多孔金属氧化物半导体薄膜的制备及光催化性能

以垂直蒸发沉积法制备的聚苯乙烯(PS)胶态晶体为模板,采用溶胶–凝胶法制备多孔ZnO和TiO_2薄膜,分别考察其对罗丹明B(Rh B)溶液的光催化降解效果。使用扫描电子显微镜观察PS胶态晶体以及多孔ZnO和TiO_2薄膜的形貌,以紫外–可见吸收光谱仪表征光催化降解效果。结果表明:PS微球分散液浓度为0.025%时,胶态晶体为单层和多层结构,随着浓度增加至0.100%,胶态晶体呈现完善的多层结构;PS微球分散液浓度为0.100%、ZnO溶胶浓度为0.3 mol/L制备的多孔ZnO薄膜对Rh B降解效果较好;PS微球分散液浓度为0.025%、TiO_2溶胶浓度为0.1 mol/L获得的多孔TiO_2薄膜对Rh B降解效果较好。多孔ZnO薄膜对Rh B的降解效果优于多孔TiO_2薄膜。     

溶剂热合成多级ZnO微球及其光催化降解苯酚

以乙二醇为溶剂,KAc为助剂,采用溶剂热法合成多级ZnO微球。通过改变反应温度来调控ZnO微球形貌,并对合成的ZnO微球进行XRD、SEM、PL和UV-Vis DRS等表征分析。结果表明,合成的ZnO为六方纤锌矿晶体结构,由短纳米棒自组装成多级微球。在紫外-可见光照射下,ZnO表现出优异的光催化降解苯酚活性,180℃合成的ZnO样品光催化活性明显优于其他温度合成的样品。用0.1 g的ZnO降解100 mL浓度为5 mg·L^(-1)的苯酚溶液,光照150 min降解率达94.5%。多级ZnO微球光催化性能的提高可推测为较窄的禁带宽度(3.08 eV)有利于吸收光子,较小的晶粒尺寸(25.38 nm)、粗糙的表面以及中空结构有利于反应液与催化剂表面的充分接触。此外,由捕获实验证实光催化降解苯酚的机理是羟基(·OH)为主要的活性自由基,在苯酚降解过程中起主要作用。     

W掺杂的大孔-介孔TiO_2光催化剂的制备及性能研究

以聚苯乙烯(PS)微球为硬模板,聚醚P123为介孔导向剂,采用溶剂蒸发自组装法(EISA)制备了有序大孔-介孔W-TiO2薄膜。考察了金属W的掺杂量对光催化性能的影响。结果表明,大孔-介孔结构和W掺杂可以显著提高Ti O2薄膜材料在可见光区域的光催化活性,Ti与W的摩尔比为100∶4时,光催化活性最高,光催化降解5 mg/L罗丹明B,60 min降解完全。     

热蒸发法制备ZnO微／纳米材料的光催化性能研究

采用简单的热蒸发法,调控温度与催化剂制备了ZnO微／纳米材料,通过扫描电子显微镜（SEM）和X-射线衍射（xRD）对产物的结构和形貌进行了表征,并以甲基橙溶液为光催化反应模型降解物,考察了样品的光催化活性。结果显示,ZnO微／纳米材料为六角纤锌矿结构,Ni（NO3）2催化剂的存在对不同温度下生成的ZnO光催化效率有较显著影响。     

W掺杂的大孔-介孔TiO_2光催化剂的制备及性能研究

以聚苯乙烯(PS)微球为硬模板,聚醚P123为介孔导向剂,采用溶剂蒸发自组装法(EISA)制备了有序大孔-介孔W-TiO2薄膜。考察了金属W的掺杂量对光催化性能的影响。结果表明,大孔-介孔结构和W掺杂可以显著提高Ti O2薄膜材料在可见光区域的光催化活性,Ti与W的摩尔比为100∶4时,光催化活性最高,光催化降解5 mg/L罗丹明B,60 min降解完全。     

AgBr/ZnO复合材料光催化剂及其光催化性能

通过一步水热法制备了AgBr/ZnO复合光催化剂,并采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外–可见光漫反射光谱仪和光致发光光谱仪对样品进行表征,分析了AgBr/ZnO体系的合成对材料光催化性能的影响。以罗丹明B溶液为目标污染物,研究复合催化剂的光催化活性。结果表明:在制备的复合样品中,Ag Br与ZnO摩尔比为1:5时(AgBr/ZnO-2)光催化活性最好,在可见光照射下,60 min对罗丹明B的降解率可达98.98%,相比于ZnO光催化活性明显提升,降解速率常数提升了11.08倍;与商用TiO2(P25)相比,降解速率常数提升了10.14倍,这主要归因于Ag Br/ZnO拥有比ZnO更低的电子空穴复合概率,且复合催化剂的光学吸收带边发生红移,从而增强了对可见光的吸收。     

