Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝染料的光催化降解行为研究

采用浸渍法制备Sm2O3掺杂TiO2的负载型光催化剂Sm2O3/TiO2,考察其在紫外可见光区对亚甲基蓝的光降解行为.利用XRD、N2吸附、SEM、TEM、XPS和ICP-OES等手段表征Sm2O3/TiO2样品,考察Sm2 O3掺杂量和亚甲基蓝浓度对亚甲基蓝紫外光降解活性的影响和催化剂Sm2O3/TiO2的催化稳定性.结果表明,Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝的紫外光降解活性高于TiO2,这归因子掺杂Sm2O3引起TiO2的晶体缺陷.这种晶体缺陷作为光生电子和空穴的陷阱实现光生电子-空穴对的有效分离,从而提高Sm2O3/TiO2的光催化活性.Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝的光降解活性随着Sm2O3掺杂量的增加先增大后减小,随着亚甲基蓝浓度的增大而减小.Sm2 O3掺杂量5.0wt;的Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝紫外光降解的7次循环实验未出现明显失活.     

g-C3N4/ZnO复合材料的制备及其光催化性能分析

以尿素和乙酸锌为前驱体,采用水热法制得不同ZnO含量的光催化复合材料石墨相氮化碳/氧化锌(g-C3N4/ZnO),采用TEM、XRD、UV-Vis、FT-IR、PL等分析方法对所得催化剂进行了表征和分析.结果表明,ZnO颗粒附着于多孔片层状的g-C3N4之上形成g-C3N4/ZnO复合材料,降低了g-C3N4的禁带宽度,增加了g-C3 N4对可见光的吸收,以及光生电子-空穴对的分离几率.以可见光驱动亚甲基蓝的降解实验为探针反应检测催化剂的光催化性能,结果表明,质量比为3∶2的g-C3N4/ZnO复合材料表现最优光催化性能,其可在120 min内降解92;的亚甲基蓝,其光催化降解速率为g-C3N4单体的2.8倍.     

Fe掺杂对改善g-C3N4结构提升光催化活性的影响

石墨相氮化碳已经成为光催化领域、特别是光催化材料领域的研究热点.本文以尿素为原料,引入少量的硝酸铁改性,制备了不同含量的Fe掺杂的g-C3N4催化剂.采用SEM、XRD、IR、XPS、UV-Vis、PL等手段对催化剂样品表征.结果表明,Fe的掺杂有利于g-C3N4的剥离,影响了g-C3N4的能带结构,增强了其对可见光的吸收,提高电子-空穴对的分离效率.并以罗丹明B水溶液模拟废水,在可见光下考察催化剂的光催化降解性能,发现当Fe掺杂量为0.3;时效果最佳,降解速率是g-C3N4的1.62倍,且研究发现超氧自由基与空穴是该体系下的主要活性物种.     

g-C3N4/ZnO复合光催化剂的制备及其光催化活性

以硝酸锌、三聚氰胺、氢氧化钠为原料,采用回流法合成g-C3N4/ZnO复合光催化剂.利用傅里叶红外光谱(FTIR),X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及N2吸附-脱附(BET)等技术对所合成样品的组成和形貌进行表征.在模拟太阳光条件下,以亚甲基蓝为模拟污染物评价催化剂的活性.结果表明,g-C3N4加入量为5wt;,煅烧温度500℃,煅烧时间2 h条件下制备的复合光催化剂具有最佳的光催化活性.5wt;g-C3N4/ZnO复合光催化剂在反应40 min时对亚甲基蓝的降解率可达到98.5;,其光催化降解速率为纯ZnO的2.8倍.     

