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相似文献
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1.
S型异质结不但可以提高载流子的分离效率,还可以维持较强的氧化还原能力。因此,构建S型异质是提高光催化二氧化碳还原反应的有效途径。本研究通过静电自组装法构建了具有近红外光响应(> 780 nm)的二维BiOBr0.5Cl0.5纳米片和一维WO3纳米棒S型异质结光催化剂,并用于高效还原二氧化碳。能带位置和界面电子相互作用的综合分析表明:在光催化二氧化碳还原反应过程中,BiOBr0.5Cl0.5/WO3遵循S型电子转移路径;不仅提高了载流子的高效分离,还维持了两相(BiOBr0.5Cl0.5和WO3)较高的氧化还原能力。此外,二维纳米片/一维纳米棒的结构使得半导体之间具备良好的界面接触,有利于载流子的分离,且暴露更多的活性位点,最终提高催化效率。结果显示,BiOBr0.5Cl0.5/WO3异质结催化剂表现出较高的CO2还原能力和CO选择性,CO的产率高达16.68 μmol∙g-1∙h-1,分别是BiOBr0.5Cl0.5的1.7倍和WO3的9.8倍。本工作为构建S型二维/一维异质结光催化剂高效还原二氧化碳提供了新的思路。  相似文献   

2.
利用共沉淀法制备了具有介孔结构的Ce0.5Zr0.5O2固溶体载体,然后浸渍不同质量分数(10%、20%、30%)的活性组分钴,制备了系列Co/Ce0.5Zr0.5O2催化剂。利用N2物理吸附(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、扫描电子显微镜(SEM) 、透射电子显微镜(TEM) 、 程序升温氧化(TPO)和热重(TG)等手段对制备和反应后的催化剂进行了表征,研究了它们对甲烷部分氧化制合成气反应的催化性能。研究结果表明,铈锆固溶体负载的钴比较容易被还原,该系列催化剂具有较高的活性和对H2及CO的选择性,且随Co含量的增加,催化剂的活性和对H2和CO的选择性得到提高的同时,也增强了催化剂的抗积炭性能。  相似文献   

3.
铜基催化剂可被广泛应用于CO2加氢制甲醇,其催化活性高度依赖载体.本文通过St?ber法合成了SiO2纳米微球,将其作为载体制备了Cu-Zn O@Si O2催化剂;将该催化剂应用于CO2加氢制甲醇,并与常规共沉淀法制备的Cu-Zn O催化剂进行了对比.通过X射线衍射(XRD)、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)、氢气程序升温还原(H2-TPR)和二氧化碳程序升温脱附(CO2-TPD)等手段对催化剂进行了表征.结果表明,Cu-Zn O@Si O2催化剂具有更高的Cu分散性和CO2吸附能力,Si O2的加入提高了催化剂表面Cu+/Cu0的比例,从而影响了催化性能.研究发现,在H2/CO2摩尔比为3,230℃,2.0 MPa和气体体积空速为3600 m L·g  相似文献   

