Pt助剂对N掺杂TiO2可见光光催化性能的影响

考察了Pt促进的N掺杂TiO2(Pt/N-TiO2)催化剂对光催化降解有机污染物性能的影响及其作用本质.采用X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、光电化学和荧光光谱等手段对催化剂进行了表征,并考察了样品在可见光下光催化降解甲基橙(MO)的反应性能.结果表明,Pt的存在并未明显改变N-TiO2的晶...     

钕掺杂提高TiO2光催化活性的机制

采用X射线衍射(XRD), BET吸附, X射线光电子能谱(XPS)表征了溶胶凝胶法制备的Nd掺杂TiO2光催化剂的晶体结构、表面电子结构与化学组成. 以甲基橙为有机底物, 测试Nd掺杂对光催化剂吸附性能和光催化活性的影响. 结果表明, Nd掺杂可阻碍TiO2的晶相转变, 减小光催化剂的晶粒尺寸, 比表面积增大. Nd掺杂提高光催化剂表面三价钛(TiⅢ)的含量及其对甲基橙的吸附能力是其提高TiO2光催化降解甲基橙活性的主要原因. Nd掺杂量为1.2%时, 光催化剂活性最高.     

Pt/BiOCl纳米片的制备、表征及其光催化性能

采用光化学沉积法制备了一系列不同Pt含量的新型Pt/BiOCl纳米片光催化剂,运用N2物理吸附-脱附、X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱、光致发光光谱、紫外-可见漫反射光谱等手段对Pt/BiOCl进行了表征,并以λ=254nm的紫外灯和钨灯为光源,考察了Pt含量对Pt/BiOCl光催化降解酸性橙II活性的影响.结果表明,沉积的Pt对BiOCl样品比表面积的影响不大,但可有效增强催化剂对可见光的吸收能力,显著抑制光生电子与空穴的复合.当Pt含量为1%~2%时,能大幅度提高紫外光下BiOCl催化降解染料的活性,并产生可见光活性.这是由于Pt/BiOCl具有一定的可见光吸收能力,产生了Pt纳米粒子的等离子体光催化作用.     

微波超声强化银掺杂TiO_2催化剂光催化活性的研究

在[Bmim]PF6离子液体介质中,用溶胶凝胶-微波干燥法制备银掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Ag.以甲基橙为有机污染物,用微波超声组合仪分别在微波(MW)、紫外(UV)、紫外-微波(UV-MW)和超声-紫外-微波(UT-UV-MW)4种条件下降解甲基橙溶液,考察银掺杂对催化剂降解甲基橙的影响,以提高催化剂光催化性能.分别用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、热重-差示扫描量热分析(TG-DSCDTG)、固体紫外可见分析(Uv-vis)和红外分析(IR)对TiO_2-Ag催化剂进行测试表征.结果表明,优化条件下制备TiO_2-Ag催化剂在UV、UV-MW和UT-UV-MW条件下降解甲基橙35 min后,甲基橙的降解率分别为88.05%、93.98%和99.84%;降解甲基橙55min后,甲基橙的降解率分别为98.79%、99.05%和99.90%.在UTUV-MW条件下降解25min后,降解率接近100%.表明TiO2-Ag催化剂具有较高的光催化降解活性,微波超声协同作用加快光催化降解反应进行.催化剂的结构分析表明,银掺杂抑制了二氧化钛晶相的转变,使相变温度升高,稳定性增强;同时,催化剂向可见光区扩宽了光响应范围,提高了量子效率,从而光催化性能得以提高.     

Cu2+掺杂的Bi2O3的制备及光催化性能的研究

本文采用并流沉淀法制备了Cu2+掺杂的纳米Bi2O3光催化剂(Cu/Bi原子比分别为1%,2%,3%和4%)。以甲基橙模拟有机污染物对催化剂的光催化性能进行了考察。用比表面(BET)、X-射线粉末衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS),紫外-可见漫反射光谱(DRS)和表面光电压谱(SPS)对所制备的催化剂进行了表征。结果表明,Cu2+掺杂量为3%时制备的Bi2O3具有最高的比表面积、孔容、最小孔径和晶粒尺寸。对甲基橙的光催化脱色结果显示掺杂量为3%时Cu2+-Bi2O3表现出最佳的光催化活性。     