Ce-ZnO@TiO2纳米薄膜的制备及其光催化性能研究

将低温常压水热法制备的ZnO纳米花通过稀土Ce掺杂和TiO_2纳米纤维原位固定,自组装形成ZnO@TiO_2和Ce-ZnO@TiO_2宏观薄膜,以罗丹明B和甲基橙为降解底物,搭建循环光催化反应装置,研究薄膜材料的光催化活性。实验结果表明,Ce-ZnO,ZnO@TiO_2和Ce-ZnO@TiO_2复合物的光催化活性分别是单纯ZnO的1.6倍,1.4倍和1.9倍。由此可见,Ce的掺杂和ZnO/TiO_2异质结的形成,都将提高材料的光催化活性,而且产品的宏观膜形态便于回收重复利用。     

ZnO薄膜的制备及光催化性能研究

采用溶胶 凝胶法在石英玻璃基底上制备出性能优良的ZnO薄膜。并通过XRD、AFM和UV VIS吸收光谱对薄膜的结构及形貌进行表征,研究了降解温度、苯酚溶液的初始浓度和空气流量对ZnO薄膜光催化性能的影响,ZnO薄膜光催化降解苯酚的最佳条件：降解温度25～45 ℃,空气流量40 mL·min^－1。起始浓度越低,降解效果越显著,同时实现了ZnO薄膜催化剂的固载,催化效果显著。同时研究了ZnO薄膜催化剂的固载。固载后的ZnO薄膜催化剂催化效果显著,且便于回收利用。     

复合材料TiO_2-Bi_2O_3的制备及光催化性能

采用均匀沉淀法,以硫酸钛为前躯体,制备TiO_2-Bi_2O_3复合粉体材料。以罗丹明B为目标降解物,研究了热处理温度、催化剂用量对该复合材料光催化性能的影响。光催化活性随焙烧温度升高而增大,550℃焙烧的样品光催化活性高。当催化剂用量为0.026g/10 m L时,20 mg/L的罗丹明B溶液在紫外光照射100 min后,降解率可达到90%。该复合物对罗丹明B溶液的光催化降解符合一级动力学方程。     

YBO3微米球的水热合成及光催化性能

采用水热法制备了YBO3微米球。利用XRD、FESEM、TEM、XPS和UV-Vis等对样品的结构、形貌和光学性能进行了表征。在紫外光照射下,采用CHI660E电化学系统研究了样品的电化学性能,并通过罗丹明B的降解反应考察了样品的光催化活性。结果表明：YBO3微米球由纳米片自组装形成;与YBO3微米颗粒相比,YBO3微米球的吸收光谱发生明显红移,在紫外光范围内有较强的吸收;并且YBO3微米球具有较高的光电流和较小的载流子迁移阻力,光催化活性明显提高,40 min对罗丹明B的降解率达到90.9%。     

YBO3微米球的水热合成及光催化性能

采用水热法制备了YBO_3微米球。利用XRD、FESEM、TEM、XPS和UV-Vis等对样品的结构、形貌和光学性能进行了表征。在紫外光照射下,采用CHI660E电化学系统研究了样品的电化学性能,并通过罗丹明B的降解反应考察了样品的光催化活性。结果表明:YBO_3微米球由纳米片自组装形成;与YBO_3微米颗粒相比,YBO_3微米球的吸收光谱发生明显红移,在紫外光范围内有较强的吸收;并且YBO_3微米球具有较高的光电流和较小的载流子迁移阻力,光催化活性明显提高,40 min对罗丹明B的降解率达到90.9%。     

基于氧化锌阵列的光降解性能研究

利用太阳能解决环境污染问题是当今世界的研究热点,氧化锌(ZnO)作为经典的半导体材料在光催化降解有机污染物领域研究甚广。本文从催化剂有效回收的角度考虑,摒弃传统的ZnO粉末状催化剂,通过多种制备方案在透明的玻璃基片上制备不同形貌的ZnO阵列光催化剂,实验结果表明,ZnO纳米棒阵列具有更高的光降解活性,2h后罗丹明B的脱色率达到100%。这种兼具高活性及易回收性质的阵列催化剂为水污染治理提供了新的思路。     

AgBr/ZnO的制备及其光催化性能研究

采用化学沉淀法制备出AgBr/ZnO复合催化剂,研究了不同比例复合催化剂(1∶10、1∶7.5、1∶5、2∶5、3∶5)对罗丹明B的降解性能,并探究了不同催化剂用量对罗丹明B的降解性能。实验表明,AgBr/ZnO复合催化剂具有更高的光催化活性。     

氧化亚铜/氧化锌复合薄膜的制备及可见光催化研究

以导电玻璃(FTO)为基底,采用连续阴极电沉积方法在多孔结构的ZnO薄膜上合成具有单一(111)择优取向的Cu2O,制备了Cu2O/ZnO复合薄膜。采用X射线衍射和扫描电镜分别对薄膜的结构及形貌进行了表征。光吸收谱显示复合薄膜在可见光范围内具有较好的光吸收性能。可见光催化降解罗丹明B的实验表明,由于在两半导体接触界面上发生了电荷的转移,Cu2O/ZnO复合薄膜比单一的Cu2O薄膜具有更高的光催化活性,在2.5h内对罗丹明B的降解率可达到70%,而在相同条件下Cu2O薄膜的降解率仅为60%。     