4.
人工光合作用可直接将二氧化碳转化为一系列碳氢化合物,实现大气中的碳循环,被视为一种既能解决能源短缺又能减少温室气体,进而改善人类生存环境的新型绿色技术.光催化二氧化碳还原体系需要合适的耦合氧化还原反应,以及对外界光源的有效利用以产生足够电子参与反应,因此构建高催化活性和高选择性的催化体系仍然面临着巨大挑战.此外,二维纳米结构(2D)由于具有比表面积大、离子的迁移路径短以及独特的平层电子转移轨道等特性,被证实有利于光催化还原CO2过程.其中,Bi3NbO7特殊的片层结构和合适的能带位置,使其在光催化还原CO2反应中表现出良好的催化性能.然而,Bi3NbO7的光生载流子易复合及反应中光腐蚀严重等缺陷导致其光利用率较低,限制了其实际应用.因此,构建S-型异质结是提高复合材料光催化活性的一种有前途的策略.S-型异质结不仅能有效地分离光生电子和空穴,而且这一电子转移过程赋予了复合物最大的氧化还原能力.同时,S-型光催化体系不仅拥有同样的强氧化和强还原能力,还可显著抑制副反应的发生及副产物的产生,有利于CO2还原反应的高选择性进行.本文利用简易的溶剂热法制备了一系列S-型Bi3NbO7/g-C3N4(BNO/UCN)异质结光催化剂,与其纯组分催化剂相比,表现出优异的光催化还原CO2活性,g-C3N4含量为80wt%的BNO/UCN-3光催化剂催化CO2生成CH4产率为37.59μmol·g-1h-1,是g-C3N4的15倍,CH4选择性为90%;且循环反应10次后仍保持较高的活性及CH4选择性.光催化活性及选择性的显著增强是由于二维分布的纳米结构和S-型电荷转移路径.在可见光照射下,界面内建电场、带边缘弯曲和库仑相互作用协同促进了复合物相对无用的电子和空穴的复合.因此,剩余的电子和空穴具有较高的还原性和氧化性,使复合材料具有较高的氧化还原能力.自由基捕获实验、电子顺磁共振实验和原位X射线光电子能谱实验结果表明,光催化剂中的电子迁移遵循S-型异质结机理.综上,本文不仅为新型S-型异质结CO2还原光催化剂的设计和制备提供了新方法,而且为未来解决能源短缺及实现碳中和目标提供一定的实验及理论依据.  相似文献   

5.
用等体积浸渍法制备了不同Pd负载量的Pd/Cd0.8Zn0.2S/SiO2光催化材料,采用XRD、H2-TPR、XPS、UV-vis DRS和光催化反应评价等方法对光催化材料的表面结构、光吸收性能以及光催化甘油水溶液制氢反应性能进行了考察。研究结果表明,ZnS与CdS在SiO2表面形成了Cd0.8Zn0.2S固溶体,金属Pd负载未对固溶体Cd0.8Zn0.2S/SiO2的结构造成影响;金属Pd修饰明显地提高了原固溶体的光响应性能,拓展了其吸光域,增强了吸光效率。金属Pd修饰后,Cd0.8Zn0.2S/SiO2的光解甘油水溶液产氢速率显著提高,Pd负载量为0.5%的Pd/Cd0.8Zn0.2S/SiO2具有最佳的光催化甘油水溶液制氢性能,其在紫外光照射下的氢气生成速率为831 μmol/h,较未负载时提高了近四倍;模拟太阳光下为153 μmol/h,较未负载时提高了近两倍。  相似文献   

6.
以陶瓷为骨架,用溶胶凝胶法和浸渍法制备了V2O5-MoO3/ TiO2催化剂,并用SiO2进行改性。采用浸渍法模拟碱K中毒,研究了SiO2改性前后催化剂中毒脱硝效率的变化,并通过BET、H2-TPR、NH3-TPD等技术手段对催化剂进行了表征。结果表明,加入SiO2后,催化剂的比表面积明显提高。SiO2改性后新鲜催化剂还原温度向低温方向迁移10 ℃左右,氧化还原能力得到了提高,其表面酸强度和酸量也得到较大的提高。反应评价结果表明,SiO2改性可以提高催化剂抗碱中毒的性能。  相似文献   

7.
以Ti3AlC2和CuCl2·2H2O为前驱体,成功制备了Cu0纳米颗粒修饰和Cu2+自插层的手风琴状二维催化剂Cu0/Cu2+-Ti3C2Tx,用于电催化还原CO2。对材料的电化学性能进行了测试,结果表明,在CO2饱和的0.5 mol/L KHCO3电解液中,与原始的Ti3AlC2相比,Cu2+/Cu0-Ti3C2Tx催化剂电催化CO2转化为乙烯(C2H4)的起始电位从-0.65 V(vsRHE)降至-0.01 V(vs RHE),最大电流密度从0.19 mA/cm2增至2.50 mA/cm2  相似文献   

