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).     

氯氧化铁的制备及可见光催化性能

以氯化铁和氧化铁为原料,采用化学气相迁移法在密封条件下制备氯氧化铁(FeOCl)催化剂,通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射光谱(XRD)、X光电子能谱(XPS)等分析手段对催化剂进行表征,研究了罗丹明B(RhB)初始浓度、H2O2添加量、催化剂用量、初始pH值等对RhB脱色率的影响.结果表明:在催化剂用量为0.5g·L-1、RhB初始浓度为100mg·L-1、H2O2浓度为20mmol·L-1、初始pH值为4.5时,可见光下经过15min的催化反应,RhB脱色率达到99%以上;初始pH值为7.0时,经过40min,RhB的脱色率也可达到95.5%;添加一定量的H2O2,能够促进羟基自由基(·OH)生成,提高脱色效率;催化剂稳定性良好,3次重复催化实验后,RhB的脱色率无明显降低.     

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.     

TiO_2/石墨烯/累托石的制备及其光催化性能

通过溶胶-凝胶法制备TiO_2/石墨烯/累托石复合催化剂(TGR),并进行SEM、TEM、XRD和FT-IR表征,研究了复合催化剂制备过程中的Ti/累托石、煅烧温度等对催化性能的影响及其对RhB的降解效果.结果表明,Ti/累托石为20mmol/g,煅烧温度为450℃制备的TiO_2/石墨烯/累托石复合催化剂,在pH 7.0时,对RhB的降解率可达79.1%,3次循环实验后,催化剂的光催化性能无明显下降.该催化剂主要是通过破坏苯环对RhB进行降解.     

花状AgInS_2微球的制备及其光催化还原Cr(Ⅵ)

通过溶剂热法合成了花状的AgInS_2微球,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高倍透射电镜(HRTEM)、N_2等温吸脱附和紫外可见漫反射光谱(DRS)手段对所制备的样品进行了表征,同时以K_2Cr_2O_7作为目标降解物研究了AgInS_2微球的光催化性能.光催化降解结果显示,AgInS_2微球可对Cr(Ⅵ)实现高达95.4%的还原率,并保持了较好的结构稳定性,确保固体催化剂具备了良好再循环使用的性能,其高的还原效率是由于其高的结晶度以及大的比表面积可以产生更多的光生电子-空穴对,提供更多的反应活性位点所致.     

SnO_2/TiO_2介孔材料的合成及其光催化性能

以水热法制备的纳米二氧化硅(KIT-6)作为硬模板,将不同质量比复合的SnO_2和TiO_2通过溶胶-凝胶法包裹在纳米二氧化硅表面,最后用HF除去模板得到SnO_2/TiO_2介孔材料.采用电子扫描显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(DRS)、氮气吸附-脱附实验、红外光谱(FT-IR)等对其进行表征.结果显示,结果显示,该材料为多孔颗粒,有较大的比表面积(127.62~136.38m2·g-1).TEM测试表明随着SnO_2含量的增多,粒径减小.在避光条件下的吸附亚甲基蓝(MB)实验表明,该介孔材料对MB的吸附能力随着SnO_2含量的增加而增强.紫外光(λ=365nm)降解MB实验表明,SnO_2含量为5%的SnO_2/TiO_2介孔材料对MB的光催化效果最好,150min的脱色率达到97.3%.稳定性实验表明,连续5次光催化实验后,该介孔材料对MB的脱色效果无显著降低,具有良好的稳定性.     

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.     

Co_3O_4/BiOI复合催化剂的制备及其光催化性能

考察了两种方法制备的BiOI光催化剂,结果显示溶剂热法制备的BiOI比液相沉淀法制备的BiOI具有更好的光催化活性.然后,以溶剂热法制备的BiOI采用浸渍法制备了CoOx/BiOI复合催化剂,用X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-vis)漫反射光谱、透射电子显微镜(TEM)等手段对其进行了表征,探讨了煅烧温度,煅烧时间以及Co掺杂量对其光催化性能的影响.结果显示:在300℃煅烧2h,Co的掺杂量为2.0%(Co/BiOI)的条件下,CoOx/BiOI复合物紫外光催化活性最高.结构研究表明,Co是以Co3O4的形式呈针状分布在团聚后的BiOI的表面,这有效地促进了BiOI的光催化性能.     

