云母负载TiO2/BiVO4复合光催化材料的制备及光催化性能研究

以云母作为载体,通过液相沉淀法,获得了云母负载TiO2/BiVO4复合光催化材料.紫外可见漫反射测试表明,该材料在紫外光区和可见光区均具有较强的吸收性能.以罗丹明B作为光催化降解物,研究了云母负载TiO2/BiVO4复合光催化材料的光催化性能.结果表明:该材料对罗丹明B染料溶液具有明显的降解作用,循环使用3次,仍能保持良好的催化活性.     

类石墨相氮化碳二维纳米片的制备及可见光催化性能研究

以三聚氰胺为原料制备类石墨相氮化碳(g-C3N4),采用球磨与超声联用技术制备g-C3N4二维纳米片. 利用X 射线衍射光谱(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、荧光(PL)光谱等分析手段对制备的催化剂进行了表征. 结果表明: g-C3N4二维纳米片具有与体相g-C3N4相同的晶体结构,片层结构仅有5个原子层厚.g-C3N4二维纳米片增加了对可见光的吸收,提高了光生电子-空穴对的分离效率.以染料罗丹明B的降解反应研究了g-C3N4二维纳米片在可见光下的催化性能. 结果表明,球磨超声1 h后制备的g-C3N4二维纳米片表现出最佳的光催化性能, 150 min 内对罗丹明B的降解率高达94%,是体相g-C3N4的2 倍.     

Cu2O/g-C3N4异质结光催化材料的研究进展

光催化是一种环境友好型技术,能够有效解决环境污染和能源短缺问题,具有广阔的应用前景.其基本原理是半导体催化剂在光照的条件下产生具有强氧化还原能力的活性物种,这些活性物种可用来净化污染物、制备氢气、合成化学品等.n型半导体类石墨相氮化碳(g-C3 N4)具有结构稳定、多孔、可见光响应等特点,在光催化领域有广泛的应用.p型半导体氧化亚铜(Cu2 O)具有导电性高、晶面活性高等特点,并且其能带位置与间隙能够满足光催化水解产氢的要求.然而,受限于材料自身物理化学性质,纯g-C3 N4或Cu2 O都难以获得较高的催化性能.将Cu2 O和g-C3 N4复合形成异质结,能有效提高光生载流子分离效率和可见光利用率,从而提高其光催化性能.本文对Cu2 O/g-C3 N4异质结光催化材料研究进行梳理,总结了异质结形成机制和合成策略,概括了Cu2 O/g-C3 N4异质结催化材料在光催化降解污染物、抗菌、产氢、CO2还原、有机合成等领域的应用,并对未来研究方向进行了展望.     

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％.     

CTAB作用下TiO2/g-C3N4的制备及光催化降解偏二甲肼废水

在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作用下,采用水热合成法制备TiO 2/g-C 3N 4复合材料,研究CTAB对复合材料结构及光谱性质的影响。采用XRD、TEM、N 2吸附-脱附、FT-IR、UV-Vis DRS、PL等测试手段对材料进行表征,并在可见光下进行光催化降解偏二甲肼(UDMH)废水实验。结果表明:在CTAB作用下合成的TiO 2/g-C 3N 4复合材料晶型结构完整,TiO 2粒径更小并且在g-C 3N 4片层上均匀分布,具有较大的比表面积和丰富的介孔结构,复合材料的光吸收带边拓展至450nm,光生空穴-电子复合率明显降低。光催化实验表明,可见光条件下反应120min,UDMH的去除率达到了83.2%,相比未添加CTAB制备的TiO 2/g-C 3N 4提升了13.7%。     

