CNT/β-AgVO3混杂材料的制备及其光催化分解水析氧性能研究

采用水热法合成出单斜结构的β-AgVO₃纳米棒和CNT/β-AgVO₃光催化剂,在可见光模拟系统中以碘酸钾为电子捕获剂,检测氧气生成速率表征催化剂的光催化性能, 并借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis)等对催化剂粉体进行了表征.实验结果表明,CNT附着在β-AgVO₃颗粒表面有利于光生电子的转移和光解水析氧反应.CNT/β-AgVO₃催化剂较之纯β-AgVO₃催化剂活性显著提高.当CNT附着量为1.5%时,析氧速率可稳定在250 μmol·g^-1·h^-1.     

碳纳米管改性g-C3N4提升可见光催化降解性能

以尿素为原料,引入少量的多壁碳纳米管(CNT)改性,采用简便方法制备CNT/g-C_3N_4催化剂。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR Spectrophotometer)、荧光光谱(PL)等手段对CNT/g-C_3N_4催化剂进行表征。结果表明,g-C_3N_4与CNT之间的协同作用,影响了gC_3N_4的能带结构,增强了其对可见光的吸收,改善了光生载流子的分布,提高了电子-空穴对的分离效率。并以罗丹明B(RhB)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CNT掺杂量为0.1%(w/w)时效果最佳,降解速率常数是体相g-C_3N_4的3.1倍,且研究发现超氧自由基是该体系下的主要活性物种。     

PO43-掺杂Bi2O2CO3/Bi0的制备及其可见光催化性能

构建氧空位以及附着金属单质Bi(Bi⁰)是增强半导体材料光吸收性能、促进半导体光生载流子分离的有效方法。通过简单的共沉淀法及氢气热还原成功制备了PO₄^3-掺杂Bi₂O₂CO₃附着Bi⁰(Bi-P-BOC)的可见光催化剂,并对其在可见光下催化降解氧氟沙星(OFX)的性能及机理进行了研究。材料表征结果表明BOC随着PO₄^3-的均匀掺杂,可见光吸收能力增强,表面缺陷增多,比表面积增大。而随着氢气热还原,BOC表面形成Bi⁰的同时也原位构建了大量的氧空位。可见光催化性能测试表明,Bi-P-BOC可以在180 min内降解约85%的OFX,降解速率为0.013 0 min^-1,是BOC降解速率的8倍。Bi-P-BOC光催化降解机理表明其具有更好的可见光吸收能力,Bi⁰以及氧空位的存在促进了光生载流子的分离,h⁺是其...     

Cu、C共负载ZnO光催化剂固氮性能及机理

为提高ZnO催化剂光催化固氮性能,克服其光生电子-空穴复合率高、可见光响应能力差以及易光腐蚀等缺点,本研究采用Cu、C共负载方式对ZnO催化剂进行改性(以下简称CuCZ催化剂)。结果显示,CuCZ?3%(Cu占ZnO质量的3%)催化剂的光催化固氮速率最大,达到4.96 mmol·g_cat^-1·h^-1,为ZnO(0.612 mmol·g_cat^-1·h^-1)的8.10倍、CZnO(C负载ZnO,3.00 mmol·g_cat^-1·h^-1)的1.65倍。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV?Vis DRS)、光致发光光谱(PL)以及电化学阻抗谱(EIS)对CuCZ催化剂进行表征以探究其光催化固氮效果提高的机理。结果表明,Cu、C共负载产生的界面电荷转移机制和C的“电子桥梁”作用提高了ZnO催化剂的光催化固氮性能,降低了光生电子-空穴复合率。CuCZ?3%催化剂的4次光催化循环固氮速率稳定于4.61~4.96 mmol·g_cat^-1·h^-1之间,这说明C层的包覆削弱了CuCZ催化剂的光腐蚀过程,增强了其稳定性。     

