AgBr/TiO2复合催化剂:双注法制备及其可见光催化性能

以TiO₂为载体,采用双注法合成了AgBr/TiO₂复合光催化剂.利用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)对AgBr/TiO₂的结构、光吸收、形貌进行了表征.研究了AgBr/TiO₂在可见光下对甲基橙和丁基罗丹明B的光催化活性.结果表明,与TiO₂相比,AgBr/TiO₂的光吸收范围拓展到400—600nm波段,并且随着AgBr负载量的增加,AgBr/TiO₂的可见光吸收强度增强;当AgBr与TiO₂的摩尔比为0.25时,AgBr/TiO₂具有最大催化活性;在相同条件下,AgBr/TiO₂对丁基罗丹明B的降解效果优于甲基橙.     

1D/2D TiO2/ZnIn2S4S型异质结光催化剂及其高效制氢性能

通过半导体催化剂利用太阳能分解水制氢被认为是解决人类面临的环境问题和能源危机的有效途径.在众多的半导体光催化剂中,TiO₂由于其良好的光化学稳定性、无毒性、丰富的形貌以及低廉的价格,在光催化制氢领域备受关注.然而TiO₂的内在缺陷,如较宽的带隙、较窄的光响应范围,光生电子空穴对的快速复合,极大限制了其太阳能制氢效率.构建异质结结构被认为是解决以上问题的一个有效方法,通过将TiO₂与另一个半导体复合可以提升催化剂对太阳光的吸收范围,也可降低光生电子空穴对的复合速率.但构建一个成功的异质结结构不仅要满足上述的要求,还需要保留异质结催化剂体系中光生电子和空穴的氧化还原能力.研究表明,S型异质结是将两个具有合适能带结构的半导体进行耦合,由于费米能级的差异,两个半导体间将发生电子转移,从而引起能带弯曲并形成内建电场.光照条件下,具有较弱还原能力的光生电子在内建电场和能带弯曲的作用下与较弱氧化能力的光生空穴复合,实现异质结催化剂体系中各个半导体内部光生载流子有效分离的目标,同时保留了异质结催化剂体系中较强氧化能力和较强还原能力的光生电子和空穴,进而实现光催化活性的提高.本文采用水热合成方法,将具有更强还原能力和可见光响应特性的半导体(ZnIn₂S₄)原位生长在TiO₂纳米纤维表面,构建了1D/2DTiO₂/ZnIn₂S₄S型异质结光催化剂.最优比例的TiO₂/ZnIn₂S₄复合材料表现出优越的光催化制氢活性(6.03mmol/h/g),分别是纯TiO₂和纯ZnIn₂S₄制氢活性的3.7倍和2倍.TiO₂/ZnIn₂S₄复合材料光催化活性的提高可以归因于紧密的异质结界面、光生载流子的有效分离、丰富的反应活性位点以及增强的光吸收能力.通过原位XPS和DFT计算研究了异质结内部光生电子的转移机制.结果表明,在光照条件下电子由TiO₂向ZnIn₂S₄迁移,遵循了S型异质结内部电子的转移机制,实现了TiO₂和ZnIn₂S₄内部光生载流子的有效分离,同时保留了具有较强还原能力的ZnIn₂S₄价带电子和较强氧化能力的TiO₂导带空穴,从而显著提升光催化制氢效率.综上,本文制备的TiO₂/ZnIn₂S₄S型异质结光催化剂很好地克服了TiO₂在光催化制氢领域所面临的诸多障碍,为设计和制备高效异质结光催化剂提供了新的思路.     

离子交换法制备AgBr/Ag2WO4复合催化剂及其可见光催化性能

以Ag₂WO₄为载体,采用离子交换法合成了新型的AgBr/Ag₂WO₄复合光催化剂.利用XRD、SEM和UV-Vis对AgBr/Ag₂WO₄催化剂进行了表征,在可见光条件下(500 W、λ>420 nm)、以甲基橙(MO)为染料模型研究了AgBr/Ag₂WO₄的光催化活性.结果表明,AgBr/Ag₂WO₄具有比单独的AgBr和Ag₂WO₄更佳的催化活性,其中30%-AgBr/Ag₂WO₄复合催化剂具有最大光催化活性.机理研究表明,在MO的降解过程中,·O₂^-起主要作用,h⁺次之而·OH可以忽略.AgBr和Ag₂WO₄之间构成的异质结有效分离了光生电子和空穴,提高了催化剂的活性.     

