高效BiOI/BiOBr可见光催化剂的制备、性能及机理研究

利用无机原料水热合成法制备BiOI/BiOBr复合可见光催化剂,通过XRD、SEM、EDS、DRS、I-t响应曲线等手段对催化剂的物相组成和光化学性能进行了系统表征.以RhB为目标污染物,考察了催化剂的光催化活性并对最优比例催化剂的稳定性进行评价,通过ESR分析和自由基捕获实验探究了RhB的光催化降解机制.研究结果表明:无机原料水热合成法可成功制备纯度高、结晶性能良好的BiOI/BiOBr复合可见光催化剂;BiOI的复合降低了BiOBr光催化剂的电子-空穴的复合,拓宽其可见光响应范围,提高了光催化降解活性,其中质量比为8%的BiOI/BiOBr活性最佳,可见光照21min后RhB的脱色率可达100%,是纯BiOBr的1.50倍,且重复使用5次后仍具有较高的光催化活性;复合催化剂光催化降解RhB的过程中,参与降解的主要活性物种为空穴(h+)和超氧自由基(·O-2).     

不同胶束浓度制备BiOBr及其光催化性能

以十六烷基溴化吡啶(CPB)为模板剂和溴源,Bi(NO_3)_3·5H_2O为铋源,甘露醇溶液作为溶剂,制备了不同胶束浓度条件下的Bi OBr光催化剂,采用SEM、XRD、EDS、UV-Vis吸收光谱和PL光谱分析等方法对BiOBr的结构和光化学性质进行了表征.在可见光(420 nm)照射下,以罗丹明B为底物研究光催化特性,结果表明,在CPB为3倍临界胶束浓度(3 cmc)时制备的BiOBr具有最好的光催化活性,45 min内对罗丹明B脱色率可达99.6%,脱色过程中主要涉及的活性物种为空穴和羟基自由基.     

BiOBr/TiO_2异质结催化剂的制备及其可见光催化活性

将碱热法和溶剂热法相结合,制备了不同配比的BiOBr/TiO_2异质结催化剂,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和光致发光光谱(PL)等技术对其结构、形貌和光学性能进行表征,并探讨BiOBr和TiO_2的配比对罗丹明B(RhB)脱色率的影响。结果显示,该异质结催化剂由锐钛矿相TiO_2纳米颗粒附着生长在BiOBr花状球表面构成;BiOBr和TiO_2摩尔比为1∶2的BiOBr/TiO_2催化剂在可见光照射下催化反应15min,RhB脱色率达96.5%;催化剂循环使用4次后,RhB脱色率仅降低7.94%,稳定性较好。Mott-Schottky曲线表明,该催化剂光催化活性的提升主要是由于在BiOBr和TiO_2界面上形成了p-n结,使电子-空穴对得到有效分离。光催化机理研究结果表明,O·-2是光催化反应过程中的主要活性物种,RhB的脱色主要是由于脱乙基和苯环开环氧化导致。     

离子交换法制备介孔TiO2/CdS纳米复合光催化剂及性能研究

使用离子交换法制备了介孔TiO2/CdS纳米复合光催化材料.利用X射线衍射、高分辨率透射电镜、氮气吸附-脱附分析、红外光谱和紫外-可见漫反射光谱等手段对制备的介孔TiO2/CdS纳米复合光催化材料的微观结构和光吸收性质进行了研究,并选择染料罗丹明B和茜素红作为底物在可见光下考察了催化材料的光催化活性.结果表明:离子交换法制备介孔TiO2/CdS的光催化活性显著高于沉淀法制备的TiO2/CdS.     

贵金属/TiO2光催化剂的制备、机理及应用

贵金属(Au、Ag、Pt、Pd)/TiO2光催化剂是TiO2基可见光光催化剂研究的热点之一,近年来在基础理论和实际应用等方面取得了一系列的研究成果.本文主要针对贵金属改性的TiO2光催化剂,分别从其制备方法、光催化机理、影响因素等基本特征及其在污染物消除、杀菌消毒、新能源技术等方面的应用进行介绍.     

Bi_2S_3/BiOCl复合材料的制备及光催化性能的研究

构建复合光催化材料不仅能够拓展单一光催化材料的光谱响应范围,而且能够提高光生载流子的分离效率.为了进一步提高BiOCl在可见光下的光催化性能,本文利用BiOCl与Bi_2S_3溶度积常数的差异,将Na_2S溶液加入到BiOCl纳米片悬浮液中,通过水热反应制备了Bi_2S_3/BiOCl复合光催化材料.探讨分析了Na_2S浓度对所得复合材料光催化还原六价铬[Cr(Ⅵ)]性能的影响.研究结果表明:Bi_2S_3/BiOCl复合材料具有较强的可见光吸收能力和较高的光生载流子分离效率,当Na_2S的浓度为0.016 mol/L时所得复合材料具有最佳的光催化性能.     