富表面氧空位Fe2O3/ZnO催化剂在光催化合成氨中的应用

光催化合成氨是一种绿色节能的合成氨技术,设计制造丰富的表面氧空位和异质结构是促进氮分子活化和抑制电子-空穴复合的重要方法。我们以乙二醇作为还原剂,采用溶剂热法制备合成了Fe2O3/ZnO光催化剂,利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、电子顺磁共振(EPR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL)及光电流(PC)对Fe2O3/ZnO催化剂进行表征,并考察了Fe2O3/ZnO催化剂在常温、常压下的光催化合成氨的性能。4%Fe2O3/ZnO催化剂在无牺牲剂下用于光催化合成氨,有较好的光催化效率和稳定性,其合成氨效率达到2059μmol·L-1·g-1·h-1。其高催化效率归因于:可见光区域吸收的提高、氮分子在表面氧空位与Fe3+活性中心上的协同活化及光生电子与空穴的高分离效率。     

原位合成石墨烯负载的Co-P催化剂及光解水制氢

在石墨烯(GP)基底上利用光电子原位还原合成了具有非晶态结构的Co-P/GP光催化剂。通过X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征,证明所制备的催化剂在石墨烯载体上分散性好、粒径小,具有非晶态结构。由XPS表征了催化剂的表面电子状态,发现催化剂表面的Co和P主要是以还原态存在,有利于表面富集电子。经过曙红敏化,催化剂在可见光辐照下具有很好的光催化制氢性能。考察了不同物质的量之比nCo∶nP的制氢速率,当nCo∶nP=5∶1时,3 h的平均制氢量为24.5 mmol·h~(-1)·gCo~(-1)。考察了不同波长条件下催化剂制氢的量子效率,当波长为430 nm时,Co-P/GP催化剂的制氢量子效率AQE达到8.4%,比没有添加P的Co/GP催化剂提高了1.5倍。     

碳纳米管负载的Pd-Ag-Sn催化剂对甲酸的电氧化（英文）

采用硼氢化钠还原的方法合成了碳纳米管负载的钯基纳米催化剂(Pd/CNT,Pd_7Ag_3/CNT,Pd_7Sn_2/CNT,Pd_7Ag_1Sn_2/CNT,Pd_7Ag_2Sn_2/CNT和Pd_7Ag_3Sn_2/CNT)。通过XRD,TEM和XPS对其进行了表征,结果表明,相比Pd/CNT和Pd-Ag(或Pd-Sn)催化剂的纳米颗粒,Pd-Ag-Sn催化剂展现出了更小的平均颗粒尺寸(2.3 nm)。此外,还通过循环伏安(CV)和计时电流法(CA)测试了这些催化剂对甲酸氧化的电活性,在酸碱介质中,Pd-Ag-Sn/CNT对甲酸氧化都表现出了更高的电流密度。其中,Pd_7Ag_2Sn_2/CNT催化剂在酸碱介质中的电流密度分别是108.8和211.3 mA·cm~(-2),相应的Pd质量电流密度高达1 364和2 640 mA·mg~(-1),远远高于商业Pd/C,表明Pd-Ag-Sn/CNT催化剂对甲酸氧化表现出了极好的电催化活性。     

Ag/TiO_(2-x)N_x与TiO_(2-x)N_x可见光催化降解丙烯的活性对比

利用纳米管钛酸(NTA)和氨水的水热反应制得TiO_(2-x)N_x系列催化剂,并进一步通过热分解-机械研磨的方法在TiO_(2-x)N_x表面附着上银颗粒,制得Ag/TiO_(2-x)N_x系列催化剂.采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(DRS)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行了表征和分析.光催化氧化丙烯的实验对比了TiO_(2-x)N_x与Ag/TiO_(2-x)N_x两个系列催化剂的可见光催化活性,考察了氧空位、晶型结构、氮含量和银颗粒对催化剂可见光催化活性的影响.结果表明,催化剂锐钛矿的晶型越好,氧空位含量越高,催化剂的可见光催化活性越好;贵金属银的电子捕获能力使得Ag/TiO_(2-x)N_x的可见光催化活性远高于TiO_(2-x)N_x催化剂.     