g-C3N4和CuO复合材料的制备、表征及光催化研究

高温煅烧三聚氰胺制备类石墨结构氮化碳(g-C3N4),然后以硝酸铜Cu(NO3)2和g-C3N4为原料,去离子水和无水乙醇作溶剂,在加入适量氨水的反应条件下通过水热法反应制备g-C3N4/CuO纳米复合材料.采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、光电子能谱仪(XPS)、紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)和荧光光谱(PL)等测试对复合材料进行表征.通过XRD、SEM和XPS测试结果可知微米球形CuO和g-C3N4紧密的结合起来,而由UV和PL谱图表明CuO和g-C3N4的复合扩展了材料对可见光的吸收范围和减慢了材料的光生电子和空穴的复合率.通过在可见光下降解甲基橙(MO)来检测复合材料的光催化活性,结果表明,在没有过氧化氢(H2O2)的体系下,经过4 h的光反应后,70-g-C3N4/CuO对MO的降解率达到了85;;但是在H2O2的体系下,经过1 h光反应后,70-g-C3N4/CuO对MO的降解率达到了96;.通过自由基的捕获实验说明羟基自由基、超氧自由基、空穴在降解MO过程中起到重要的作用.复合材料在经过四次的循环实验后,对MO的降解率基本能达到90;.因此,g-C3N4和CuO的复合抑制了电子-空穴的复合和扩展了吸收光波长范围,这样就使g-C3N4/CuO材料有了好的光催化性和稳定性.     

NiFe2O4/g-C3N4的制备及可见光催化降解甲基橙

采用浸渍法制备不同负载量NiFe2 O4的负载型光催化剂NiFe2 O4/g-C3 N4,利用XRD、FT-IR、N2-adsorption、ICP-OES、TEM及XPS等手段表征NiFe2 O4/g-C3 N4样品,并考察其对甲基橙的可见光催化降解性能.结果表明,与NiFe2 O4和g-C3 N4样品相比,负载型NiFe2 O4/g-C3 N4样品对甲基橙具有更好的光催化降解活性,且催化活性随着NiFe2 O4负载量增大(0.5~5.0wt;)而呈现先增大再减小的趋势.NiFe2 O4负载量2.0wt;的样品2-NiFe/CN在可见光照射下对浓度5 mg·L-1的甲基橙表现出最好的降解活性和稳定性.这是因为能带宽度小(1.5 eV)的NiFe2 O4与能带宽度大(2.7 eV)的g-C3 N4形成的异质结催化剂NiFe2 O4/g-C3 N4,有效地促进光生载流子在二者界面快速传递和光生电子-空穴对的有效分离.     

Z机制光催化三元复合材料RGO/WO3/g-C3N4结构及光催化性能

以一步水热法合成了还原氧化石墨烯/三氧化钨/石墨相氮化碳(RGO/WO3/g-C3 N4)三元光催化复合材料,并对其结构、形貌及光电性能进行了表征.以罗丹明B(RhB)和盐酸四环素(TC-HCl)为降解目标物,评价了三元复合材料的光催化性能.基于自由基捕获实验和光催化反应结果分析了三元复合材料的光催化机制.结果表明:三元光催化复合材料中,三种物质紧密接触形成异质结构,与WO3和g-C3 N4单体及其二元复合材料相比,其可见吸收光谱有明显的红移,具有更低的光致发光光谱强度.复合材料有效的改善了电子-空穴对的复合,具有很好的光催化活性,最优配比组成的样品为0.2;RGO/WO3/g-C3 N4,光照240 min后,对RhB降解效果高达97.58;,其光催化效果优于WO3、g-C3 N4、RGO/g-C3 N4和WO3/g-C3 N4.催化降解过程中的主要活性物种是·O2-,其次是h+、·OH,反应过程中半导体的电子转移机制符合Z机制.     

