微电极结构Ag/ZnO/NiO三层复合膜的制备及光催化性能的研究

通过溶胶-凝胶结合光还原沉积法在普通玻璃片上制备了Ag-ZnO-NiO系复合薄膜。使用SEM,PL,XRD,UV-Vis等手段对薄膜的表面形貌,物相组成及光学性质作了考察和研究。XRD和UV-Vis分析表明复合薄膜中包含NiO和ZnO的双层异质结构;FESEM结果表明Ag和ZnO分别在其各自的衬底上生长但没有形成完全覆盖,PL光谱表明三层膜的发光强度小于双层膜和单层膜。使用甲基橙为模型底物测试了薄膜在紫外线下的光催化氧化能力,结果表明,三层复合薄膜Ag/ZnO/NiO的活性相比氧化锌单层薄膜和双层薄膜有不同程度的提高。这是由于上层薄膜不能完全包裹下层膜,导致在表面形成了许多微电极结构,这些微电极结构能够使光生电子空穴对得到有效分离。     

低温静电自组装法制备贵金属修饰TiO_2纳米结构薄膜及其增强的光催化性能(英文)

以碱-水热法在金属Ti片上原位生长了TiO2纳米结构(纳米花和纳米线)薄膜,并采用低温静电自组装方法将超细贵金属(金、铂、钯)纳米颗粒均匀沉积于多孔TiO2薄膜上.负载于Ti片上的贵金属/TiO2纳米结构薄膜具有一体化结构、多孔架构和高光催化活性.超高分辨率场发射扫描电子显微镜(FESEM)直接观察表明贵金属纳米颗粒在TiO2表面分布均匀,且颗粒之间相互分离,金、铂、钯纳米颗粒的平均粒径分别约为4.0、2.0和10.0nm.俄歇电子能谱(AES)纵深成分分析表明贵金属不仅沉积于薄膜表面,且大量分布于TiO2纳米结构薄膜内部,其深度超过580 nm.X射线光电子能谱(XPS)分析表明,经300°C下在空气中热处理后,纳米金仍保持金属态,纳米铂部分被氧化成PtOabs,而钯粒子则完全被氧化成氧化钯(PdO).以低温静电自组装法沉积贵金属,贵金属负载量可通过调节组装时间与溶胶pH值来控制.光催化降解甲基橙的结果表明,沉积的纳米金和铂能显著增加TiO2纳米结构薄膜的光催化活性,说明金和铂粒子可促进光生载流子的分离;但负载的PdO对TiO2薄膜的光催化性能增强几乎无作用.     

ZnO纳米粒子的表面氧空位与其光致发光和光催化性能的关系

采用沉淀法制备了ZnO纳米粒子, 并利用XPS, SPS, ESR和PL等测试技术对样品进行了表征, 同时评估了样品在光催化氧化气相n-C₇H₁₆中的活性. 重点考察了ZnO纳米粒子的表面组成和结构与其光致发光和光催化性能的关系. 结果表明: ZnO纳米粒子的粒子尺寸越小, 表面氧空位的量越大, 光致发光信号越强, 光催化活性越高. 说明它们之间必然存在一定的关系, 这是因为光致发光信号主要归属于表面氧空位引发的自由和束缚激子发光, 而表面氧空位由于易于捕获光生电子, 且与吸附氧间存在强烈的相互作用, 以至于有利于氧化反应的进行. 此外, 也说明了ZnO纳米粒子的表面态是非常丰富的, 主要是由氧空位和氧物种等引起的.     

银沉积纳米TiO2光催化剂的制备及活性

银沉积纳米TiO2光催化剂的制备及活性;纳米TiO2; 银沉积; 光催化; 甲基橙     

负偏压下Ag@AgBr/Ni膜电极光电催化降解罗丹明B的性能和机理

用电化学方法制备Ag@AgBr/Ni表面等离子体薄膜电极,以扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对薄膜的表面形貌、晶相结构、光吸收特性进行了表征,在负偏压和可见光作用下,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用电化学技术和向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光电催化降解机理进行了探索。结果表明：最佳工艺下制备的Ag@AgBr/Ni膜电极是由表面沉积纳米Ag的纳米晶AgBr颗粒构成的薄膜,具有显著的表面等离子共振效应。薄膜具有优异的光电催化活性和良好的催化稳定性,在最佳负偏压和可见光照射下反应12 min,薄膜光电催化罗丹明B（c=5 mg·L^-1）的降解率是多孔TiO₂（P25）/ITO纳米薄膜的10.2倍。相对于未加偏压的光催化,降解率提高了2.0倍;在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用5次。电极表面纳米Ag粒子的等离子体共振对于光阴极反应（价带反应）的活化作用是光电催化活性提高的重要原因。提出了负偏压下Ag@AgBr/Ni表面等离子体薄膜光电催化降解罗丹明B的反应机理。     