新型Fe掺杂钙钛矿型KMgF_3光催化剂制备及性能

通过微乳液法制备了Fe掺杂钙钛矿型KMgF_3光催化剂,运用扫描电子显微观察(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL spectra)、X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂形貌、结构及理化特性等进行表征。考察了制备材料对水体中罗丹明B和甲基橙的光降解性能和其稳定性。结果表明,Fe~(3+)通过取代Mg~(2+)掺杂进入KMgF_3晶格形成均质固溶体,抑制晶粒长大和团聚的同时形成新的掺杂能级和浅电子陷阱,显著改善催化剂的光谱响应和抑制催化剂表面光生电子和空穴的复合。最适Fe~(3+)掺杂量为Mg~(2+)的1/4(摩尔分数),掺杂催化剂对水体罗丹明B、甲基橙的降解率30min内分别可达92%、91%,相比未掺杂的催化剂,降解率分别显著提升了约63%、68%。经5次光降解实验循环后,掺杂催化剂活性仍可保持新鲜催化剂的90%以上。     

Fe-Ni 共掺杂 ZnO 的制备及其光催化降解甲基橙活性

 采用溶液法制备了 Fe-Ni 共掺杂 ZnO 光催化剂, 并运用 X 射线衍射、扫描电镜和原子发射光谱等对催化剂进行了表征. 以甲基橙 (MO) 为模型污染物, 评价了样品的光催化活性, 考察了甲基橙初始浓度及其 pH 值, 以及催化剂用量等对光催化反应性能的影响. 结果表明, Fe-Ni 共掺杂降低了 ZnO 的结晶度, 并促进了晶粒的长大. 光催化降解反应表明, Fe-Ni 共掺杂显著提高了 ZnO 光催化降解甲基橙的活性, 当催化剂用量为 0.6 g/L, 经 120 min 紫外光照射时, 可使甲基橙溶液 (10 mg/L) 降解率达到 93.5%. 关键词：铁; 镍; 共掺杂; 氧化锌; 光催化; 甲基橙; 降解     

尖晶石型(Zn1-xCdx)2SnO4粉体的制备与光催化性能

运用化学共沉淀法,制备了尖晶石型(Zn1-xCdx)2SnO4(x=0.04,0.05,0.06,0.07,0.08)纳米粉体.通过X射线衍射分析(XRD)、光电子能谱分析(XPS)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)及光度法等手段研究了粉体结构及不同掺杂量对光催化活性的影响,确定了最佳掺杂量和热处理温度.以波长λ=312nm的光源对甲基橙水溶液进行光催化降解实验,讨论了光催化剂用量、甲基橙浓度、催化剂烧结时间、试液的pH值、光照时间等与甲基橙脱色率的关系.结果表明,该复合氧化物粉体平均粒径小于30nm,属立方晶系.在实验条件下,Cd2 的加入使Zn2SnO4的光催化活性明显提高,甲基橙的脱色率可达到98%.     

Pt/Si-MCM-41介孔结构对低温NO+H2+O2反应的影响

将Pt/Si-MCM-41用于H2选择催化还原(H2-SCR)消除NO的反应. X射线衍射分析、N2吸附/脱附、氢吸附和透射电镜等分析结果表明,介孔Si-MCM-41具有大的比表面积和孔体积有利于活性组分Pt的分散, Pt/Si-MCM-41催化剂在富氧和80000 h-1空速的条件下,其H2-SCR低温活性在100 ℃达到60.1%,优于Pt/Si-ZSM-5和Pt/SiO2催化剂,其选择性在120 可达70%. 当Si-MCM-41的介孔结构被破坏时,H2-SCR反应活性明显下降,最大活性在120 ℃仅为15%. 漫反射红外光谱(DRIFTS)测试表明, —NO3物种是Pt/Si-MCM-41催化剂在H2-SCR反应中的主要中间物种.     