ITO/g-C3N4异质结催化剂的制备及其光解水产氢性能

采用低温热解法合成出g-C₃N₄和In₂O₃:Sn(ITO)催化剂粉体,通过静电引力作用将少量ITO纳米粉体分散在g-C₃N₄粉体颗粒表面制成ITO/g-C₃N₄异质结光催化剂。在可见光模拟系统中以乙醇为牺牲剂,检测氢气生成速率表征催化剂的光催化性能, 并借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis)等对催化剂粉体进行了表征。实验结果表明, ITO附着在g-C₃N₄颗粒表面有利于光生电子的转移和光解水析氢反应。ITO/g-C₃N₄催化剂较之纯g-C₃N₄催化剂活性显著提高。当ITO附着量为4%时,析氢速率可稳定在350 μmol·g^-1·h^-1。     

复合催化剂α-(Fe，Cu)OOH/RGO的制备、表征及其协同H2O2在可见光下去除环丙沙星性能

采用一步回流法制备了α-(Fe,Cu)OOH/RGO复合催化剂,通过粉末X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱等对催化剂进行了表征,并以30 mg·L^-1的环丙沙星(CIP)为目标污染物,研究了不同制备条件下所得催化剂在可见光照射下协同H2O2对CIP的去除效果。结果表明,成功实现了α-(Fe,Cu)OOH纳米棒在石墨烯二维薄片上原位生长,α-(Fe,Cu)OOH/RGO复合材料的可见光吸收边发生红移,禁带宽度从2.02 eV变为1.76 eV。石墨烯复合不但增强了对污染物的吸附能力,而且加快了光生电子的分离、迁移速率,还提高了反应体系中电子的传导效率。当石墨烯复合比例(质量分数)为1%时,复合催化剂的催化性能最佳。当催化剂投加量为0.40 g·L^-1,H2O2浓度为0.10 mol·L^-1时,反应120 min,CIP被全部去除。α-(Fe,Cu)OOH/RGO循环使用5次,对CIP的去除率均在90%以上,表明催化剂具有较强的催化活性和较好的稳定性。     

钴掺杂间硝基苯胺聚合物的制备及其对氧还原反应的电活性

将间硝基苯胺、碳黑、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、碳纳米管（CNT）和醋酸钴在室温条件下充分混合形成前驱体,在CO₂气氛中于800 ℃热解制得间硝基苯胺含量不同的钴掺杂C-N催化剂［Co-C-N(2)、 Co-C-N(3)、 Co-C-N(4)、 Co-C-N(2)/CNT、 Co-C-N(3)/CNT和Co-C-N(4)/CNT］,其结构特征经SEM, XPS和XRD表征。将催化剂负载在碳纸上制备成气体扩散电极,利用循环伏安(CV),线性扫描(LSV)和计时电流(CA)测试了在碱性和酸性溶液中催化剂对氧还原反应(ORR)的电活性。结果表明：加入适量的CNT能有效提高Co-C-N催化剂对ORR的电活性。其中Co-C-N(2)-CNT的ORR电活性最好,在碱性和酸性溶液中电流密度分别为160 mA·cm^-2@-0.8 V和65 mA·cm^-2@-0.2 V。     

碳纳米管负载四硝基金属酞菁-MnO2双催化剂催化氧还原性能

过渡金属酞菁具有很高的氧还原催化活性, MnO₂对氧还原反应有催化作用,但是将过渡金属酞菁和MnO₂作为氧还原反应的双催化剂的研究较少。 本文采用苯酐-尿素法合成了碳纳米管(CNT)负载四硝基金属酞菁(TNMPc)组装体,联合γ-MnO₂作为氧还原反应的双催化剂。 借助循环伏安法对双催化剂的配比进行优化,得到二者的最佳比例。 研究了四硝基金属酞菁的中心金属离子对最佳比例双催化剂催化性能的影响和双催化剂的抗甲醇性能,结果表明,双催化剂对氧还原反应的催化能力主要受到金属离子本性的影响,双催化剂对氧还原反应的催化效率顺序为CNT/TNFePc-MnO₂>CNT/TNCoPc-MnO₂>CNT/TNNiPc-MnO₂>CNT/TNCuPc-MnO₂;4种双催化剂均具有较好的抗甲醇中毒性能。     