ZnO自组装薄膜的可控生长及其光催化性能

通过改变工艺参数, 制得了粒径可控的ZnO自组装薄膜. 该薄膜在可见光区域出现了光子带隙. 以染料甲基橙的光催化降解为模型评价了ZnO自组装薄膜的光催化活性. 利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了ZnO的晶体结构和微观形貌. 实验结果表明, ZnO自组装薄膜在太阳光照射下表现出良好的光催化性能, 其光催化活性随着ZnO颗粒粒径的减小而提高. ZnO自组装薄膜光催化降解甲基橙的反应符合一级反应动力学规律.     

Ag/ZnO纳米纤维的制备及光催化性能

采用静电纺丝技术及煅烧法制备了氧化锌纳米纤维, 然后采用水热法将银纳米颗粒负载到了氧化锌纳米纤维表面. 利用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 能量色散X射线光谱(EDX)、 扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等技术对合成的Ag/ZnO纳米纤维的结构和组成进行了表征. SEM结果表明, 直径在5~100 nm之间的银纳米颗粒附着在直径在80~330 nm之间的氧化锌纤维表面形成了异质结构. 以常见的有机污染物甲基橙、 亚甲基蓝和罗丹明B等为降解底物, 对Ag/ZnO纳米纤维的光催化性能进行了表征. 结果表明, 负载银纳米颗粒后, 复合催化剂的光催化性能明显提高.     

室温一步固相反应合成纳米氧化锌的表征、光催化性能及动力学

以七水硫酸锌、氢氧化钠为原料,采用室温一步固相反应合成ZnO纳米粒子,并分别利用X射线衍射分析（XRD）、傅里叶变换红外光谱分析（FTIR）、热重分析（TG）、扫描电子显微分析（SEM）、透射电子显微分析（TEM）、N₂吸附-脱附、紫外可见漫反射光谱分析（UV-Vis DRS）等方法对ZnO纳米粒子进行表征。实验结果表明：不需任何添加剂,室温下可通过一步固相反应合成ZnO纳米粒子,其形成过程首先是ZnSO₄·7H₂O和NaOH充分接触,然后反应形成Zn₄SO₄（OH）₆·5H₂O,最后NaOH的溶解热可使Zn₄SO₄（OH）₆·5H₂O转变为ZnO并逐渐长大形成纳米粒子。同时以甲基橙为降解对象评价了ZnO纳米粒子的光催化活性,实验结果表明：紫外光照射下,该方法合成的ZnO纳米粒子对甲基橙具有较好的光催化活性,且光催化动力学方程符合准一级反应动力学。     

Ag/ZnO纳米纤维的制备及光催化性能（英文）

采用静电纺丝技术及煅烧法制备了氧化锌纳米纤维,然后采用水热法将银纳米颗粒负载到了氧化锌纳米纤维表面.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、能量色散X射线光谱(EDX)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等技术对合成的Ag/ZnO纳米纤维的结构和组成进行了表征.SEM结果表明,直径在5~100 nm之间的银纳米颗粒附着在直径在80~330 nm之间的氧化锌纤维表面形成了异质结构.以常见的有机污染物甲基橙、亚甲基蓝和罗丹明B等为降解底物,对Ag/ZnO纳米纤维的光催化性能进行了表征.结果表明,负载银纳米颗粒后,复合催化剂的光催化性能明显提高.     

不同形貌Bi4Ti3O12粒子的可控合成及光催化性能

研究了用一步水热法制备的不同形貌的钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂, BIT)粒子的光学和可见光催化性能, 并对其晶体结构和微观结构用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段进行了表征. XRD结果表明, 所制备的BIT 样品为层状钙钛矿结构. FESEM结果表明, 通过控制水热过程的反应参数可以得到不同形貌的纳米粒子. 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)表明BIT 样品的带隙能约为2.88-2.93 eV. 利用可见光(λ>420 nm)照射下的甲基橙(MO)降解实验评价了BIT 样品的光催化性能. 结果表明, BIT 的光催化活性比掺氮TiO₂ (N-TiO₂)高得多. 研究了形貌对BIT 光催化性能的影响. 所制备的BIT纳米带光催化效率最高, 经可见光照射360 min, 甲基橙溶液的降解率可达到95.0%.     

