Ag3PO4/WO3复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

通过原位沉淀法制备了Ag₃PO₄/WO₃复合光催化材料并用于降解盐酸四环素(TC),利用SEM、XRD、FTIR、XPS和UV-vis DRS等手段对合成材料的表观形貌、化学组成和分子结构等进行了表征,并以可见光下催化降解TC(10 mg/L)的效果来评价材料的光催化性能。与单一Ag₃PO₄和WO₃相比,可见光照射60 min后,Ag₃PO₄/WO₃复合材料对TC具有更高的光降解性能,WO₃质量分数为25%时性能最优,TC降解率达到最高84.82%,且经5次循环后仍具有较好的光催化活性。通过对自由基捕获试验以及对电子顺磁共振(ESR)光谱的分析,明确h⁺和O₂^·-为Ag₃PO₄/WO₃复合材料光催化降解TC过程中的主要活性物质,推断出Ag<...     

Ag2O/WO3-SiO2气凝胶的制备及光催化性能研究

为扩大WO₃-SiO₂气凝胶的可见光吸收范围,改善其光催化效果,先以溶胶-凝胶法制备了WO₃-SiO₂气凝胶,再采用浸渍法制备了不同Ag₂O负载量的Ag₂O/WO₃-SiO₂复合气凝胶光催化剂。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见光谱仪(UV-vis)、荧光分光光度计(PL)对样品进行了表征分析,并在464 nm波长光源下考察了样品光催化降解亚甲基蓝(MB)的性能。表征结果表明,负载的Ag₂O与WO₃-SiO₂气凝胶中的WO₃存在电子转移相互作用,形成了Ag₂O/WO₃异质结;Ag₂O/WO₃异质结使催化剂的带隙宽度变窄,有利于光生电子-空穴的激发,同时抑制了电子-空穴对的复合。结合光...     

g-C3N4/TiO2复合材料的制备及可见光催化降解硝基苯

采用原位合成法在TiO₂纳米管上沉积g-C₃N₄对材料进行改性,通过改变尿素的质量浓度制备了一系列不同负载量的g-C₃N₄/TiO₂复合材料(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g·L^-1 g-C₃N₄/TiO₂ NTs),然后在可见光条件下考察了g-C₃N₄/TiO₂复合材料光催化降解硝基苯的性能,并对材料做了相关的表征分析和自由基清除实验。结果表明：将g-C₃N₄负载到TiO₂纳米管上可以显著提高光催化活性,可能是由于g-C₃N₄和TiO₂之间形成了异质结,延长了载流子的寿命,阻碍了电子与空穴的复合,从而提升了复合材料的光催化活性。     

Ag/WO3纳米复合材料可见光催化还原废水中六价铬的研究

以钨酸钠和硝酸银为原料，采用水热法合成得到Ag/WO₃纳米复合材料。XRD和SEM结构分析表明，Ag纳米颗粒掺入到WO₃结构中，增加了孔隙率和粗糙度，增强了纳米复合材料表面的活性位点，提高了有效比表面积。光催化实验表明，分别以WO₃和Ag/WO₃为光催化剂处理模拟废水中的Cr(Ⅵ)离子，对应在155 min和130 min的可见光照射后，Cr(VI)离子被完全去除。通过考察Ag/WO₃对实际工业废水中Cr(Ⅵ)的光催化还原能力，结果表明，该光催化剂在还原工业废水中的Cr(Ⅵ)方面具有良好性能。     

Rb-Sr-Fe共掺杂纳米TiO2的制备及可见光诱导下的光催化性能

利用溶胶-凝胶法成功制备了Rb-Sr-Fe-TiO₂光催化剂,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱对其进行表征。在可见光诱导下,利用亚甲基蓝(MB)评价其光催化性能。结果表明,在RbCl、Sr(NO₃)₂和FeCl₃的最佳掺杂比m_RbCl∶m_(Sr(NO3)2)∶m_FeCl3∶m_TiO2=2∶1∶0.2∶100,最优催化剂浓度1.0 g·L^-1条件下,Rb-Sr-Fe-TiO₂对4 mg·L^-1的亚甲基蓝溶液进行光催化降解,3 h内降解率达到98.56%。Rb-Sr-Fe-TiO₂克服了传统TiO₂吸附能力差和可见光响应性差的缺陷,提高了材料的光催化活性,有望在废水处理方面得到广泛的应用。     