GO增强g-C3N4气凝胶的可见光响应及其光催化降解偏二甲肼废水

以超声剥离、溶液交联和冷冻干燥的方法制得系列GO/g-C3 N4气凝胶材料,优化配比参数,通过SEM,XRD,UV-vis吸收光谱等表征材料物化性能,以光催化降解偏二甲肼(UDMH)废水评估材料的光催化活性.纯g-C3 N4气凝胶以介孔结构为主,随着氧化石墨烯(GO)配比的提高,材料的层状结构、大孔结构逐渐增加,均表现出了较强的吸附性能;GO的质量分数为25％时光催化降解UDMH废水效果最佳、性能稳定,5次循环后,光催化活性仅降低了7.15％.通过能带结构、光电效应及PL谱表征,研究发现g-C3 N4分子轨道能级和带隙(Eg)因受GO层间π-π键与g-C3 N4芳香环的交联作用影响,而提高了对可见光的响应性能;GO的金属特性有利于光生电子空穴对的快速分离,进而提高光催化活性;根据带隙计算及材料本征分子轨道特性,GOCN光催化降解UDMH废水的主要活性物质为·O-2,h+.     

g-C_3N_4/TiO_2对亚甲基蓝光催化性能研究

采用偏钛酸为钛前驱体,三聚氰胺为氮源,制备g-C3N4/TiO2复合纳米光催化材料,研究不同原料配比、焙烧温度及不同焙烧时间制备的g-C3N4/TiO2光催化材料对亚甲基蓝以可见光激发降解亚甲基蓝溶液,考察其光催化活性,采用紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱、三维荧光(FS)光谱进行机理研究。     

银掺杂三氧化钨复合上转换材料的制备与表征

WO₃本身在紫外光下具有很强的光催化性能,在可见光下能力较弱。为了改善其光催化性能,通过热解法和水热法分别制备出WO₃颗粒和WO₃纳米管基体,采用水热还原法制备出不同质量比的WO₃与Ag复合的光催化剂。以罗丹明B为目标降解物,对其光催化性能进行了测试。结果表明:热解法制备的WO₃与Ag的复合并未改善其光催化性能,水热法制备的WO₃纳米管在与银复合后一定程度上提高了WO₃的光催化效果。为了进一步提高其催化效率,把Ag/WO₃与上转换材料NaYF₄∶Yb,Er进行了复合,并对其进行了光催化实验。实验证明Ag/WO₃与上转换材料NaYF₄∶Yb,Er质量比为0.25时,在暗反应过程中罗丹明B浓度有明显的下降。通过实验表明与上转换材料NaYF₄∶Yb,Er的复合使其具有了良好的吸附性能,在对处理环境污染起到了一定作用。     

Ag_2CO_3/Ag/g-C_3N_4 Z-型异质结的制备及可见光催化降解RhB

通过煅烧处理和沉淀反应合成以Ag纳米粒子为电子媒介的Z-型光催化剂Ag_2CO_3/Ag/g-C_3N_4。在可见光照射下,降解RhB评价Ag_2CO_3/Ag/g-C_3N_4复合物的光催化活性。结果表明:Ag2CO3/Ag/g-C3N4样品显示出比纯Ag_2CO_3和g-C_3N_4更强的光催化活性,当g-C3N4与Ag_2CO_3/Ag质量比为20%时,复合物呈现出最好的光催化性能,这归因于在Ag_2CO_3和g-C_3N_4间形成的Z-型异质结构,其有效促进电子转移速率和光生电子-空穴的分离。Z-型异质结构扩展了可见光吸收波长范围(从450nm到670nm),这是由于Ag纳米粒子表面离子共振的结果。捕获实验证实,在光催化降解RhB反应中,·O_2~-和空穴h~+是主要活性物质,·OH是次要活性物质,并提出了增强光催化活性的机理。     

一步法合成高效三元Z型AgBr/Ag/BiVO4光催化剂

采用一锅水热法制得三元Z型溴化银(AgBr)/银(Ag)/钒酸铋(BiVO_4)即(AgBr/Ag/BiVO_4)光催化剂,并对制得的样品的相组成、微观形貌和光催化活性进行了表征。通过可见光照射条件下对罗丹明B的降解来评价AgBr/Ag/BiVO_4的光催化活性。结果表明:AgBr/Ag/BiVO_4呈圆形或不规则的多面体形状,与纯BiVO_4相比,AgBr/Ag/BiVO_4复合材料表现出较高的光催化活性,在硝酸银含量为8%,反应温度为90℃,反应时间为12h条件下,制得的AgBr/Ag/BiVO_4光催化剂的光催化活性最高,对罗丹明B的降解率达到89.8%。这种增强的光催化活性是由于从纯Ag转移BiVO_4可见光下导带电子,然后迅速转移到AgBr的价带,而光生空穴在溴化银价带,抑制光生电子和空穴的复合,导致AgBr/Ag/BiVO_4光催化剂具有较好的光催化活性。     

