Cu掺杂BiVO4催化剂的制备及其光催化性能

以Cu(NO_3)2·3H_2O为铜源,采用水热法在180 ℃条件下制备了不同Cu掺杂量的BiVO_4光催化材料,其在可见光下具有强大的氧化还原能力。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱、荧光光谱、电化学阻抗谱等表征手段对样品进行表征与分析,并以500 WXe灯为模拟可见光源,罗丹明B染料(RhB)为目标污染物,进行光催化性能研究。研究结果显示,Cu掺杂改变了 BiVO_4的形貌,当Cu掺杂量(质量分数)为1 %时,在500～800 nm范围内可见光吸收显著,使得光催化活性达到最佳,对RhB(10 mg·L~(-1))的降解率可达81.6%,较同条件下制备的纯BiVO_4光催化效率提高了近20%。     

电解法制备纳米Cu2O及其光催化性能的研究

以紫铜板为阳极,钛网为阴极,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为添加剂,采用离子膜电解法制备纳米Cu2O晶须。由X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM和HRTEM)、比表面积(BET)等手段对产物进行了表征。结果表明,所制备的纳米Cu2O直径约10~30nm,长度约500nm,且Cu2O的生长趋势具有〈111〉面择优取向。还发现纳米Cu2O晶须的晶面上有许多孔洞,使所制备的Cu2O具有良好的光吸收能力和一定的光催化活性。此Cu2O样品降解有机染料活性艳红(X_3B)的光催化性能的结果表明,其在1h内降解活性艳红的效率达到96.4%。     

脱硝催化剂中金属Cu的价态变化及其影响因素的XPS研究

考察了X射线光电子能谱(XPS)测试过程中金属Cu改性钒基脱硝催化剂在X射线照射下Cu元素的价态变化及影响因素。结果表明,催化剂中Cu元素以Cu O(Cu2+)和Cu2O(Cu+)两种形式存在,X射线照射会引起Cu O的还原;且初始测得的Cu2O主要为样品焙烧后本征存在的物质。样品中Cu元素还原(Cu O转化为Cu2O)受X射线照射时间与功率、Cu负载量以及样品制备方法等因素的影响:随着照射时间的增加或X射线功率的提高,Cu O还原率均逐渐升高;随着Cu负载量的升高,Cu O还原率整体呈下降趋势,但当负载量达3%后,Cu O的绝对变化量与Cu负载量几乎无关(维持在~1.2%);制备方法中活性组分V元素的存在提高了Cu O的还原活性,而草酸的添加降低了其还原活性。该研究为Cu改性钒基脱硝催化剂的表征分析提供了重要参考,也为其它类似敏感样品的XPS分析提出了测试条件及方法上的建议。     

花状Cu2O/Cu的水热合成及其光催化性能

以硝酸铜为前驱体, 不采用任何模板, 通过逐步水热法合成了花状Cu2O/Cu复合纳米材料. 用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)对样品进行表征. 结果表明, 花状纳米Cu2O/Cu材料是由长为300-500 nm, 宽为30-70 nm的带状花瓣构成, 在可见光区域有很强的吸收. 复合材料中Cu的含量可以通过反应时间进行调控. 对染料Procion Red MX-5B(PR)的可见光催化降解, Cu能明显提高Cu2O的光催化性能. 当Cu质量分数为27%-71%时, 复合材料Cu2O/Cu的催化活性明显高于单相Cu2O. 与立方体形貌的Cu2O/Cu复合材料相比, 花状纳米Cu2O/Cu复合材料对染料PR有更高的催化降解性能. 且该复合材料有较高的循环回收利用率.     

