烧结反应对液相法制得FeWO4微米晶光催化性能的改性

通过简单的液相法制得FeWO₄微米晶,FeWO₄微米晶于310℃、空气气氛条件下烧结,研究了烧结反应对FeWO₄微米晶光催化性质的影响。烧结前后的样品通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、N₂吸附-脱附、热重分析、红外分析和紫外-可见等分析方法加以表征。光催化实验证明烧结后其在降解罗丹明B溶液中表现出了较高活性,说明烧结反应有利于提高FeWO₄的吸附与光催化性能。     

低温苯甲醇醇解法制备高活性锐钛矿型纳米晶TiO2光催化剂

 以TiCl4 为钛源,采用低温苯甲醇醇解法制备了不同粒径及晶相组成的大表面TiO2纳米晶,利用X射线衍射、热重-差热分析、透射电子显微镜、拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱和N2物理吸附等方法考察了焙烧温度和焙烧时间对其晶相组成、晶粒尺寸、比表面积及孔体积等微结构性质的影响,并以苯酚的光催化降解为模型反应评价了样品的光催化活性. 结果表明,未经任何热处理的TiO2样品即为锐钛矿晶相,控制焙烧温度及焙烧时间可进一步调控样品的粒径、比表面积、晶相结构及表面氧缺位浓度. 经400 ℃焙烧3 h制备的纳米晶TiO2具有最佳的光催化活性,其活性比商用Degussa P-25 TiO2更高.     

水热法制备磷酸镍及其光催化性能评价

采用水热合成法以Ni(NO3)2·6H2O为镍源、KH2PO4为磷源合成了磷酸镍,并详细研究了用水热法合成磷酸镍过程中Ni/P摩尔比、晶化温度及溶液酸碱度对磷酸镍光催化降解染料亚甲基蓝的影响,优化了合成条件。通过X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和热重-差热(TG-DTA)和N2吸附等技术对其晶相组成、表面形貌、官能团结构、光吸收特性、热稳定性和比表面积进行了表征。合成材料通过对亚甲基蓝的光催化降解性能进行评价,当制备条件Ni/P摩尔比为3:2、反应温度为110℃、p H为碱性时晶化36 h合成的材料其光催化性能最佳。     

BiOBr/BiPO4 p-n异质结光催化剂的一步水热法制备及性能

通过一步水热法成功地制备了BiOBr/BiPO_4 p-n异质结复合光催化剂。采用多种表征手段对样品物理属性进行了表征,包括X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、N_2吸附-脱附等温线、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)。样品光催化活性通过可见光(λ420 nm)降解罗丹明B进行评价,考察了BiPO_4含量对所制备光催化材料活性的影响,通过捕获实验确定光催化反应中的主要活性物种,并提出了其光催化机理。研究结果表明,BiPO_4的最佳含量(物质的量分数)为10%,此时所制备催化剂活性最好,其反应速率常数为0.14 min~(-1),约为纯BiOBr的3.7倍,且3次循环使用后仍保持较高的催化活性。催化活性的提高主要由于BiOBr/BiPO_4 p-n异质结的形成,提高了光生载流子的分离效率,从而提高了光催化活性。同时,对污染物吸附能力的提高也起到促进作用。空穴和超氧基阴离子自由基是光催化过程中的主要活性物种,3种活性物种作用大小依次为空穴超氧阴离子自由基羟基自由基。     

Eu~(3 )、Si~(4 )共掺杂TiO_2光催化剂的协同效应

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了Eu/Ti/Si纳米光催化剂,并通过XRD、FT-IR、EPR等进行了表征.结果表明,掺入Eu3 和Si4 ,阻止了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变,使TiO2的粒径减小,且Eu3 能够促进Si4 进入TiO2的晶格中.以甲基橙为光催化反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在不同光催化剂上的吸附常数,探讨了催化剂对甲基橙的吸附机理.Eu3 和Si4 的最佳掺入量分别为wEu=0.03%、wSiO2=39.06%,且Eu3 和Si4 同时掺入TiO2光催化剂产生协同效应.讨论了光催化活性与催化剂性质的关系.     

Eu3＋、Si4＋共掺杂TiO2光催化剂的协同效应

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了Eu/Ti/Si纳米光催化剂, 并通过XRD、FT-IR、EPR等进行了表征.结果表明,掺入Eu3＋和Si4＋, 阻止了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变, 使TiO2的粒径减小, 且Eu3＋能够促进Si4＋进入TiO2的晶格中.以甲基橙为光催化反应模型化合物, 考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在不同光催化剂上的吸附常数,探讨了催化剂对甲基橙的吸附机理. Eu3＋和Si4＋的最佳掺入量分别为wEu=0.03％、wSiO2=39.06％,且Eu3＋和Si4＋同时掺入TiO2光催化剂产生协同效应.讨论了光催化活性与催化剂性质的关系.     