负载型AgBr/CaWO4催化剂的制备及其可见光催化活性

采用化学取代的方式将AgBr负载到Ca WO₄载体上形成新型的AgBr/Ca WO₄复合结构光催化剂.利用XRD、SEM和UV-Vis对AgBr/Ca WO₄催化剂进行了表征.在可见光条件下(500 W、λ>420 nm)研究了AgBr的负载量、催化剂用量对甲基橙(MO)溶液的催化降解性能.结果表明,AgBr/Ca WO₄在可见光下表现出良好的催化活性,甲基橙溶液的降解遵从假一级动力学方程.AgBr的负载量和催化剂用量分别增加时,AgBr/Ca WO₄催化剂对甲基橙的催化活性增强,均趋向于最大值.     

Bi2Ti2O7/TiO2/Bi4Ti3O12多异质结的构筑及其增强的可见光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO₂纳米纤维为基质,硝酸铋为铋源,KOH为矿化剂,成功制备了多异质结Bi₂Ti₂O₇/TiO₂/Bi₄Ti₃O₁₂复合纳米纤维光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等一系列表征,对其物相组成、微观形貌和光学性质等进行分析。结果表明：TiO₂纳米纤维的介入,将Ⅰ型异质结Bi₂Ti₂O₇/Bi₄Ti₃O₁₂分离为2个Ⅱ型异质结Bi₂Ti₂O₇/TiO₂和Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂。Bi₂     

磁性AgBr/Ag3PO4/ZnFe2O4复合催化剂的制备及光催化性能

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/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄)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/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄复合催化剂光催化降解罗丹明B (RhB)的活性优于Ag3PO4/ZnFe₂O₄、AgBr/ZnFe₂O₄和P25 TiO₂。在酸性和碱性溶液中,AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄光催化剂呈现出优良光催化性能。在AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄体系中,光催化降解RhB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 kJ·mol^-1。AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄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RhB降解的主要活性物种。     

Nd2O3/TiO2光催化剂的光生羟基自由基和光活性

以硝酸钕和钛酸四正丁酯作为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了Nd₂O₃/TiO₂纳米光催化剂,并通过XRD和BET等手段进行了表征.以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术研究了光催化剂表面羟基自由基的生成;并以甲基橙为光催化降解反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在TiO₂和Nd₂O₃/TiO₂(1.0%)光催化剂上的吸附常数.结果表明:Nd₂O₃掺杂使TiO₂的粒径减小,比表面积增大;羟基自由基的生成速率越大,催化剂的催化活性越高.Nd₂O₃掺杂有利于反应底物在催化剂表面的吸附,Nd₂O₃的最佳掺入量为Nd/Ti(摩尔比)=1.0%.     

花状CeO2/TiO2异质结的构筑及光催化性能

采用溶剂热法制备了三维花状CeO₂/TiO₂异质结光催化剂,然后以甲基橙(MO)为模拟有机污染物,在氙灯照射下考察了其光催化活性。结果表明,花状结构由纳米片和纳米颗粒复合而成,纳米片上均匀地附着CeO₂颗粒。Ce/Ti的物质的量之比(n_Ce/n_Ti)和溶剂热时间影响异质结的光催化性能,当n_Ce/n_Ti=0.1、溶剂热时间为6 h时,CeO₂/TiO₂的光催化活性达到最佳,氙灯照射50 min的降解率达95%,光催化活性优于纯TiO₂,这主要是CeO₂和TiO₂形成了异质结,有利于光生电子和空穴的分离。     

乙酸修饰Ag/TiO2复合光催化剂的制备及协同催化性能

利用光化学还原法制备了Ag/TiO₂,然后通过乙酸浸渍制备了HAc-Ag/TiO₂复合光催化剂.利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等手段表征了催化剂的性质.以降解水溶液中的甲基橙（MO）为探针反应,考察了催化剂在可见光下的光催化性能.结果表明,乙酸对TiO₂的修饰在TiO₂禁带中产生了"带尾",使TiO₂的禁带宽度发生了显著的缩减;Ag纳米粒子和乙酸共同修饰的HAc-Ag/TiO₂样品具有更窄的禁带宽度和更正的价带顶位置;Ag和乙酸的协同作用使HAc-Ag/TiO₂具有良好的可见光催化活性：可见光照射2 h后,甲基橙在HAc-Ag/TiO₂上的降解率接近100%.     

