处理温度900℃时制备的样品光催化活性达95.5%,明显优于同等条件下纯SrTiO_3活性58.5%,样品具有较高的光催化活性和良好的稳定性。     

Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结的制备及其光催化性能

用静电纺丝和水热法制备了Bi4Ti3O12/TiO2异质结,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对Bi4Ti3O12/TiO2异质结和TiO2纳米棒的形貌及晶体结构进行了表征和分析。其紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)表明,相比于纯TiO2纳米棒,Bi4Ti3O12/TiO2异质结的吸收带边有明显的红移,禁带宽度也有减小,说明Bi4Ti3O12/TiO2异质结的形成有利于提高样品对可见光的吸收。从光致发光图谱(PL)可见,Bi4Ti3O12/TiO2异质结在440 nm的发射峰强度明显减弱,说明Bi4Ti3O12/TiO2之间的异质结结构有效抑制了光生电子和空穴的复合。对甲基橙的紫外光催化降解结果表明,这种异质结在紫外光辐射下表现出更高的光催化活性,随着异质结浓度的增加其光催化性能明显提高。     

水热合成多壁碳纳米管/钒酸铋复合材料

通过水热合成方法制备了钒酸铋(BiVO_4)和多壁碳纳米管/钒酸铋(MWCNTS/BiVO_4)复合材料,用XRD、SEM-EDX、DRS等技术对所制备的材料进行了表征。研究了在可见光照射下材料降解亚甲基蓝溶液(MB)的光催化性能。当掺杂MWCNTS后,增强了样品对可见光的吸收能力,减小了催化剂的带隙宽度,有利于提高BiVO4复合材料在可见光下的光催化活性。在可见光照射下降解亚甲基蓝溶液的光催化实验表明,质量含量为10%MWCNTS/BiVO_4样品的光催化活性最高,可见光照射3h对亚甲基蓝溶液的降解率达91.8%,与纯BiVO_4相比,其光降解率约提高了近1倍。     

异质结构BiOCl/ZnO光催化剂的绿色合成及其光催化性能

以硝酸锌、硝酸铋、氯化钾和氢氧化钠为原料,利用简单的水浴法在低温下合成了Bi、Zn物质的量比分别为0∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶0的BiOCl/ZnO异质结构复合物。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、能谱(EDS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等一系列手段对所制备的光催化剂进行了表征。以氙灯为光源,RhB(罗丹明B)为光催化反应降解模型,进行光催化活性测试,考察了复合ZnO对BiOCl光催化剂反应活性和稳定性的影响。研究结果表明,异质结型BiOCl/ZnO复合光催化剂的光催化性能明显优于纯ZnO和纯BiOCl。当Bi、Zn物质的量比为1∶1时,光催化活性最佳,同时该催化剂在循环使用中具有很好的稳定性。     

La、Fe共掺杂TiO2/膨润土的制备及其光催化性能

采用超声辅助溶胶-凝胶法制备了La、Fe共掺杂TiO2/膨润土复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)等测试技术对其进行了表征分析。在紫外光照射下,通过对TNT废水的光催化降解,考察其光催化活性。结果表明,La、Fe的共掺杂抑制了TiO2的晶型转变和晶粒生长,增强了复合材料的吸光性能;适量的La、Fe共掺杂能提高复合材料的光催化性能,当La与Fe的掺杂量分别为0.5%和0.05%(摩尔分数),煅烧温度为400℃时,其光催化活性达到最佳效果。     

水热法制备Cu掺杂可见光催化剂BiVO4及其光催化性能研究

以Bi(NO3)3.5H2O、NH4VO3、Cu(NO3)2.3H2O为原料,采用水热法合成了Cu-BiVO4光催化剂,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外漫反射(UV-Vis)等测试手段对催化剂进行了表征.结果表明,提高前驱液pH值,可得到单斜晶系白钨矿型Cu-BiVO4光催化剂,BiVO4的晶型结构并未随着Cu掺入量的增加而改变.光催化剂中的Cu元素以CuO和Cu2O的形式存在.Cu的引入使可见光吸收带发生红移,吸收强度明显提高.可见光催化降解亚甲基蓝溶液的结果表明,Cu掺杂有利于提高BiVO4的活性.其中pH值为5.0、Cu掺入量为1.0wt%的BiVO4具有最好的光催化效果,可见光照射60 min后,对初始浓度为10 mg/L的亚甲基蓝溶液的最高降解率由纯BiVO4的57.4%提高到97.8%.并对Cu掺入后光催化活性提高的机理进行了分析.