硼掺杂石墨相氮化碳及其光催化性能研究

以硼砂、硼酸、氧化硼为硼源对石墨相氮化碳(g-C_3N_4)进行硼掺杂,通过一系列实验确定了最优的掺杂硼源、掺杂温度和掺杂比例,并对掺杂处理方法进行了优化。通过XRD、UV-Vis、XPS、FT-IR、PL、TEM和SEM等手段对样品进行表征分析,以罗丹明B为降解用污染物测试样品的光催化活性。结果表明:硼的掺入拓宽了样品对可见光的响应范围,减小了样品的能带宽度,提高了对可见光的利用率,同时抑制了光生电子-空穴的复合,增加了比表面积,进而显著提高了样品的光催化性能。其中样品B-CN(1∶6)光催化活性最高,其光催化降解罗丹明B的速率常数是g-C_3N_4的3.1倍。     

氮硫共掺杂SrSnO_3的制备及光催化降解染料研究

以氨气作为氮源,硫脲作为硫源,制备N/S共掺杂SrSnO_3样品。通过X射线粉末衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征确定了N、S分别是以晶格取代和间隙掺杂的形式存在于样品中。紫外漫反射光谱(DRS)表明氮硫共掺杂的样品对可见光的吸收比单掺杂要强。以罗丹明B、亚甲基蓝、橙黄Ⅱ号作为模拟废水污染物并考察了样品在可见光下降解染料的活性。实验结果表明,在氮化时间为12h,硫掺杂比为1∶1得到的N/S共掺杂SrSnO_3的催化剂在可见光照射的条件下,一定浓度的罗丹明B溶液在6h内被彻底降解至无色溶液,亚甲基蓝溶液的在3h内,脱色率达到96%以上,偶氮类染料橙黄Ⅱ号在加入少量H_2O_2,3.5h内降解率为93%。     

分子印迹掺氮二氧化钛的选择性光催化行为及其动力学研究

为了探究分子印迹光催化剂的选择性降解行为,采用水热法,以钛酸丁酯为钛源、尿素为氮源、罗丹明B为模板分子,制备了分子印迹掺氮TiO₂。FT-IR、XRD、低温N_2吸附-脱附技术、UV-Vis DRS等表征结果显示,样品均为锐钛矿相;分子印迹一定程度地改善了光催化剂的孔隙结构,增大了孔容体积和比表面积,并且增强了可见光区的光吸收强度。可见光下催化剂对三苯甲烷类污染物罗丹明B、罗丹明6G和结晶紫的光降解表观速率常数(k_ap)分别提高1.97、1.21和1.26倍,说明分子印迹不仅提高了光催化剂的可见光活性,而且对目标污染物表现出良好的选择性。结合等温吸附实验,以Langmuir-Hinshelwood动力学积分模型探究吸附平衡常数(K_a)和降解反应速率常数(k_r)对k_ap的贡献,发现罗丹明6G只与降解反应能力的提高有关,结晶紫同时归功于吸附和降解反应能力,罗丹明B则源于更为突出的吸附能力,该结果是由于模板分子印迹产生的特异识别位点所致。     

Zr-TiO_2光催化剂的制备与表征及其性能研究

以钛酸四丁酯为前躯体,硝酸锆为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法制备了Zr掺杂TiO_2纳米晶光催化剂(ZrTiO_2),并利用X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对其结构及物化性能进行了表征分析,探讨了其可能的掺杂机制。XPS结果表明:Zr取代TiO_2晶格中的部分Ti 4+以Zr4+形式存在。XRD和UV-Vis DRS分析表明:Zr掺杂促进了金红石和板钛矿型TiO_2向锐钛矿相的转变,抑制了晶粒的生长,且光吸收带边发生明显"红移"。以罗丹明B为探针分子,研究了Zr-TiO_2的可见光催化活性。结果表明,Zr掺杂量为2.0%(摩尔百分数)时,Zr-TiO_2样品的可见光催化活性最佳。可见光下辐射120min对罗丹明B的降解率可达83%。     