花球状异质结构复合材料ZnS/ZnO/ZnWO4多模式光降解与光解水制氢

通过微波辅助水热两步法制备了复合材料ZnS/ZnO/ZnWO_4,并采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UVVis DRS)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及N_2吸附-脱附等测试手段对其晶相结构、组成、形貌、表面物理化学性质及光吸收性能等进行了表征。结果显示,该复合材料呈现大小均匀的花球状结构,其花球是由立方晶相ZnS纳米颗粒、六方晶相ZnO与单斜晶相ZnWO_4纳米棒构成。微波的极化作用导致复合材料ZnO/ZnWO_4的晶粒尺寸、比表面积和孔体积较单体ZnWO_4明显变大。再次微波辐射复合ZnS后,复合材料ZnS/ZnO/ZnWO_4的晶粒尺寸进一步变大,同时二次微波作用导致其比表面积和孔体积由于花球内部的紧致而变小,但复合材料依旧保持花球状结构。以孔雀石绿为目标降解物,研究了花球状ZnS/ZnO/ZnWO_4增强的多模式光催化降解性能。而光解水制氢实验结果表明,ZnS/ZnO/ZnWO_4复合材料具有优异的产氢能力(376.9μmol·h~(-1)·g~(-1)),是市售P25的246.5倍,其增强的光解水制氢性能与复合材料优异的花球形貌、三元异质结构以及光催化反应中的多途径电子传递有关。     

ZnO/Ag微米球的合成与光催化性能

用微波辅助多元醇法对预先制备的ZnO微米球进行修饰,合成了载银氧化锌微米球（ZnO/Ag）. 利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见双光束分光光度计和光致发光光谱仪等对样品的结构、形貌和光学性能进行了表征. 在紫外光照射下,通过亚甲基蓝的降解反应研究了样品的光催化活性. 结果表明,所制备的ZnO/Ag微米球是由面心立方的Ag纳米颗粒附着在纤锌矿结构的ZnO球表面形成;与ZnO相比,ZnO/Ag的紫外-可见光吸收光谱发生明显红移,在紫外和可见光范围均有较强的吸收;随着Ag含量的增加,ZnO/Ag荧光光谱强度先减弱后增强;与ZnO相比,ZnO/Ag的光催化活性明显提高,AgNO₃ 浓度为0.05 mol/L时制得的ZnO/Ag光催化活性最高.     

F掺杂制备具有高暴露(001)晶面的BiOCl纳米片及其光催化性能

采用溶剂热-煅烧法,通过F掺杂合成了一系列具有高暴露(001)晶面的BiOCl纳米片。应用X射线衍射、N_2物理吸附、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见漫反射光谱、红外光谱和光电流响应等物理化学方法对合成的样品进行了表征分析。结果表明,掺杂适量的F可以促进BiOCl(110)优势晶面的生长,形成高暴露(001)晶面,同时可抑制BiOCl晶粒的长大,并增大BiOCl纳米片的比表面积和提高其表面羟基的数量。在模拟太阳光下,光催化降解偶氮染料罗丹明B结果表明,F掺杂能显著提高BiOCl对罗丹明B的光催化降解活性。其中F_(1.0)-BiOCl对罗丹明B的降解速率是BiOCl的2.67倍。此外,F_(1.0)-BiOCl对酸性橙Ⅱ的光催化降解活性是商业光催化剂P25(TiO_2)的1.24倍。F掺杂引起光催化活性大幅提升的主要原因是,高暴露(001)晶面的生成提升了BiOCl纳米片对染料的吸附性能,同时加快了光生e~-和h~+分离。     

CdSe微米球的水热合成及表征

用合成的硒代硫酸钠作为硒源,Cd(NO3)2·4H2O作为Cd源,通过控制配位剂与反应物的比例及表面活性剂的加入,在水溶液中合成了球状的CdSe微米晶.产物用X射线衍射仪,扫描电子显微镜、透射电子显微镜进行表征.结果表明:此法合成了结晶性良好的六方相的CdSe微米晶.并探讨了可能的生长机理.     