SiO_2载体对二氯甲苯氨氧化钒磷复合氧化物催化剂性能的影响

制备了多孔硅胶(SiO_2)负载钒磷氧(VPO)催化剂VPO/SiO_2,用于催化3,4-及2,6-二氯甲苯氨氧化制备3,4-及2,6-二氯苯腈.实验结果显示,SiO_2载体可以提高VPO催化剂的活性.采用低温N_2吸附法、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、空气程序升温氧化(air-TPO)等技术对催化剂进行表征,探讨SiO_2载体提高VPO催化剂活性的原因.研究表明,SiO_2载体可以提高VPO催化剂的比表面积,使VPO由晶态向非晶态转变,更有利于活性物种的形成;同时强烈改善VPO催化剂的氧化还原性能,更有利于活性中心还原-氧化循环过程的完成,从而有利于其催化活性的提高.     

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.     

氮掺杂生物炭活化过硫酸盐去除罗丹明B

以椰壳生物质为碳源、尿素和烟酰胺为氮源,采用浸渍-热解法制备了氮掺杂生物炭(NBC),并以该碳材料作为过硫酸盐(PS)去除罗丹明B(RhB)的活化剂.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对材料的结构、形貌及组成进行表征,并考察了材料的催化性能以及去除RhB的机理.结果表明...     

三维多孔SiO_2-TiO_2异质结材料的制备及其光催化性能

在锐钛矿相TiO2纳米晶基础上,通过溶胶-凝胶法,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球为模板合成了三维(3D)多孔SiO2-TiO2异质结复合材料,采用XRD、ESEM等技术对产物进行表征,并研究了其光催化特性.结果表明:复合SiO2提高了纳米锐钛矿相TiO2的亲水性,经550℃热处理后的TiO2仍具有以锐钛矿相为主的相组成;在光催化降解甲基橙实验过程中,经去模板后形成的三维多孔SiO2-TiO2异质结复合材料表现出较纯锐钛型TiO2更为优异的光催化活性,其降解速率较TiO2提高了3倍,较SiO2提高了30倍,这主要与复合SiO2后其锐钛矿相结晶度提高和三维多孔结构具有更大的比表面积等因素有关.     

n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结的制备及其Ⅰ-Ⅴ特性

采用热蒸发气相沉积法在Si(100)衬底上生长直径约为60～70nm的氧化锌(ZnO)纳米线,进一步运用离子束溅射技术和热氧化工艺在ZnO纳米线表面形成含有均匀密集分布的超细氧化铜(CuO)纳米颗粒的CuO壳层,构成n-ZnO(核芯)/p-CuO(壳层)同轴纳米线异质结.扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)用于研究样品的形貌、成分和晶体结构.实验结果表明,生长的ZnO纳米线呈纤锌矿单晶结构,CuO壳层为多晶结构.Ⅰ-Ⅴ曲线表明该同轴纳米线异质结构具有优良的二极管整流特性.这种具有大的异质结面积和高的比表面受光面积及强的表面化学活性的n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结构在大电流密度的纳米整流器件、太阳能电池、光敏器件和气敏传感器等领域有很好的应用前景.     

SO_4~(2-)_TiO_2-SnO_2、SO_4~(2-)_ZrO_2-SnO_2、SO_4~(2-)_SnO_2催化剂的制备与物性测试研究

制备了SO_4~(2-)/TiO_2-SnO_2、SO_4~(2-)/ZrO_2-SnO_2、SO_4~(2-)/SnO_2催化剂,对它们进行了部分物性测试,并测定了它们对酯化反应的催化活性.发现此类催化剂的酸性很强,远远超过SiO_2-Al_2O_3固体酸催化剂,对酯化反应具有良好的活性.红外光谱测定结果证明,SO_4~(2-)以双配位形式结合在催化剂金属离子上,未生成硫酸盐.同一组成的催化剂的活性与催化剂中的SO_4~(2-)％含量,脱附温度有较大的关系.     

