TiO2/Cu2O/Pt复合空心微球的制备及其光催化性能

以锐钛矿相TiO₂溶胶为基底,采用沉淀法和液相沉积法制备了TiO₂/Cu₂O/Pt复合空心微球,通过改变n₍Ti⁴⁺)∶n_Cu2+和H₂Pt Cl₆·6H₂O溶液的加入量对TiO₂的形貌和结构进行调控,采用不同的方法对不同样品的物相及结构、微观形貌和光学性能进行了对比分析。分析结果表明,复合材料中Pt与Cu₂O的引入产生协同效应,不仅在一定程度上阻止了电子-空穴的复合,还降低了禁带宽度,在可见光区域光吸收明显增强。与TiO₂、Cu₂O和TiO₂/Cu₂O光催化剂相比较,TiO₂/Cu₂O/Pt降解有机污染物的能力显著增强,首次光照120 min可降解93%的甲基橙(MO)溶液,4次循环后降解率为71%,具有良好的光催化...     

Mg-ZnO复合物的紫外光催化效率及协同作用研究

采用化学沉淀法合成了一系列Mg-ZnO光催化剂. 研究了在Mg ²⁺和MgO绝缘介质共同作用下Mg-ZnO光催化剂的活性. 结果表明, 紫外光照射5 min后, 10%Mg-ZnO复合物对10 mg/L RhB的降解率达到81.3%, 光降解速率常数为0.3271 min ^-1, 是纯ZnO的3.42倍. 瞬态光电压(TPV)、 接触电势差、 表面光电流(SPC)和Cr(Ⅵ)还原等实验结果表明, MgO绝缘颗粒的形成抑制了ZnO中光生电子的“逆向”传输, 使电子和空穴的复合时间延长, 从而间接提高了光生空穴的利用率.     

球磨法制备复合光催化剂Bi12TiO20/ZnO及其光催化性能

本文用水作为分散介质,采用球磨法掺杂一定量的Bi₁₂TiO₂₀于ZnO中制备复合光催化剂Bi₁₂TiO₂₀/ZnO. 利用UV-Vis、XRD和SEM等仪器对样品进行了分析与表征. 通过对甲基橙的氧化来研究其光催化活性. 结果表明,光催化剂Bi₁₂TiO₂₀/ZnO对甲基橙氧化的催化活性高于氧化锌的催化活性.当Bi₁₂TiO₂₀的掺杂量为0.5%(质量分数),球磨时间为12 h,焙烧温度为300℃时,光照20 min后,复合光催化剂Bi₁₂TiO₂₀/ZnO对甲基橙的降解率可达到95.2%.     

基于氨基化煤基碳点的复合光催化剂的制备及对CO2还原的催化性能

采用过氧化氢氧化法剥离出煤炭结构中的晶体碳[煤基碳点(CDs)], 并通过亚硫酰氯氯化及乙二胺钝化等步骤对其进行氨基化修饰, 制得N, S共掺杂的氨基化煤基碳点(NH₂-CDs), 再利用其表面的氨基和含氧基等官能团的配位及分散作用, 将由氯化铜原位还原得到的氧化亚铜(Cu₂O)纳米粒子包覆于其中, 制备了复合催化剂Cu₂O/NH₂-CDs, 表征了其结构和形貌, 并考察了其可见光催化还原CO₂/H₂O的性能. 结果发现, NH₂-CDs的存在使复合催化剂不仅具备了较强的CO₂吸附性能, 而且还具有了高效的电子-空穴对分离和电子转移能力, 从而表现出优异的光催化还原CO₂制备HCOOH的性能. 反应6 h时, 产物HCOOH的量为2582.4 μmol/g cat, 约为同条件下纯Cu₂O作为光催化剂时产物HCOOH产率的7.3倍.     

