Cu负载TiO_2及其CdS复合物的光解水性能

光解水制氢技术是解决能源环境问题的重要手段.本研究通过负载非贵金属Cu于TiO_2表面,提高光催化活性,并与CdS进行复合从而获得高活性的可见光催化材料.利用X射线衍射、紫外-可见漫反射和高分辨透射电镜手段表征了Cu的物种、催化材料的光吸收性能及复合物的形貌和复合状态.活性测试显示Cu的负载可以显著提高TiO_2的光催化活性,当Cu负载量为2%(质量分数)时光催化活性产氢最高,为未负载的29倍.Cu/TiO_2与CdS复合后,CdS的电子可以快速的传递到TiO_2表面的Cu上,从而达到电子和空穴的分离,提高了CdS在可见光下的产氢活性.     

磁性NiFe2O4基复合材料的构筑及光催化应用

随着社会经济的快速发展,能源短缺与环境污染已成为当前人类面临的两大难题。人们一直致力于开发新的清洁可再生替代能源, 其中,太阳能被认为是理想且具有发展潜力的清洁能源。光催化作为一种新型的“绿色技术”,可直接利用太阳能将环境中的有机污染物降解为无害物质,进而有效解决上述问题。然而,要实现这个过程关键在于合理地设计和构筑高性能的光催化剂。铁酸镍(NiFe₂O₄)作为一种磁性材料,兼具快速的磁响应性和良好的光化学稳定性,将其与能带匹配的半导体光催化剂复合,不仅能够获得活性高的光催化剂,而且实现了光催化剂的磁分离, 从而使其在光催化领域展现出极为广阔的应用前景。本文主要综述了近5年来国内外NiFe₂O₄基复合材料的制备和光催化应用方面的最新研究进展, 这将为新型高效磁性复合光催化材料的合成及应用提供新方法和新思路。最后,对NiFe₂O₄基复合光催化材料未来的发展前景做了展望。     

烧绿石型复合氧化物的结构、制备及其光催化性能

本文系统介绍了烧绿石型复合氧化物的结构特点;综述了近年来国内外烧绿石型复合氧化物的制备方法及其影响因素;总结了这类材料在光催化降解有机物和光催化分解水方面的研究进展,探讨了光催化反应机理及影响光催化活性的因素;分析了烧绿石型复合氧化物的应用前景,并展望了今后研究的发展方向。     

半导体/石墨烯复合光催化剂的制备及应用

首先分析了石墨烯和半导体光催化剂的特点,以及二者复合后可能具有的优越性质,接着介绍了石墨烯和半导体复合光催化剂的制备方法,归纳了石墨烯增强半导体光催化的机理,然后阐述了复合光催化剂在降解有机污染物、光催化分解水产氢、光催化还原CO2制有机燃料和光催化灭菌四个典型的应用,最后对半导体/石墨烯复合光催化剂未来的发展趋势提出了展望.     

类石墨相C3N4复合光催化剂

利用半导体光催化技术将太阳能转化为化学能或直接降解和矿化有机污染物,是解决能源短缺和环境污染等问题的有效途径。聚合物类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有类似石墨烯的结构,由于其优异的化学稳定性和独特的电子能带结构,可作为太阳能转化、环境污染物降解的催化剂而得到了广泛关注。g-C₃N₄制备原料便宜易得、制备方法简单,可作为廉价、稳定、不含金属的可见光光催化剂应用于光催化降解污染物、水分解制氢制氧及有机合成领域。然而光生电荷易复合,使得g-C₃N₄的催化活性还不能满足大规模应用的需求。本文针对g-C₃N₄光催化活性的提高,综述了国内外在g-C₃N₄复合改性方面的重要研究进展,如金属/非金属掺杂、半导体复合、表面金属沉积等,并讨论了复合物的催化机理。     

《能源与环境》专辑序言——催化在能源与环境中的机遇与挑战北大核心CSCD

能源与环境是现代社会发展的基础与技术变革的前沿阵地。受“碳达峰,碳中和”伟大目标牵引,清洁能源的安全获取与生态环境的改善治理是我国当下科学发展的重要议题。通过催化不但可以清洁能源的高效制造,还能实现废水、废气和废物的循环利用,是解决现有能源与环境问题的关键。近年来,面向能源和环境的热催化、光催化以及电催化技术取得了长足进步。特别是绿氢生产、燃料电池、温室气体转化利用、污染物降解、航空催化转化器等领域迎来了重大发展机遇,并取得了一些重要原创性突破。     