基于纳米ZnO/聚氯乙烯的复合材料光催化性能研究

本文采用纳米氧化锌与聚氯乙烯溶液共混制备了复合材料前驱体，运用TG-DTA联机分析得到了其分解温度及相关热分解数据；经适当温度煅烧后得到复合材料光催化剂，并用TEM、XRD、FTIR、UV-Vis、ESR对复合材料进行分析表征。在室内普通照明用荧光灯作用下，以甲基橙溶液为催化对象，对复合材料的光催化性能进行了检测，并在相同条件下，与纳米氧化锌、纳米氧化钛及聚氯乙烯直接煅烧产物的光催化性能进行了比对分析；同时研究了pH值对复合材料光催化性能的影响。研究结果表明，复合材料对甲基橙催化降解8 min后，甲基橙溶     

基于纳米ZnO/聚苯乙烯的复合材料光催化性能研究

通过将聚苯乙烯与纳米氧化锌前驱体共混制备了复合材料前驱体,运用TG-DTA联机分析得到了其分解温度及相关热分解数据;前驱体经适当温度煅烧后得复合材料光催化剂,运用TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis、ESR等测试手段进行了表征。在荧光灯作用下对复合材料光催化性能进行了检测,并与相同条件下纳米氧化锌的光催化性能进行了比对分析。结果表明,该复合材料在荧光作用下对甲基橙催化降解11h后,甲基橙的降解率为35%,与纳米氧化锌催化降解甲基橙5%的降解率相比有较大程度的提高。     

3D-NiO/Bi7.47Ni0.53O11.73光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用混合溶剂热法在尿素的辅助下成功地制备了新型可见光复合催化剂NiO/Bi7.47Ni0.53O11.73(BiNiO).利用X射线多晶粉末衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射谱(UV-Vis DRS)对样品进行了表征,并以甲基橙为目标降解物对其光催化性能进行研究.结果表明:样品是由自组装三维(3D)-Bi7.47Ni0.53O11.73微球和其表面薄层NiO纳米片组成,前驱物在300°C条件下煅烧2 h后所得样品BiNiO-300光催化效果最好,在可见光(波长大于420 nm)照射下,3 h内对甲基橙溶液的脱色率高达98%.     

Preparation and photocatalytic activity of TiO2-coated granular activated carbon composites by a molecular adsorption-deposition method

TiO₂ nanoparticle-coated granular activated carbon (GAC) composite photocatalysts (CPs) were successfully prepared by a molecular adsorption-deposition (MAD) method. The CPs were detected by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), BET surface area and UV-Vis adsorption spectroscopy, and their photoactivity was evaluated by methyl orange (MO) photodegradation. The results show that small-sized TiO₂ nanoparticles were dispersed well, deposited on the surface of GAC, and showed slight blue shift in comparison with pure TiO₂. With the increase in TiO₂ content, the CPs showed band gaps in lower energy, smaller surface areas and the higher content of Ti³⁺ ions. Compared with pure TiO₂ and others CPs samples, CPs-382 sample showed the highest photoactivity due to the optimum TiO₂ content and surface area besides the synergic effect of photocatalytic degradation of TiO₂ and adsorptive property of GAC. In addition, the CPs could be very easily reclaimed, recycled and reused for methyl orange removal while high photoactivity is preserved.     

Preparation and photocatalytic activity of TiO2-coated granular activated carbon composites by a molecular adsorption-deposition method

TiO₂ nanoparticle-coated granular activated carbon (GAC) composite photocatalysts (CPs) were successfully prepared by a molecular adsorption-deposition (MAD) method. The CPs were detected by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), BET surface area and UV-Vis adsorption spectroscopy, and their photoactivity was evaluated by methyl orange (MO) photodegradation. The results show that small-sized TiO₂ nanoparticles were dispersed well, deposited on the surface of GAC, and showed slight blue shift in comparison with pure TiO₂. With the increase in TiO₂ content, the CPs showed band gaps in lower energy, smaller surface areas and the higher content of Ti³⁺ ions. Compared with pure TiO₂ and others CPs samples, CPs-382 sample showed the highest photoactivity due to the optimum TiO₂ content and surface area besides the synergic effect of photocatalytic degradation of TiO₂ and adsorptive property of GAC. In addition, the CPs could be very easily reclaimed, recycled and reused for methyl orange removal while high photoactivity is preserved. Supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province (Grant No. 06JJ50150), the Scientific Research Fund of Science and Technology Department of Hunan Province (Grant No. 2007GK3060) and Jishou University (Grant No. JSDXKYZZ200648)     

