可见光响应的碳修饰纳米棒状p型CaFe_2O_4半导体光催化降解有机污染物（英文）

制备了C/CaFe_2O_4纳米棒复合材料,并考察了其光催化性能,同时深入研究了C修饰对CaFe_2O_4活性的影响.研究发现,复合材料的光催化降解活性与C和CaFe_2O_4的质量比密切相关.其最佳的碳含量为58 wt%,所得复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)的降解速率常数达到0.0058 min~(-1),是铁酸钙的4.8倍.进一步研究表明,C修饰在CaFe_2O_4表面显著提高了样品对亚甲基蓝染料的吸附性能.吸附等温线结果发现,MB以单分子层形式吸附于CaFe_2O_4表面.总体而言,C覆盖在CaFe_2O_4表面可以使光生电子和空穴更有效的分离和传输,可以显著提高催化剂对MB的吸附性能,还可以增强样品对光的吸收能力,因而催化剂光催化降解MB性能增加.表征结果表明,复合光催化剂表面含有大量羧基和羟基基团,导致光催化剂表面带负电荷,从而有利于阳离子的MB的静电吸附.为了进一步验证该吸附机理,我们选择了另外两种染料分子,阳离子的罗丹明B和阴离子的甲基橙.结果显示,该光催化剂对罗丹明B同样具有较强的吸附能力和较好的光催化降解活性,但对甲基橙几乎没有吸附和光催化性能.这充分说明亚甲基蓝染料通过静电相互作用的形式吸附于催化剂表面,较好的吸附性能进一步促进了光催化剂的降解活性.为了讨论光催化机理,向反应体系中加入不同的捕获剂来研究光催化反应过程中产生的活性物种.研究显示,羟基自由基在光催化降解亚甲基蓝的反应中几乎没有作用,光生空穴发挥了次要作用,而超氧自由基在整个反应中发挥了主导作用.因此,光催化降解的机理如下:CaFe_2O_4在可见光激发下产生光生电子和空穴,电子快速转移到C材料的表面并与空气中的氧气反应生成超氧自由基,后者再与吸附在光催化剂表面的染料分子反应产生低毒或无毒的降解产物.此外,CaFe_2O_4价带上产生的空穴也可以直接将染料分子氧化成小分子产物     

Ag@AgBr光催化剂的制备及其可见光催化降解亚甲基蓝反应性能

采用沉积-沉淀及光还原法制备了Ag@AgBr等离子体光催化剂,利用X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见漫反射光谱对其进行了表征,并考察了该等离子体光催化剂在可见光(λ420nm)下的催化性能,探讨了催化剂用量、pH值、亚甲基蓝初始浓度、H2O2添加量、循环使用及捕获剂对Ag@AgBr催化性能的影响.结果表明,当亚甲基蓝的初始浓度为10mg/L,催化剂用量为1g/L,pH=9.8时,光照12min后,亚甲基蓝的降解率高达96%,且样品经5次循环使用后活性基本保持不变;而少量H2O2的添加对光催化活性影响不大,过量的H2O2会降低光催化活性;乙二胺四乙酸捕获空穴后比异丙醇捕获·OH后的光催化活性降得更低.同时,对Ag@AgBr等离子体光催化剂可见光降解亚甲基蓝的催化机理进行了分析.     

碱土金属钛酸盐-TiO2异质结型复合光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法制备碱土金属钛酸盐MTiO3(M=Mg,Ca,Sr,Ba),并进一步与TiO2固相法复合制备MTiO3-TiO2异质结型复合光催化剂.以光催化降解亚甲基蓝(MB)为探针,评价了MTiO3和MTiO3-TiO2光催化剂的活性变化.结果表明,紫外光条件下碱土金属钛酸盐MTiO3的光催化活性顺序为:CaTiO3>BaTiO3>SrTiO3>MgTiO3,钙钛矿化合物的容忍因子、电负性以及催化剂的吸附性能都影响催化剂的降解效率.MTiO3与TiO2复合后形成的异质结复合光催化剂的催化活性得到显著的提高,催化剂浓度1.0g/L时,光催化反应1h后,MB(25mg/L)的降解率分别为82.6%,99.8%,93.7%,97.3%,异质结复合光催化剂活性顺序与MTiO3一致.光催化活性的提高与异质结界面形成电荷定向流动,促进光生电子、空穴的分离有关.     