BiPO4/BiOBr复合材料的制备及其光催化性能研究

通过反应型离子液体溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑([C₁₆min]Br)辅助溶剂热法合成制备不同质量比的BiPO₄/BiOBr复合材料。用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等分析方法对所制样品进行表征。结果表明,BiPO₄/BiOBr复合材料比单体样品有更好的光学特性。以罗丹明B(RhB)为目标污染物研究了单体和复合材料的光催化降解性能。结果表明,BiPO₄/BiOBr复合材料对罗丹明B (RhB)的降解效果均优于单个样品BiPO₄和BiOBr,其中BiPO₄/BiOBr (10wt%)复合材料的光催化降解活性最高。     

Cu-P复合改性对g-C3N4可见光催化性能的影响

以P掺杂的石墨相氮化碳(P-C₃N₄)为基材，将其与不同质量分数的氯化铜混合后继续焙烧，制备出Cu-P复合改性的石墨相氮化碳可见光光催化剂(Cu/P-C₃N₄)。对样品的结构、光电性能进行了X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光致荧光光谱(PL)、电化学阻抗谱(EIS)等一系列表征。通过可见光催化降解亚甲基蓝考察了它们的光催化活性。结果表明，Cu-P复合改性提高了催化剂的电子转移速率且降低了光生电子空穴对的复合速率，有效改善了其光催化性能。可见光照射120 min,Cu(1.5%)/P-C₃N₄复合材料对亚甲基蓝的降解率达到71.3%，其降解速率常数分别是纯g-C₃N₄和P-C₃N₄的2.17倍和2倍。另外，通过活性物种捕获实验初步研究了各个体系的光催化反应机理。     

光生电子调控改性C3N4及其光催化降解性能研究

对氮化碳(C₃N₄)进行氮掺杂碳纳米管(N-Ct)修饰,形成的氮掺杂碳纳米管/氮化碳(N-Ct/C₃N₄)复合材料的光催化活性明显提高。在可见光条件下,复合材料对罗丹明B(RhB)有较好的降解效果,其中5%N-Ct/C₃N₄(理论N-Ct质量分数为5%)在2 h内对RhB的降解率可达99.0%,相应的TOC去除率为59.0%,降解性能最为卓越且显著高于普通C₃N₄材料。利用X射线衍射、光电子能谱、紫外-可见光吸收光谱等多元表征手段对复合材料进行理化性质表征和理论计算,结果表明,经N-Ct修饰后,复合材料的禁带宽度变窄,其对可见光的吸收能力有所增强;N-Ct还可利用自身极强的导电特性迅速转移C₃N₄激发产生的光生电子,有利于提高光生电子和空穴的分离效率,提升复合材料的可见光催化活性。N-Ct/C₃N₄复合材料显示出其作为高效光催...     

Z型PbWO4/WO3异质结的制备及其在工业污水处理中的应用

通过一步水热法成功制备了PbWO₄/WO₃异质结,利用XRD、SEM、BET、UV-Vis DRS、XPS、EIS等表征手段对样品的结构和性质进行表征,以工业含油废水为目标污染物,评价其光催化活性。结果表明,Pb WO₄和WO₃能带结构符合“Z”型异质结结构,能够显著提高光生载流子的分离效率。在光催化降解含油废水实验中,PbWO₄/WO₃异质结样品的COD去除率达到了94.9%,一级反应速率常数为0.9725h^-1,是WO₃和PbWO₄样品反应速率常数的7.77倍和13.20倍。循环实验表明,PbWO₄/WO₃异质结样品稳定性良好。自由基捕获实验证明,h⁺、·O₂^-和·OH均为降解过程中的活性物种。     