Photodegradation of aqueous methyl orange on MnTiO<Subscript>3</Subscript> powder at different initial pH

The photodegradation of aqueous methyl orange on MnTiO₃ powder was studied in this work. The effects of initial pH and H₂O₂ on the photodegradation of aqueous methyl orange were studied. Single-phase MnTiO₃ powder was synthesized by a sol–gel method. X-ray diffraction analysis shows powders have a particle size of 43.7 nm and rhombohedral pyrophanite structure. The photocatalysis experiments revealed that the efficiency of decolorization of the aqueous methyl orange (1 × 10⁻⁵ M) on the MnTiO₃ powder is very fast in sunlight. The rate of decolorization appears larger at initial pH 5 and 9 than at pH 7. H₂O₂ (2%) can remarkably accelerate the decolorization at low initial pH.     

立方晶型Sb2O3纳米晶的合成及光催化性能

采用沉淀法合成了立方晶型Sb2O3纳米晶,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和电子自旋共振谱(ESR)等对样品进行了详细的表征。以紫外光光催化降解甲基橙为反应模型评价了样品的光催化性能。结果表明:沉淀法合成的立方晶型Sb2O3纳米晶颗粒小,表现出良好的光催化性能。对立方晶型Sb2O3纳米晶光催化降解甲基橙的原因进行了探讨,并提出了降解甲基橙的反应机理。     

Polysaccharide/Fe(III)-porphyrin hybrid film as catalyst for oxidative decolorization of toxic azo dyes: An approach for wastewater treatment

A hybrid film of chitosan/poly(vinyl alcohol)/cationic Fe(III)-porphyrin (Cht/PVA-FeTMPyP) was synthesized to act as a Fenton-like catalyst to decolorize methyl orange and methyl red azo dyes. The Cht/PVA-FeTMPyP film was characterized by different analytical and microscopy techniques, which indicated that the metalloporphyrin affects different properties of the hybrid film. Batch experiments revealed that the hybrid film exhibits enhanced catalytic activity towards dyes decolorization in the presence of H₂O₂ as compared to the “free” FeTMPyP. Fast decolorization rates as high as 90 min were observed for both azo dyes under mild conditions (pH 7 and room temperature), even at low concentrations of the catalyst in H₂O₂. After the decolorization, FTIR analysis showed that simple molecules are released as by-products. Moreover, the hybrid film performed well in cyclic runs without leaching out iron ions or losing its catalytic activity. All these features associated with its ease handling ranks the Cht/PVA-FeTMPyP hybrid film as a promising heterogeneous Fenton-like catalyst for the decomposition of azo dyes in water.     

低量La3+掺杂S-TiO2光催化剂的制备、表征及其光催化活性

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了La³⁺/S-TiO₂纳米光催化剂,通过XRD、BET、XPS、UV-Vis等手段进行了表征.以甲基橙溶液为光催化降解反应的模型化合物,考察了光催化剂的活性,探讨了低量La³⁺掺杂对TiO₂纳米粒子光催化活性的影响机制.实验结果表明:S改性TiO₂后明显提高了TiO₂纳米粒子的光催化活性,而La³⁺掺杂S-TiO₂后,进一步提高了TiO₂纳米粒子的光催化活性,La³⁺的最佳掺杂量(相对于TiO₂的质量分数)为0.369%;La³⁺/S-TiO₂(ω(La³⁺)=0.369%)为纳米光催化剂时,甲基橙的脱色率达到92.4%(光照120min);XRD和BET分析表明,低量La³⁺掺杂抑制了TiO₂由锐钛矿向金红石的转变,阻碍了TiO₂晶粒的生长,提高了TiO₂的比表面积;XPS分析表明,S、La³⁺掺杂可以导致粉体的表面羟基含量增加,掺杂S以S⁶⁺形式置换TiO₂晶格中的Ti⁴⁺;UV-Vis分析表明,光催化剂La³⁺/S-TiO₂比纯TiO₂具有较强的紫外光吸收性能.与纯TiO₂相比,La³⁺掺杂TiO₂纳米粒子光催化氧化活性的提高应归因于La³⁺掺杂增加了表面羟基含量,增大了比表面积,增强了样品表面的紫外光吸收能力.