脉冲沉积制备Cu_2O/TiO_2纳米管异质结的可见光光催化性能

在用阳极氧化法制备有序排列TiO2纳米管阵列薄膜的基础上,引入脉冲沉积工艺,成功实现了均匀、弥散分布的Cu2O纳米颗粒修饰改性TiO2纳米管阵列,形成Cu2O/TiO2纳米管异质结复合材料.利用场发射扫描电镜(FESEM)、场发射透射电镜(FETEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行表征,重点研究了Cu2O/TiO2纳米管异质结的光电化学特性和对甲基橙(MO)的可见光催化降解性能.结果表明,Cu2O纳米颗粒均匀附着在TiO2纳米管阵列的管口和中部位置,所制备的Cu2O/TiO2纳米管异质结具有高效的可见光光催化性能;在浓度为0.01 mol?L-1的CuSO4溶液中制得的Cu2O/TiO2纳米管异质结表现出最好的电化学特性和光催化性能;另外,对Cu2O纳米颗粒影响光催化活性的机理进行了讨论.     

水洗处理对Au/TiO2催化剂光催化活性的影响

以Au(S2O3)3-2为金前驱体, 分别采用水洗(W)和旋蒸(E)工艺制备了Au/TiO2催化剂. 用UV-Vis漫反射光谱(DRS)、X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和原子吸收光谱(AAS)对制备的催化剂样品进行了表征, 通过光催化降解甲基橙对催化剂光催化活性进行了评价. 结果表明, 通过水洗处理, 催化剂样品表面形成了具有较好分散性的金纳米粒子(2-5 nm), 而旋蒸工艺制备的样品表面形成一层金的包覆结构. Au/TiO2催化剂的光催化活性与制备工艺密切相关. 在相似的金负载量下, 水洗法制备的样品比旋蒸法制备的样品具有更高的光催化活性.     

浆态床合成甲醇CuO/ZnO/Al2O3催化剂的表面性质

采用并流共沉淀法制备了不同Cu/Zn摩尔比的CuO/ZnO/Al2O3催化剂,考察了其浆态床CO加氢合成甲醇的催化性能.通过N2吸附-脱附、X射线衍射、程序升温还原及X射线光电子能谱等方法对催化剂表面性质进行了表征.结果表明,催化剂具有体相和表面高分散两种不同还原性质的CuO,表面CuO的含量及其与ZnO的相互作用使催化剂活性增大.当催化剂中Cu/Zn≤1时,随着铜含量的增加,表面高分散的CuO量增加,CuO和ZnO之间相互作用增强,催化剂的活性也随之增大;当催化剂Cu/Zn>1时,增加的铜量主要体现为体相CuO含量的增加,且ZnO结晶度提高,CuO和ZnO之间的相互作用减弱,催化剂的活性随铜含量增大而减小.     

负载铜的活性炭用于低浓度甲硫醇的吸附

采用浸渍法制备了负载铜的木质活性炭样品,研究了负载量、灼烧温度对材料吸附低浓度甲硫醇的性能影响,研究发现负载量和灼烧温度均对材料性能有显著作用,其中最佳的灼烧温度为300℃,最佳负载量为0.7 mmol·g^-1,采用低温氮吸附方法、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱法(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)等方法对样品进行了表征和分析,从分析结果可知,材料的吸附性能和材料比表面、样品中Cu的价态及分散状况均存在一定关系。经过优化的样品对低浓度甲硫醇表现出了良好的吸附性能,其穿透时间比空白活性炭样品提高6倍以上。     

火焰辅助热解方法制备Ag_2O/TiO_2及其光催化制氢性能

以钛酸丁酯和硝酸银为前驱体,采用一步火焰辅助热解法制备了Ag_2O/TiO_2光催化剂并研究了样品在紫外-可见光照射下的光催化制氢性能。利用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)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)对样品进行了表征。XRD结果表明TiO_2均为锐钛矿晶型,Ag的引入对XRD结果无明显影响。SEM图显示未修饰的TiO_2是微球形貌,随着引入Ag含量的增加,微球减少直至消失。通过XPS分析和化学沉淀法表明样品中Ag的存在形式为Ag_2O。UV-Vis DRS测试发现引入Ag后提高了样品的光吸收。前驱体中Ag的量影响样品的光催化活性,最高的光催化制氢的活性可以达到相同条件下的P25的15倍。对光催化反应后的样品进行分析,认为在光催化过程中部分Ag_2O通过光生电子转化为Ag形成Ag/TiO_2,进一步提高光催化制氢活性。     