8.
通过溶胶-凝胶法制备了SiO2/MnFe2O4复合材料,使用X-射线衍射仪、全自动物理吸附仪、振动样品磁强计、场发射扫描电镜和X射线光电子能谱仪对其进行了表征。将其作为磁性固相萃取材料,建立了SiO2/MnFe2O4磁性固相萃取-高效液相色谱法(MSPE-HPLC)测定水中氟罗沙星(FLE)、氧氟沙星(OFX)、诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)和恩诺沙星(ENR)的新方法。磁性固相萃取的最佳条件为:SiO2/MnFe2O4用量50 mg,萃取20 min后,用4 mL氨水/甲醇(12/88, V/V)混合液洗脱4 min。最佳条件下,SiO2/MnFe2O4对FLE, OFX, NOR, CIP, ENR的富集倍数分别为57.3, 62.5, 53.2, 49.8和51.5倍。MSPE-HPLC测定5种抗生素的线性范围为...  相似文献   

9.
高学友  曾德乾  杨静仁  Ong Wee-Jun  Fujita Toyohisa  何祥龙  刘杰芡  韦悦周 《催化学报》2021,42(7):1137-1146,中插25-中插29
设计与制备高效的光解水催化剂是解决能源问题和环境问题的策略之一.硫化镉因其可在可见光引发下分解水制氢而受到广泛关注,然而光腐蚀严重,过电势高,载流子复合快速以及表面反应动力学缓慢等缺点极大地限制了其在光解水反应中的实际应用.本文采用简单液相法将均匀的Zn0.5Cd0.5S纳米颗粒锚定在超薄Ni(OH)2纳米薄片上,构建紧密的二维/零维异质结构.通过调控Ni(OH)2纳米片的含量,制备出不同Ni(OH)2质量比(3%,5%,7%,9%,11%)的二维/零维Ni(OH)2/Zn0.5Cd0.5S复合材料,并考察其可见光激发的光催化分解水制氢性能.在可见光照射下,Ni(OH)2/Zn0.5Cd0.5S复合材料的光催化性能要大幅度地优于未修饰的Zn0.5Cd0.5S纳米颗粒,甚至远高于贵金属Pt修饰的Zn0.5Cd0.5S.在不同Ni(OH)2含量的纳米复合材料中,7%Ni(OH)2/Zn0.5Cd0.5S具有最高效的产氢性能,产氢速率可达6.87 mmol·h–1·g–1,且在波长为420 nm的表观量子产率为16.8%.在同等条件下,二维/零维7%Ni(OH)2/Zn0.5Cd0.5S复合光催化剂的光催化分解水产氢速率分别约为纯Zn0.5Cd0.5S纳米颗粒和Pt/Zn0.5Cd0.5S光催化剂的43倍和8倍,甚至要高于零维/零维7%Ni(OH)2/Zn0.5Cd0.5S纳米复合材料.7%Ni(OH)2/Zn0.5Cd0.5S复合光催化剂具有优异的光催化产氢循环性能,通过循环反应后样品的X射线衍射,X射线光电子能谱和透射电子显微镜等表征,结果表明Ni(OH)2/Zn0.5Cd0.5S在经过20 h的使用后,其晶体结构、表面化学成分和形貌结构未发生明显改变.通过研究样品的时间分辨荧光光谱,线性扫描伏安响应,光电流性能及电化学交流阻抗等,发现二维Ni(OH)2纳米片的修饰能一定程度降低Zn0.5Cd0.5S的过电势,还能有效促进Zn0.5Cd0.5S的光生电子-空穴的分离和光生电子的转移.本文认为二维/零维Ni(OH)2/Zn0.5Cd0.5S光催化活性的大幅提升主要由于Zn0.5Cd0.5S与Ni(OH)2之间独特且牢固的纳米结构,在该过程中超薄Ni(OH)2纳米片不仅能为Zn0.5Cd0.5S纳米颗粒的负载提供平台,而且作为一种高效的助催化剂,促进光生电子的转移以及为制氢反应提供更多的活性位点.本文可为多功能,高效及低成本的二维-零维异质结构光催化剂的制备及在太阳能转化方面的应用提供一定借鉴.  相似文献   