Z型g-C3N4/WO3·H2O的制备及其光催化CO2还原性能

以石墨相氮化碳(g-C₃N₄)和二水合钨酸钠为原料,采用水热合成法制备了复合材料g-C₃N₄/WO₃·H₂O(CNW-1),通过XRD、XPS、SEM、TEM对其进行了表征,探究了298 K、0.1 MPa条件下其对CO₂的可见光催化还原性能,并提出了可能的反应机理。通过调控WO₃结晶水含量可以实现CO和CH₄的产率调节,在反应10 h后,CNW-1具有最高的CH₄产率(0.33μmol/g),而g-C₃N₄/WO₃(CNW)具有最高的CO产率(0.67μmol/g)。该研究为CO₂选择性还原为C1化合物提供了一种有效策略,同时突出了以g-C₃N₄作为半导体构建Z型光催化体系在催化领域的应用潜力。     

三维WO3/rGO复合物的制备及光解水制氢性能研究

通过水热法制备出WO₃/rGO复合物用于可见光下光解水制氢。采用XRD和SEM表征手段对复合物组成、形貌进行研究,同时进行光解水制氢性能测试并对其机理进行探讨。研究结果表明,WO₃样品呈海草状,具有丰富的空隙,可以更大程度上提升光解水制氢性能,WO₃/rGO复合物与未复合石墨烯的WO₃样品比较,其形貌没有明显变化。并且还原氧化石墨烯(rGO)的导电性在提高光感应电荷载流子分离效率中也起着关键作用。WO₃/rGO复合物产氢速率为236μmol/h,而WO₃样品的产氢速率为212μmol/h,氧化石墨与WO₃复合后样品对光解水制氢性能得到提升。增强的光解水制氢性能归因于rGO的优异电导率和WO₃/rGO复合物纳米结构的协同作用。     

FeWO4/WO3复合物的溶胶-凝胶合成及降解纺织染料废水研究

采用溶胶-凝胶法以尿素作为燃料一步合成具有高光催化活性的特殊异质结结构的钨酸铁/三氧化钨（FeWO₄/WO₃）复合光催化剂。X射线粉末衍射和傅里叶红外光谱分析表明,FeWO₄/WO₃复合光催化剂不含其他任何杂质,仅出现了FeWO₄和WO₃两相的衍射峰。FeWO₄/WO₃复合光催化剂由FeWO₄的菱形大颗粒和球形的WO₃小颗粒组成,二者以（111）（020）晶面耦合形成异质结。与WO₃相比,FeWO₄/WO₃复合光催化剂的光谱响应范围被拓展,且具有更高的光吸收系数,可响应可见光。对不同染料浓度、催化剂含量、pH和染料种类对FeWO₄/WO₃复合光催化剂的光催化活性影响的实验研究表明,染料浓度、催化剂含量和pH分别为50 mg/L、1.5 g/L和7时,FeWO₄/WO₃复合光催化剂在降解分散橙纺织染料时降解率达到97%。FeWO₄/WO₃复合光催化剂在降解分散黑、分散蓝、分散黄和分散橙时具有选择性。通过光催化机理分析发现,FeWO₄/WO₃复合光催化剂形成的特殊异质结结构可加速体系电荷载流子的转移和分离,进而使得FeWO₄/WO₃复合光催化剂的光催化活性得到提高。     

pn型Cu2O-WO3的制备及光催化性能

采用高温水热法和共沉淀法制备了不同摩尔比的pn型Cu₂O-WO₃复合半导体材料。并利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对样品的形貌特征和晶格结构进行表征。表征结果显示,复合材料由立方相的Cu₂O和六方相的WO₃组成。与纯WO₃物质相比,Cu₂O-WO₃复合半导体材料的紫外吸收边界发生显著红移,在可见光波长范围内的光吸收明显增强,展示出优良的光电流响应性能。以罗丹明B（RhB）溶液的光降解表征材料的光催化性能的过程中,在可见光下光照8h后,相较于WO₃和Cu₂O仅为22.2%和45.2%的光降解率,摩尔比为1∶2的Cu₂O-WO₃复合物的降解效率达到了90.6%。     