孔隙结构可调的Cu2O球状纳米结构及其NO2气体传感性质

报道在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的协助作用下,通过简单调节OH^-离子的浓度及Cu²⁺的释放速度,将Cu₂O调节为具有不同空腔特征(介孔、空心及实心)结构的纳米球.研究表明, OH^-根离子的扩散动力学是决定产物结构的关键因素.当[OH^-] > 0.05 mol·L^-1时,高的化学势使其迅速扩散到PVP胶团内部,与吸附在PVP链上的Cu²⁺反应形成Cu(OH)₂,在抗坏血酸(Vc)的还原作用下经过重结晶得到Cu₂O实心球纳米结构;当[OH^-] < 0.025 mol·L^-1时,其扩散速度下降,首先与吸附在PVP胶团外部的Cu²⁺反应形成Cu(OH)₂, Cu(OH)₂的形成阻碍了OH^-离子的向内扩散,形成具有较大空腔(~220 nm)的空心球;当0.025 mol·L^-1 < [OH^-] < 0.05 mol·L^-1时,形成较小空腔(30-60 nm)的空心球.以NH₃水为OH^-缓释源时,虽然OH^-浓度较低,但同时Cu²⁺的浓度也低,胶团外部形成的Cu(OH)₂不足以阻碍OH^-离子的向内扩散,反应过程中NH₃的释放及较低的OH^-浓度阻碍了重结晶的发生,从而形成Cu₂O介孔纳米球.对三种典型结构特征的产物进行了NO₂气体传感性质研究,结果表明, Cu₂O介孔纳米球相比空心结构和实心结构具有更为优异的响应性.结合比表面积数据,我们认为介孔纳米球疏散的结构有利于NO₂气体的扩散和O₂的吸附,从而表现出了更灵敏的气体传感性.     

低量La3+掺杂S-TiO2光催化剂的制备、表征及其光催化活性

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了La³⁺/S-TiO₂纳米光催化剂,通过XRD、BET、XPS、UV-Vis等手段进行了表征.以甲基橙溶液为光催化降解反应的模型化合物,考察了光催化剂的活性,探讨了低量La³⁺掺杂对TiO₂纳米粒子光催化活性的影响机制.实验结果表明:S改性TiO₂后明显提高了TiO₂纳米粒子的光催化活性,而La³⁺掺杂S-TiO₂后,进一步提高了TiO₂纳米粒子的光催化活性,La³⁺的最佳掺杂量(相对于TiO₂的质量分数)为0.369%;La³⁺/S-TiO₂(ω(La³⁺)=0.369%)为纳米光催化剂时,甲基橙的脱色率达到92.4%(光照120min);XRD和BET分析表明,低量La³⁺掺杂抑制了TiO₂由锐钛矿向金红石的转变,阻碍了TiO₂晶粒的生长,提高了TiO₂的比表面积;XPS分析表明,S、La³⁺掺杂可以导致粉体的表面羟基含量增加,掺杂S以S⁶⁺形式置换TiO₂晶格中的Ti⁴⁺;UV-Vis分析表明,光催化剂La³⁺/S-TiO₂比纯TiO₂具有较强的紫外光吸收性能.与纯TiO₂相比,La³⁺掺杂TiO₂纳米粒子光催化氧化活性的提高应归因于La³⁺掺杂增加了表面羟基含量,增大了比表面积,增强了样品表面的紫外光吸收能力.     

基于Keggin型杂多酸的无机-有机杂化物的合成和光催化活性

采用水热合成方法制备了2个基于Keggin型杂多酸的无机-有机杂化物, 化学式分别为{[Cu₂(4,4′- bipy)₄(H₂O)₄](SiMo₁₂O₄₀)·18H₂O}_n(1)和{[Cu₂(4,4′-bipy)₄(H₂O)₄](PMo₆W₆O₄₀)·18H₂O}_n(2)(bipy=bipyridine). 结构分析 表明2个化合物同构, Cu²⁺是六配位, 分别与4个4,4′-bipy上的N原子和2个水分子上的O原子结合, 形成 [Cu(4,4′-bipy)₂(H₂O)₂]_n²ⁿ⁺二维层状结构. 杂多阴离子通过静电与配位阳离子[Cu(4,4′-bipy)₂(H₂O)₂]_n²ⁿ⁺作用交叉排列在层间. 通过红外光谱、 粉末X射线衍射和固体紫外-可见漫反射光谱等对化合物的性质进行了表征. 研究了所合成化合物对水溶性染料亚甲基蓝的降解活性, 发现2种化合物对于亚甲基蓝均表现出显著的光降解活性, 并对它们的催化机理进行了讨论.     