层状K-Fe-Ti金属氧化物上光催化分解水制氢

 采用高温固相反应法合成了层状K-Fe-Ti金属氧化物催化剂,用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱等手段对催化剂进行了表征,并通过光催化分解水制氢反应对催化剂的活性进行了评价. 结果表明,合成原料中K+的含量和固相反应温度都会影响催化剂的晶相结构; 催化剂中八面体配位的Fe3+使其具有显著的可见光吸收特性,但增加合成原料中Fe3+的量仅增加孤立的Fe2O3物种; 在草酸的偶合作用下,正交晶相的催化剂光催化分解水的产氢速率高于四方晶相的催化剂,但后者的产氢速率稳定性高于前者.     

棒状结构Pt/PbWO4微米晶的合成、表征及其高光催化性能

PbWO4是一类重要的半导体,广泛运用于高能物理领域无机闪烁晶体.它具有许多独特的物理性能,如衰减时间短(10 ns)、能量密度高(8.28 cm3)、低光产率(300 photons/MeV)、短辐射长度(0.9 cm)和高抗辐照损伤等. PbWO4纳米晶体的激子荧光、热荧光和其它光学性能主要取决PbWO4晶体的形貌和微观结构.目前已经合成了不同结构的PbWO4纳米/微米晶体,如四角双锥微米晶、微米球、纳米棒、纳米纺垂体等.近年来, PbWO4的光催化性能也引起人们的重视.研究发现, PbWO4晶体的光催化性能和其形貌、微观结构密切相关.如在不同形貌的十四面体、三维多尺度微米球和纳米颗粒中, PbWO4微米球表现了极高的光催化活性.此外, PbWO4微米球由于密度大,非常容易分离,从而有利于其回收利用,在循环使用时具有很高的稳定性.因此,合成具有特殊形貌的PbWO4纳米/微米晶体具有重要的理论和现实意义.此外,合成贵金属/半导体复合纳米结构是提高光催化性能的另一有效策略.在贵金属/半导体复合纳米结构中,光生电子(e–)和(h+)的复合可以在很大程度上得到抑制,因为光生e–可以快速地迁移至贵金属颗粒中心,从而加速e–和h+的分离.本文利用水热结合焙烧法首先合成了长度大于1μm的棒状PbWO4微米晶.然后利用光化学沉积法,在PbWO4微米晶表面沉积不同含量(0.5 wt%,1 wt%,和2 wt%)的Pt纳米粒子.利用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)、光致发光谱(PL)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段对所制PbWO4和Pt/PbWO4进行了表征.表征结果表明,合成的PbWO4和Pt/PbWO4的比表面积很小(1.5–1.9 m2/g),沉积的Pt纳米粒子为金属态. UV-Vis DRS测试表明,沉积的Pt纳米粒子在光照下可以产生表面等离子共振,促进可见光的吸收.另外, PL的结果则证实Pt纳米粒子的存在还可抑制PbWO4晶体在光照下产生的光生e–和h+的分离.而XRD和高分辨TEM分析表明PbWO4微米棒的晶体生长方向为(–102)晶体方向.电子选区衍射表明,棒状PbWO4微米晶具有极高的结晶度.以氙灯为光源进行了光催化降解染料酸性橙II的光催化性能测试.结果表明,当沉积1–2 wt%Pt纳米粒子时,可使光催化活性提高2倍左右.另外, Pt/PbWO4微米棒的密度较大,非常容易进行离心分离催化剂及其循环使用.在第一次使用时酸性橙II的降解率为93%,而在第四次使用时酸性橙II的降解率仍维持在88%,表现出很好的光催化稳定性. Pt/PbWO4具有很高的光催化活性的原因,一方面是由于其具有很高的结晶度和独特的棒状结构,另一方面是由于沉积的Pt纳米粒子在光照下可以产生表面等离子共振,促进了可见光的吸收和光生e–与h+的分离.     

介孔TiO2的水热法制备及其光催化性能

以二钛酸钾(K2Ti2O5)经离子交换得到的无定形水合二钛酸(H2Ti2O5·xH2O)为原料, 与葡萄糖溶液在220 ℃下进行水热反应, 再在空气中520 ℃焙烧, 制备出介孔TiO2. 用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N2吸附、透射电子显微镜(TEM)等技术对样品进行了表征. 结果表明, 该介孔TiO2具有微米级棒状或针状形貌, 晶粒大小为12.3 nm, 比表面积为106 m2·g-1, 孔容为0.31 cm3·g-1, 孔径为8.06 nm, 焙烧处理后晶型仍是锐钛矿相. 水热生成的碳抑制了晶粒的团聚生长和晶型的转变, 提高了介孔TiO2的热稳定性. 甲基橙降解实验评价了介孔TiO2的光催化性能, 结果发现其活性与商用TiO2催化剂P25相当, 而其较大的粒径更容易回收再利用. 以碘化钾为探针反应, 表明介孔TiO2的光催化机制以光生空穴氧化为主.     