MnWO4/WO3的制备及其光催化性能的研究

光催化技术在解决环境污染和能源危机方面有着巨大的应用潜力,采用浸渍、焙烧的方法制备了一系列MnWO₄含量不同的MnWO₄/WO₃复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、HR-TEM、BET等方法对MnWO₄/WO₃复合光催化剂的结构形貌进行表征。通过光催化分解水产氧以及降解四环素来评价其光催化活性。通过能带结构、表面光电压(SPV)、荧光(PL)和活性物种实验分析MnWO₄/WO₃复合光催化剂的光催化活性增强机制。实验结果表明,所有MnWO₄/WO₃样品的光催化活性较纯WO₃样品都有提高,且随着MnWO₄含量的增加呈现先增高后下降的趋势,MnWO₄含量为3%的MnW-2样品表现出最优的光催化活性,其氧气产量为89.26 μmol,为WO₃纯样的3.45倍,对四环素的降解率达到了92.1%,一级反应动力学常数为WO₃纯样的8.98倍。通过对其能带结构及光生电子和空穴的分离效率进行分析发现,样品的光催化活性变化主要是由于光生载流子分离效率改变导致。     

一步富氧煅烧法制备长可见光吸收的WO3及其水氧化性能

三氧化钨(WO₃)仅对460 nm以下波长的太阳光有响应,大大限制了其对太阳光的利用率。因此,如何拓宽WO₃的光谱响应范围是当前的研究重点。本文以仲钨酸铵[(NH₄)₁₀H₂W₁₂O₄₂·xH₂O]为前驱体,通过一步富氧煅烧法制备了具有宽光谱可见光响应能力的N₂插入的纳米WO₃(N₂-WO₃)。通过XRD、SEM、EDS、UV-Vis DRS、Raman等表征测试方法,研究了N₂插入对WO₃结构和性能的影响。结果表明:N₂插入有效地窄化了N₂-WO₃的禁带宽度(2.25 eV),较纯WO₃(2.76 eV)减小了0.51 eV;N含量对N₂-WO₃的可见光吸收能力有显著影响,且随着煅烧温度的升高N含量呈减小趋势。入射光子-电流转换效率(IPCE)的测试结果表明,N₂-WO₃可以对520 nm以下的可见光产生响应。光催化测试结果表明,N₂-WO₃的光催化活性优于纯WO₃。     

Ferroelectric solid solution Li1 − xTa1 − xWxO3 as potential photocatalysts in microbial fuel cells: Effect of the W content

Microbial fuel cells (MFCs) are bio-electrochemical systems that can directly convert the chemical energy contained in an effluent into bioelectricity by the action of microorganisms. The performance of these devices is heavily impacted by the choice of the material that forms the cathode. This work focuses on the assessment of ferroelectric and photocatalytic materials as a new class of non-precious catalysts for MFC cathode construction. A series of cathodes based on mixed oxide solid solution of LiTaO₃ with WO₃ formulated as Li_1-xTa_1-xW_xO₃ (x=0, 0.10, 0.20 and 0.25), were prepared and investigated in MFCs. The catalyst phases were synthesized, identified and characterized by DRX, PSD, MET and UV-Vis absorption spectroscopy. The cathodes were tested as photoelectrocatalysts in the presence and in the absence of visible light in devices fed with industrial wastewater. The results revealed that the catalytic activity of the cathodes strongly depends on the ratio of substitution of W⁶⁺ in the LiTaO₃ matrix. The maximum power densities generated by the MFC working with this series of cathodes increased from 60.45 mW·m^-3 for x=0.00 (LiTaO₃) to 107.2 mW·m^-3 for x=0.10, showing that insertion of W⁶⁺ in the tantalate matrix can improve the photocatalytic activity of this material. Moreover, MFCs operating under optimal conditions were capable of reducing the load of chemical oxygen demand by 79% (COD_initial=1030 mg·L^-1).     