TiO2-石墨烯光催化剂：制备及引入石墨烯的方法对光催化性能的影响

利用溶胶-凝胶法原位制备了二氧化钛/石墨烯(TiO2-GE)复合光催化剂,研究了纯TiO2以及不同方法制备的TiO2-GE复合光催化剂对亚甲基蓝及罗丹明B光催化降解性能。结果表明:石墨烯的引入提高了TiO2的光催活性,这主要是得益于石墨烯优异的电子传输性能及较好吸附特性。不同方法制备TiO2-GE复合催化剂的光催化活性也存在较大差别。原位制备的TiO2-GE复合光催化剂表现出最佳的光催化活性。     

可见光驱动Ag3PO4催化降解罗丹明B和甲基橙

采用简易离子交换法制备可见光驱动Ag3PO4光催化剂.通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、N2吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱及傅里叶变换红外光谱对所制备的Ag3PO4催化剂进行表征.结果表明,在可见光照射下,Ag3PO4催化剂对罗丹明B降解表现出优越的光催化活性,但对甲基橙的降解活性低,这归因于Ag3PO4催化剂对甲基橙分子吸附量低.可见光照Ag3PO4反应体系中,空穴和超氧自由基共同发挥作用导致罗丹明B和甲基橙光催化降解.在罗丹明B的协助作用下,Ag3PO4催化剂对甲基橙的可见光催化降解活性大大增强,这是由于罗丹明B的存在可产生更多的超氧自由基,从而使甲基橙进一步降解.     

Z-机制WO3(H2O)0.333/Ag3PO4复合材料的制备及其增强光催化活性和稳定性

Ag_3PO_4由于具有独特的活性而被广泛应用于光催化领域.然而,由于其光生电子和空穴的快速复合, Ag_3PO_4的光催化性能在几个循环之后显著下降,光腐蚀限制了它的实际应用.因此,亟需设计一种新型的复合光催化剂来抑制电子空穴对的快速复合.而Z型复合光催化剂可综合不同光催化剂的优点,克服单一光催化剂的缺点.Z方案体系使用两个窄带隙的催化剂取代宽带隙的光催化剂,从而可以捕获更多的光子.并且光催化剂的氧化还原反应分开进行,可以有效地防止电子和空穴的复合,从而大大提高复合光催化剂的性能.本文通过微波水热法和简单搅拌法成功地制备了Z机制WO_3(H_2O)_(0.333)/Ag_3PO_4复合材料.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、N2吸附-解吸等温线、比表面积测定、紫外-可见光谱和光电流曲线等方法对WO_3(H_2O)_(0.333)/Ag_3PO_4复合材料进行了表征.通过这些表征,我们确定了所研究的光催化剂物相高度匹配;确定了光催化剂的形貌:确定了复合光催化剂是复合物,而不是简单的混合物;确定了光催化剂中光生电子和空穴的结合、分离效率;研究了光催化剂的吸收边以及带隙.光催化降解测试发现, WO_3(H_2O)_(0.333)/Ag_3PO_4复合材料在可见光下表现出优异的催化性能,这主要归因于WO_3(H_2O)_(0.333)/Ag_3PO_4的协同作用.其中15%WO_3(H_2O)_(0.333)/Ag_3PO_4的光催化活性最高,在4min内几乎将30m L20mol/L的次甲基蓝完全降解.并且,复合材料的稳定性也得到很大提升.经过5次循环反应后, 15%WO_3(H_2O)_(0.333)/Ag_3PO_4的降解效率仍可以维持在88.2%.相比之下,纯Ag_3PO_4的降解效率仅为20.2%.这表明添加WO_3(H_2O)_(0.333)可以显著提高Ag_3PO_4的耐光腐蚀性.最后,我们详细研究了Z-机制机理.在可见光照射下, Ag_3PO_4和WO_3(H_2O)_(0.333)的表面产生电子-空穴对.WO_3(H_2O)_(0.333)的光生电子首先转移到其导带,然后迁移到Ag_3PO_4的价带中与空穴结合.因此, Ag_3PO_4的光生电子和空穴被有效分离,光生电子连续转移到Ag_3PO_4的导带界面.这样, Ag_3PO_4的导带界面上积累了大量的电子,并且在WO_3(H_2O)_(0.333)的价带界面中积累了大量的空穴.在空穴的作用下,–OH与h~+反应生成·OH,·OH与污染物甲基蓝反应生成CO_2和H_2O.同时,大量的H~+和O_2与电子反应,在Ag_3PO_4的导带界面处产生H_2O_2.之后, H_2O_2与电子反应产生·OH,·OH与甲基蓝反应形成CO_2和H_2O.这样,光生电子和空穴连续分离,大大提高了光催化反应速度,最终催化剂的光催化活性得到极大的提高.     