Bi2O3/g-C3N4/TiO2三元复合物的制备及其可见光催化活性研究

以工业纳米TiO2,三聚氰胺(C3H6 N6)和硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)为原料,通过高温煅烧制备Bi2O3/g-C3 N4/TiO2三元复合物,采用XRD、XPS、FT-IR、UV-vis、PL光谱等对其结构进行了表征.结果表明g-C3 N4和Bi2O3分散覆盖在TiO2表面,形成具有异质结结构的Bi2O3/g-C3N4/TiO2三元复合物,其带隙降低,对可见光的吸收增强,电子和空穴通过在Bi2O3、g-C3N4和TiO2三者界面间的转移有效延长了光生载流子的寿命,从而提高光催化效率.以亚甲基蓝为目标污染物评价其光催化活性.结果表明,当TiO2与C3H6N6质量比为1∶2.5,Bi(NO3)3·5H2O含量为0.35;,煅烧温度为520℃,煅烧时间为5h时制得的Bi2O3/g-C3 N4/TiO2三元复合物(即0.35Bi/C/T)活性最高,LED灯(12 W)光照180 min后对10mg/L亚甲基蓝溶液降解率达98.1;.     

g-C3N4/TiO2可见光催化降解磺胺二甲基嘧啶的研究

以商用TiO2颗粒和三聚氰胺为原料,采用高温煅烧法制备g-C3N4/TiO2复合光催化材料.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、低温氮气物理吸附和紫外-可见漫反射光谱仪(UV-vis)对g-C3N4/TiO2的进行表征,并研究在可见光条件下g-C3N4/TiO2对溶液中磺胺二甲基嘧啶(Sulfamethazine,SMT)的光催化降解效果.结果表明:TiO2颗粒附着在层状结构g-C3N4/表面,形成具有孔隙结构和更大比表面积的g-C3N4/TiO2,有利于污染物的吸附.g-C3N4/TiO2的光吸收带边移动到430 nm,具有可见光响应.在可见光照射下,当g-C3N4/TiO2投加量为0.2 g/L时,初始浓度为0.5 mg/L的SMT在3h内去除率可达98.8;.在相同条件下,g-C3N4和TiO2只能分别去除57.8;和9.7;的SMT.活性物质掩蔽实验表明g-C3N4/TiO2光催化降解SMT过程中,超氧自由基(·O2-)和光生空穴(h+)在降解SMT时起主要作用.     

Li2 CO3-Y3+共掺杂TiO2纳米材料的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Y3+-TiO2纳米粒子,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-vis)等仪器对样品的物化性质进行了表征.以对亚甲基蓝为目标降解物,考查了Y3+掺杂对纳米TiO2光催化活性的影响.实验结果表明,掺杂浓度摩尔比为0.03的Y3+有利于提升TiO2光催化活性,能有效提高对亚甲基蓝的光催化降解效率.对TiO2纳米粒子进行了Y3+和Li2 CO3共掺杂,Li2 CO3共掺Y3+-TiO2相比于Y3+-TiO2对亚甲基蓝的光催化降解效率有了进一步的提升,同时对相关机理进行了详细的论证,推测Li2 CO3在本研究中起到空穴补偿剂而不是电荷补偿剂的作用.     

Bi3Ti4O12/α-Bi2O3/TiO2复合光催化剂的制备及其可见光催化活性研究

以工业二氧化钛(TiO2)、五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)为原料制备了Bi3Ti4O12/α-Bi2O3/TiO2复合光催化剂.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)等表征方法对光催化剂结构进行分析,表明复合样品中形成了Bi3 Ti4 O12/α-Bi2 O3/TiO2异质结结构,其禁带宽度减小、吸收带边红移,光催化效率有明显提高.以亚甲基蓝为目标污染物评价其光催化活性,TiO2与Bi(NO3)3·5H2O质量比为1:2.5,煅烧温度为600℃,煅烧时间为5 h时,复合样品光催化活性最佳,在12 W LED灯下,180 min后对浓度为10 mg/L的亚甲基蓝溶液的去除率达96.8;.     