WO_3/BiOBr复合催化剂的制备及可见光催化降解甲基橙

以Bi(NO_3)5·5H_2O、Na Br、H_2WO_4为原料,采用一步水热合成法合成不同n(W)∶n(Br)的WO_3/BiOBr复合催化剂,并通过SEM和TEM对催化剂进行表征分析。以甲基橙为探针污染物,考察前驱液pH、水热温度、水热时间和n(W)∶n(Br)对WO_3/BiOBr复合催化剂活性的影响。结果表明,在pH为10.2、100℃水热时间6 h合成n(W)∶n(Br)为0.02的WO_3/BiOBr复合催化剂活性最好,光照120 min后,对目标污染物的降解率达99.39%,较BiOBr催化剂(合成条件为原始pH值,100℃水热反应6 h)提高了30.85%。采用水热合成法制备的WO_3/BiOBr复合催化剂具有良好的可见光活性。     

Fe掺杂WO_3催化剂制备及催化降解染料性能

以钨酸钠、硝酸铁为原料,采用水热法制备WO_3和铁掺杂WO_3(Fe-WO_3)固体催化剂。通过红外光谱(FT-IR)、X射线多晶衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)及固体紫外-可见漫反射等表征催化剂。结果表明,制备的Fe-WO_3样品粒子呈片状,厚度达到纳米级。Fe掺杂WO_3的晶体结构受焙烧温度的影响,400℃焙烧得到的四方晶型样品具有较高的催化活性。固体紫外-可见漫反射表明,与WO_3相比,Fe掺杂WO_3发生红移,增强了可见光下的催化活性。以Fe-WO_3为催化剂降解亚甲基蓝,当亚甲基蓝初始浓度为10 mg·L^(-1),pH=11,催化剂用量1 g·L^(-1),质量分数30%的H_2O_2用量2.5 mL·100 mL^(-1),反应时间100 min时,亚甲基蓝降解率可达95.56%。     

SiO2/g-C3N4复合粉体制备及其光催化性能

以Stöber法制备出的二氧化硅(SiO₂)微球和三聚氰胺为原料,两者按一定质量比混合后得到前驱体,通过煅烧该前驱体可成功获得SiO₂/g-C₃N₄复合粉体。利用XRD、SEM、UV-Vis和BET等表征手段对获得的复合粉体进行物相组成、形貌、可见光吸收性能以及比表面积大小等进行分析和测试。结果表明,改进的Stöber法制备出的球形SiO₂平均粒径约为200 nm,具有良好的分散性。SiO₂/g-C₃N₄复合粉体中SiO₂含量约为75%(质量分数)时,其比表面积最大,约为23.7 m²/g。同时,以罗丹明B和亚甲基蓝为目标污染物,在可见光照射下,探究了不同g-C₃N₄负载量SiO₂/g-C₃N₄复合粉体的光催化性能。结果表明,随着复合粉体中g-C₃N₄含量的降低,复合粉体的可见光催化活性反而逐渐升高,g-C₃N₄含量约为25%(质量分数)时复合粉体光催化降解罗丹明B和亚甲基蓝效果最好。原因可归结为,复合粉体的强吸附增强了可见光催化性能。     

g-C3N4/Bi2MoO6复合光催化剂的制备及性能研究

结合热缩聚法和水热法制备了g-C₃N₄/Bi₂MoO₆复合光催化剂,利用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、氮气吸附-脱附曲线、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、光致发光光谱（PL）等分析测试技术对材料的结构和性能进行了表征,研究了材料光催化降解罗丹明B（RhB）的效果。结果表明,与纯Bi₂MoO₆相比,g-C₃N₄/Bi₂MoO₆复合材料提高了对可见光的吸收能力,减小了带隙宽度,在可见光激发下提高了降解RhB的光催化活性。其中,5% g-C₃N₄/Bi₂MoO₆复合材料对RhB的降解率最高,在可见光照射180 min对RhB的降解率为93%;而同样条件下Bi₂MoO₆对RhB的降解率为58%。重复性实验表明,复合材料在RhB光降解过程中是稳定的,具有较好的应用潜力。