Ag3 VO4基复合光催化剂降解有机污染物的研究进展

光催化技术是解决环境污染和能源危机的最有效手段之一.Ag₃VO₄是一种可见光响应的半导体材料,应用于光催化制氢和环境污染物降解.由于Ag₃VO₄光生载流子易复合使其光量子效率低,限制了其在实际生产中的应用.如何提高Ag₃VO₄的光催化活性成为当前科研人员研究热点.将Ag₃VO₄与其它半导体复合是提高其光催化性能有效方法.本文综述了近年来Ag₃VO₄基复合光催化剂类型、制备方法、光催化降解性能和反应机理等方面的研究进展,并对现有Ag₃VO₄基复合光催化剂存在的问题进行探讨,展望了Ag₃VO₄基复合光催化剂未来发展方向.     

Co3O4在多相催化反应中的晶面效应

Co₃O₄是一种重要且性能优异的过渡金属氧化物,可以广泛应用于光、电、磁、热等多个领域,其晶体作为多相催化剂在众多反应中有着不可替代的地位。催化机理研究发现,催化反应过程不但受晶体催化剂颗粒尺寸的影响,而且对晶体的晶面也很敏感。因此,晶面效应的研究对于深入认识多相催化反应过程以及有效设计高活性催化剂都有重要意义。Co₃O₄晶体具有Co³⁺和Co²⁺混合价态的尖晶石结构,其在不同催化反应中均表现出明显的晶面效应。本文综述了近年来Co₃O₄作为多相晶体催化剂在热催化、光催化、电催化以及类过氧化物酶催化中的晶面效应,结合理论计算结果从Co₃O₄晶面的原子结构出发解释了产生晶面效应的原因;最后总结了Co₃O₄在以上反应中晶面效应的一般规律,探讨了目前Co₃O₄晶面效应研究中的不足,并对未来的发展趋势进行了展望。     

非金属掺杂改性g-C3N4光催化降解水中有机污染物的研究进展

近年来，石墨相氮化碳(g-C₃N₄)以其合适的带隙宽度、丰富的活性位点和成本低廉等优点，成为新兴的可见光响应非金属光催化剂，被广泛应用于光催化降解有机污染物领域。然而，纯g-C₃N₄对可见光的吸收效率较低且光生电子和空穴复合速率快，导致其光催化活性处于较低水平。基于g-C₃N₄的非金属特性，通过非金属掺杂可以有效提高g-C₃N₄的光催化性能，引起了学者们的广泛关注。本文介绍了目前非金属掺杂g-C₃N₄复合材料常见的制备方法，着重归纳了不同类型的非金属掺杂g-C₃N₄光催化降解水中有机污染物的相关研究进展，探讨其作为光催化剂在可见光条件下降解有机污染物的相关机理。最后，提出目前g-C₃N₄基复合材料在光催化降解水中有机污染物中所面临的挑战，旨在为非金属掺杂g-C₃...     

EDTA辅助水热法合成BiYO3及其高效光还原CO2性能研究

新型光催化剂的研制是光驱动下CO₂转化为高附加值化学品或燃料的核心问题,对实现“碳达峰·碳中和”目标具有重要意义。本文通过乙二胺四乙酸(EDTA)辅助水热法合成一系列新型Bi-Y-O光催化剂体系,发现样品的晶体结构随EDTA的添加量不同而发生变化。添加0.4 g EDTA或未添加EDTA时均可得到BiYO₃晶体,而添加0.8 g和1.2 g EDTA时分别制得Bi_1.46Y_0.54O₃和Bi₃YO₆晶体。光催化CO₂还原性能测试结果表明,添加0.4 g EDTA制备的BiYO₃具有最佳光催化CO₂还原活性,其CO产率为18.29 μmol·g^-1·h^-1,且3次循环使用后CO产率仍达17.32 μmol·g^-1·h^-1,明显高于其他样品。结合表征结果分析可知:EDTA的引入不仅可调控BiYO₃的结构形貌,而且拓宽其光响应范围、提高光生电子-空穴的分离效率,从而增强光催化还原CO₂性能,为新型高效B-Y-O光催化体系的研究提供基础科学数据。     