固混法制备BiVO_4/石墨相氮化碳复合物及其光催化性能表征

通过固混法制备不同BiVO_4含量的BiVO_4/石墨相氮化碳(BiVO_4/g-C_3N_4)复合光催化材料。采用粉末X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜分别对BiVO_4/g-C_3N_4复合催化剂的晶相组成、官能团和微观形貌进行了表征;通过可见光照射下罗丹明B的降解来评价纳米复合材料的光催化活性。结果表明:在可见光照射3h后,30%(质量分数)BiVO_4/g-C_3N_4复合物的降解率最高,达到87%。BiVO_4/g-C_3N_4良好的光催化性能可以归因于在BiVO_4和g-C_3N_4的界面形成的异质结。     

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。     

g-C3N4/高岭土复合材料的制备及其光催化性能研究

以水洗高岭土为载体, 采用盐酸对g-C₃N₄进行质子化处理, 通过浸渍法制备了g-C₃N₄/高岭土复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等手段对复合材料的晶体结构、微观形貌和光学性能进行了表征, 并以罗丹明B为目标降解物, 研究了复合材料在可见光下的光催化性能。结果表明: 当高岭土和g-C₃N₄的质量配比为6︰3时, g-C₃N₄/高岭土具有较优的光催化性能, 其光催化速率是纯g-C₃N₄的8.62倍; 高岭土和g-C₃N₄通过静电吸引力紧密结合在一起, 该复合结构能够有效地降低光生电子和空穴的复合几率, 改善了纯g-C₃N₄光催化材料的吸附性能, 进而有效提高了其光催化性能。     

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。     

g-C3N4掺杂锰锌铁氧体复合物的制备及光催化性能研究

采用自组装方法制备出新型g-C_3N_4掺杂锰锌铁氧体复合物,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR),扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对样品进行了表征。在可见光下通过样品对罗丹明B的降解效果,研究了g-C_3N_4掺杂锰锌铁氧体复合型光催化材料的光催化性能。结果表明:g-C_3N_4掺杂锰锌铁氧体掺杂比(3∶2)相比于单组分锰锌铁氧体和g-C_3N_4,表现出更高的光催化活性。0.5g/L的样品通过210 min的光反应,降解掉溶液中96.0%的罗丹明B。g-C_3N_4/锰锌铁氧体复合物的活性与稳定性相比于单体明显提高。g-C_3N_4掺杂锰锌铁氧体光催化剂具备强磁性材料特点,具有良好的可回收性,5次重复光催化实验后仍有90%以上的降解率,因此其在降解环境污染物方面具有较好的应用前景。     

Ag/AgCl/质子化g-C_3N_4纳米复合材料的制备及其光催化性能的研究

采用沉积-沉淀法制备Ag/AgCl/质子化g-C_3N_4(Ag/AgCl/p-g-C_3N_4)纳米复合材料,通过XRD、TEM、XPS、UV-Vis和PL对样品的结构、形貌和光学性能进行了表征。UV-Vis和PL分析表明,相比于纯gC_3N_4,p-g-C_3N_4和Ag/AgCl/p-g-C_3N_4纳米复合材料对可见光的响应能力和光生载流子的分离效率明显增强。通过可见光下降解甲基橙(MO)、盐酸四环素(TC)和环丙沙星(CIP)溶液评价样品的光催化性能。经优化后的Ag/AgCl/p-g-C_3N_4纳米复合材料在可见光照射60min后对MO的降解率达到90.4%,照射120 min后对TC和CIP的降解率分别为92.4%和76.1%。此外,Ag/AgCl/p-g-C_3N_4纳米复合材料具有良好的光催化稳定性。Ag/AgCl/p-g-C_3N_4纳米复合材料增强的光催化性能归因于Ag纳米颗粒的SPR效应以及Ag、AgCl和p-gC_3N_4之间的协同效应。     