pH值对水热合成钒酸铋及性能的影响

以硝酸铋和偏钒酸铵为无机源,NaOH为pH值调节剂,利用水热法制备了多种结构和形貌的BiVO4,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis DRS)等分析手段表征了其物化性质。结果表明前驱液的pH值对制得BiVO4产物的晶型和粒子形貌有很大影响。考察了BiVO4样品在可见光(λ>420nm)下降解罗丹明B的催化活性和总有机碳(TOC)浓度的变化,结果表明前驱液pH值为6.7时所得BiVO4具有最好的光催化活性,可见光催化4h后,罗丹明B的降解率达到95.3%。TOC值随着光解反应时间的延长而减小,表明罗丹明B发生了矿化。另外,对BiVO4光催化剂的晶型、形貌和性能之间的联系也进行了简单的探讨。     

溶胶-凝胶法制备H-PVA/TiO2复合膜及其可见光催化活性

结合溶胶-凝胶和热处理技术制得具有可见光催化活性的热处理聚乙烯醇/二氧化钛(H-PVA/TiO2)复合膜。X射线衍射(XRD)图谱表明,复合膜中的TiO2为锐钛矿型,PVA为无定型态;扫描电镜(SEM)图像显示,热处理后复合膜表面微裂纹增多。以罗丹明B为目标污染物,研究了H-PVA/TiO2复合膜的可见光催化性能,结果表明,与TiO2相比,H-PVA/TiO2复合膜可见光催化活性显著提高,在H-PVA/TiO2复合膜作用下,经过6h可见光辐照,罗丹明B的脱色率可达到89%,而同样光照条件下,以TiO2为光催化剂时,罗丹明B的脱色率仅为42%。     

低温制备N-Fe共掺杂TiO_2-SiO_2可见光催化复合薄膜北大核心CSCD

采用溶胶-凝胶结合低温(<100℃)热水后处理法,在塑料衬底上制得N-Fe共掺杂锐钛矿TiO_2-SiO_2复合薄膜。采用多种技术手段对薄膜样品进行了表征,并考察了薄膜样品在可见光下对罗丹明B的降解能力。研究结果表明,有机衬底上形成了锐钛矿TiO_2纳米晶弥散分布的复合薄膜,薄膜具有较高的可见光催化效率,150min后对罗丹明B的降解效率达到77.4%,其中矿化率达61%。     

高暴露(001)面BiOBr/Ti3C2复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

通过水解法合成具有高暴露(001)面的BiOBr/Ti₃C₂复合光催化剂, 利用不同手段对样品进行表征。以罗丹明B为目标污染物, 评价了不同样品的可见光催化性能。结果表明, 层状Ti₃C₂添加量为20.0wt%时, BiOBr/Ti₃C₂复合光催化剂在60 min内对罗丹明B的降解效率为97.1%, 比BiOBr的降解效率提高了34.7%。引入层状Ti₃C₂使得BiOBr与Ti₃C₂界面形成肖特基结能垒, 产生有效的电子陷阱抑制了光生电子-空穴对的复合, 从而大大提高了BiOBr的可见光催化活性。BiOBr/Ti₃C₂复合光催化剂经5次循环实验后, 降解效率仍保持在91.0%, 表明其具有良好的稳定性。活性物种捕获实验表明, 超氧自由基为罗丹明B可见光催化降解中的主要活性物种, 并据此提出了可能的光催化机理。     

再生纤维素/SnS_2复合材料的微波辅助水热法制备及性能

分别以四氯化锡、硫代乙酰胺和再生纤维素为锡源、硫源和载体,用微波辅助加热方法在120℃制备再生纤维素/SnS_2可见光催化复合材料,使用XRD、SEM、TEM、DRS和BET等手段对其结构及性能进行了表征。结果表明,所制备的SnS_2为六方相,复合材料呈纳米薄片层状结构,晶面间距约为0.52 nm;与未负载的SnS_2相比,复合材料具有较大的可见光吸收区域及较大比表面积;用微波加热方法可降低SnS_2的合成时间和温度,在微波辐射温度为120℃、辐射时间为20~80 min的条件下制备出的再生纤维素/SnS_2复合材料在可见光照射下对20 mg/L罗丹明B的3 h内去除率可达100%,重复使用5次后对罗丹明B的可见光降解率仍可达88%。     