铬和硫共掺杂二氧化钛催化剂的制备及其可见光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体,硝酸铬和硫脲为掺杂离子给体,通过溶胶-凝胶法成功制备了纯TiO2、不同浓度的铬掺杂和铬/硫共掺杂TiO2光催化剂.以靛红为目标污染物,进行了可见光催化降解活性测试实验.结果表明,共掺杂催化剂的活性高于未掺杂和单掺杂催化剂.当共掺杂催化剂含0.60%(原子比)的铬,1.2%(原子比)的硫,焙烧温度为500℃时具有最高的光催化降解活性.X射线衍射、N2吸附、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射吸收光谱表征结果显示,共掺杂催化剂为锐钛矿型,具有较高的比表面积,对可见光有较强的吸收能力.共掺杂TiO2具备较高可见光催化活性的原因可能是铬掺杂降低了TiO2的禁带宽度,拓展了可见光吸收区域,而硫掺杂能够维持体系的电荷平衡,增强催化剂对可见光的吸收.     

PO43-掺杂Bi2O2CO3/Bi0的制备及其可见光催化性能

构建氧空位以及附着金属单质Bi(Bi⁰)是增强半导体材料光吸收性能、促进半导体光生载流子分离的有效方法。通过简单的共沉淀法及氢气热还原成功制备了PO₄^3-掺杂Bi₂O₂CO₃附着Bi⁰(Bi-P-BOC)的可见光催化剂,并对其在可见光下催化降解氧氟沙星(OFX)的性能及机理进行了研究。材料表征结果表明BOC随着PO₄^3-的均匀掺杂,可见光吸收能力增强,表面缺陷增多,比表面积增大。而随着氢气热还原,BOC表面形成 Bi⁰的同时也原位构建了大量的氧空位。可见光催化性能测试表明,Bi-P-BOC可以在180 min内降解约85%的OFX,降解速率为0.013 0 min^-1,是BOC降解速率的8倍。Bi-P-BOC光催化降解机理表明其具有更好的可见光吸收能力,Bi⁰以及氧空位的存在促进了光生载流子的分离,h+是其光催化降解过程中的主要的活性氧物种(ROS),此外,¹O₂和·O₂^-也对降解有一定贡献。     

PO43-掺杂Bi2O2CO3/Bi0的制备及其可见光催化性能

构建氧空位以及附着金属单质Bi(Bi⁰)是增强半导体材料光吸收性能、促进半导体光生载流子分离的有效方法。通过简单的共沉淀法及氢气热还原成功制备了PO₄^3-掺杂Bi₂O₂CO₃附着Bi⁰(Bi-P-BOC)的可见光催化剂,并对其在可见光下催化降解氧氟沙星(OFX)的性能及机理进行了研究。材料表征结果表明BOC随着PO₄^3-的均匀掺杂,可见光吸收能力增强,表面缺陷增多,比表面积增大。而随着氢气热还原,BOC表面形成Bi⁰的同时也原位构建了大量的氧空位。可见光催化性能测试表明,Bi-P-BOC可以在180 min内降解约85%的OFX,降解速率为0.013 0 min^-1,是BOC降解速率的8倍。Bi-P-BOC光催化降解机理表明其具有更好的可见光吸收能力,Bi⁰以及氧空位的存在促进了光生载流子的分离,h⁺是其...     

K/Cl掺杂g-C_(3)N_(4)的制备及其光催化性能研究北大核心CSCD

采用湿化学方法制备了K/Cl掺杂石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米材料.以三聚氰胺、KCl作为前驱体,经过溶解、沉淀和焙烧过程,使K/Cl元素在g-C_(3)N_(4)结构上均匀分布.K/Cl掺杂的引入并不影响g-C_(3)N_(4)物相的形成,而是使样品的比表面积增加至18.36 m^(2)·g^(-1),是纯g-C_(3)N_(4)的1.7倍.利用光催化降解气态污染物来表征材料的光催化性能,结果表明,全光谱光照下CN-K/Cl-0.07的性能是纯g-C_(3)N_(4)的2.0倍.光催化性能的提升归因于K/Cl双原子掺杂,不但提升了材料的光吸收能力,而且有利于光生电子-空穴的分离.4次循环试验后,CN-K/Cl-0.07光催化降解异丙醇的性能没有明显降低,证明其具有良好的稳定性.K/Cl掺杂g-C_(3)N_(4)光催化活性高且使用性能好,将会在气体污染物降解领域产生广泛的应用.     