可见光驱动Z-scheme g-C3N4/α-Fe2O3催化剂高效产H2

作为一种新型的具有可见光响应的半导体光催化剂,g-C3N4在光催化产氢领域得到了广泛的研究。然而,纯g-C3N4存在可见光响应范围较窄、光生电子-空穴复合率高、量子效率低等问题。针对纯g-C3N4的缺陷,采用简单的水热合成法制备出一种高效纳米晶胶体g-C3N4/α-Fe2O3复合材料。为了检测g-C3N4/α-Fe2O3的光催化产氢性能,将其引入以NaBH4为底液的体系中。结果表明,当Fe质量分数为1%,体系温度为30℃、NaBH4浓度为50 mmol/L时,产氢量为30 mL。利用PL、EIS以及PC等手段对g-C3N4/α-Fe2O3的光电响应能力进行了分析。结果表明,g-C3N4/α-Fe2O3复合材料具有较低的光致发光强度、较高的光电流密度和较小的电荷转移电阻,说明了光生电荷载流子的有效分离和快速转移。另外,Z-scheme电荷转移途径赋予了g-C3N4/α-Fe2O3较强的氧化能力,为光催化裂解NaBH4提供了较大的驱动力。主要意义在于对光催化产氢有一个新认识,为合理设计和构建Z型光催化剂提供参考。     

基于石墨相碳化氮的光催化降解有机污染物研究进展

环境污染是目前人类面临的严重问题,半导体光催化技术是直接利用太阳能降解有机污染物的方法,有很大的应用潜力。然而大多数半导体光催化剂只能吸收紫外光,对太阳光利用率较低。石墨相碳化氮(g-C3N4)是一种新兴的半导体聚合物材料,无毒副作用、易于制备、能够吸收可见光,受到科研工作者的广泛关注。该文针对g-C3N4及其改性的g-C3N4光催化降解有机污染物应用进行总结和讨论,并对未来的研究方向进行展望。     

TiO_2-Fe_3O_4/MIL-101(Cr)磁性复合光催化材料的制备及其光催化性能

采用原位水热法合成了TiO_2-Fe_3O_4/MIL-101(Cr)磁性复合光催化材料,利用XRD、SEM、UV-Vis DRS、BET和磁学测量系统对复合光催化材料的结构和性能进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,研究了该复合光催化材料的可见光催化活性,并考察了光催化材料的稳定性。结果表明:巯基官能化的Fe_3O_4和TiO_2与MIL-101(Cr)结合成功,复合后的TiO_2-Fe_3O_4/MIL-101(Cr)光催化材料的可见光响应范围得到明显拓宽;当TiO_2的添加量为400mg时所制得的磁性复合光催化材料具有相对较好的光催化降解效果,经过120min光照后,对MB的去除率高达80%;该磁性复合光催化材料具有良好的稳定性和磁分离性能。     

Ag掺杂R-TiO_2/A-TiO_2孔材料的合成及光催化性能研究

以钛酸正丁酯、硝酸银和四氯化钛作为原料,以聚苯乙烯(PS)为模版,采用溶胶-凝胶法、结合水热及光照处理合成了银(Ag)不同掺杂量的金红石相复合锐钛矿相二氧化钛(R-TiO_2/A-TiO_2)多孔光催化材料。并对样品的结构、形貌、光吸收性能及比表面积进行表征,在光照条件下研究了对罗丹明B(RhB)的降解效果。研究结果表明,当Ag掺杂量为3%(wt,质量分数)制得的R-TiO_2/A-TiO_2光催化活性最佳,光照60min后,对RhB的降解率为99.8%。