10.
采用溶胶-凝胶法制备了Sn0.5Ti0.5O2固溶体.用X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)和红外(IR)技术对材料的结构和热稳定性进行了分析表征.固溶体的热稳定性与起始反应温度有关,在40℃水浴温度下制备的凝胶经1000℃烧结,发生了相分解,出现了富Sn和富Ti相,而在80℃水浴温度下制备的凝胶经1200℃烧结也不发生相分解,仍以Sn0.5Ti0.5O2相存在,而且用差热分析也得到了同样的结论.  相似文献   

11.
采用水热合成方法先制得四方相BiOBr纳米片与还原氧化石墨烯(RGO)相结合的二元复合物BiOBr/RGO,再经真空热处理获得富含氧空位(OV)的复合光催化剂BiOBr-OV/RGO。通过一系列分析测试方法对样品的结构、组成和光电性能进行了表征。BiOBr-OV/RGO表现出了最佳的模拟太阳光光催化CO2还原活性,主要还原产物CO的生成速率达到15.67μmol·g-1·h-1,分别是纯BiOBr、BiOBr-OV和BiOBr/RGO的4.5倍、2.5倍和1.4倍,体现了OV和RGO协同增强的可见光吸收和促进光生载流子在空间上的分离作用,从而提高光催化反应活性。  相似文献   

12.
采用浸渍法制备了Ni/SiO2催化剂,应用等离子体技术对催化剂进行改性处理。以CO2甲烷化为模型反应对催化剂进行活性评价,通过H2程序升温还原(H2-TPR)和CO2程序升温脱附(CO2-TPD)技术对催化剂进行表征。研究了等离子体技术强化处理对催化剂吸附性能和还原性能的影响。结果表明,与常规焙烧的催化剂相比,等离子体技术改性处理提高了催化剂活性组分的分散度,增加反应活性位并调变了活性位对吸附物种的吸附强度,改进了催化剂的还原性能,CO2甲烷化反应活性和甲烷的时空产率显著提高。  相似文献   

13.
光催化是一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术,在光照射下可将有机污染物彻底降解为二氧化碳和水,但因缺乏精确调控电荷流动的方法,导致大多数光催化剂活性不高.因此,促进光生电荷的高效分离一直是光催化研究的重要方向.目前多数电荷分离调控研究集中于表面修饰、表面缺陷设计、异质结构建等表面电荷分离改善策略,而对于体相电荷分离调控研究相对较少.卤氧化铋固溶体光催化材料由于独特的层状晶体结构、可调节的带隙结构和优化的电荷分离效率,近年来受到广泛关注.目前对固溶体的体相电荷分离机理尚不清楚.内电场作为一种新的增强光催化反应活性的有效调控途径,通过定向促进体相电荷的分离和转移,使光生载流子快速参与氧化还原反应.然而,通过调控内电场来增强卤氧化铋固溶体光催化活性的报道较少,且缺乏从理论和实验的角度对固溶体内电场大小以及电荷分离机理的分析.本文构建了具有相同形貌和晶体结构的Bi24O31ClxBr10-x固溶体光催化剂,并考察了其催化性能.密度泛函理论计算、开尔文探针力显微镜(KPFM)和Zeta电位测试结果表明,通过改变卤素类型和比例可增加晶体结构单元的不对称性,从而调节[Bi24O31]和[X]层之间的电势差,增强光催化材料的内电场强度,促进体相电荷分离和转移效率,进而提高酚类有机污染物的降解活性.光电化学测试发现,相较于Bi24O31Cl10和Bi24O31Br10,Bi24O31Cl4Br6固溶体体相电荷分离效率显著提高,表面和界面上的电荷转移效率以及载流子密度增加.Bi24O31Cl4Br6的载流子密度分别是Bi24O31Cl10和Bi24O31Br10的33.1倍和4.7倍,Bi24O31Cl4Br6固溶体降解双酚A活性分别是Bi24O31Cl10和Bi24O31Br10的6.21倍和2.71倍.此外,其它酚类的降解实验也证明了光催化活性和内电场强度以及电荷分离效率成正相关.综上所述,本文从内电场的角度揭示了固溶体策略对光催化性能增强的内在机理,这些发现将进一步加深对体相电荷运动行为的理解,为设计高活性光催化剂提供一条新的途径.  相似文献   