Cu/Sr3Ti2O7的制备及其光催化分解水制氢活性

采用聚合合成法(PCM)合成出层状钙钛矿结构的Sr3Ti2O7, 进而负载Cu 离子, 制成Cu/Sr3Ti2O7催化剂. 以超纯水和甲醇牺牲剂体系的光催化分解反应为探针, 通过检测氢气生成速率评价了催化剂的光催化性能, 并借助光电子能谱(XPS)、X 射线衍射(XRD)分析、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对催化剂进行了表征. 实验结果表明, Cu 在催化剂中以多价态存在, Cu+和吸附氧有利于光生电子的转移. Cu/Sr3Ti2O7催化剂较之纯Sr3Ti2O7催化剂活性大大提高, Cu 最佳负载量为1.5%(w). 产氢速率可稳定在550-600 μmol·h-1. 还原过的Cu/Sr3Ti2O7催化剂产氢速率最高可达1140.8 μmol·h-1.     

复合碳纳米管增强纳米Ag_2CO_3的可见光催化活性和稳定性

在二甲基甲酰胺溶液中,通过简单的沉淀法制备了纳米Ag2CO3和碳纳米管(CNT)的复合物.用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电镜(SEM)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱(DRS)表征了所制备的Ag2CO3/CNT复合物,通过在可见光下降解甲基橙(MO)检测了样品的光催化活性.结果表明,纳米Ag2CO3颗粒与CNT结合良好.CNT的含量为1.5%(w)的Ag2CO3/1.5%CNT复合物活性最高,经过60 min的降解,甲基橙的降解率达到93%.与纯相纳米Ag2CO3比较,CNT的加入还提高了Ag2CO3的稳定性,经过三次循环降解,Ag2CO3/1.5%CNT复合物还能降解81%的甲基橙,而纳米Ag2CO3只能降解59.5%的甲基橙.其活性和稳定性提高的原因是由于CNT的高导电性,它不仅促进了电子-空穴对的分离,还能快速转移产生的光生电子.     

中空花状可见光响应催化剂g-C_3N_4@BiOCl的制备及其光催化活性

以g-C_3N_4/H_2SO_4溶液和硝酸铋为前驱体,采用自组装法制备了中空花状且具有可见光响应能力的异质结光催化剂gC_3N_4@BiOCl。利用X射线衍射、电子扫描显微镜、高分辨透射电镜、X射线能谱、紫外可见漫反射光谱及X射线光电子能谱等表征手段确证了催化剂的结构。该催化剂能够有效地实现光生电子-空穴的分离,表现出优异的可见光催化活性。通过对50 mg·L~(-1)罗丹明B的降解实验验证了g-C_3N_4@BiOCl的光催化活性,在可见光条件下(λ≥420 nm)的降解效率优良,12 min即可达到99%。     

BiPO4/g-C3N4二元催化剂的制备及其可见光催化性能研究

本研究通过一步搅拌法制备了BiPO_4/g-C_3N_4二元催化剂,以活性蓝19(RB19)为目标污染物,研究了其在可见光下的催化降解性能。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等表征了催化剂的物化性质。结果表明:BiPO_4成功附着到g-C_3N_4上,并且分散效果较好,BiPO_4的掺入使g-C_3N_4的带隙变窄,提高了g-C_3N_4的可见光利用率,延长了光生电子-空穴对的寿命。最后通过分析推测出可能的光催化降解机理。     