Gd3+掺杂ZnO的制备及其性能

为提高ZnO的光催化性和稳定性,扩展对光的吸收范围,以乙二胺四乙酸(H₄EDTA)为配体形成配位前驱体,通过低温热分解配位前驱体法制备了Gd³⁺掺杂ZnO复合物Zn_1-xGd_xO₂(x=0~0.1)纳米颗粒。 采用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱法(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱法(FL)、紫外可见漫反射光谱法(UV-Vis DRS)、交流阻抗(EIS)以及动态光电流响应(i-t)等多种手段研究掺杂比例对氧化锌物相、表面形貌、光学性以及光电响应性等的影响。 结果表明,Gd³⁺掺杂摩尔分数低于3%时,产物为单相纤锌矿ZnO,提高掺杂比例(>3%)不仅使ZnO晶格萎缩,同时还出现少量Gd₂O₃第二相,且晶粒随掺杂摩尔分数的增加而降低。 Gd³⁺掺杂使ZnO能带结构发生改变,其价带、导带和带隙等各值都随着掺杂摩尔分数的增加而降低。 I-t结果表明,适量掺杂可提高ZnO的光电响应能力,其中掺杂摩尔分数1%所得ZnO的光电流密度最大(10 mA/m²)。甲基橙(MO)的光降解结果显示,Gd³⁺掺杂能提高ZnO的催光化性,其中1%掺杂对ZnO的催化性提高最大。 最后还对ZnO的催化选择性和耐酸碱性进行了简单研究。     

氧化亚铜微米结构的可控合成及其光催化性能

采用溶液法,以五水硫酸铜为铜源,葡萄糖为还原剂,通过调节碱溶液用量,制备了多种形貌的微米Cu₂O材料,实现了正方体、球形和二十四面体形貌Cu₂O微米结构的可控合成,其结构、形貌和性能经UV-Vis, SEM,TEM和XRD表征。研究了三种不同形貌的微米Cu₂O对亚甲基蓝在可见光下降解反应的光催化性能。结果表明：二十四面体微米Cu₂O的光催化活性优于正方体和球形,降解率为97.72 %。     

Ti基ZnO纳米棒阵列的制备及其光催化性能研究

采用两电极体系中恒电流电沉积在Ti基底上制得较均一的ZnO纳米棒阵列,利用SEM和XRD观察表征样品,研究Zn(NO₃)₂浓度及电流密度对ZnO纳米棒阵列微观形貌的影响. 以甲基橙为目标降解物,考察该电极光催化性能. 结果表明,Zn(NO₃)₂浓度和电流密度对纳米棒阵列的形貌有显著影响;与ITO玻璃等其他基底相比,在Ti基底上也可沉积较好均一取向的ZnO纳米棒阵列;紫外灯照射下,ZnO/Ti电极对甲基橙（10 mg·L^-1）模拟印染废水降解2.5 h,降解率达到83.3%,光催化活性较佳;无光照时ZnO纳米棒的降解率仅7%.     

ITO和ZnO基底对电化学沉积氧化亚铜薄膜的形貌、结构的影响及作用机制

采用电化学恒电位沉积方法在ITO导电玻璃上和在ZnO薄膜上沉积氧化亚铜(Cu₂O),并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对晶体的微观结构和表面形貌进行了分析.在ZnO基底上沉积得到了纳米级的Cu₂O粒子并且具有明显择优取向,而在ITO导电玻璃上仅得到粒径为2—5μm的Cu₂O粒子,没有明显的择优取向.对薄膜的生长机理进行了讨论.     

Cu2O微晶的可控制备及可见光催化亚甲基蓝降解性能

以醋酸铜为铜源, 柠檬酸钠为形貌导向剂, 乙二醇和水为溶剂, 采用溶剂热法制备了立方状形貌的Cu₂O微晶. 利用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱( XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等对Cu₂O微晶进行了表征. 结果表明, 在柠檬酸钠与醋酸铜摩尔比为1.0时, 于180 ℃反应5 h可以制备出尺寸分布在0.6~1.5 μm间的均一立方状形貌Cu₂O微晶. 研究了该微晶对亚甲基蓝(MB)在可见光下降解反应的光催化性能. 结果表明, 在H₂O₂存在下, Cu₂O微晶(0.3 g/L)在100 min内对30 mg/L MB溶液的降解率可以达到98%. 该催化剂经过8次循环使用对MB的降解率仍保持在96%以上, 展现了较高的催化活性及良好的稳定性. 通过活性物种的分析对催化体系的光催化机理进行了推测.     