铁掺杂氮化碳的制备及其可见光催化性能

以尿素和硝酸铁为原料,采用浸渍法制备了不同Fe掺杂量的氮化碳复合催化剂,通过X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱等分析手段对催化剂进行了表征.结果表明,Fe的引入并未改变氮化碳的石墨相结构,且有效降低了氮化碳催化剂的禁带宽度,拓宽了催化剂对可见光的响应范围,提高了催化剂对可见光的利用率.光催化降解甲基橙(MO)的结果表明,不同Fe掺杂量复合催化剂的光催化活性明显优于单纯的氮化碳催化剂,其中以硝酸铁与氮化碳质量比为15%的掺杂量为最佳,反应6h降解率达到81.7%,4次循环使用后,催化剂稳定性较好.此外,该体系的光催化机理研究表明,O·-2是光催化体系中的主要活性物种.     

N掺杂TiO2纳米管阵列可见光催化降解六氯苯

以氨水为氮源,采用阳极氧化法和湿化学法合成N掺杂TiO2纳米管阵列,并通过可见光光催化降解六氯苯(HCB)废水,评价其催化活性.同时,分析了煅烧温度、氮源、掺氮量、HCB浓度、HCB溶液pH值对N掺杂TiO2纳米管阵列光催化性能的影响.结果表明:在煅烧温度为450℃的条件下,以1.0mol/L氨水为N源合成的TiO2纳米管阵列光催化性能最佳,中性条件下降解效率最好.该催化剂循环使用6次仍具有良好的光催化性能.     

单质碘掺杂纳米TiO2光催化剂的制备及性能

以钛酸四异丙酯和单质碘为起始原料,用改进的溶胶-凝胶法制备了掺碘的纳米TiO2的前驱体,经500 ℃煅烧得到棕黄色TiO2/I2纳米粉末.采用X射线衍射(XRD),紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱,透射电镜(TEM)等手段对TiO2/I2粉末进行了表征,并研究了其光催化性能.结果表明,掺杂的碘存在于TiO2内部纳米孔洞中,不会因为高温而被氧化;光催化降解甲基橙反应是一级反应;TiO2掺杂碘单质后对光响应波长拓展至可见光范围,对甲基橙的降解效率可提高15%以上.     

太阳能光催化降解水面石油的研究

制备了一种负载有纳米TiO2微粒能漂浮在水面与原油接触的光活性催化剂.测定了用这种光催化剂在紫外光源照射下对水面原油的光催化降解速率.报道了直接在太阳光照射下对水面原油的光催化降解实验结果.实验表明,TiO2光催化不仅能有效的降解水面石油污染物,并能抑制原油在自然氧化过程中形成的有害共聚物.     

光催化法脱出水中无机氮的研究进展

综述了近年光催法脱除水中无机氮(氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮)的研究进展和现状.重点介绍了氨氮的光催化氧化、硝酸氮和亚硝酸氮光催化还原的机理及其影响因素,并据此提出了本领域今后的研究方向.     

铋基半导体光催化材料的研究进展

光催化技术可以光解水制氢和降解有机和部分无机污染物等,在环境和能源领域受到越来越广泛的重视,而光催化材料则是该技术的关键.在目前已研发的各种光催化材料中,铋基半导体光催化材料具有可见光响应且有良好的光催化活性.本文综述了国内外对铋基光催化材料及其应用研究新进展,并展望了铋基半导体光催化材料的发展前景.     

钼钴电荷补偿共掺TiO_2的光催化性能

为了研究过渡金属电荷补偿共掺TiO_2中载流子的分离与复合问题,本文采用溶胶-凝胶法制备了Mo单掺和(Mo+Co)共掺TiO_2,测量了样品的光催化性能.实验结果表明,Mo单掺TiO_2比(Mo+Co)共掺TiO_2有较低的载流子复合率以及更好的光催化性能.在不同比例(Mo+Co)共掺样品中,电荷完全补偿共掺样品的载流子复合率最高,而可见光催化效果却是所有共掺样品中最好的,其原因可能是它对可见光的吸收相对较高.讨论了钼钴电荷补偿共掺对载流子分离与复合的影响机制.     

非水溶性铁Schiff碱配合物活化H_2O_2光催化降解环丙沙星

以3,5-二氯水杨醛和邻苯二胺合成Schiff碱配体,与铁(Ⅲ)配位,得到3,5-二氯水杨醛缩邻苯二胺Schiff碱铁(Fe-3,5ClSPA)光催化剂。以环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)为有机污染物,在可见光(λ≥420 nm)照射下通过Fe-3,5ClSPA活化H_2O_2对CIP进行光催化氧化降解,在光催化反应90 min时对CIP降解率达到98.4%,Fe-3,5ClSPA在偏酸性条件下(pH 3.0～5.0)可有效活化H2O2而降解CIP。通过自由基捕获实验证实,·OH为光催化降解过程中主要的活性氧化物种。通过对CIP降解产物质谱分析,Fe-3,5ClSPA可见光活化H2O2光催化降解CIP经历了脱氟、喹啉羟基化、哌嗪环氧化和脱羧等途径生成5种中间产物。此外,非均相Fe-3,5ClSPA光催化体系在5次重复使用后,对CIP降解率仍达到74.2%,表明Fe-3,5ClSPA光催化剂具有较好的稳定性和重复利用性。     