CNT表面修饰对Pt/CNT在邻氯硝基苯加氢反应中催化性能的影响

用乙二醇还原法制备了碳纳米管(CNT)负载的铂催化剂(Pt/CNT).考察了CNT化学修饰与物理修饰对催化剂的影响.CNT化学修饰采用H2SO4-HNO3氧化法,物理修饰采用十二烷基硫酸钠(SDS)吸附法.用X射线衍射、透射电子显微镜、电感耦合等离子发射光谱、H2程序升温脱附、傅里叶变换红外光谱和元素分析对Pt/CNT催化剂进行了表征,并以邻氯硝基苯选择加氢为探针反应考察了Pt/CNT的催化性能.结果表明,化学修饰与物理修饰都能在CNT表面引入一定数量的活性位,有助于促进Pt异相成核,提高Pt的分散性,进而提高催化剂的活性.SDS在一定浓度下可形成特定结构的胶束,导致形成特定形貌的Pt纳米粒子.     

CeO2/BiVO4复合可见光催化剂的制备及其催化性能的研究

通过水热法制备了CeO2/BiVO4复合可见光催化剂,并采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)和紫外-可见漫反射光谱对其晶体结构、表面形貌、化学组成以及光谱特性等进行了表征。此外还研究了光照时间、催化剂用量、不同染料、光照强度和重复使用次数对CeO2/BiVO4复合可见光催化剂和BiVO4在可见光照射下催化降解次甲基蓝活性的影响。结果表明:当光照时间为120 min,催化剂用量为1.00 g·L^-1及光照强度为1.00 mW·cm^-2时, CeO2/BiVO4复合可见光催化剂对次甲基蓝的催化降解效果最佳,并且有较高的稳定性。     

管径对碳纳米管负载铂催化剂氧还原的影响（英文）

采用微波辅助乙二醇法制备了一系列酸处理后的不同管径(8–15,20–30,30–50,50 nm)的碳纳米管(CNT)负载铂(Pt)催化剂(Pt/CNT)。通过X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、热重分析仪(TGA)、透射电子显微镜(TEM)对所制得催化剂进行结构表征;采用循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)对其催化性能进行测试。结果表明,不同管径的碳纳米管对Pt的粒径、载量和分散性有一定程度影响;然而,不同CNT管径的催化剂表现出明显不同的催化氧还原反应(ORR)活性。采用管径为8–15 nm的CNT作为载体制备的催化剂(Pt/CNT_8)的Pt载量最高,表现出有很好的催化活性和稳定性。Pt/CNT8在0.9 V时Pt的质量活性为0.188 A?mg~(-1),是商业催化剂(JM Pt/C)的2倍。经扫描5000圈稳定性测试之后,Pt/CNT_8的半波电位负移(~7 mV)远远小于商业JM Pt/C半波电位的负移(~32 mV),表现出优越的催化ORR稳定性。     

碳纳米管负载/促进的Mo-Co加氢脱硫催化剂

 以多壁碳纳米管(CNT)为载体制备了负载型Mo-Co/CNT,并将其用于噻吩HDS反应. 结果表明,在n(C4H4S)/n(H2)= 2.3/97.7, GHSV=2200 ml/(g·h),p=0.1 MPa和T=623 K的条件下,在7.2%(Mo-Co)/CNT催化剂上,噻吩HDS的比反应速率可达到0.64·10-3s-1,分别是9.7%(Mo-Co)/γ-Al2O3和16.9%(Mo-Co)/AC催化剂上的1.68和2.28倍. 对比研究结果表明,用CNT代替γ-Al2O3或AC并不引起催化剂上噻吩HDS反应的表观活化能发生明显变化. 与Mo-Co/γ-Al2O3或Mo-Co/AC催化剂相比,一方面,Mo-Co/CNT催化剂更易在较低温度下还原活化,并导致工作态催化剂表层活性Mo物种(Mo4+)在总Mo量中所占比例明显提高; 另一方面,Mo-Co/CNT催化剂对H2具有更强的吸附和活化能力. 这两个因素对提高催化剂活性都有重要贡献.