g-C3N4基异质结的光催化应用研究进展

半导体异质结光催化剂因其在太阳能利用和转化方面广阔的应用前景而备受关注。合理构建两种或两种以上半导体材料的异质结构,可以集成多种组分的优点,改善光生电荷分离,扩大对可见光的吸收范围,保持光催化剂的高氧化还原能力。近年来,由于g-C₃N₄具有合成简单、稳定性高、独特的光学和电学特性等诸多优点,g-C₃N₄基异质结构的构建成为研究热点。本文针对近年来g-C₃N₄基异质结改性的研究现状,依据g-C₃N₄与其他半导体电荷转移路径的不同综述了三种异质结结构(g-C₃N₄基Ⅱ型异质结、g-C₃N₄基Z型异质结和g-C₃N₄基S型异质结),以及其在环境修复和能源方面的应用。最后对g-C₃N₄基异质结光催化剂存在的问题进行总结和展望。     

Bi4O5Br2/Ti3C2-Ru复合光催化剂的合成及其对磺胺甲噁唑药物废水降解性能研究

Bi_xO_yBr_z光催化剂在有机药物废水处理领域有着非常广阔的潜在应用价值,但光生电子-空穴对的快速复合限制了其应用。本文选用具有优良电子传递性能的Ti₃C₂作为助催化剂,首先利用Ti₃C₂表面丰富的Ti空位缺陷和高还原能力,制备了Ti₃C₂-Ru助催化剂,接着利用Ti₃C₂表面官能团与Bi³⁺的离子键合力实现了Bi₄O₅Br₂在Ti₃C₂-Ru表面的原位生长,得到Bi₄O₅Br₂/Ti₃C₂-Ru复合光催化剂,从而实现了电子由Bi₄O₅Br₂到Ti₃C₂再到反应活性位点Ru的定向传递,最终使催化剂具有较高的光生载流子分离率和较低的界面电荷转移阻力,有效抑制了光生电子-空穴对的复合。同时以磺胺甲噁唑(SMX)为模拟药物污染物进行了光催化性能测试,结果表明所制备的Bi₄O₅Br₂/Ti₃C₂-Ru复合光催化剂展示出了优异的光催化降解SMX性能,在可见光下照射75 min,SMX的降解率达到95.1%,相较于纯的Bi₄O₅Br₂和Bi₄O₅Br₂/Ti₃C₂催化剂,其降解率分别提升了36.9个百分点和25.3个百分点。最后基于自由基捕获实验和催化剂能带结构分析提出了所制催化剂的降解机理。研究结果可为构建具有药物废水净化功能的光催化剂提供设计思路。     

原位合成Bi3O4Br/Bi12O17Br2光催化剂及其对磺胺甲噁唑降解性能

Bi_xO_yBr_z光催化剂在有机药物废水处理领域有着非常广阔的潜在应用价值,但因光生电子和空穴的快速复合而表现出较低的光催化效率,进而限制了其应用范围。通过简易的水解-焙烧法原位制得一种新型的Bi₃O₄Br/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂,并以磺胺甲噁唑(SMX)为模拟药物污染物进行了光催化性能测试,对所制催化剂进行了X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电化学阻抗(EIS)、光致发光光谱(PL)等表征。结果表明所制备的Bi₃O₄Br/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂具有较强的光生载流子分离率、较低的界面电荷转移电阻,进而展示出优异的光催化降解SMX性能,在模拟太阳光下照射30 min,SMX降解率达到87%,相较于纯的Bi₃O₄Br和Bi₁₂O₁₇Br₂催化剂,降解率分别提升了30%和24%。最后基于自由基捕获实验和催化剂能带结构分析了所制催化剂的降解机理。     

K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS光催化复合材料的制备及其光催化性能研究

上转换材料与光催化剂复合可以产生吸收光谱“红移”的效果，对提高光催化剂的降解效率具有重要意义。为了提高CdS对近红外光的利用率，通过高温固相反应法合成了冰晶石结构上转换发光材料K₃ScF₆∶Tm³⁺,Yb³⁺,并采用高能球磨法将其与CdS复合制备出一种新型光催化复合材料K₃ScF₆∶Tm³⁺,Yb³⁺/CdS。采用X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)和紫外-可见漫反射吸收光谱对其成分、结构和性能进行了系统表征。同时，对不同复合比例下制备的复合催化剂对罗丹明B(RhB)的光降解效率和K₃ScF₆∶Tm³⁺,Yb³⁺/CdS光催化复合材料的光催化机理进行了研究。结果表明，K₃ScF₆∶Tm³⁺,Yb³⁺和CdS的...     