生物炭基光催化剂改性制备及其去除水中抗生素的研究进展

水体中抗生素会影响微生物群落结构和功能,导致生态失衡;同时,抗生素会通过食物链的富集和传递进一步污染水质,对生态环境和人类健康造成持续性危害.光催化技术因其高效且环保的特性成为众多抗生素去除技术中的重点研究对象.虽然半导体是光催化技术的核心材料之一,但其自身限制导致工作效率不高.生物炭(BC)作为碳家族成员之一有着众多优良特性,将生物炭与半导体复合制备的生物炭基光催化剂(BSPs)综合了两者的优越性能,有着广阔的应用前景.本文通过文献查阅,系统分析了BSPs的研究进展,涵盖BSPs的制备和改性方式,以及去除抗生素的原理和各种影响因素,并阐明其高导电性、高比表面积、强氧化性、稳定性和可回收性等特点,说明BSPs能够处理各种介质中存在的多种污染物.此外,对BSPs的局限性进行了分析,对未来研究方向提出了建议.     

Pt /TiO? 的光催化氧化性能

以 TiO?或载铂 TiO?为催化剂 ,利用波长为 254nm 的紫外光辐照 ,研究了可溶性染料 3B艳红和活性艳蓝KN -R的光催化氧化 , 探讨了催化剂的焙烧温度及投料量、 染料水溶液的 pH 值等因素对光催化氧化性能的影响 . 结果表明 ,经 350℃焙烧的 Pt / TiO?催化剂对 3B艳红或活性艳蓝 KN-R染料溶液有良好的光催化氧化活性 ,酸性溶液对染料的光催化氧化有利 . 染料光催化氧化近似遵循一级反应动力学 .     

葡萄糖为电子给体NaCl盐水体系Cd_xZn_(1-x)S固溶体光催化制氢

采用水热法制备了CdxZn1-xS固溶体光催化剂。通过XRD、UV-Vis漫反射、比表面积对催化剂进行了表征。研究了以葡萄糖为电子给体的CdxZn1-xS光催化分解NaCl盐水可见光制氢反应。结果表明:NaCl的存在提高了葡萄糖在催化剂表面的吸附。相比纯水体系,NaCl盐水体系中CdxZn1-xS光催化制氢效率明显提高。葡萄糖初始浓度对反应速率的影响符合Langmuir-Hinshelwood关系式。     

污染物为电子给体Cd0.5Zn0.5S固溶体光催化分解水制氢

采用水热法制备了Cd_0.5Zn_0.5S光催化剂,并通过XRD和UV-vis漫反射光谱进行了表征。研究了污染物甲醛、甲醇、甘油和葡萄糖为给电子体,在Cd_0.5Zn_0.5S上的可见光光催化制氢及污染物的降解性能。结果表明:污染物的存在能提高光催化分解水制氢活性。在甲醛、甲醇、甘油和葡萄糖电子给体中,甲醛是最好的电子给体。甲醛能显著提高光催化制氢性能,同时自身得到很好的降解。更多还原     

制备工艺对多孔阳极氧化铝特性的影响

通过对草酸溶液中制备的多孔阳极氧化铝(PAA)的形貌、晶态结构和光致发光(PL)特性的表征和机理分析,研究了草酸电解液浓度、阳极氧化电压和退火等丁艺对PAA的形成及特性的影响.PAA的孔径在50～120 nm之间,且随着阳极氧化电压的升高而增大,而受电解液浓度的影响较小.X射线衍射结果表明:PAA为非晶态结构,退火之后结晶,并有多相共存.PL测试表明PAA在375～500 nm之间有一较宽的蓝色发光带,发光峰在425 nm左右,是由氧空位引起的,且其峰强可通过改变阳极氧化电压和草酸浓度等参数来调制.     

一种新型可光降解的PVC-OA-TiO_2纳米复合膜

采用包埋技术制备了一种新型可光降解的聚氯乙烯-草酸-TiO_2(PVC-OA-TiO_2)纳米复合膜,并研究了紫外光照射条件下该复合膜的光催化降解情况.结果表明,该纳米复合膜的光催化降解是一个氧化断链过程,经紫外光照射310 h后失重率达到55%,是PVC-TiO_2复合膜的2倍,是纯PVC膜的3.5倍,说明草酸的掺杂可以促进PVC-OA-TiO_2复合膜更快地被光降解.草酸作为一个良好的电子给体,能不可逆地与TiO_2表面产生的空穴或表面羟基反应,抑制电子和空穴的复合,从而显著提高PVC-OA-TiO_2的光催化降解速率.