高效稳定的Ag_xS的制备及其光催化性能(英文)

分别采用水热法(AgxS-H)和原位离子交换法(AgxS-IE)制备了AgxS.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射光谱、紫外可见近红外吸收光谱、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱和表面光电压测试对催化剂进行了表征.以光(λ≥420 nm)降解亚甲基蓝为模型反应,考察了AgxS的光催化性能.与AgxS-IE相比,AgxS-H具有较小的粒径、较大的禁带宽度、较低光生电荷复合率,因此具有较高的光催化活性.此外,AgxS-H还表现了较好的稳定性,循环使用五次仍能够保持较高的光催化活性.结果表明,AgxS光催化降解亚甲基蓝主要以羟基自由基氧化为主,光生空穴氧化为辅的光催化氧化过程.AgxS-H作为一种有效的光催化剂,在降解有机染料污水方面具有潜在的应用价值.     

金/氧化亚铜异质球的制备及其可见光催化性能

使用L-半胱氨酸作为连接剂, 利用硼氢化钠原位还原预先吸附在介孔氧化亚铜表面的氯金酸根离子,得到了Au/Cu₂O异质结构. 应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)光谱和N₂物理吸附等手段对催化剂进行表征, 并以λ>400 nm的可见光作为光源, 评价了该催化剂光催化降解亚甲基蓝(MB)的活性. 实验结果表明, 直径为4 nm的金颗粒完好地负载在介孔氧化亚铜的表面, 并且介孔氧化亚铜的细微结构与孔径均未发生变化. 研究表明, 以乙醇作为反应溶剂有效抑制了AuCl₄^-与Cu₂O之间的氧化还原反应, 从而有利于氧化亚铜介孔结构的保持及金颗粒的原位还原. 光催化降解亚甲基蓝的结果表明, Au/Cu₂O异质结构的光催化活性比纯氧化亚铜光催化活性有明显提高. 推测其光催化性能提高的主要原因如下: 一方面, 金颗粒良好的导电性有利于氧化亚铜表面电子的快速转移, 实现电子-空穴分离; 另一方面, 金颗粒可能存在的表面等离子共振现象加速了光生电子的产生.     

碳含量对C/TiO2复合材料光催化活性的影响

 通过热解单层分散在TiO2表面的蔗糖制得了碳均匀覆盖的C/TiO2复合材料,并采用X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱和N2物理吸附等方法对复合材料进行了表征. 以亚甲基蓝和罗丹明B为模型化合物评价了C/TiO2复合材料在紫外和可见光照射下的光催化性能,考察了碳含量对催化活性的影响. 结果表明,光源不同,污染物不同,碳含量不同对催化活性的影响均不相同. 对于考察的三个碳含量的C/TiO2催化剂,在紫外光照射下,前驱体中蔗糖/氧化钛质量比为0.1时制得的C/TiO2光催化降解亚甲基蓝的活性最高,蔗糖/氧化钛质量比为0.2时制得的C/TiO2光催化降解罗丹明B的活性最高; 在可见光照射下,蔗糖/氧化钛质量比为0.05时制得的C/TiO2光催化降解亚甲基蓝和罗丹明B的活性都最高.     

四氧化三铁包覆磷酸银复合光催化剂的可见光催化性能

利用沉淀法制备了四氧化三铁包覆的磷酸银高效可见光催化剂;采用X射线粉末衍射仪、固体紫外可见漫反射光谱仪及荧光光谱仪分析了催化剂的晶体结构和光学性质.与此同时,以光催化降解亚甲基蓝(MB)为探针反应,对催化剂的可见光催化性能进行了考察.结果表明,Fe3O4负载量为2%(质量分数)的复合催化剂对MB的降解率在60min时几乎达到100%;但随着Fe3O4负载量的增加,催化剂的光催化活性有所下降.     