不同光源下累托石-TiO2降解染料废水

以TiCl4和累托石为主要原料制备了累托石-TiO2光催化剂，研究了在紫外光和太阳光下，其降解甲基橙溶液的光催化性能．实验结果表明：在紫外灯光下反应30min，分别以TiO2和累托石-TiO2为催化剂降解甲基橙溶液，甲基橙脱色率分别为50%和93％．催化剂在相同的制备条件下，累托石-TiO2的光催化活性约为TiO2的两倍；在太阳光下，分别以TiO2和累托石-TiO2为催化剂降解甲基橙溶液6h，甲基橙的脱色率分别为62．9％和87．6％．     

双金属纳米Ag/Cu负载g-C_3N_4催化剂的制备及光催化制氢活性

采用热氧化刻蚀和化学还原沉淀的方法,成功的制备了双金属纳米Ag/Cu负载g-C_3N_4催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)表征复合催化剂的微观形貌、元素组成、结构和光学特性。研究了双金属纳米Ag/Cu负载对石墨相g-C_3N_4制氢效果的影响。实验结果表明,相比于Cu@g-C_3N_4(0.5CG)、Ag@g-C_3N_4(0.5AG)和g-C_3N_4,Ag/Cu@g-C_3N_4(0.5ACG)具有较高的产氢活性。同时,研究了Ag/Cu@g-C_3N_4的可能反应机制,即Ag的LSPR效应和助催化剂Cu对促进光催化产氢具有协同催化作用。     

原位合成可见光响应TiO_2/SnS_2及其光催化还原水中Cr(Ⅵ)的性质研究

本文以钛酸四丁酯、四氯化锡和硫代乙酰胺为原料,在无水乙醇-水-冰醋酸的混合溶剂中得到可见光响应TiO_2/SnS_2纳米复合材料,采用XRD、TEM、HRTEM、XPS和UV-vis等测试手段表征了产品的结构、组成和光学性质;以可见光(λ420 nm)为光源、K2Cr2O7水溶液为模型污染物,考察了所制产品和物理混合法所制的具有相同组成的PM-TiO_2/SnS_2的光催化活性.实验结果表明:得到了可见光响应的表面分散型TiO_2/SnS_2纳米复合材料具有比SnS_2纳米片、TiO_2纳米晶和PM-TiO_2/SnS_2纳米粉更高的可见光催化活性和良好的光催化稳定性;TiO_2和SnS_2具有匹配的能带结构,形成的表面分散型的异质结界面利于光生载流子有效分离和转移是ISTiO_2/SnS_2具有良好催化性能的重要因素.     

n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结的制备及其I-V特性

采用热蒸发气相沉积法在Si(100)衬底上生长直径约为60～70 nm的氧化锌(ZnO)纳米线,迸一步运用离子束溅射技术和热氧化工艺在ZnO纳米线表面形成含有均匀密集分布的超细氧化铜(CuO)纳米颗粒的CuO壳层,构成n-ZnO(核芯)/p-CuO(壳层)同轴纳米线异质结.扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)用于研究样品的形貌、成分和晶体结构.实验结果表明,生长的ZnO纳米线呈纤锌矿单晶结构,CuO壳层为多晶结构.I-V曲线表明该同轴纳米线异质结构具有优良的二极管整流特性.这种具有大的异质结面积和高的比表面受光面积及强的表面化学活性的n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结构在大电流密度的纳米整流器件、太阳能电池、光敏器件和气敏传感器等领域有很好的应用前景.     

纤维素在Ni-W/MCM-41下的催化液化

用水热法合成了MCM-41介孔分子筛,通过浸渍法合成含Ni和W的负载型催化剂,并用X射线粉末衍射(XRD)和紫外漫反射(UV-Vis/DRS)等进行表征.以天然纤维素为原料,考察了反应温度、催化剂用量、反应时间、液固比对原料残渣率的影响.实验结果表明,在温度250 ℃,催化剂0.05 g,反应时间2 h,液固比60:1的条件下,原料的残渣率为14.01% .     

硬脂酸法制备超细二氧化钛及其光催化降解苯酚废水的研究

采用硬脂酸作为防团聚剂改良的溶胶一凝胶法制备了TiO2光催化荆,并用BET、XRD、Raman光谱对样品进行了表征,考察了硬脂酸(STA)和钛酸丁酯摩尔比、焙烧温度以及催化剂用量等条件对催化剂活性的影响.结果表明硬脂酸有效抑制了TiO2光催化荆粒径的增大,增高了TiO2光催化刑晶型转变温度;拉曼数据显示催化剂粒径越小,拉曼特征峰发生蓝移,能级间隔略有增大;硬脂酸(STA)和钛酸丁酯摩尔比为1.51,焙烧温度450℃,催化剂浓度2 g·L-1时催化剂活性最好,300 W高压汞灯光照2 h,对苯酚的降解率达97.0%.