共价有机框架材料在光催化领域中的应用

共价有机框架(COFs)材料是有机构筑基元通过共价键连接而形成的晶态有机多孔材料. COFs具有孔道结构规整、 及比表面积高等特点, 被广泛地应用于气体储存与分离、 催化、 传感、 储能及光电转化等领域. 将具有可调吸光能力的有机构筑基元引入到COFs中, 可使其展现出强大的光催化潜力. 近年来, COFs在光催化领域中发展迅猛. 本文总结了COFs在光催化产氢、 光催化二氧化碳还原、 光催化有机反应以及光催化污染物降解等方面的研究进展, 并展望了其在光催化领域的应用前景.     

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与Bi系复合光催化材料的制备及在环境中的应用

半导体光催化技术可应用于环境中污染物的降解、转化和矿化以及太阳能的转换,是解决环境污染和能源短缺问题的一条有效途径。石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与Bi系化合物复合材料因具有优异的光催化性能成为新型光催化材料的研究热点。本文论述了目前g-C_3N_4的主要制备方法,g-C_3N_4与Bi系复合材料的种类及其制备过程;同时围绕g-C_3N_4和Bi系复合催化材料在环境净化中的应用,包括对水体中污染物的降解及去除、光致细菌失活和光致水解产氢等,综述了国内外近年来的重要研究进展;以去除水环境中有机污染物为例,详细阐述了水体中有机污染物的光催化降解机理。最后,对g-C_3N_4与Bi系复合光催化材料的开发和应用前景进行了展望。     

金属卤化物钙钛矿光催化的研究进展

太阳能驱动光催化反应降解污染物、制备化学燃料或其他高附加值产品是绿色化学和可再生能源研究的重要方向.近年来,在传统的金属氧化物半导体材料之外,金属卤化物钙钛矿类化合物凭借其优异的光电特性也被逐步应用于高效光催化反应中.这篇文章综述了以铅卤钙钛矿为主的金属卤化物钙钛矿材料近年来在光催化领域的研究进展,总结了金属卤化物钙钛矿材料在光（电）催化产氢、CO₂还原反应和有机物高附加值转化反应中的应用与反应机制及其关键挑战,最后展望了高效稳定的金属卤化物钙钛矿光催化剂的发展方向和前景.     

宽带隙p区金属氧化物/氢氧化物对苯的光催化降解(英文)

苯具有高毒性和致病性,是空气中常见的一种挥发性有机污染物,对健康和环境危害大.以TiO2为代表的半导体光催化氧化技术是一种理想的环境治理技术,已广泛应用于一般室内挥发性有机物(VOCs)的去除.然而在处理苯等难降解有机污染物时,由于在催化剂表面生成难被降解的聚合物中间产物,往往导致TiO2光催化剂的失活.开发可在常温下使用的降解苯系污染物的高效光催化剂对于推广光催化技术在苯污染治理中的应用具有重大的意义.最近我们研究所开发出一系列宽带隙p区金属氧化物/氢氧化物光催化剂,它们对苯系污染物的光催化降解显示出很好的活性和稳定性,是一类极具应用前景的降解苯系污染物的新型光催化剂.在这篇文章中,我们总结这类宽带隙p区金属氧化物/氢氧化物光催化剂的制备及其光催化降解苯的活性,对其不同于TiO2的光催化机理,及其结构和光催化性能之间的关系进行初步的探讨.     

光催化技术在降解有机染料污染物方面的应用

光催化技术是一种新兴的高效节能现代污水处理技术,本文从半导体光催化技术研究现状、反应机理、反应动力学、光催化技术发展及其存在的问题等方面对半导体光催化技术在降解常见有机染料方面的应用加以综述.     

ZnS微米球的水热合成及光催化性能研究

以L-半胱氨酸为硫源,明胶作为组装剂,采用水热方法制备了粒径均一的ZnS微米球。利用XRD,TEM,FESEM,FTIR探讨了明胶、反应时间和反应温度对产物形貌和尺寸的影响,其结果表明ZnS微米球是由ZnS纳米颗粒组装而成的3D多级结构。光催化性能研究表明,明胶的加入提高了最终产物的光催化性能。利用产物的荧光发光性能解释了其光催化性能产生差异的原因。     

Preparation of TiO2/ZnS core/sheath heterostructure nanotubes via a wet chemical method and their photocatalytic activity

TiO₂/ZnS core/sheath heterostructure nanotubes are prepared via a simple wet chemical method at room temperature. The samples are characterized with transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and UV-vis absorption spectrum. Their photocatalytic activity for degradation of methyl orange under UV illumination is valuated. It is found that the ZnS layer changes with the concentration of precursors. The photocatalytic activity of the TiO₂/ZnS depends not only on the structure of the support (TiO₂ nanotubes) but also on the specific interaction between ZnS and support.     