14.
采用静电纺丝法获得的多孔Fe2O3纳米棒与氮掺杂还原氧化石墨烯(N?RGO)的复合材料作为载体,通过光还原法成功制备清洁、高活性的Pt/Fe2O3/N?RGO催化剂,并进一步研究其中的光还原反应机理和催化剂的抗烧结性能。研究结果表明,在可见光照射下,Fe2O3对光的强吸收作用促使光生电子和空穴的产生,N?RGO有效延长光生载流子的寿命,使得电子从O2-转移到Fe3+。Fe2O3/N?RGO中部分还原的Fe2+具有较强的还原能力,可使PtCl62-在Fe2O3表面还原并迅速成核,生长为粒径约2.13 nm的Pt纳米颗粒。此外,甲醇作为空穴清除剂可以快速有效地消耗掉扩散到载体表面的光生空穴,使导带中积累的电子与PtCl62-发生还原反应,从而提高Pt纳米颗粒的光还原速率。电纺Fe2O3纳米棒独特的粗糙表面为Pt纳米颗粒异相成核提供了大量活性位点。富含点缺陷的N?RGO片层能缩短Fe2O3的光生载流子扩散路径,提高光沉积的效率;同时,其特征褶皱结构可以作为物理屏障,防止Pt纳米颗粒聚集。得益于金属与载体间的强相互作用,在500℃高温老化后,Pt纳米颗粒仍能维持较小的尺寸(2.67 nm),表现出优良的抗烧结性能。在对硝基苯酚加氢反应中,Pt/Fe2O3/N?RGO在400℃老化后仍具有高达22.2 L·g-1·s-1的反应速率常数,约为老化前的1.6倍。  相似文献   

15.
采用蒸氨法制备Cu/SiO2催化剂,分别考察气相二氧化硅(SiO2-aer)、硅胶(SiO2-gel)和碱性硅溶胶(SiO2-sol)对Cu/SiO2催化剂催化甲醇裂解制氢性能的影响,并采用N2吸附-脱附、N2O化学吸附、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对催化剂进行表征。结果表明,硅源对Cu/SiO2催化剂的活性具有较大影响。以碱性硅溶胶作为硅源制得的Cu/SiO2-sol催化剂比表面积较大,活性中心粒径较小且分散均匀,这些使得其制氢性能优于其他两种硅源为载体所制备的催化剂。在反应温度280 ℃,反应压力1 MPa,甲醇质量空速0.6 h-1的条件下,相较于Cu/SiO2-aer和Cu/SiO2-gel催化剂,Cu/SiO2-sol催化剂的甲醇转化率分别提高10%和7%,气相副产物CH4和CO2浓度也有所降低,该催化剂上的甲醇转化率和气体收率分别达到98.4%和96.7%。  相似文献   

16.
太阳能驱动二氧化碳光催化还原为CH4是缓解全球变暖和能源危机的有效策略,然而,光催化效率较低以及产物选择性差,严重阻碍其大规模商业化应用。探究光催化CO2还原反应机理对解决以上问题有重要参考意义,因此本文对光催化CO2还原为C1产物的基本原理及路径进行阐述,主要综述提高CO2光还原效率以及CH4选择性的方法,如构建异质结、设计结构缺陷、引入单原子催化剂以及其他方法,最后指出CO2光还原CH4面临的挑战和发展前景。  相似文献   