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。     

复合半导体MoS_2/Cu_2O的制备及其光催化性能研究

采用两步法制备了MoS_2/Cu_2O催化剂,对其催化降解甲基橙(MO)性能进行了研究.首先,通过液相剥离和梯度离心获得少数层MoS_2纳米片,然后采用水热还原法在MoS_2纳米片上合成Cu_2O纳米颗粒,形成MoS_2/Cu_2O复合半导体,并分别通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、UV-Vis紫外可见漫反射光谱(DRS)等手段对催化剂的结构进行表征.在可见光下,MoS_2/Cu_2O复合半导体降解MO的效率明显高于纯MoS_2和Cu_2O.为了获得最佳光催化活性,探究了MoS_2质量分数(5%、10%、20%、30%、40%、50%)对MoS_2/Cu_2O复合半导体光催化降解MO的影响.最后,经过5次循环实验,MoS_2/Cu_2O降解率下降为82.5%,循环稳定性有待进一步提高.     

Magnetically recoverable Cu2O/Fe3O4 composite photocatalysts：Fabrication and photocatalytic activity

A magnetically separable Cu2O/Fe3O4 magnetic composite photocatalyst was synthesized in large quantities by a fast and simple route. The as-prepared photocatalysts were characterized by scanning electron microscopy （SEM）, transmission electron microscopy （TEM）, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS） and X-ray diffraction （XRD）. Furthermore, the Cu2O/Fe3O4 composite photocatalysts were tested using methyl orange （MO） degradation reaction under visible light irradiation （100 mW/cm2） and demonstrated to have a high photocatalytic efficiency toward the decomposition of MO under visible light irradiation with good recyclability.     

Cu掺杂TiO2纳米管可见光催化矿化甲苯

采用低温水热法制备氢钛酸管, 通过吸附-煅烧法制备Cu掺杂TiO₂纳米管(Cu-TNT)催化剂. 利用X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和电化学测试手段对样品进行表征, 并进行平面波赝势密度泛函理论(DFT)计算. 结果表明, 样品中Cu/Ti原子比接近理论值, Cu掺杂进入TiO₂晶格内部, 诱发催化剂可见光活性. 掺Cu后,Cu 3d轨道和O 2p轨道杂化形成价带顶, 价带负向偏移, 样品禁带宽度减小为2.50-2.91 eV, 具有可见光响应.以甲苯为模型污染物研究催化剂对挥发性有机化合物(VOCs)的催化去除和矿化效果. 未掺杂的TNT可见光催化活性较差; Cu掺杂量超过0.1%(Cu/Ti原子比)时, 样品催化活性也减弱; Cu掺杂量为0.1%的催化剂具有最佳可见光催化氧化能力, 7 h内甲苯的去除率达77%, 甲苯的矿化率达59%.     

磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4的制备及催化活性

采用超声法将磁基体Fe3O4和BiVO4复合,制备了易于固液分离的磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、透射电子显微镜(TEM)和磁学性质测量系统(MPMS)对产物进行了表征,并以亚甲基蓝为目标降解物,考察了BiVO4/Fe3O4的可见光催化活性。当BiVO4与Fe3O4质量比为5:1时,BiVO4/Fe3O4的催化活性最高,反应经过5 h,对亚甲基蓝的降解率达到92.0%,而单独使用BiVO4为催化剂,降解率仅为72.5%。这表明Fe3O4不仅起到磁基体的作用,还起到助催化剂的作用。BiVO4/Fe3O4在外加磁场的作用下很容易被分离,撤消外加磁场后,通过搅拌又可重新分散。BiVO4/Fe3O4 3次回收后的降解率仍高于80%。     