基于掺Zn氮化碳和BiVO4构建Z型光催化系统实现完全分解水

随着现代工业的迅猛发展和化石燃料的过量使用, 全球范围内能源和环境问题日益严峻, 因此利用丰富的太阳光能分解水来直接制取清洁的氢气具有诱人的应用前景. 目前, 聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C3N4)因其廉价、稳定、不含金属组分和独特的电子能带结构已被广泛应用于光解水产氢研究. 然而, 氮化碳具有结晶度差、光生载流子易复合的缺点.众所周知, Z型体系可以很好地减少电子和空穴的复合问题. 同时, 催化剂只需分别满足光解水过程的一端, 这使得半导体光催化剂的选择非常丰富, 可以大大拓宽材料体系. 因此, 将g-C3N4运用到Z型体系中的研究得到了广泛关注. 然而, 这些研究多集中在如何增强g-C3N4的产氢能力方面, 对实现水的完全分解的研究鲜见报道.本实验设计了这样一种Z型体系: 使用掺Zn的g-C3N4作为产氢端, BiVO4作为产氧端, Fe3+/Fe2+作为氧化还原对. 实验结果表明, 该体系可以在全波段下实现水的完全分解(氢氧比为2:1), 并且保持相当高的稳定性.实验所使用的氮化碳为固相法烧结尿素制得, Zn的掺杂采用浸渍法, 同时通过水热法合成BiVO4, 使用Pt作为助催化剂. 通过搭建含有不同组成成分的Z型体系, 将它们的性能和表征结果进行比较分析.通过XRD, UV-Vis, SEM和XPS等测试手段对催化剂进行表征. XRD分析结果表明成功合成了掺杂Zn的石墨相氮化碳. UV-Vis则显示随着Zn浓度的提高, 吸收边发生变化. 通过改变掺杂Zn的浓度, 得到了能够实现完全分解水的Z型体系,其最佳掺杂比例为: ZnCl2和氮化碳的质量比为1:10. 为了排除单催化剂和Pt颗粒对完全分解水性能的影响, 分别作了单独产氢端、单独产氧端、预负载Pt和光沉积Pt的性能测试. 从SEM中没有发现g-C3N4和BiVO4的异质结结构. 这些结果表明所搭建的是典型的利用氧化还原离子对为中间电子传输载体的Z型体系, 经长达12 h的持续测试证明其具有较高的稳定性.为了研究Zn在构建Z型中所起的作用, 分别采用文献中报道的原位和浸渍法实现Zn的掺杂. 对这两种掺杂方式的性能测试表明, 只有采用浸渍法时, 所构建的Z型体系具有完全分解水的能力. 对这两种方法得到的掺Zn氮化碳进行表面化学组成和价态(XPS)的分析. 结果显示, 两种掺杂方法都可以通过形成Zn=N键的形式实现Zn的掺杂, 但浸渍法使Zn在g-C3N4表面分布更均匀, 同时对氮化碳原本三嗪环的破坏较小, 因此具有更好的还原能力, 可以与BiVO4匹配以构成Z型体系.实验通过采用掺杂Zn的氮化碳作为产氢催化剂, BiVO4作为产氧催化剂, Fe3+/Fe2+作为氧化还原中间体, 构建了典型的Z型体系. 该体系在Zn的掺杂浓度为10%时能够实现长时间稳定的完全分解水.     

Template‐free Fabrication of Hierarchical Macro‐/mesoporous N‐doped TiO2/graphene Oxide Composites with Enhanced Visible‐light Photocatalytic Activity

Hierarchical macro‐/mesoporous N‐doped TiO₂/graphene oxide (N‐TiO₂/GO) composites were prepared without using templates by the simple dropwise addition mixed solution of tetrabutyl titanate and ethanol containg graphene oxide (GO) to the ammonia solution, and then calcined at 350 °C. The as‐prepared samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Brunauer‐Emmett‐Teller (BET) surface area, X‐ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS), and UV‐Vis absorption spectroscopy. The photocatalytic activity was evaluated by the photocatalytic degradation of methyl orange in an aqueous solution under visible‐light irradiation. The results show that N‐TiO₂/GO composites exhibited enhanced photocatalytic activity. GO content exhibited an obvious influence on photocatalytic performance, and the optimal GO addition content was 1 wt%. The enhanced photocatalytic activity could be attributed to the synergetic effects of three factors including the improved visible light absorption, the hierarchical macro‐mesoporous structure, and the efficient charge separation by GO.     