一个基于[Cu4(μ2-OH)2N12]的10-连接3D配合物的合成、结构和光催化性质

通过扩散法合成了一个新的配位聚合物{[Cu₂（OH）（btre）_1.5（1,2,4-btc）]·13H₂O}_n（1·13H₂O）（btre=1,2-二（4H-1,2,4-三唑）乙烷,1,2,4-btc=1,2,4-苯三甲酸根）。测试了1·13H₂O的晶体结构,并用红外光谱、元素分析、粉末X射线衍射对其进行表征。单晶X射线衍射表明1是基于四核铜簇[Cu₄（μ₂-OH）₂N₁₂]构筑的10-连接的3D框架,其拓扑符号为3¹²·4²⁸·5⁵。研究了1·13H₂O的热稳定性以及对甲基橙的催化降解作用。     

1-辛基-3-甲基咪唑功能化石墨片负载氧化亚铜催化二氧化碳电还原制乙烯

电催化还原二氧化碳制备乙烯是备受关注的热点问题,高效催化剂的制备是决定乙烯产率的关键因素。本文在1-辛基-3-甲基咪唑氯的水溶液(OmimCl : H₂O = 1 : 5,体积比)中通过电剥离石墨棒制备了1-辛基-3-甲基咪唑功能化石墨片(ILGS),在水溶液中负载氧化亚铜后得到氧化亚铜/1-辛基-3-甲基咪唑功能化石墨片复合材料(Cu₂O/ILGS),通过透射电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱和X射线衍射对其组成和结构进行了系统研究,发现ILGS由多层石墨烯组成,表面富含缺陷。这些缺陷被1-辛基-3-甲基咪唑通过共价键修饰,形成类似鸟巢状的微结构,平均直径5 nm的Cu₂O纳米颗粒在石墨片表面均匀分散。在0.1 mol∙L⁻¹碳酸氢钾水溶液中,研究了Cu₂O/ILGS在不同电压下催化CO₂电还原的性能。结果表明,Cu₂O是主要活性中心并在CO₂还原过程中被逐渐还原成铜,导致产物的法拉第效率随着反应时间而变,在−1.3 V (vs RHE)电压下,乙烯的法拉第效率最高达到14.8%,其性能归因于Cu₂O/ILGS复合材料中的鸟巢状微结构对Cu₂O纳米颗粒的稳定作用。     

微/纳米ZnO绒球的制备及其在自然光下催化降解有机染料性能

以谷氨酸氟硼酸(GluBF₄)离子液体水溶液为反应介质,以物质的量比为1:6的二水合醋酸锌[Zn(Ac)₂·2H₂O]和氢氧化钠为原料,室温下制备前驱体,再微波辅助加热制备了纳米氧化锌粉体,获得了纳米结构微米尺寸纳米ZnO绒球.利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、比表面(BET)、能量色散谱(EDS)等对产物进行了表征.所得产物为六方晶系纤锌矿结构,粉体粒径20.4 nm,绒球比表面积为28.3 m²·g^-1,产物纯度较高,收率95.3%.同时探讨了纳米ZnO绒球生成的可能机理.该纳米材料在日光下显示较高的光催化活性和稳定性.分别配制浓度为10 mg·L^-1的100 mL甲基橙(MO)和甲基紫(MV)水溶液, 30 mg纳米氧化锌为光催化降解催化剂,太阳光激发下5 h脱色率分别达到74.3%和96.9%;溶液总有机碳(TOC)含量随光降解的进行缓慢下降;光催化剂重复利用5次,催化剂形貌不变、颜色不变,质量基本未发生变化.     

