ZnO/CdS复合材料的合成与可见光催化性能

采用喷雾辅助气相沉积法在水热法合成的ZnO纳米线上沉积CdS纳米颗粒。采用X射线衍射仪（XRD）、激光拉曼仪（Raman）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱分析谱（XPS）和紫外可见漫反射光谱等测试手段对复合光催化剂进行表征。结果表明,3~10 nm的CdS纳米粒子修饰在直径约为100 nm ZnO纳米线的表面。XPS和Raman表明复合材料中ZnO和CdS之间存在化学相互作用。可见光催化降解罗丹明B实验结果表明ZnO/CdS复合材料的催化性能优于单相CdS或ZnO,沉积时间为30 s合成的ZnO/CdS速率常数分别是CdS和ZnO的2.91和4.03倍,且具有较高的稳定性。ZnO/CdS复合材料光催化性能增强的可能原因为光吸收范围的拓展和光生载流子分离效率的提高。     

BiFeO3空间选择性光化学还原Ag及光催化活性

采用溶胶-凝胶法和光还原沉积法制备出Ag改性的纳米BiFeO₃粒子,对复合材料进行了FESEM、XRD、XPS、FTIR、UV-Vis/DRS等分析和表征。考察了波长365nm以上的光照下,铁磁性材料的空间选择性光化学反应对复合材料的结构、形貌以及光谱性质的影响。以罗丹明B为模拟污染物,考察了纳米Ag-BiFeO₃粒子的可见光光催化活性以及稳定性。结果表明：通过光化学沉积,不仅增强了BiFeO₃在200~800nm光照下的响应,而且抑制了光腐蚀现象,提高了BiFeO₃的稳定性。在波长大于400nm的光照射12h后单纯纳米BiFeO₃粒子对罗丹明B脱色率约为74%,而Ag-BiFeO₃复合材料6h后约为90%,并且重复使用3次后光催化效果基本不变。     

形貌可控ZnO微纳米结构的水热合成及光催化性能

以乙醇胺为辅助溶剂,采用水热合成法,制备了花状、梭状和剑状的ZnO微纳米结构。采用扫描电镜（SEM）、Ｘ射线衍射（XRD）、光致发光光谱（PL）和拉曼光谱等测试手段对样品的形貌、结构、晶相等进行了表征。结果表明所有样品均为六方纤锌矿结构ZnO;其形貌和结晶度可通过改变物质的量的配比n_Zn²⁺/n_OH^-来调控。探讨了反应物配比对产物形貌结构的影响,乙醇胺对不同形貌ZnO的制备起到至关重要作用。以亚甲基蓝为目标降解物,采用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）并结合低温氮吸附-脱附比表面测试（BET）,研究了花状、梭状和剑状ZnO的光催化活性。结果表明,与商用ZnO相比,制备的ZnO具有更好的光催化活性;样品催化活性与其比表面积不成正比,具有最小比表面积的花状ZnO拥有最好的光催化活性,这可能是由于其低的结晶度和特殊的花状形貌所致。     

SnS2纳米材料的水热合成及光催化性质

在不同的表面活性剂和硫源的条件下,采用水热法制备了多种形貌的SnS₂纳米材料,详细讨论了反应条件对其形貌和性质的影响,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、和BET比表面积法对制备的样品的物相、形貌和组成进行了表征,通过光催化降解罗丹明B研究了所得样品的光催化性能。结果表明：表面活性剂和硫源对产物的结构和形貌起到了重要的作用。当Sn⁴⁺与表面活性剂的物质量的比为1：1时,样品均为纯的六方相SnS₂。采用柠檬酸三钠为表面活性剂、硫脲为硫源时制得的SnS₂纳米片具有最大的比表面积,同时表现出了最优的光催化性能。     

自掺杂TiO2纳米管：液相制备及光催化性能

采用水合肼（N₂H₄·H₂O）作为还原剂,在液相环境中制备了自掺杂TiO₂纳米管阵列（NTs）。利用FE-SEM、EDS、XPS、XRD、Raman、UV-Vis/NIR分光光度法以及半导体特性分析系统（Keithley 4200 SCS）分别对样品的形貌,晶体结构,光学特性以及电学性能进行了表征。结果表明：通过这种方法制备的自掺杂TiO₂NTs在带隙中引入了大量的氧空位,创造了氧空位能级,从而提高了样品的电导率,有效提高光生电子-空穴对的产生、分离和传输。此外,由于氧空位的作用,使得TiO₂NTs的带隙变窄,增强了可见光吸收能力,致使样品具有较高的光催化活性,并通过降解甲基橙溶液对样品的光催化活性进行评估。结果显示当光照150min后,自掺杂TiO₂NTs对甲基橙溶液的降解率达73%,并且这种催化剂便于回收和重复使用。     