立方状和球状氧化亚铜的制备及其光催化性质

利用室温液相还原法和低温水热法制备了立方状和球状氧化亚铜,通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜对合成产物进行了表征。 以合成产物光催化降解偶氮染料甲基橙为模型,研究了不同形貌Cu2O的光催化性能,结果表明,球状氧化亚铜对甲基橙的脱色率达89.0%,球状氧化亚铜/Fenton复合体系中甲基橙的脱色率达98.2%。 初步探讨了Cu2O粉体催化降解甲基橙的过程和机理。     

可见光响应Cu-Cu2+1O复合材料的水热法一步合成

采用水热合成法, 以Cu(NO3)2为原料, 乙二醇为溶剂和还原剂, 聚乙烯吡咯烷酮k30(PVP)为表面活性剂, 一步合成可见光响应Cu-Cu2+1O 金属-半导体复合材料. 采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)观测复合材料的相结构、表观形貌、粒子尺寸和光谱特征. 以苯酚为模型物, 氙灯照射下测试催化剂活性. 结果显示表面活性剂PVP的加入对产物晶相结构不产生影响, 但促进Cu2+1O还原, 并影响Cu和Cu2+1O两种粒子的尺寸分布和界面结合, 进而影响产物的催化性能. 活性测试结果表明, Cu-Cu2+1O金属-半导体复合材料具有可见光催化活性, 其对苯酚降解符合一级反应动力学.     

火焰辅助热解方法制备Ag2O/TiO2及其光催化制氢性能

以钛酸丁酯和硝酸银为前驱体,采用一步火焰辅助热解法制备了Ag₂O/TiO₂光催化剂并研究了样品在紫外-可见光照射下的光催化制氢性能。利用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）和紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-Vis DRS）对样品进行了表征。XRD结果表明TiO₂均为锐钛矿晶型,Ag的引入对XRD结果无明显影响。SEM图显示未修饰的TiO₂是微球形貌,随着引入Ag含量的增加,微球减少直至消失。通过XPS分析和化学沉淀法表明样品中Ag的存在形式为Ag₂O。UV-Vis DRS测试发现引入Ag后提高了样品的光吸收。前驱体中Ag的量影响样品的光催化活性,最高的光催化制氢的活性可以达到相同条件下的P25的15倍。对光催化反应后的样品进行分析,认为在光催化过程中部分Ag₂O通过光生电子转化为Ag形成Ag/TiO₂,进一步提高光催化制氢活性。     

ZnO纳米管有序阵列与Cu2O纳米晶核壳结构的光电化学性能及全固态纳米结构太阳电池研究简

采用电化学方法在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃基底上制备了高度有序的ZnO纳米管阵列,然后在ZnO纳米管阵列上电化学沉积Cu2O纳米晶颗粒,获得了一维有序Cu2O/ZnO核壳式纳米阵列结构,通过控制Cu2O纳米晶的沉积电量得到不同厚度的Cu2O壳层,并对该核壳式纳米阵列的形貌和结构进行了分析. 以Cu2O/ZnO一维核壳式纳米阵列结构为光电极组装全固态纳米结构太阳电池,研究了Cu2O壳层厚度对光电极光吸收性能、光电性能以及组装电池光伏性能的影响,优化了电池中对电极材料的喷金厚度. 结果表明,以Cu2O沉积电量为1.5 C的Cu2O/ZnO为光活性层,以4 mA电流下真空镀金20~25 min的铜基底为对电极组装的简易太阳电池最高可获得0.013%的光电转换效率.     

单晶MoO3纳米片：静电纺丝法制备及光催化活性

以聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和钼酸铵((NH4)6Mo7O24.4H2O)为原料,利用静电纺丝技术结合溶胶过程制备了PVP/(NH4)6Mo7O24.4H2O前躯体,对前躯体缓慢控温处理制备MoO3纳米材料。通过X-射线光电子能谱(XPS)﹑红外光谱(FTIR)﹑X射线粉末衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等表征手段研究了热处理温度对MoO3晶体生长和结构的影响。以亚甲基蓝(MB)的光降解为模型反应,研究了MoO3微纳米材料的光催化性能。结果表明,热处理温度500℃时生成的MoO3纳米片光催化活性最好,并探讨了其光催化机理。