Ag_3PO_4/Bi_2Fe_4O_9复合催化剂的制备及其光催化性能

利用水热法成功地制备得到具有高效光催化活性的Ag_3PO_4/Bi_2Fe_4O_9复合型光催化剂。使用X-射线多晶粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征,并以罗丹明B为目标降解物对其光催化性能进行研究。结果表明:样品是由纳米Ag_3PO_4颗粒负载在片状四边形的Bi_2Fe_4O_9表面组成的,当Ag_3PO_4的负载量为4wt%时,复合材料的光催化效果最好,在可见光(波长420nm)照射下,1.5h内对100mL浓度为10~(-5)mol·L~(-1)罗丹明B溶液的脱色率可达98.7%。     

罗丹明B敏化锐钛矿型TiO2的低温制备及性能

采用溶胶-凝胶法在低温(60～80℃)下制备得到罗丹明B染料敏化的锐钛矿型TiO2粉体.利用X射线衍射、红外光谱、荧光光谱、紫外-可见光吸收光谱、漫反射光谱对光催化剂的晶相结构、吸收光谱特征进行了表征,结果表明:罗丹明B与TiO2发生了相互作用,罗丹明B敏化的TiO2在可见光区域的吸收增强.光催化氧化实验表明,经罗丹明B敏化的锐钛矿型TiO2粉体,在普通日光灯下对甲基橙具有良好的光催化活性.     

Ag3PO4/BigFe4O9复合催化剂的制备及其光催化性能

利用水热法成功地制备得到具有高效光催化活性的Ag3PO4/Bi2Fe4O9复合型光催化剂.使用X-射线多晶粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征,并以罗丹明B为目标降解物对其光催化性能进行研究.结果表明:样品是由纳米Ag3 PO4颗粒负载在片状四边形的Bi2Fe4O9表面组成的,当Ag3PO4的负载量为4wt％时,复合材料的光催化效果最好,在可见光(波长＞420nm)照射下,1.5h内对100mL浓度为10-5mol.L-1罗丹明B溶液的脱色率可达98.7％.     

花状微球BiOBr光催化剂的制备及光催化活性研究

采取溶剂热法,以Bi(NO3)3·5H2O和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为原料,乙二醇为溶液,制备花状微球的BiOBr。运用XRD、SEM、EDX和UV-Vis等手段对其进行表征。以可见光下降解罗丹明B为研究对象,考察了催化剂投加量、染料溶液初始浓度等对光催化活性的影响,并对催化剂的稳定性进行了研究。结果表明,BiOBr有着出色的稳定性,在可见光下展现出较高的催化活性,当投加量为0.2g,可见光下照射30min,20mg/L的罗丹明溶液能全部降解。     

CeO_2/In_2TiO_5纳米纤维异质结可见光催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯(Ti(OC_4H_9)_4)、硝酸铟(In(NO_3)_3)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为原料,采用静电纺丝技术制备钛酸铟(In_2TiO_5)纳米纤维;通过水热合成,使二氧化铈(CeO_2)均匀分布于In_2TiO_5纳米纤维表面,制备了CeO_2/In_2TiO_5可见光催化剂。利用XRD、SEM、UV-Vis DRS和TG-DTA等技术对样品进行了表征。以罗丹明(RhB)为目标降解物,考察了催化剂的可见光光催化性能,结果表明250W氙灯下,180min罗丹明的降解率为83.70%,降解过程服从一级动力学模型。     

Ag/g-C_3N_4复合光催化材料的光物理及光催化性能

通过加热AgNO3与g-C3N4成功制备了Ag/g-C3N4复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析热解产物的物相和结构,采用紫外-可见吸收光谱和光致发光谱(PL)表征样品的光吸收和荧光性质。以罗丹明B为模型污染物,评价样品的可见光(λ≥420nm)光催化性能。结果表明:与纯g-C3N4相比,3%载银量的Ag/g-C3N4复合光催化材料在可见光下降解罗丹明B的光催化性能最好。分析表明Ag与g-C3N4的协同作用抑制光致电子空穴对的复合是光催化性能提高的主要原因。     

