助催化剂在光催化分解水中的应用

在光催化分解水获取H2的研究中,核心的研究工作不仅致力于开发高效的光催化剂,同时更多研究专注于筛选适宜的助催化剂提升光催化活性。通过在光催化剂表面担载助催化剂,光催化剂的分解水活性显著提高。助催化剂在光催化分解水中的应用越来越多,其研究重心逐步从单助催化剂担载过渡到双组分或多组分助催化剂共同担载。本文对助催化剂的作用机理、种类和应用作一个简要的综述,并对助催化剂的选择和前景做了展望。     

纤维素/ZnO复合膜的制备及其光催化性能

为克服纳米粉体光催化剂易团聚、难回收和容易引起二次污染等缺点,采用"一步"水热法在纤维素膜表面原位生长多孔球形微纳米ZnO颗粒。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)和热重分析仪(TG)分析了纤维素/ZnO复合膜的微观形貌、组成、晶体结构、热稳定性以及ZnO的负载量;采用紫外-可见分光光度计根据亚甲基蓝溶液的降解测试其光催化活性。结果表明:该方法可成功实现纤维素膜对ZnO颗粒的负载,且当加热时间为12h时,负载的ZnO颗粒数量多分布均匀,且为多孔球状并呈典型的纤锌矿结构。在紫外光照射下,纤维素/ZnO复合膜具有优越的光催化性能,可用于降解染料等有机物;当ZnO负载量为6 mg时,3h内亚甲基蓝的催化效率为90%。     

Fe3O4/SiO2/Bi2WO6磁性复合光催化剂的制备及其光催化性能

钨酸铋(Bi₂WO₆),结构最简单的Aurivillius相化合物,是近期受到研究者关注的新型光催化材料。然而,光催化剂粉末在反应介质中难被回收,工业化应用成本较高。本文用三步方法合成了可回收的Fe₃O₄/SiO₂/Bi₂WO₆磁性复合光催化剂,通过溶剂热法合成具有磁性的Fe₃O₄,用溶胶凝胶法在Fe₃O₄表面覆盖SiO₂层,后将磁性颗粒与Bi₂WO₆纳米片相结合。光催化剂的形貌结构及性能通过XRD、SEM、PL、UV-vis进行表征测试。结果表明,直径约500 nm的Fe₃O₄微球附着在边长约500 nm的Bi₂WO₆纳米片的表面,SiO₂在两者之间起到了粘连作用。光催化剂Fe₃O₄/SiO₂/Bi₂WO₆对于罗丹明B的光降解活性较好,且有一定磁性,可以通过外加磁场将其从溶液中分离,有较大的应用潜力。     

纳米ZnO的制备及气相光催化性能研究

为了验证ZnO光催化剂对电厂烟气中NO的氧化效果,对初始浓度300 ppm的NO气体进行了紫外光下负载型ZnO光催化实验。研究所采用的纳米ZnO光催化材料由水热合成法制备,并与商业ZnO的效果进行了对比。用SEM和XRD对其进行了表征。实验结果表明,特定条件下,NO的氧化率达到14%,说明ZnO应用到气相光催化时还需要一定改进。     

TiO_2/Al_2O_3/Fe_3O_4的低温水热法制备及其光催化和磁回收性能

以原位合成法制备的Al2O3/Fe3O4磁性粒子为载体,采用低温水解法制备了Ti O2/Al2O3/Fe3O4磁载光催化剂。用XRD、SEM、TEM等对制备的磁载光催化剂的结构进行了表征。以25 mg/L苯酚为模拟污染物,对制备的磁载光催化剂的催化性能进行了考察。结果表明:对于n(Ti O2)∶n(Al2O3)∶n(Fe3O4)=60∶5∶1条件下制备的磁载光催化剂,当光催化反应时间为120 min,催化剂质量浓度(以Ti O2计)为1 g/L时,降解苯酚的反应速率常数为0.022 3,循环使用5次后,反应速率常数仅下降0.004 1,平均回收率可达85.06%。     

光解水制氢催化剂的研究进展

面对人类对能源的需求持续增长以及化石能源的日益枯竭和其带来的环境污染问题,开发太阳能对于解决能源问题具有非常重要的意义。利用太阳能分解水制氢是一种将太阳能转换为氢能的有效方式。根据近年来国内外太阳能分解水制氢催化剂的研究现状,分别对半导体光催化剂和金属配合物光催化剂进行综述,并且从可持续发展和实际应用的角度出发,针对各自的优缺点,提出今后应该开发具有高效且成本低廉的非贵金属配合物光催化剂,或尝试与半导体光催化剂结合应用,提高制氢效率。     

锰掺杂纳米二氧化钛的制备及其可见光催化性能

分别以MnSO4.H2O和MnC2O4.4H2O为锰源,采用水热法制备了锰掺杂的Mn-TiO2光催化剂,并采用X射线衍射、紫外-可见光漫反射光谱等技术对样品进行了表征。以罗丹明B的光催化降解为模型反应,考察了不同锰源、锰掺杂量对催化剂光催化性能的影响。结果表明,所有制备的Mn-TiO2均表现为锐钛矿相,Mn的掺杂抑制了TiO2晶粒生长,且以MnSO4.H2O为锰源制备的Mn-TiO2粒径略小于以MnC2O4.4H2O为锰源制备的样品,所有Mn-TiO2催化剂的光响应范围拓宽至可见光区域,对罗丹明B具有明显的可见光降解效果,并且以MnSO4.H2O为锰源的催化剂具有较高的光催化活性。     

炉渣制光催化剂催化降解罗丹明B的机理

以废弃炉渣为原料制备了光催化剂GN,通过催化降解不同浓度的罗丹明B模拟废水,考察了该催化剂的光催化活性。通过GN的红外吸收光谱和紫外吸收光谱,对反应机理进行了初步探讨,拟合了GN催化降解不同浓度模拟废水的反应动力学方程。结果表明:光催化剂GN对罗丹明B模拟废水有很高的降解效率,能将罗丹明B分子转化为小分子有机物。光催化氧化降解的不同阶段可以用不同的动力学方程表征,并且随着模拟废水的初始浓度的不同而不同。     

N-Ti-ZSM-5分子筛的合成及光催化性能研究

以叠氮化钠为氮源、硅溶胶为硅源、钛酸四丁酯为钛源,按2.5N∶65Ti∶100SiO2∶12Na2O∶2Al2O3∶2500H2O的摩尔比,采用静态水热合成法合成了N-Ti-ZSM-5分子筛,并采用XRD、TEM等对分子筛样品进行了表征。研究了所合成的分子筛的光催化性能,考察了催化剂的含氮量、催化剂的投加量、pH值以及光源等因素对光催化降解亚甲蓝的影响。并在可见光下处理10mg/L的亚甲基蓝,光催化20min,脱色率和降解率分别达到了75.84%和76.68%,取得了良好的效果。     

卷心菜型的NiO为载体的钛酸钡光催化剂的性能研究

在六亚甲基四胺与硝酸镍的水溶液中,水热反应制备了由二维曲面组成的卷心菜型的具有六方晶相结构的NiO粉体,曲面的尺寸约为2μm×3μm,厚度约为100nm,二维曲面间具有大量的间隙。以该NiO作为载体,用溶胶-凝胶法在NiO载体上负载了钛酸钡纳米涂层作为光催化剂,探讨了溶液的pH值、外加添加剂、催化剂用量和磁场强度等因素对染料废水的模拟物亚甲蓝光催化降解的影响。随着外加磁场的增大,其光催化性能也相应增加。