B,N-SnO2/TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

为了提高TiO₂在可见光下的光催化活性, 采用聚合物前驱体法制备了B,N共掺杂的SnO₂/TiO₂(B,N-SnO₂/TiO₂)粉体型光催化剂. 进一步为了提高光催化剂的实用性, 通过浸渍-裂解法制备了氧化铝纤维毡负载的B,N-SnO₂/TiO₂光催化剂. 利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、场发射透射电子显微镜、X射线光电子能谱、比表面积分析仪、紫外-可见分光光度计等对其进行了表征. 以氧氟沙星水溶液为模拟污染物, 考察了B,N-SnO₂/TiO₂粉体型光催化剂和负载型光催化剂的可见光催化活性及稳定性. 结果表明, 该粉体型光催化剂在可见光下光照15 min, 对氧氟沙星的降解率可达98.3%. 负载型光催化剂也表现出了良好的光催化性能及可重复性和稳定性, 在21次重复使用后光催化性能几乎不发生变化.     

AgBr/TiO_2异质结型复合可见光催化剂的制备及其光催化活性

以钛酸四丁酯、KBr、AgNO3为前体,合成了具有异质结结构的纳米AgBr/Ti O2复合可见光催化剂.利用XRD、TEM、HRTEM和UV-Vis等方法对催化剂的晶相组成、形貌、粒度、微观结构、吸光性能等进行了表征.光催化降解亚甲基蓝活性结果表明,复合与单组分催化剂的光催化活性顺序为:AgBr/Ti O2AgBrAg-Br/P25P25Ti O2.含光敏剂AgBr的复合及单组份催化剂由于具有对可见光的良好吸收性能而具有较高的光催化活性.对于AgBr/Ti O2光催化剂,随mAgNO3/mTi O2比的增加,光催化活性先增强后减弱,当mAgNO3/mTi O2=3.35时光催化活性最高,分析结果表明,该复合催化剂粒径约15 nm,分散均匀且形成了紧密接触的AgBr/Ti O2异质结微结构,在紫外可见区(250～800 nm)都具有最强的光吸收.     

溴化银/二氧化钛复合材料的可见光催化性能

将硝酸银的乙醇溶液与溶胶凝胶TiO2混合得到前驱体,随后经共沉淀-煅烧制备得到AgBr/TiO2复合材料;采用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪分析了复合材料的形貌、晶体结构、Ag元素的价态,采用紫外-可见漫反射光谱仪测定了其光吸收性能;进而以甲基橙(MO)的可见光降解为探针反应测定了AgBr/TiO2复合材料的可见光催化性能.结果表明,当前驱体在不同温度下煅烧后,无定形TiO2颗粒逐渐增大,并逐渐转变为锐钛矿结构;担载的AgBr可明显拓展TiO2的可见光吸收范围;Ag物种主要以Ag+形式存在.当煅烧温度为300℃时,复合材料的光催化活性最高,MO的降解率在60min内达到90%以上;随着煅烧温度的增加,催化活性逐渐降低.     

Ag/AgBr/TiO2 visible light photocatalyst for destruction of azodyes and bacteria

Ag/AgBr/TiO2 was prepared by the deposition-precipitation method and was found to be a novel visible light driven photocatalyst. The catalyst showed high efficiency for the degradation of nonbiodegradable azodyes and the killing of Escherichia coli under visible light irradiation (lambda>420 nm). The catalyst activity was maintained effectively after successive cyclic experiments under UV or visible light irradiation without the destruction of AgBr. On the basis of the characterization of X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and Auger electron spectroscopy, the surface Ag species mainly exist as Ag0 in the structure of all samples before and after reaction, and Ag0 species scavenged hVB+ and then trapped eCB- in the process of photocatalytic reaction, inhibiting the decomposition of AgBr. The studies of ESR and H2O2 formation revealed that *OH and O2*- were formed in visible light irradiated aqueous Ag/AgBr/TiO2 suspension, while there was no reactive oxygen species in the visible light irradiated Ag0/TiO2 system. The results indicate that AgBr is the main photoactive species for the destruction of azodyes and bacteria under visible light. In addition, the bactericidal efficiency and killing mechanism of Ag/AgBr/TiO2 under visible light irradiation are illustrated and discussed.     