三维Ag2O/WO3复合催化剂的制备及光催化性能研究

WO3是一种带隙约为2.7 eV的过渡金属半导体,可见光就能激发其光催化活性,这极大地提高了太阳光的利用率,但纯WO3纳米材料催化活性偏低,针对这一难题,本文选取了三维网格结构的WO3纳米材料为载体,利用化学搅拌法制备了不同摩尔比的Ag2O/WO3复合光催化剂.选择亚甲基蓝为研究对象,测定了不同摩尔比的Ag2O/WO3复合催化剂的光催化性能.实验表明,当Ag2O和WO3的摩尔配比为1∶2时,该复合催化剂的光催性能最好.过量的Ag2O纳米颗粒会增加Ag2O/WO3内部电子空穴的复合几率,反而导致光催化剂反应活性的降低.     

稀土金属Ce3+掺杂ZnO材料的光催化机理

通过溶胶凝胶法制备了光催化活性更高的Ce∶ZnO复合粉体光催化材料,并采用X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振(EPR)、紫外可见光谱(UV-Vis)技术对所制备的粉体样品的晶体种类及结构、自由基种类及含量、光催化效率进行表征分析。复合样品的X射线衍射测试结果显示,随着掺杂浓度的增加,先后检测到CeO₂的(111)和(200)晶面特征峰,且衍射峰强度逐渐增强。此外,适量的掺杂(c(Ce³⁺)=2%)可减小ZnO晶体的晶粒尺寸。电子顺磁共振测试结果显示,Ce∶ZnO复合光催化材料中存在三类自由基,分别是Zn-H络合物、正一价氧空位、CeO₂表面吸附的超氧根离子。紫外可见光谱测试表明,适量的掺杂可有效提高ZnO催化剂的光催化活性,综合分析显示,ZnO光催化活性提高的主要原因是Ce³⁺的掺入使得材料中电子数量增多,进而提高了活性自由基·O^-₂的数量。本文通过EPR技术和XRD衍射技术,成功表征了Ce³⁺掺杂对ZnO材料中自由基种类合成的影响过程,并结合UV-Vis技术,对Ce∶ZnO复合材料光催化降解甲基橙的过程中的电子转移过程作出了合理的解释。     

Characteristic crystal growth from amorphous WO3 film by vacuum heating

Selective growth of WO₂, W and WO_3−x crystals from amorphous WO₃ film by vacuum heating at 400–900°C was clarified. The grown WO_3−x crystals were incommensurate structure based on crystallographic share structure. The growth process of WO₂ crystal in the amorphous film was directly observed at high temperature in the electron microscope. The growth front of the WO₂ crystal consumes WO₃ microcrystallites with various orientations. The growth speed of the WO₂ depended on WO₃ microcrystallites orientation. The origin of the wavy growth front of WO₂ was due to an orientation dependence of the WO₃ microcrystallites.     

Growth and morphology of ruby crystals with unusual chromium concentration

Single crystals of ruby have been obtained from fluxed melts based on the systems Li₂O–MoO₃, Li₂O–WO₃, Na₂O–WO₃, 2PbO–3V₂O₅, PbO–V₂O₅–WO₃, PbF₂–Bi₂O₃ and Na₃AlF₆ by both the TSSG method and spontaneous crystallization at the temperatures 1330–900 °C. Al₂O₃ solubility has been measured for the flux composition of 2Bi₂O₃–5PbF₂ in the temperature range 1200–1000 °C and dissolution enthalpy has been defined as 29.4 KJ/Mol. The composition of grown crystals was studied by electron microprobe analysis. The synthetic ruby contains from 0.51 to 6.38 at% of chromium admixture depending on the crystal growth conditions. Experimental results on growth conditions, composition and morphology of grown crystals are presented for each flux and temperature interval.     

