SnS_2纳米材料的水热合成及光催化性质(英文)

在不同的表面活性剂和硫源的条件下,采用水热法制备了多种形貌的SnS2纳米材料,详细讨论了反应条件对其形貌和性质的影响,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、和BET比表面积法对制备的样品的物相、形貌和组成进行了表征,通过光催化降解罗丹明B研究了所得样品的光催化性能。结果表明:表面活性剂和硫源对产物的结构和形貌起到了重要的作用。当Sn4+与表面活性剂的物质量的比为1∶1时,样品均为纯的六方相SnS2。采用柠檬酸三钠为表面活性剂、硫脲为硫源时制得的SnS2纳米片具有最大的比表面积,同时表现出了最优的光催化性能。     

双介孔结构的纳米TiO2/I2复合材料的制备及其可见光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体, 碘溶胶为碘源, 在室温下采用水解沉淀法制备了单质碘和纳米TiO₂复合的双介孔结构光催化剂(M-I₂-TiO₂). 采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、比表面分析(BET)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱和傅里叶变换-红外光谱(FT-IR)对M-I₂-TiO₂进行了表征. 以次甲基蓝(MB)溶液为模拟废水, 对M-I₂-TiO₂的光催化性能进行了评价, 研究了不同热处理温度对光催化活性的影响. 结果表明, M-I₂-TiO₂在可见光区有显著的吸收, 300 ℃热处理得到的样品比表面积高达227.6 m²/g, 600 ℃热处理所得样品的比表面积仍高达111.8 m²/g, 而400 ℃热处理所得样品具有最好的光催化降解性能. 双介孔结构纳米TiO₂/I₂复合材料的光催化降解性能显著高于相同方法制备的纯TiO₂和Degussa P-25商业产品. 催化剂经6次重复使用其光催化活性基本保持不变.     

Bi2MoO6中空微球的制备及其光催化性能

基于Bi₂MoO₆与BiOI晶体结构上的相似性,设计以BiOI为自牺牲模板,通过原位转化法制备得到了Bi₂MoO₆中空微球。通过对时间演化中间产物以及不同温度下产物的物相和形貌进行分析,得出形成Bi₂MoO₆中空微球的最佳反应时间为8 h,最佳温度为120℃。对所制备的Bi₂MoO₆中空微球物相、形貌、比表面积以及光学性能进行了研究,表明Bi₂MoO₆中空微球表面较为疏松,内部为中空结构,具有较大的比表面积,为61 m²·g^-1。在可见光下,以甲基橙为降解对象,对所制备样品的光催化性能进行了评价。结果表明所制备的Bi₂MoO₆中空微球能在80 min内完全降解甲基橙,性能优于不同时间下的中间产物和片状结构Bi₂MoO₆的光催化性能,具有优越的可见光光催化性能。     

Bi2MoO6中空微球的制备及其光催化性能

基于Bi₂MoO₆与BiOI晶体结构上的相似性,以BiOI为自牺牲模板,通过原位转化法制备得到了Bi₂MoO₆中空微球。通过对时间演化中间产物以及不同温度下产物的物相和形貌进行分析,得出形成Bi₂MoO₆中空微球的最佳反应时间为8h,最佳温度为120℃。对所制备的Bi₂MoO₆中空微球物相、形貌、比表面积以及光学性能进行了研究,表明Bi₂MoO₆中空微球表面较为疏松,内部为中空结构,具有较大的比表面积,为61m²·g^-1。在可见光下,以甲基橙为降解对象,对所制备样品的光催化性能进行了评价。结果表明所制备的Bi₂MoO₆中空微球能在80min内完全降解甲基橙,性能优于不同时间下的中间产物和片状结构Bi₂MoO₆的光催化性能,具有优越的可见光光催化性能。     