ZnO纳米柱状阵列表面AgX等离子基元修饰及其可见光光催化活性

采用浸渍法制备了表面AgX（X=I,Br）等离子基元修饰的ZnO纳米柱状阵列,研究了浸渍浓度和时间以及紫外光光照预处理对ZnO纳米柱状阵列可见光光催化活性的影响.采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见漫反射吸收光谱以及X射线光电子能谱仪等手段对ZnO纳米柱状阵列的形貌、相组成、禁带宽度及其表面特性进行了表征.结果显示,AgBr颗粒分布于ZnO纳米柱状阵列的顶端及顶端侧面,同时AgBr颗粒之间相互接触而形成网状结构.通过紫外光光照预处理,AgBr表面出现细小颗粒,形成Ag/AgBr/ZnO纳米复合结构.可见光光催化降解甲基橙结果表明,在相同工艺条件下所制AgBr/ZnO的可见光光催化活性明显优于AgI/ZnO,且与浸渍浓度及时间有关.由于ZnO纳米柱状阵列的比表面积大,AgBr的可见光响应特性以及Ag/AgBr纳米结构的表面等离子效应,经过紫外光光照预处理形成的Ag/AgBr/ZnO纳米复合结构表现出最好的可见光光催化活性.     

AgIO3-modified AgI/TiO2 composites for photocatalytic degradation of p-chlorophenol under visible light irradiation

Semiconducting silver iodate (AgIO(3)) was used to modify the visible light response of an AgI/TiO(2) (AIT) catalyst by a facile method. The uncalcined AIT (AITun) and AIT calcined at 200°C (AIT200) consisted of AgIO(3), AgI, and TiO(2) semiconductors, while that calcined at 450 °C (AIT450) was composed of AgI and TiO(2). The activity in p-chlorophenol (PCP) degradation under visible light irradiation using either AITun or AIT200 was much higher than that with AIT450, which was mainly attributed to the fact that the presence of AgIO(3) provided a new matching band potential. AIT200 exhibited better photocatalytic properties than AITun due to its higher crystallinity after calcination. Moreover, the high catalytic activity of AIT200 was maintained after five successive cyclic experiments under visible irradiation. Considering the effect of radical scavengers and N(2) purging on the photocatalysis process, we deduced that the probable pathway of PCP degradation was mainly a surface charge process, caused by valence band holes.     

Highly efficient visible-light-induced photocatalytic activity of nanostructured AgI/TiO2 photocatalyst

Nanostructured AgI/TiO(2) photocatalyst was synthesized by a feasible approach with AgNO(3), LiI, and Ti(OBu)(4) and characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, angle-dependent X-ray photoelectron spectroscopy, diffusive reflectance UV-vis spectroscopy, Raman spectroscopy, photoluminescence, and the Brunauer-Emmett-Teller technique. The results of characterization reveal that the nanostructured AgI/TiO(2) has a novel core/shell/shell nanostructure of AgI/Ag-I(2)/TiO(2). Compared with TiO(2) (P25) supported AgI, the formation of the nanostructure results in substantial shifting of the absorption edge of AgI to red, enhancement of the absorption intensity, and the appearance of a strong tail absorption above 490 nm, which is assigned to the absorption of I(2) and Ag. Photocatalytic tests show that the nanostructured AgI/TiO(2) photocatalyst exhibited very high visible-light-induced photocatalytic activity for the photodegradation of crystal violet and 4-chlorophenol, which is 4 and 6 times higher than that of P25 titania supported AgI, respectively. The highly efficient visible-light-induced photocatalytic activity of the nanostructured AgI/TiO(2) is attributed to its strong absorption in the visible region and low recombination rate of the electron-hole pair due to the synergetic effect among the components of AgI, Ag, I(20, and TiO(2) in the nanostructured AgI/TiO(2).     

可见光响应的LaVO4/TiO2 纳米管的合成、表征及对气相甲苯的光催化性能

通过水热方法合成了可见光响应的LaVO4/TiO2纳米管, 采用XRD, TEM, 氮气吸附-脱附以及表面光电压谱对样品进行了表征. 以气相甲苯为典型污染物, 研究了制备样品在可见光(λ＞420 nm)条件下的光催化性能. 实验结果表明, LaVO4的复合使TiO2的粒径减小, 比表面积增大, 光响应范围向可见光偏移. 光催化实验结果表明, 在可见光条件下, LaVO4/TiO2纳米管降解甲苯的效率比其它样品高, 与纯TiO2纳米管相比, 降解效率提高了47%.