17.
以共沉淀法制备FeAl母体,采用浸渍法添加Zn、K和Cu助剂制成催化剂,利用低温N2物理吸附、XRD、H2-TPR等手段对FeAl母体和催化剂进行表征,并用固定床反应器考察它们的CO2加氢反应性能。XRD结果表明,加入Al助剂、并采用无水乙醇洗涤沉淀能促进酌-Fe2O3晶相生成,其中,Al2O3/Fe2O3质量比为10%的母体具有最强的酌-Fe2O3衍射峰;加入Al使得母体中的a-Fe2O3晶粒粒径变小,引起比表面积明显增大;浸渍助剂过程没有改变上述两种效应。母体比表面积增大提高了助剂Cu的分散度,促进了催化剂还原,但酌-Fe2O3晶相的生成才是催化剂的CO2加氢反应活性被提高的主要原因。  相似文献   

18.
采用共沉淀法制备Cu/Zn/Al前驱体,经甲酸处理后N2气氛焙烧得到Cu-ZnO-Al2O3催化剂(CZA)用于CO2加氢制甲醇反应。使用XRD、BET、TG-DSC、SEM、H2-TPR、N2O滴定、XPS-AES、CO2-TPD表征技术对催化剂的物相组成、结构性质以及Cu物种的比表面积、分散度以及价态分布进行分析和讨论。结果表明,甲酸处理调节了催化剂中Cu+与Cu0的比例,同时增加催化剂的中强碱性,并提高甲醇选择性。在W/F(H2/CO2=70/23)=10 g·h/mol、t=200℃、p=3 MPa反应条件下,使用HCOOH/Cu(物质的量比)=0.8甲酸处理获得的催化剂,CO2转化率6.7%,甲醇选择性达76.3%。  相似文献   

19.
为了提升Zn0.5Cd0.5S的光催化产氢性能,采用水热法制备了Ni-MOF改性Zn0.5Cd0.5S复合光催化剂,通过XRD、SEM、TEM、XPS等分析方法对制备样品的结构及光电化学性能进行了表征,并研究了其光催化垃圾渗滤液混合页岩气返排废水制氢的可行性及动力学特征。结果表明,Zn0.5Cd0.5S主要呈现为纳米颗粒状结构,Ni-MOF主要由长约为10 μm、宽约为9 μm的超薄方形片构成,当Ni-MOF与Zn0.5Cd0.5S复合时,Zn0.5Cd0.5S纳米颗粒沉积在Ni-MOF方形片的表面,粒径显著降低,减少了Zn0.5Cd0.5S纳米颗粒的团聚,光吸收范围出现了蓝移,但仍然具有优异的可见光响应能力。质量分数为15%的Ni-MOF/Zn0.5Cd0.5S在垃圾渗滤液混合页岩...  相似文献   

20.
全球范围内化石燃料的大量消耗导致了能源危机,同时其所排放的CO2等温室气体使环境问题日渐突出。将CO2等废气进一步转化为高附加值燃料是解决能源与环境问题的理想方案。利用取之不尽的太阳能作为能源实现光催化CO2还原为能源化合物被认为是有效解决此问题的最佳途径之一。共价有机框架材料(COFs)是一类新型晶态多孔有机聚合物材料,具有结构稳定性、可设计性和结构多样化的特征,因此在光催化CO2还原领域表现出了巨大潜力。本文概述了近年来COFs在光催化CO2还原领域中的催化应用研究进展,包括引入不同金属离子提供活性位点、增加光敏性官能团提高其对可见光利用率等方法。最后对以COFs材料为光催化CO2还原催化剂的研究进行了总结和展望,我们认为更进一步的新材料合成、修饰与催化机理研究仍是前景广阔的研究领域。  相似文献   

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