SnS2/GCP（石墨烯复合粉末）微米复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能

以石墨烯复合粉末为添加剂,采用一步水热法制备了一种SnS₂/GCP微米复合材料。在所得到的复合材料中,SnS₂纳米片相互缠绕组成多孔球状SnS₂颗粒,石墨烯复合粉末均匀的包裹在球状SnS₂颗粒表面。将所制备的SnS₂/GCP微米复合材料用作锂离子电池负极材料测其电化学性能。结果显示,在0.1 A·g^-1的电流密度下可逆比容量为795.6 mAh·g^-1,循环100次后比容量损失不到1%。相比于SnS₂其比容量和循环稳定性得到了明显改善,主要是由于石墨烯复合粉末的加入,不仅缓解了SnS₂颗粒在充放电过程中的团聚和体积膨胀,而且还提高了SnS₂颗粒的电导率。     

SnS2/GCP(石墨烯复合粉末)微米复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能

以石墨烯复合粉末为添加剂,采用一步水热法制备了一种SnS₂/GCP微米复合材料。在所得到的复合材料中,SnS₂纳米片相互缠绕组成多孔球状SnS₂颗粒,石墨烯复合粉末均匀的包裹在球状SnS₂颗粒表面。将所制备的SnS₂/GCP微米复合材料用作锂离子电池负极材料测其电化学性能。结果显示,在0.1 A·g^-1的电流密度下可逆比容量为795.6 mAh·g^-1,循环100次后比容量损失不到1%。相比于SnS₂其比容量和循环稳定性得到了明显改善,主要是由于石墨烯复合粉末的加入,不仅缓解了SnS₂颗粒在充放电过程中的团聚和体积膨胀,而且还提高了SnS₂颗粒的电导率。     

制备参数对高比表面积介孔催化剂La-Co-Zr-O结构与性能的影响

采用双表面活性剂模板(十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇辛基苯基醚的混合物)分解法制备了不同原子比(n_La+n_Co)/(n_La+n_Co+n_Zr)和不同温度焙烧的系列介孔混合氧化物催化剂La-Co-Zr-O。运用XRD、N₂吸附/脱附、XPS和H₂-TPR等技术对催化剂进行了表征，并以CO和C₃H₈氧化为模型反应，考察了组分配比和焙烧温度等参数对催化剂催化性能的影响。比表面积和孔径测试结果表明，样品具有很高的比表面积(108～266 m²·g^-1)和分布集中的孔径(3.4～3.9 nm)，Zr含量较高的样品比表面积较大。XRD结果表明，样品中的活性组分钴物种主要以Co₃O₄形式存在；XPS和H₂-TPR结果表明，样品中可还原的晶格氧的数量、活动度以及表面钴原子浓度均与催化剂对CO和C₃H₈的氧化性能密切相关。原子比为0.5的样品中，较多的晶格氧易于在相对低温下还原；而原子比为0.7的样品表面钴原子浓度较高，这使得两样品均表现出较高的催化活性。经650 ℃焙烧的样品仍保持较高的比表面积(108 m²·g^-1)和分布集中的介孔孔径(最可几孔径约3.8 nm)，且催化活性下降幅度也很小，表明该系列介孔催化剂具有优良的抗烧结能力和介孔热稳定性。     

高比表面TiO2光催化剂的制备及产氢性能研究

以钛酸四丁酯为前驱体，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂合成了高比表面的TiO₂超细纳米粉体。采用XRD、TEM、BET分析方法对催化剂的物相、颗粒粒径及比表面积进行了表征，结果显示TiO₂的晶粒尺寸和比表面积与CTAB添加量和焙烧温度有关。重点考察了不同条件下制备的TiO₂系列光催化剂无氧条件下的光催化分解水产氢性能。实验结果表明，当CTAB与Ti的投料的物质的量之比为0.15，焙烧温度为450 ℃时，获得的晶粒尺寸为5.73 nm、比表面为150 m²·g^-1的TiO₂粉体具有最好的光催化产氢活性，测得的3 h内平均产氢速率为12.5 mL·h^-1。     