Cu/Ni助催化剂对TiO2光催化制取苯酚性能的影响

以TiO₂纳米粒子为主催化剂, 采用“浸渍-还原法”构筑了铜、镍共负载的二氧化钛基光催化系统。以苯为起始原料, H₂O₂为氧化剂, 研究了Cu/Ni助催化剂对TiO₂可见光催化制取苯酚性能的影响并对Cu/Ni助催化剂的作用机制进行了探讨。结果表明, 在可见光照射下, 纯TiO₂纳米粒子对苯氧化制取苯酚反应没有催化活性。铜、镍的引入可以明显地增强TiO₂可见光催化制取苯酚的活性。当使用负载有铜、镍的TiO₂作为催化剂时, 苯酚的产率可达到18%。结果还表明Cu、Ni之间存在着很强的协同作用。在该协同作用下, Cu、Ni共负载的TiO₂纳米粒子表现出了较单一金属负载的TiO₂纳米粒子高得多的光催化活性。     

Visible‐Light‐Induced Generation of H2 by Nanocomposites of Few‐Layer TiS2 and TaS2 with CdS Nanoparticles

Graphene analogues of TaS₂ and TiS₂ (3–4 layers), prepared by Li intercalation followed by exfoliation in water, were characterized. Nanocomposites of CdS with few‐layer TiS₂ and TaS₂ were employed for the visible‐light‐induced H₂ evolution reaction (HER). Benzyl alcohol was used as the sacrificial electron donor, which was oxidized to benzaldehyde during the reaction. Few‐layer TiS₂ is a semiconductor with a band gap of 0.7 eV, and its nanocomposite with CdS showed an activity of 1000 μmol h^?1 g^?1_. The nanocomposite of few‐layer TaS₂, in contrast, gave rise to higher activity of 2320 μmol h^?1 g^?1, which was attributed to the metallic nature of few‐layer TaS₂. The amount of hydrogen evolved after 20 and 16 h for the CdS/TiS₂ and CdS/TaS₂ nanocomposites was 14833 and 28132 μmol, respectively, with turnover frequencies of 0.24 and 0.57 h^?1, respectively.     

CdS基纳米管光催化氧化5-羟甲基糠醛选择性生成2,5-呋喃二甲醛

将生物质转化为高附加值化学品以替代传统化石能源衍生的碳资源不可再生能源已经引起了人们的广泛关注. 本工作制备了内部中空的ZnS@CdS/Ni纳米管催化剂用于光催化氧化5-羟甲基糠醛(HMF). 通过X射线光电子能谱表征了催化剂内部存在ZnS缺陷态使得ZnS能带带隙降低. 光照条件下, 光生空穴能够从CdS迁移至ZnS缺陷态, 抑制了ZnS@CdS内部的载流子复合, 提高了光催化性能. 中空的纳米管表面负载Ni催化剂可以参与质子还原产氢的反应, 而ZnS@CdS内部产生的空穴可以催化氧化HMF选择性生成2,5-呋喃二甲醛(DFF). 光反应1 h后, HMF的转化率达到36%, 产物DFF选择性为99%, 并且催化剂可以重复利用三次而不降低催化效果.     

太阳能光催化分解水制氢※

利用太阳能光催化分解水制氢是解决能源环境问题并实现太阳能有效转化和储存最有前途的技术之一, 这一“圣杯”式反应经过几十年不懈努力取得了诸多重要研究进展. 本文将综述光催化分解水制氢体系的基本概念、活性测试方法与注意事项、光催化材料种类等; 并从光催化分解水制氢的光吸收、光生电荷分离和表面催化反应等基本过程和关键科学问题的角度总结其重要研究进展, 最后对于太阳能光催化分解水制氢的挑战和潜在的发展方向进行分析和展望. 希望通过本综述的简要介绍能让刚从事光催化分解水制氢研究的青年科技人员清晰地了解掌握该领域的一些基本概念、操作规范、研究总体进展和现状等.     

Tuning Deazaflavins Towards Highly Potent Reducing Photocatalysts Guided by Mechanistic Understanding – Enhancement of the Key Step by the Internal Heavy Atom Effect

Deazaflavins are well suited for reductive chemistry acting via a consecutive photo-induced electron transfer, in which their triplet state and semiquinone – the latter is formed from the former after electron transfer from a sacrificial electron donor – are key intermediates. Guided by mechanistic investigations aiming to increase intersystem crossing by the internal heavy atom effect and optimising the concentration conditions to avoid unproductive excited singlet reactions, we synthesised 5-aryldeazaflavins with Br or Cl substituents on different structural positions via a three-component reaction. Bromination of the deazaisoalloxazine core leads to almost 100 % triplet yield but causes photo-instability and enhances unproductive side reactions. Bromine on the 5-phenyl group in ortho position does not affect the photostability, increases the triplet yield, and allows its efficient usage in the photocatalytic dehalogenation of bromo- and chloroarenes with electron-donating methoxy and alkyl groups even under aerobic conditions. Reductive powers comparable to lithium are achieved.