介孔TiO2的水热法制备及其光催化性能

以二钛酸钾(K2Ti2O5)经离子交换得到的无定形水合二钛酸(H2Ti2O5·xH2O)为原料,与葡萄糖溶液在220℃下进行水热反应,再在空气中520℃焙烧,制备出介孔TiO2.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N2吸附、透射电子显微镜(TEM)等技术对样品进行了表征.结果表明,该介孔TiO2具有微米级棒状或针状形貌,晶粒大小为12.3 nm,比表面积为106 m2·g-1,孔容为0.31 cm3·g-1,孔径为8.06 nm,焙烧处理后晶型仍是锐钛矿相.水热生成的碳抑制了晶粒的团聚生长和晶型的转变,提高了介孔TiO2的热稳定性.甲基橙降解实验评价了介孔TiO2的光催化性能,结果发现其活性与商用TiO2催化剂P25相当,而其较大的粒径更容易回收再利用.以碘化钾为探针反应,表明介孔TiO2的光催化机制以光生空穴氧化为主.     

磁性AgBr/Ag_3PO_4/ZnFe_2O_4复合催化剂的制备及光催化性能（英文）

水热法结合原位沉淀法成功制备新型磁性溴化银/磷酸银/铁酸锌(AgBr/Ag_3PO_4/ZnFe_2O_4)复合催化剂,并通过X射线衍射、能量色散X射线、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱对其晶相结构、组成、形貌及吸光性能进行了表征。在可见光照射下,所制备的AgBr/Ag_3PO_4/ZnFe_2O_4复合催化剂光催化降解罗丹明B(RhB)的活性优于Ag_3PO_4/ZnFe_2O_4、AgBr/ZnFe_2O_4和P25 TiO_2。在酸性和碱性溶液中,AgBr/Ag_3PO_4/ZnFe_2O_4光催化剂呈现出优良光催化性能。在AgBr/Ag_3PO_4/ZnFe_2O_4体系中,光催化降解Rh B的速率随着反应体系温度的升高而增大,由阿伦尼乌斯方程计算获得反应体系活化能为31.9 k J?mol~(-1)。AgBr/Ag_3PO_4/ZnFe_2O_4复合材料优异的可见光催化活性归因于光生电荷的有效分离,所产生的超氧自由基和空穴是Rh B降解的主要活性物种。     

棒状结构Pt/PbWO_4微米晶的合成、表征及其高光催化性能（英文）

Pb WO4是一类重要的半导体,广泛运用于高能物理领域无机闪烁晶体.它具有许多独特的物理性能,如衰减时间短(10 ns)、能量密度高(8.28 cm3)、低光产率(300 photons/MeV)、短辐射长度(0.9 cm)和高抗辐照损伤等.Pb WO4纳米晶体的激子荧光、热荧光和其它光学性能主要取决Pb WO4晶体的形貌和微观结构.目前已经合成了不同结构的Pb WO4纳米/微米晶体,如四角双锥微米晶、微米球、纳米棒、纳米纺垂体等.近年来,Pb WO4的光催化性能也引起人们的重视.研究发现,Pb WO4晶体的光催化性能和其形貌、微观结构密切相关.如在不同形貌的十四面体、三维多尺度微米球和纳米颗粒中,PbW O4微米球表现了极高的光催化活性.此外,Pb WO4微米球由于密度大,非常容易分离,从而有利于其回收利用,在循环使用时具有很高的稳定性.因此,合成具有特殊形貌的PbW O4纳米/微米晶体具有重要的理论和现实意义.此外,合成贵金属/半导体复合纳米结构是提高光催化性能的另一有效策略.在贵金属/半导体复合纳米结构中,光生电子(e–)和(h+)的复合可以在很大程度上得到抑制,因为光生e–可以快速地迁移至贵金属颗粒中心,从而加速e–和h+的分离.本文利用水热结合焙烧法首先合成了长度大于1μm的棒状Pb WO4微米晶.然后利用光化学沉积法,在PbW O4微米晶表面沉积不同含量(0.5 wt%,1 wt%,和2 wt%)的Pt纳米粒子.利用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)、光致发光谱(PL)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段对所制PbW O4和Pt/Pb WO4进行了表征.表征结果表明,合成的PbW O24和Pt/Pb WO4的比表面积很小(1.5–1.9 m/g),沉积的Pt纳米粒子为金属态.UV-Vis DRS测试表明,沉积的Pt纳米粒子在光照下可以产生表面等离子共振,促进可见光的吸收.另外,PL的结果则证实Pt纳米粒子的存在还可抑制PbW O4晶体在光照下产生的光生e–和h+的分离.而XRD和高分辨TEM分析表明Pb WO4微米棒的晶体生长方向为(–102)晶体方向.电子选区衍射表明,棒状PbW O4微米晶具有极高的结晶度.以氙灯为光源进行了光催化降解染料酸性橙II的光催化性能测试.结果表明,当沉积1–2 wt%Pt纳米粒子时,可使光催化活性提高2倍左右.另外,Pt/Pb WO4微米棒的密度较大,非常容易进行离心分离催化剂及其循环使用.在第一次使用时酸性橙II的降解率为93%,而在第四次使用时酸性橙II的降解率仍维持在88%,表现出很好的光催化稳定性.Pt/Pb WO4具有很高的光催化活性的原因,一方面是由于其具有很高的结晶度和独特的棒状结构,另一方面是由于沉积的Pt纳米粒子在光照下可以产生表面等离子共振,促进了可见光的吸收和光生e–与h+的分离.     