介孔碳负载Ce-TiO2的制备及其光催化降解亚甲蓝性能

以Ce(NO3)3·6H2O、一水合柠檬酸、2-羟基对苯二甲酸、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、钛酸四丁酯为原料,通过水热法获得一种新型的Ce-Ti金属有机材料前驱体,将该前驱体在不同烧结温度下煅烧,获得一系列具有高比表面积的介孔碳负载Ce-TiO2新型催化剂.应用XRD、SEM、BET、TG、UV-vis DRS、UV紫外吸收等一系列手段对其进行了结构表征与性能测量.研究结果表明烧结温度在1000 ℃(CTOF-P10)的样品表现出良好的催化效果,其降解亚甲蓝(MB)的速率是商业型TiO2(P25)的2.15倍.引入Ce离子起到掺杂的作用,同时阻止TiO2晶粒的生长,也能抑制光生电子与空穴的复合,进而提高了光催化活性.     

插层法制备g-C3N4/高岭石复合材料及其光学性能

高岭石表面与层间具有较高的活性和良好的规范性,因而适合对其进行化学修饰,在催化剂负载方面值得深入研究.本文以甲氧基嫁接的高岭石为前躯体,采用置换插层法制备出高岭石/三聚氰胺插层复合物,进一步在550 ℃煅烧获得g-C3N4/高岭石复合光催化剂.利用X射线衍射、傅里叶红外和热重-差热分析等手段对复合光催化材料进行表征,并对其光催化性能进行研究.结果表明,当高岭石与光催化剂前驱体三聚氰胺质量比为1∶1和1∶2时,较难缩聚得到g-C3N4;然而,当高岭石与三聚氰胺质量比为1∶3、1∶4、1∶5时,可获得不同g-C3N4占比的复合材料,其整体分散状况因高岭石的加入而有效改善,这表明高岭石的加入能有效避免g-C3N4的团聚.所制备的高岭石负载石墨相氮化碳光催化材料具有较好的光学性能,在探索经济、高效、绿色矿物基复合光催化剂方面研究具有重要意义.     

ZnS/g-C3N4复合型催化剂的制备及其可见光光催化性能

利用共沉淀的方法制备了ZnS/g-C3N4复合型催化剂,并考察其在可见光区对罗丹明B的光降解性能的影响机制.采用TEM、BET、XRD、ICP、FT-IR和XPS等分析手段表征了样品,并评价了样品的光催化活性.结果表明,与g-C3N4相比,ZnS负载量为5wt;的ZnS/g-C3N4催化剂活性会更高一些,且经过四次循环实验后样品的光催化性能未明显失活.这可能归因于ZnS和g-C3N4所形成的异质结构提高了光催化效率.     

水热法合成ZnO/BiVO4复合光催化剂及其光催化性能

采用水热法制备ZnO/BiVO4复合光催化剂,研究了ZnO复合方式(直接和原位)对合成ZnO/BiVO4光催化剂性能的影响.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、BET、紫外-可见分光光度计等检测手段对产物的晶体结构、微观形貌、比表面积和光吸收特性进行了表征.结果表明:ZnO的复合对产物的组成及形貌均有影响,复合产物中有V2 O5、Bi2 O3生成,但仍以单斜BiVO4为主.与纯BiVO4相比,复合后的BiVO4结晶度变差、粒度变小,但光催化性能提高.采用直接复合法制备的ZnO/BiVO4光催化性能提高更明显,在高压汞灯照射240 min时,亚甲蓝的降解率达90.4;,相同条件下纯BiVO4对亚甲蓝的降解率仅为82.2;.     

聚丙烯腈改性二氧化钛光催化过程的机理探究

通过在光催化过程中加入空穴捕捉剂乙二胺四乙酸二钠(EDTA),自由基捕捉剂叔丁醇(t-BuOH)探讨了二氧化钛光催化降解的机理.实验结果表明,空穴是光催化降解过程中重要的活性物质,对光催化活性起主要作用.由于复合微粒中的聚丙烯腈(PAN)能够有效地将光生电子-空穴分离,并降低了电子-空穴复合的机会,所以复合微粒的光催化活性较之纯TiO2有了明显的提高.