电泳法制备二氧化钛/多壁碳纳米管薄膜及其光催化降解罗丹明B的性能

用电泳沉积法在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃上制备了TiO2/多壁碳纳米管(MWCNTs)纳米复合薄膜。对薄膜的表面形貌、晶相结构和光谱特性进行表征。以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性进行测定,讨论了罗丹明B溶液的pH值、通入气体以及不同辐射光波对薄膜光催化性能的影响。结果表明:制备的TiO2/MWCNTs薄膜是粒子结合紧密、粒径和孔径分布均匀的介孔纳米复合薄膜。该薄膜具有较高的光催化活性,以卤钨灯光照120min,对罗丹明B的降解率达到92.4%,是TiO2薄膜的1.2倍。复合薄膜光催化活性的提高,主要归因于膜层中形成TiO2/MWCNTs异质结和良好的碳纳米管电子通道,以及薄膜对O2和激发电子还原反应的催化作用。     

磁控溅射制备非晶态WO_3薄膜的光催化性能

采用射频反应磁控溅射工艺在玻璃基片上沉积了非晶态WO3薄膜。通过光催化降解亚甲基蓝和罗丹明B溶液实验,研究了所制WO3薄膜的光催化活性和使用寿命。X射线衍射(XRD)分析表明:所制备的WO3薄膜为非晶态。光催化实验表明:紫外光照3h后,薄膜对亚甲基蓝和罗丹明B溶液的最大降解率分别为83.26%和72.73%。重复使用3次后,薄膜对亚甲基蓝的降解率保持在75%以上,7次使用后薄膜基本丧失光催化活性。采用去离子水超声处理30min的方法可使已失活薄膜对亚甲基蓝的降解率从20%恢复至81%。     

BiOCl/Bi_2WO_6复合材料的制备及其光催化性能研究

通过水热-溶剂热法制备了BiOCl/Bi_2WO_6复合材料。采用XRD、SEM、UV-Vis DRS等测试手段对复合光催化剂的结构、形貌和光学性质进行表征。通过光催化降解罗丹明B溶液对其光催化性能进行评价。结果表明:与纯Bi2WO6样品相比,BiOCl/Bi_2WO_6样品对罗丹明B的光催化降解能力显著增强,且复合光催化剂具有较高的稳定性,重复使用4次后,罗丹明B的降解率变化不明显,仍可达到97.8%。     

超声协同g-C3N4光催化降解罗丹明B的研究

采用高温热解法制备石墨相氮化碳,采用XRD对制备样品进行表征,并将g-C_3N_4催化剂用于超声协同下光催化降解罗丹明B。探究了超声与光催化对降解罗丹明B的协同作用,以及超声功率、溶液初始pH、光催化剂浓度和罗丹明B初始浓度等对罗丹明B降解效果的影响,对催化剂的循环催化性能进行了测试,并对超声协同光催化降解罗丹明B的主要活性物质和机理进行讨论。结果表明:超声功率为300 W,溶液初始pH=4,g-C_3N_4质量浓度为4 g/L,罗丹明B初始质量浓度为15 mg/L时,对罗丹明B的降解效率最佳,100 min去除率能达到近100%,且主要活性物质为·OH和·O~(2-)。     

氧化钨空心球制备及其光催化性能

在较低温度下制备出氧化钨空心球,一方面可以提高催化剂对光源的利用率,另一方面能够降低催化剂成本。以氯化钨为钨源,将其在70 ℃下醇解和水解,于磺化聚苯乙烯微球表面形成氧化钨前驱体纳米颗粒,通过煅烧制备了氧化钨空心球。利用场发射扫描电镜（FE-SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和综合热分析（TG-DTG）对所制备的产物进行表征。通过光催化降解罗丹明B溶液来测试氧化钨空心球的催化性能,结果表明光照60 min后催化剂对罗丹明B溶液的光催化降解率可达86.61%。     

CDs/ZnO/g-C3N4三元组份协同作用促进光催化降解染料

采用浸渍-热聚合法制备CDs/ZnO/g-C3N4复合材料，考察其对罗丹明B的光降解效率。利用 XRD、TEM、XPS、UV-Vis DRS、FI-IR等手段对催化剂进行表征和评价。结果表明：CDs/ZnO/g-C3N4仍保持石墨相g-C3N4的晶型结构，三元组份相互协同作用使CDs/ZnO/g-C3N4表现出优异的光催化性能，其降解罗丹明B的效果优于单体g-C3N4、ZnO及ZnO/g-C3N4，脱色率可达到70%左右。