活性炭孔径和比表面积对TiO2/AC光催化性能的影响

采用“同步物理-化学活化法”二次活化商品活性炭, 制备不同孔径和比表面积的系列活性炭(AC)载体, 以偏钛酸为钛源, 利用均匀沉淀法制备TiO2负载型光催化剂(TiO2/AC), 用氮吸附、XRD、SEM等方法表征, 研究活性炭的孔径和比表面积对TiO2/AC性能的影响; 并通过降解水溶液中的亚甲基蓝(MB)研究TiO2/AC光催化氧化特性, 考察催化剂投加量、不同MB浓度等因素对光催化氧化的影响. 结果表明, 负载的TiO2粒子粒径为12-20 nm, 活性炭的比表面积大、平均孔径大有利于TiO2的均匀分散, 阻止TiO2晶粒生长, 有利于充分发挥TiO2小尺度效应; 另外, 活性炭吸附和TiO2光解的协同效应使TiO2/AC光催化剂对MB降解的效率显著提高. 动力学研究表明, TiO2/AC光催化降解MB反应符合表观一级动力学特征.     

Molecular dynamics simulations of inverse sodium dodecyl sulfate (SDS) micelles in a mixed toluene/pentanol solvent in the absence and presence of poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDADMAC)

Well-aligned ZnO nanorods (NRs) were grown on indium-tin-oxide (ITO) slide by the hydrothermal method and used as templates for preparing ZnO/Au composite nanoarrays. The optical and morphological properties of ZnO/Au composites under various HAuCl(4) concentrations were explored via UV-vis absorption spectroscopy, photoluminescence (PL) and scanning electron microscopy (SEM). The density and size of gold nanoparticles (Au NPs) on ZnO NRs can be controlled by adjusting the concentration of HAuCl(4). The optimal ZnO/Au composites display complete photocatalytic degradation of methyl blue (MB) within 60 min, which is superior to that with pure ZnO NRs prepared by the same method. The reason of better photocatalytic performance is that Au NPs act as electron traps and it prevents the rapid recombination of electrons and holes, resulting in the improvement of photocatalytic efficiency. The photocatalytic performance of ZnO/Au composites is mainly controlled by the density of Au NPs formed on ZnO NRs. The application in rapid photodegradation of MB shows the potential of ZnO/Au composite as a convenient catalyst for the environmental purification of organic pollutants.     

三维Cu-MOF对亚甲蓝的吸附和光催化降解及其机理

本文报道了[Cu₃(ppda)₃(tib)₂(H₂O)₄]·6H₂O(Cu-MOF)的合成、结构、吸附和光催化降解性能。在Cu-MOF中,1,4-苯二乙酸(H₂ppda)和1,3,5-三(1-咪唑基)苯(tib)配体交替连接Cu离子形成二维层,层与层之间通过trans-ppda^2-相互穿插形成稳定的三维结构。Cu-MOF对亚甲蓝(MB)的催化效率为97%,最高反应速率常数为0.019 7 min^-1。光催化降解机理：在光的激发下,催化剂表面的光生电子和空穴对发生分离,并与O₂、H₂O、H₂O₂反应生成活性物质,将染料降解为CO₂和H₂O。在MB溶液中加入NaCl(200 g·L^-1)后,Cu-MOF的吸附量有所提升(87.23 mg·g     

三维Cu-MOF对亚甲蓝的吸附和光催化降解及其机理

本文报道了[Cu₃(ppda)₃(tib)₂(H₂O)₄]·6H₂O (Cu-MOF)的合成、结构、吸附和光催化降解性能。在Cu-MOF中，1，4-苯二乙酸(H₂ppda)和1，3，5-三(1-咪唑基)苯(tib)配体交替连接Cu离子形成二维层，层与层之间通过trans-ppda^2-相互穿插形成稳定的三维结构。Cu-MOF对亚甲蓝(MB)的催化效率为97%，最高反应速率常数为0.019 7 min^-1。光催化降解机理：在光的激发下，催化剂表面的光生电子和空穴对发生分离，并与O₂、H₂O、H₂O₂反应生成活性物质，将染料降解为CO₂和H₂O。在MB溶液中加入NaCl (200 g·L^-1)后，Cu-MOF的吸附量有所提升(87.23 mg·g^-1)，准二级动力学模型和Langmuir等温线模型的实验数据拟合程度较好，该吸附的主要过程为单层化学吸附。     