新型可见光催化剂Bi6O26N5H9/AgCl的制备及其性能研究

以硝酸铋和硝酸银为主要原料,采用水解法制备了可见光响应型高效复合催化剂Bi6O26N5H9/AgCl。利用X射线仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对样品进行表征,并以碱性染料罗丹明B为目标污染物,金属卤化物灯为可见光光源测试其光催化性能,研究了初始Bi 3+/Ag+物质的量比、废水pH及浓度等对Bi6O26N5H9/AgCl光催化活性的影响,并对光催化过程中产生的活性物种进行了检测。结果表明,当罗丹明B的质量浓度为20 mg/L、AgCl/Bi6O26N5H9催化剂用量为0.5g/L、pH=4.6、光照30min条件下,罗丹明B脱色率、COD和TOC去除率分别为98.73%、88%和69%。活性物种的检测表明光催化过程产生的主要活性物种为·OH自由基,而非空穴和超氧阴离子。     

改性煤矸石/TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以盐酸蚀刻煤矸石(mCG)为吸附剂,制备了煤矸石复合TiO_2光催化剂(mCG/TiO_2)。采用扫描电镜、透射电镜、红外光谱、X射线衍射和紫外-可见漫反射对复合材料进行表征。以罗丹明B为模拟污染物,考察了制备条件对其光催化活性的影响,结果表明:当mCG质量含量为15%,在500℃下煅烧2h得到的mCG/TiO_2复合材料对罗丹明B光催化降解率最高,在紫外光照射下,75min内对初始浓度为10mg/L的罗丹明B降解率达到97.3%;可见光下180min内降解率达到90.24%。活性物质捕获实验证明·OH为光催化体系的主要活性物质。     

锶、氟双元素改性TiO2光催化材料性能研究

以多孔泡沫镍为载体,采用水热合成法制备了Sr改性和Sr、F共掺杂改性多孔光催化材料,采用XRD、TEM、SEM、FT-IR、UV-vis、XPS对样品进行了表征,并以样品对水中罗丹明B的降解性能为评价指标,对样品的光催化性能进行了评价.样品对水中罗丹明B的光催化降解反应为零级反应.Sr改性样品中生成SrTiO3晶体,TiO2以非晶态存在,光催化性能提高,最佳掺杂量为1.25%.煅烧处理后样品的光催化性能提高,最佳掺杂量为0.25%.0.25%Sr、2.0%F共掺杂改性样品中催化剂主体为锐钛矿型纳米TiO2,其光催化性能优于单一Sr改性样品,500℃煅烧处理使其光催化性能略有提高.     

不同pH下KBiFe_2O_5可见光催化性能研究（英文）

采用温和的水热法制备了多铁KBiFe_2O_5粉体。利用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等手段对样品的纯度及形貌进行了表征。利用紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)测试了样品的光吸收性能。通过降解罗丹明B(Rh B)和甲基橙(MO)研究了染料溶液pH值对KBiFe_2O_5可见光催化性能的影响。结果显示,KBiFe_2O_5的可见光催化性能随着溶液pH值的下降而显著提升,这是由于溶液中的催化剂在酸性条件下具有更好的分散性,并且染料分子更容易吸附到催化剂表面,从而提高催化效率。     

纳米ZnO可见光催化活性的改善及其降解性能

由于半导体ZnO禁带宽度较宽,因而其可见光催化活性较差。本文分别采用N掺杂、碳包覆、贵金属修饰以及半导体复合等方式来改善纳米ZnO的可见光催化活性,并以罗丹明B为降解污染物,对比了不同材料可见光催化降解有机污染物的效率。研究结果显示以氨水为氮源,通过水热法制备的氮掺杂N-ZnO光催化剂,相比于纯ZnO,对可见光吸收增强。采用葡萄糖水热碳化法所制备的C@N-ZnO样品则对有机污染物具有强的吸附能力,贵金属沉积所获得的样品Au/C@N-ZnO与半导体复合所制备的复合结构CdS/Au/C@N-ZnO在可见光区域具有更强的吸收能力。稳态和瞬态荧光光谱显示氧缺陷、贵金属沉积以及半导体复合形成异质结可有效提高光生载流子的分离效率,从而提高催化剂的光降解效率,并对催化机理进行了初步探讨。可见光催化降解罗丹明B结果显示CdS/Au/C@N-ZnO样品的反应速率是纯ZnO的6.7倍。