CuxO/rGO复合材料的制备及OER性能

利用氧化石墨烯(GO)的模板作用，通过喷雾热解法制备了Cu₂O/rGO，再通过空气氧化处理工艺对铜的价态进行调控，最后得到Cu_xO/rGO复合材料。使用SEM、XRD、TEM、电化学测试等手段对材料进行表征和测试。结果表明，Cu₂O/rGO具备良好的褶皱结构，在空气氛围中氧化处理后Cu⁺向Cu²⁺发生转变且褶皱形貌得到保留，并有Cu_xO颗粒负载在褶皱rGO表面。Cu-0.3-600-300-3的过电位由Cu-0.3-600的581 mV降低至442 mV,Tafel斜率为48.8 mV/dec，此时XPS结果为Cu⁺/Cu²⁺=0.41。这是因为rGO和Cu⁺与Cu²⁺之间产生协同效应，从而提高催化剂的电化学活性。     

理论研究“受阻路易斯酸碱对”催化的烯醇硅醚氢化反应机理

“受阻路易斯酸碱对”(FLPs)催化的烯醇硅醚氢化反应是一类重要的直接合成醇类化合物的方法, 然而目前其反应机理仍不明确. 基于此, 以乙基取代的全氟苯基硼作为路易斯酸(Et-B(C₆F₅)₂), 三叔丁基膦(t-Bu₃P)作为路易斯碱, 烯醇硅醚化的苯乙酮(Me-TMS)作为底物建立了模型反应, 并使用密度泛函理论系统研究了其催化氢化反应机理. 结果显示: FLPs催化的烯醇硅醚氢化反应从Et-B(C₆F₅)₂和t-Bu₃P形成B-P-FLPs开始, 随后会依次经过H₂裂解, H⁺和H^-转移等过程, 其中H⁺转移为决速步, H^-转移无势垒, B-P-FLPs生成及H⁺转移是吸热反应. 升高温度不利于氢化反应发生, 但是增大压力可促进反应进行. 底物取代基效应会影响H^-转移过程, 可能使反应不发生.     

离子液体中铜纳米粒子膜的电沉积制备及表面增强拉曼光谱

采用恒电位方法研究了室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐([BMIM]BF₄)中氧化铟锡(ITO)电极表面Cu的沉积过程. 结果表明, Cu²⁺在ITO表面经中间产物Cu⁺还原为Cu. 采用XRD和SEM对不同电位下沉积层的组成和结构进行了考察. 结果表明, 表面组成和结构与沉积电位有关. 在较正电位下沉积所得为Cu/Cu₂O的混合纳米粒子; 在较负电位下为Cu纳米粒子. 随着沉积电位逐渐变负, 其形貌经历了花状、 棒状向球形纳米粒子转变的过程, 且所得沉积膜逐渐变得致密, 其中Cu纳米粒子膜表现出较强的表面增强拉曼散射(SERS)活性, 并且SERS信号均一.     

氧化/还原预处理对Cu2O/AC催化甲醇氧化羰基化的影响

将醋酸铜热解制备的Cu₂O/AC(活性炭)催化剂,在氧化(O₂/N₂)和还原(H₂/N₂、CO/N₂)气氛下进行预处理。350 ℃下预处理4 h,氧化气氛中Cu₂O完全被氧化为CuO,还原气氛中Cu₂O被还原为单质铜。经CO/N₂预处理的催化剂表面Cu⁰分散性好,催化活性显著升高。在常压固定床微型反应装置上测试,在140 ℃的反应温度下,碳酸二甲酯的时空收率和选择性分别达到了261.9 mg/(g·h)和74.7%。反应后,还原气氛(H₂/N₂、CO/N₂)预处理的催化剂与Cu₂O/AC催化剂中铜物种价态组成趋于一致,催化活性亦趋于一致。关联反应前后催化剂表面铜物种的变化和催化活性的差异,可以认为Cu⁰具有较高的初始催化活性,Cu₂O活性和价态均较为稳定,CuO活性较低。     

AgBr/TiO2复合催化剂:双注法制备及其可见光催化性能

以TiO₂为载体,采用双注法合成了AgBr/TiO₂复合光催化剂.利用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)对AgBr/TiO₂的结构、光吸收、形貌进行了表征.研究了AgBr/TiO₂在可见光下对甲基橙和丁基罗丹明B的光催化活性.结果表明,与TiO₂相比,AgBr/TiO₂的光吸收范围拓展到400—600nm波段,并且随着AgBr负载量的增加,AgBr/TiO₂的可见光吸收强度增强;当AgBr与TiO₂的摩尔比为0.25时,AgBr/TiO₂具有最大催化活性;在相同条件下,AgBr/TiO₂对丁基罗丹明B的降解效果优于甲基橙.