Effect of carbon content on photocatalytic activity of C/TiO2 composite

A series of carbon-covered titania (CCT) were prepared via pyrolysis of sucrose highly dispersed on titania surface in flowing N₂. The samples were characterized by XRD, BET, DTA-TG, UV—Vis, and their photocatalytic properties were evaluated with two model pollutants, methylene blue (MB) and rhodamine B (RB), at room temperature. The effect of carbon content on photocatalytic activity of the C/TiO₂ composite was investigated. It was found that the effect of carbon content is different for different pollutants or different light sources. For three tested samples, under UV illumination CCT01 has the highest activity for MB photocatalytic degradation, while in the case of RB, CCT02 is the most active photocatalyst. Under visible light illumination, CCT005 has the highest activity for both MB and RB photocatalytic degradation. Translated from Chinese Journal of Catalysis, 2006, 27(1): (in Chinese)     

超临界 CO2 辅助制备 TiO2 外负载火山岩复合体及其光催化降解亚甲基蓝性能

 以钛酸丁酯为前驱体, 封堵的火山岩为载体, 通过超临界 CO₂ 辅助制备了 TiO₂ 外负载火山岩复合体, 并将其用于光催化降解亚甲基蓝反应, 考察了溶液 pH 值及催化剂浓度对反应性能的影响. 结果表明, TiO₂ 外负载火山岩复合体的光催化性能优于纯 TiO₂ 和 TiO₂ 体负载火山岩复合体. 这是由于外负载复合体对亚甲基蓝的高吸附性、小晶粒尺寸的 TiO₂ 颗粒以及吸附和光催化降解间的协同效应. 亚甲基蓝浓度为 1.5 mg/L, 溶液 pH 为 8, 催化剂浓度为 6.8 mg/L 时, 外负载 TiO₂ 火山岩复合体上亚甲基蓝降解速率最高, 且使用后的催化剂仍具有高的光催化活性.     

Microstructure of SiO<Subscript>2</Subscript>/TiO<Subscript>2</Subscript> hybrid electrospun nanofibers and their application in dye degradation

SiO₂/TiO₂ hybrid nanofibers were prepared by electrospinning and applied for photocatalytic degradation of methylene blue (MB). The phase structure, specific surface area, and surface morphologies of the SiO₂/TiO₂ hybrid nanofibers were characterized through thermogravimetry (TG), X-ray diffraction (XRD) analysis, Brunauer–Emmett–Teller (BET) analysis, scanning electron microscopy (SEM), etc. XRD measurements indicated that doping of silica into TiO₂ nanofibers can delay the phase transition from anatase to rutile and decrease the grain size. SEM and BET characterization proved that silica doping can remarkably enhance the porosity of the SiO₂/TiO₂ hybrid nanofibers. The MB adsorption capacity and photocatalytic activity of the SiO₂/TiO₂ hybrid nanofibers were distinguished experimentally. It was found that, although increased silica doping content could enhance the MB adsorption capacity, the intrinsic photocatalytic activity gradually dropped. The SiO₂ (10 %)/TiO₂ composite nanofibers exhibited the highest MB degradation rate, being superior to SiO₂ (20 %)/TiO₂ or pure TiO₂.     

Ta3N5 nanoparticles with enhanced photocatalytic efficiency under visible light irradiation

Nanocrystalline Ta(3)N(5) particles with a surface area of more than 33 m(2)/g were synthesized by nitridation of nanosized Ta(2)O(5) particles using NH(3) as the reactant gas. It was found that nanocrystalline Ta(2)O(5) was converted into Ta(3)N(5) completely (by X-ray diffraction, XRD) at 700 degrees C within 5.0 h, which was much lower than the temperature 900 degrees C for the complete nitridation of micrometer-sized Ta(2)O(5) powder. The oxide precursor and the resulting nitride were characterized by XRD analysis, transmission electron microscopy, UV-vis diffuse reflectance spectra, and BET surface area techniques. The nitrogen contents in the prepared Ta(3)N(5) powders were quantitatively determined with a CHN elemental analyzer. Nanocrystalline Ta(3)N(5) showed an absorption edge of around 600 nm, and Ta(3)N(5) in the size of about 26 nm exhibited a blue shift of 15 nm in the adsorption edge. The photocatalytic activity of the prepared Ta(3)N(5) under UV-vis and visible light irradiation was compared to that of nanocrystalline TiO(2-x)N(x) using the photocatalytic degradation of methylene blue (MB) as a model reaction. The Ta(3)N(5) nanoparticles showed the significantly enhanced photocatalytic activity for the degradation of MB in comparison with the larger-sized Ta(3)N(5). Moreover, the nanocrystalline Ta(3)N(5) showed much higher photocatalytic activity under visible light irradiation compared with TiO(2-x)N(x) in the same size.