三维花状Fe2（MoO4）3微米球的水热制备及电化学性能

以FeCl₃·7H₂O和Na₂MoO₄为原料,采用水热合成法制备三维花状Fe₂（MoO₄）₃微米球。探讨不同合成温度对样品形貌的影响,利用XRD、SEM和EDS等分析技术对样品的结构、形貌进行了表征,对该材料的电化学性能进行了测试。结果表明：Fe₂（MoO₄）₃微米球是由二维纳米片自组装而成的花状结构,合成温度为160℃时,制备的样品具有良好的电化学性能,当电流密度为100mA·g^-1,首次放电比容量为1431mAh·g^-1;并具有较好的循环性能和倍率性能。并对160℃合成样品表现较好电化学性能的原因进行了探讨。     

Sr2Ta2O7纳米片的水热合成及其高效光降解甲基橙溶液的性能研究

采用水热法制备了Sr₂Ta₂O₇纳米片,并通过XRD、UV-Vis、SEM和TEM等手段对其进行了表征。以降解甲基橙溶液为反应模型,研究了Sr₂Ta₂O₇纳米片的光催化性能。光催化结果表明,水热法制备的Sr₂Ta₂O₇纳米片具有更高的光催化降解效率,为固相法制备的块体Sr₂Ta₂O₇样品的2倍。二者催化性能上差异主要是由于两种方法制备的样品具有不同的晶粒大小和比表面积造成的。     

Preparation and photocatalytic activity of high-efficiency visible-light-responsive photocatalyst SnSx/TiO2

Visible-light-responsive composite photocatalysts SnS₂/TiO₂ and SnS/TiO₂ with different mass ratios were prepared by in-situ synthesis technology in solution with commercial TiO₂. The junction-based materials SnS_x (x=1, 2)/TiO₂ were found to have high visible-light photocatalytic performance and possess much better activity than the single-phase SnS_x or TiO₂. The greatly enhanced photocatalytic activity of the SnS_x/TiO₂ composites was mainly attributed to the matching band potentials and efficient charge transfer and separation at the tight-bonding interface between SnS_x and TiO₂. The fact was confirmed by the comparison of photocatalytic activities of the SnS₂/TiO₂ samples prepared by physical mixing method and in-situ synthesis technique.     

形貌可控ZnO微纳米结构的水热合成及光催化性能

以乙醇胺为辅助溶剂,采用水热合成法,制备了花状、梭状和剑状的ZnO微纳米结构。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光光谱(PL)和拉曼光谱等测试手段对样品的形貌、结构、晶相等进行了表征。结果表明所有样品均为六方纤锌矿结构ZnO;其形貌和结晶度可通过改变物质的量的配比nZn2+/nOH-来调控。探讨了反应物配比对产物形貌结构的影响,乙醇胺对不同形貌ZnO的制备起到至关重要作用。以亚甲基蓝为目标降解物,采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)并结合低温氮吸附-脱附比表面测试(BET),研究了花状、梭状和剑状ZnO的光催化活性。结果表明,与商用ZnO相比,制备的ZnO具有更好的光催化活性;样品催化活性与其比表面积不成正比,具有最小比表面积的花状ZnO拥有最好的光催化活性,这可能是由于其低的结晶度和特殊的花状形貌所致。     

形貌可控ZnO微纳米结构的水热合成及光催化性能

以乙醇胺为辅助溶剂,采用水热合成法,制备了花状、梭状和剑状的ZnO微纳米结构。采用扫描电镜（SEM）、Ｘ射线衍射（XRD）、光致发光光谱（PL）和拉曼光谱等测试手段对样品的形貌、结构、晶相等进行了表征。结果表明所有样品均为六方纤锌矿结构ZnO;其形貌和结晶度可通过改变物质的量的配比n_Zn²⁺/n_OH^-来调控。探讨了反应物配比对产物形貌结构的影响,乙醇胺对不同形貌ZnO的制备起到至关重要作用。以亚甲基蓝为目标降解物,采用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）并结合低温氮吸附-脱附比表面测试（BET）,研究了花状、梭状和剑状ZnO的光催化活性。结果表明,与商用ZnO相比,制备的ZnO具有更好的光催化活性;样品催化活性与其比表面积不成正比,具有最小比表面积的花状ZnO拥有最好的光催化活性,这可能是由于其低的结晶度和特殊的花状形貌所致。     