Sm3+掺杂CaO-SiO2-B2O3发光玻璃的制备、表征及性质

用高温固相法合制备了以CaO-SiO₂-B₂O₃为基质，Sm³⁺为激活离子的发光玻璃。对Sm³⁺的淬灭浓度、基质中的硼硅比例、其他稀土离子的敏化作用以及基质组成等因素对玻璃发光特性的影响进行了探讨，并用红外和X-衍射分析对样品的结构进行了表征。结果表明：当Sm^3＋掺杂的物质的量分数为1.2%,激发波长λ ＝ 404 nm时,玻璃体60CaO-20SiO₂-20B₂O₃∶1.2Sm^3＋的发光强度为4 838 A.U.( λ ＝ 606 nm );这种发光玻璃具有将紫外及近紫外光转换为橙红色光的特点。少量的Eu^3＋的掺入，对玻璃体的发光起敏化作用；玻璃体中的组分CaO可被ZnO替代。     

CdS@g-C3N4复合核壳纳米微粒的制备与光催化性能

采用水热法,在乙二胺和EDTA-2Na作用下,成功制备了CdS@g-C3N4复合核壳纳米微粒,并探讨了其生长机理。结果显示:CdS@g-C3N4复合核壳纳米微粒的比表面积是纯CdS纳米颗粒的14.0倍,具有良好的光催化活性和光稳定性。当反应条件为180℃、4 h、CdS/g-C3N4质量比1.9∶1时,CdS@g-C3N4的可见光催化性能最好,300 W氙灯光照2 h,RhB的降解率达95.2%,明显高于纯CdS。重复使用3次后,CdS@g-C3N4形貌、结构及光催化性能无明显变化。     

Sonophotocatalytic activity of methyl orange over Fe(III)/TiO2

TiO₂ doped with Fe³⁺ was prepared by an impregnation technique and its sonophotocatalytic activity over methyl orange (MO) was investigated. The Fe/TiO₂ surface presented red shift to longer wavelength, resulting in a lower energy band gap. Fe loading of 0.1 wt% on TiO₂ provided the optimum degradation. The MO degradation rate constant under sonophotocatalytic conditions was 2.5 times higher than under photocatalytic conditions.     

Synthesis,Characterization, and Photocatalytic Activity of N‐Doped TiO2 Nanotubes

N‐doped TiO₂ nanotubes with high photocatalytic activity were prepared by the combination of sol‐gel process with hydrothermal treatment. The prepared materials are characterized with transmission electron microscopy (TEM), high‐resolution transmission electron microscopy (HRTEM), x‐ray diffraction (XRD), x‐ray photoelectron spectra (XPS), and UV‐vis spectra. Photocatalytic performance of the N‐doped TiO₂ nanotubes is studied by testing the degradation rate of methyl orange under UV irradiation. Obtained results indicate that N‐doped TiO₂ nanotubes have high catalytic activity for photocatalytic oxidation.     

Er3+和Ce3+/Ce4+掺杂β-BaB2O4纳米棒的制备、结构与发光性质

以Ba(NO3)2、NaBH4、Er2O3和CeO2为原料, 在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂辅助下, 采用水热法制备了β-BaB2O4 (β-BBO)纳米棒, 稀土离子Er3+单掺杂的β-BBO(β-BBO:Er3+)及Er3+和Ce3+/Ce4+共掺杂的β-BBO(β-BBO:Er3+/Ce3+/Ce4+)纳米棒. 通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和光致发光(PL)光谱分别对样品的物相、结构、形貌、成分及光致发光性质进行了表征. 研究结果表明: 微量稀土离子掺杂并不改变β-BBO的结构, 制得的纳米棒尺寸均匀, 长度在200-500 nm 之间, 直径在10-20 nm 之间; β-BBO:Er3+和β-BBO:Er3+/Ce3+/Ce4+纳米棒在400nm光激发下, 在可见光范围内都观察到中心波长为515和542 nm的绿光. 对发光机理的初步研究表明: 发光分别对应于Er3+的2H11/2→4I15/2, 4S3/2→4I15/2跃迁, 铈离子以Ce3+和Ce4+两种形式存在于体系中, Ce3+对Er3+起敏化作用, 可以显著增强β-BBO:Er3+/Ce3+/Ce4+纳米棒的发光强度, 存在Ce3+→Er3+的能量传递过程.