水热法原位合成纳米氧化锌阵列及其光催化应用

在对氨基吡啶(p-APD,1.0 mol/L)介质中,140℃、12 h条件下采用简单的水热法在锌片上原位合成氧化锌纳米阵列。用X射线衍射、扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对其晶体结构和形态分别进行了表征和观察,讨论了该氧化锌材料可能的形成机理。该氧化锌在紫外光照射下对罗丹明B染料具有很强的光催化降解能力。     

金属Nd增强TiO2高硅氧纤维薄膜光催化性能及机理研究

用浸渍-提拉法在高硅氧玻璃纤维网格布上制备了具有优异光催化性能的金属Nd/TiO₂薄膜,甲基橙光催化降解实验表明Nd的掺杂对TiO₂催化剂薄膜的光学性能有明显的促进作用,当Nd的掺杂量为3 wt%时,表现出最优的光催化降解效果。采用XRD、SEM、UV-vis漫反射等分析方法对Nd/TiO₂薄膜进行表征分析,探讨光催化机理。结果表明:适量掺杂金属Nd能够细化TiO₂薄膜晶粒,得到分布致密均匀的锐钛矿型TiO₂薄膜;同时使TiO₂薄膜的拉曼和紫外可漫反射峰位红移,薄膜的禁带宽度从原来的3.15 eV减小到2.77 ev,促进了对紫外光的吸收,拓宽了TiO₂薄膜的光响应范围,增强了TiO₂薄膜的光催化活性。     

Photocatalytic activities of poly(methyl methacrylate)/titanium dioxide nanofiber mat

This study aimed to evaluate the photocatalytic activities of poly(methyl methacrylate) (PMMA)/titanium dioxide (TiO₂) nanofiber mat. TiO₂ nanoparticles in crystal phase were first prepared by sol-gel process and then PMMA/TiO₂ nanofiber mat was prepared through electrospinning. The composite (PMMA/TiO₂) nanofiber mat was compared with that of pure PMMA nanofiber mat through performing FTIR and UV-Vis spectroscopy, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis, weight loss and water contact angle measurements. The photocatalytic activity of PMMA/TiO₂ nanofiber mat was evaluated by investigating both the photocatalytic decomposition of a model dye, methylene blue, and photocatalytic degradation of the composite nanofiber mat in the ambient air under ultraviolet light irradiation.     

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。     

Preparation and photocatalytic properties of silica-supported fine CdS powders

Summary Silica-supported cadmium sulfide, highly active in hydrogen photogeneration from water-methanol-KOH solution, was prepared by sulfidation of Cd²⁺-impregnated SiO₂. The samples consisted of colloidal-size hexagonal crystallites of CdS on amorphous SiO₂. A blue shift of a light absorption edge was observed for the samples with lower CdS content.

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Herstellung und photokatalytische Aktivität von feinen CdS-Pulvern auf SiO₂

Zusammenfassung Es wurde Cadmiumsulfid auf Kieselgel durch Sulfidierung von Cd²⁺-imprägniertem SiO₂ hergestellt, das eine außerordentliche Aktivität bei der Wasserstoff-Photogenerierung aus Wasser-Methanol-KOH-Lösungen zeigte. Der Katalysator bestand aus hexagonalen CdS-Kristalliten von kolloidalen Ausmaßen auf amorphem SiO₂. An Proben mit geringerem CdS-Gehalt wurde eine Blauverschiebung der Lichtabsorption an der Absorptionskante beobachtet.

     

AgNbO3的水热合成和光催化性质表征

采用水热合成法制备了AgNbO3粉末,运用XRD(X-ray diffraction),SEM(Scanning Electron Microscope)和UV Vis DRS (diffuse reflectance spectroscopy)对其表征,在可见光照射下通过降解亚甲基蓝,来评估样品的光催化活性,实验结果表明,目标化合物与固相合成法制备的AgNbO3相比较具有明显较高的催化活性,水热法制备的产物在光催化方面拥有广阔的应用前景.