原位红外光谱法研究Gd3+掺杂TiO2光催化降解乙烯性能

随着环境污染的日益严重,寻求环境友好、节能、高效的污染治理技术已成为各国科学研究者致力的目标。以TiO2半导体为主的多相光催化氧化技术因与传统污染处理技术相比具有许多优点而倍受青睐,但是,目前以TiO2为基础的光催化技术还存在量子效率低、太阳能利用率低等技术难题[1,2     

Introducing sulfur vacancies and in-plane SnS2/SnO2 heterojunction in SnS2 nanosheets to promote photocatalytic activity

Due to the relatively sluggish charge carrier separation in metal sulfides, the photocatalytic activity of them is still far lower than expected. Herein, sulfur vacancies and in-plane SnS₂/SnO₂ heterojunction were successfully introduced into the SnS₂ nanosheets through high energy ball-milling. These defective structures were studied by the electron paramagnetic resonance, Raman spectra, X-ray photoelectron spectroscopy, and high-resolution transmission electron microscope analyses. The sulfur vacancies and in-plane heterojunctions strongly accelerate the separation of photoexcited electron-hole pairs, as confirmed by the photoluminescence emission spectra and time-resolved photoluminescence decay spectra. The introduction of sulfur vacancies and in-plane heterojunction in SnS₂ nanosheets results in roughly six times higher photodegrading rate for methyl orange and four times higher photocatalytic reduction rate of Cr⁶⁺ than those of pure SnS₂ nanosheets.     

From Adsorbent to Photocatalyst: The Sensitization Effect of SnO2 Surface towards Dye Photodecomposition

Semiconductor photocatalysis is considered one of the most promising technologies for water purification from toxic organic dyes. However, to reliably evaluate the possibility of using a given material as a photocatalyst, it is crucial to investigate not only the photocatalytic activity but also its affinity towards various dyes and reusability. In this work, we studied the adsorptive/photocatalytic properties of hollow-spherical raspberry-like SnO₂ and its SnO₂/SnS₂ heterostructures that were obtained via a chemical conversion method using three different concentrations of a sulfide precursor (thioacetamide). The adsorptive/photocatalytic properties of the samples towards cationic rhodamine B (RhB) and anionic indigo carmine (IC) were analyzed using uncommon wall zeta potential measurements, hydrodynamic diameter studies, and adsorption/photodecomposition tests. Moreover, after conducting cyclic experiments, we investigated the (micro)structural changes of the reused photocatalysts by scanning electron microscopy and Fourier-transform infrared spectroscopy. The obtained results revealed that the sensitization of SnO₂ resulted not only in the significantly enhanced photocatalytic performance of the heterostructures, but also completely changed their affinity towards dyes. Furthermore, despite the seemingly best photocatalytic performance, the sample with the highest SnS₂ content was unstable due to its (micro)structure. This work demonstrates that dye adsorption/desorption processes may overlap the results of cyclic photodecomposition kinetics.     

球磨时间对浆态床CO甲烷化Ni-Al_2O_3催化剂性能的影响

结合行星式球磨机,采用低温固相法制备Ni-Al_2O_3催化剂,考察了球磨时间对Ni-Al_2O_3催化剂晶相结构(XRD)、还原特征(H2-TPR)、孔道结构(BET)、粒径分布(PSD)、表面形貌(SEM)和浆态床CO甲烷化性能的影响.结果表明,球磨时间为60 min,催化剂(CT-60)平均粒径最小,为141 nm;比表面积最大,为329 m2/g.随球磨时间延长,Ni-Al_2O_3催化剂的甲烷化性能(CO转化率、CH_4选择性和CH_4收率)均先增加后减少.其中,球磨时间为60 min制备的催化剂(CT-60)甲烷化性能最佳,其CO转化率、CH_4选择性和CH_4收率分别达87.9%、8 6.8%和74.3%.结合催化剂表征可知,CT-60优异的性能与其具有较小的颗粒尺寸(141 nm)和较大的比表面积(329 m2·g-1)有很大的关联.即,催化剂颗粒尺寸越小,比表面积越大,其性能越好.