Growth and characterization of KY(WO4)2 crystals

Single-crystal growth of KY(WO₄)₂ (KYW) by top-seeded solution growth technique has been investigated. The effects of seed orientation, temperature gradient experienced by the growing crystal and rate of crystallization on crystal quality are reported. The best results are obtained when the growth is seeded along the 0 1 0 direction. Minute deviations from this growth direction are found to be detrimental to crystal perfection. The differential thermal analysis shows that the amount of super-cooling required for dissolution and crystallization of KYW in the flux is only 5° and this promotes an easy formation of tiny crystallites in the solution. Consequently, the crystal rotation and the solution cooling rates are found to have pronounced effects on the growth of KYW crystal.     

ZnW/β中ZnO含量对其催化四氢萘加氢裂化反应性能的影响

Zn的引入不仅可以调控β分子筛的酸性质，而且还会影响催化剂的加氢活性。为了研究Zn的引入对催化剂加氢裂化反应性能的影响，利用浸渍法合成了一系列不同ZnO含量的ZnW/β加氢裂化催化剂，并对其物理化学性能进行了分析表征。研究了ZnO含量对其催化四氢萘加氢裂化制备BTX(苯/甲苯/二甲苯)催化性能的影响。结果表明，最高BTX收率随着ZnO含量的增加先升高(质量分数<1%时)后降低(质量分数>1%时),这是由于随着ZnO含量的增加，ZnW/β催化剂的强酸量和总酸量明显减小，抑制了四氢萘的过度裂化。而当ZnO的负载量达到1%(质量分数)后，ZnO与WO₃反应会生成非活性组分ZnWO₄晶体，非活性组分ZnWO₄晶体的生成量随着ZnO的含量增大而增大，降低了催化剂中加氢活性组分WO₃的含量，导致ZnW/β催化剂的加氢中心与酸中心匹配不佳。ZnO负载量为1%的ZnW/β催化剂在反应空时为0.36 h时达到最高的BTX收率(41.57%,质量分数),说明该催化剂的酸量适中且加氢中心与酸中心匹配最佳。因此...     

Growth of NaBi(WO4)2 crystal by modified-Bridgman method

NaBi(WO₄)₂ (NBW) crystals have been grown for the first time by modified-Bridgman method. Influences of some factors on the crystal growth process are discussed. X-ray powder diffraction experiments show that the unit cell parameters of NBW crystal are a=b=0.5284 nm, c=1.1517 nm, and V=0.3215 nm³. The differential thermal analysis shows that the NBW crystal melts at 923°C.     

磁控溅射衬底加热温度和后退火温度对制备β-Ga2O3薄膜材料的影响

作为宽禁带半导体材料的一员,结构稳定的β-Ga₂O₃具有比SiC和GaN更宽的禁带宽度和更高的巴利加优值,近年来受到科研人员的广泛关注。本文采用射频(RF)磁控溅射法在C面蓝宝石衬底上生长β-Ga₂O₃薄膜,探究溅射过程中衬底加热温度的影响。溅射完成后通过高温退火处理提升薄膜质量,研究衬底加热温度和后退火温度对氧化镓薄膜晶体结构和表面形貌的影响。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)等测试手段对β-Ga₂O₃薄膜晶体结构、表面形貌等进行分析表征。实验结果表明,随着衬底加热温度的升高,β-Ga₂O₃薄膜表面粗糙度逐渐降低,薄膜晶体质量得到显著提升;在氧气气氛中进行后退火,合适的后退火温度有利于氧化镓薄膜重新结晶、增大晶粒尺寸,能够有效修复薄膜的表面态和点缺陷,对于改善薄膜晶体质量有明显优势。     

Spectroscopic evidence for defect structure in irradiated PbWO4 single crystal

PbWO₄ has recently attracted much attention because of its scintillation applications. We have measured its dielectric response subsequent to Ar⁺ and UV irradiation, respectively. Dielectric relaxation was observed, which we attribute to a complex color center in the WO₄⁻² tetrahedron. The complex color center in turn led to the distortion of the WO₄⁻² tetrahedron, which was verified by FTIR spectra showing that the v₃ and v₄ degeneracies were removed.