超声辅助的硅中心多孔芳香材料的合成与表征

以四(4-溴苯基)硅烷为基元, 利用超声辅助的Yamamoto 偶联反应, 合成了硅中心的多孔芳香材料(Si-PAF). 通过调节超声参数, 优化了反应条件. 采用红外光谱、 元素分析、 扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段表征了Si-PAF的结构及形貌, 利用氮气吸附实验考察了其孔道结构.     

多级孔无铝Beta分子筛的合成与表征

研究了氟介质条件下,合成参数对前驱体黏度和无铝Beta分子筛晶化过程的影响.X射线衍射结果表明,高水硅比可降低前驱体的黏度,但抑制分子筛的晶化.当合成体系中加入成核促进剂(二氧化锗)和晶化促进剂(高氯酸根或磷酸根)后,即使水硅摩尔比高达20~30,在150℃水热合成4 d,仍可获得高结晶性、微米级球形或多面体形无铝Beta分子筛.热重和能谱分析结果表明,极少量高氯酸根和磷酸根可进入分子筛孔道,并影响模板剂四乙基铵根离子的热分解过程.氮气吸附-脱附、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和选区电子衍射分析结果表明,所得无铝Beta分子筛具有多级孔结构,介孔尺寸在3.4~3.8 nm之间,由纳米晶体或纳米棒堆积而成.     

Mg-Al 类水滑石/二氧化钛异质复合纳米晶光催化氧化苯的性能

 采用过饱和沉淀法合成 n(Mg)/n(Al) = 2 的 Mg-Al 类水滑石化合物 (Mg-Al-HT), 再用水热法将它与钛胶复合, 制得 Mg-Al-HT/TiO2 异质复合光催化剂. 采用 X 射线粉末衍射、透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜、低温 N2 吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱和热重等技术对催化剂结构、成分和性质进行了表征. 结果表明, 在波长 365 nm 的紫外光照射降解苯的反应中, Mg-Al-HT/TiO2 异质复合光催化剂表现出优于单一的 TiO2 或 Mg-Al-HT 催化剂的光催化活性, 且稳定性更高; 同时讨论了该复合催化剂性能优异的原因. 另外, 运用电子顺磁共振技术检测到体系中存在羟基自由基等活性物种, 并据此提出了 Mg-Al-HT/TiO2 异质复合纳米晶催化剂光催化降解苯的反应机理.     

亚稳态MInS2(M=Ag,Cu)花状微米球的热分解法合成及其生长机理

采用热分解法制备了三维的亚稳态正交相AgInS_2和六方相CuInS_2花状微米球。通过X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM)等对样品进行表征,对AgInS_2的光催化性能进行了评估,并借助于热重-差热分析(TG-DTA)等手段研究了亚稳态正交相AgInS_2和六方相CuInS_2花状微米球的生长机理。实验结果表明,反应温度和反应物中金属离子的投料比对生成纯相的MIn S2均有影响,而AgInS_2花状微米球能在可见光下较好地催化降解亚甲基蓝。