CoSAPO-34分子筛的合成、表征及其光催化脱氮性能

利用水热合成法,以三乙烯四胺（TETA）为模板剂,正硅酸乙酯、磷酸、氢氧化铝及乙酸钴为原料,合成了CoSAPO-34分子筛。通过扫描电子显微镜（SEM）、粉末X射线衍射（XRD）、热重（TG）、N2吸附-脱附和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等方法对合成的分子筛进行表征。以吡啶-正辛烷体系为模拟油品对分子筛催化剂的脱氮效果进行评价,考察了样品的用量、光催化时间及循环催化次数对其脱氮性能的影响。结果表明：当合成原料的物质的量之比为n_P2O5：n_AL2O3：n_SiO2：n_Co：n_TETA=1：0.26：0.82：0.81：2.05,在200 ℃晶化24 h,合成得到粒径约为50 μm、仍保持了SAPO-34分子筛的骨架结构、形貌为立方体的CoSAPO-34分子筛,而且该分子筛具有较好的热稳定性。在500 W氙灯光照条件下反应150 min,样品对质量分数为100 μg·g^-1模拟油品的脱除率达到70%,循环3次光催化脱氮活性基本保持不变。     

单斜与锐钛矿双晶相TiO2/MWNTs复合材料的制备及其可见光光催化活性

以超强耐酸碱的表面活性剂-丁基封端脂肪醇聚氧乙烯醚作为晶型调节剂,利用钛酸丁酯和氢氧化钠的水热反应制备了单斜相与锐钛矿相双晶相TiO₂/多壁碳纳米管(简称MWNTs)复合材料,并考察了复合材料的可见光光催化活性。结果显示:MWNTs的加入可调控TiO₂的晶相组成,增强TiO₂的光催化活性,其中含5%MWNTs的样品具有较高的催化降解效率;随煅烧温度的升高,样品的光催化活性大幅提升。其机理归因于(1)促进单斜相和锐钛矿相双晶相结构的形成;(2)碳纳米管优良的导电作用及碳纳米管/TiO₂间的异质结效应;(3)高温下碳纳米管分解产生的碳元素掺杂作用。     

具有主导晶面的BiOIO3/BiOCl异质结制备与光催化性能

分别以乙二醇/去离子水为溶剂,通过溶剂热/水热法分别制备了具有不同主导晶面的BiOIO₃/{110}BiOCl和BiOIO₃/{001}BiOCl异质结。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能量色散谱和紫外可见漫反射光谱对制备的BiOIO₃/BiOCl光催化剂进行了表征。在可见光照射下,通过对罗丹明 B和苯酚水溶液的光催化降解,考察了 BiOIO₃/BiOCl异质结的光催化活性。结果显示25% BiOIO₃/{110}BiOCl异质结具有最高的光催化效率。BiOIO₃/{110}BiOCl较好的光催化性能是由于其在可见光区较强的光吸收,以及异质结结构和BiOCl所具有的(110)主导晶面有利于光生载流子的分离。超氧自由基(·O₂^-)和空穴(h⁺)是光催化过程中的主要活性物质。此外,根据实验结果探讨了光催化性能增强的机理。     

SiO2@AgCl:Ag纳米复合材料:一种可见光催化降解罗丹明B的高效等离子体光催化剂

采用多元醇沉淀以及光化学还原法制备了SiO₂担载AgCl:Ag等离子体纳米粒子。通过表征发现SiO₂@AgCl:Ag粒子呈立方-四足角状。同时,由于表面Ag簇的等离子共振效应,该催化剂在可见光区有很强的光吸收,可用于在高效降解稳定的有机染料,例如,罗丹明B。合成的SiO₂@AgCl:Ag复合催化剂可在2 min内将罗丹明B分子完全降解。自由基捕获实验进一步探究发现O₂·^-和·OH是参与降解反应的主要氧化活性物种。以上SiO₂@AgCl:Ag的这些特性使其在水净化和环境治理方面有着潜在的应用。     

加热方式及原料配比对介孔CeO2结构及其光催化性能的影响

以P123（聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物）为模板剂,Ce（NO₃）₃为反应原料,通过考察加热方式、加热温度、原料配比等因素,合成了结构性能较好、表面羟基含量较高的介孔CeO₂材料。利用XRD,N₂吸附-脱附,TEM,Raman,FT-IR等技术对合成样品的结构性能进行了表征,结果表明,当P123与Ce（NO₃）₃物质的量之比为1：10,在110℃水热下合成的CeO₂结构性能最好。以酸性橙7（AO7）为探针分子,对合成介孔CeO₂的光催化性能进行评价。光催化结果证明,由于表面羟基含量较高、介孔及氧缺位的形成,所合成结构性能较好的CeO₂,利用可见光可彻底催化降解溶液中的AO7。     

pH值对Bi2MoO6晶体形貌和可见光催化性能的影响

以(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和Bi(NO₃)₃·5H₂O为原料,采用普通水热法制备Bi₂MoO₆光催化剂,研究pH值对制备该光催化剂的影响.对所制备的系列样品,采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪、X射线光电子能谱仪(XPS)和紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)进行表征.结果表明:pH值对Bi₂MoO₆晶体的物相组成、形貌和光催化性能均有显著影响.pH值为1~7时,所制备的样品为纯相Bi₂MoO₆,pH值为9或11时,出现第二相Bi_3.64Mo_0.36O_6.55;随着pH值的升高,形貌依次为纳米棒、纳米片和无规则纳米颗粒.在可见光(λ≥420 nm)照射下,通过光催化降解罗丹明B(Rhodamine B,RhB),探讨了制备Bi₂MoO₆的pH值对其可见光催化活性的影响.当pH=7时,制备的样品光催化效果最好,光照50 min后对初始浓度为5 mg·L^-1的罗丹明B溶液的降解率为85%.     

MIL-101/P25复合材料的制备及光催化性能

本文采用水热法,将MIL-101负载到预处理过的P25表面,制得MIL-101/P25复合光催化材料,通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外（FTIR）、低温N₂物理吸附-脱附（BET）、热重（TG）、场发射透射电镜（FETEM）和光致发光光谱（PL）等对催化剂进行结构表征,同时考察MIL-101及复合材料的稳定性,并且提出协同因子指标来定量评价复合带来的协同效应。结果表明MIL-101呈片状,与P₂₅部分结合。复合后,MIL-101的稳定性得到提高。在适当的配比下,复合具有协同效应,当Cr（NO₃）₃·9H₂O与P25的物质的量之比为1：1时,复合材料对罗丹明B的可见光催化活性最高,协同因子达到1.64。复合材料对无色有机污染物水杨酸同样表现出良好的光催化效果。     

增强光催化活性的3D分级结构Bi2W06微球及表面酸性

以KNO3为矿化剂,用水热法制备了3D分级结构Bi2WO6微球,通过XRD、SEM、BET对产物进行了表征．探讨了3D分级结构Bi2WO6微球可能的形成机理．以罗丹明B为模型污染物,研究了合成产物的光催化性质．结果表明：在紫外光下,RhB的降解以共轭结构断裂的光催化反应为主;而在可见光照射下,RhB的降解可能是光催化和光敏化共同作用的结果．进一步以吡啶为探针分子,通过吸附吡啶红外光谱探讨了Bi2W06表面酸性与光催化降解RhB之间的关系．研究显示,Bi2W06具有较强的表面酸性,增强了Bi2WO6与RhB分子之间吸附作用,有利于染料分子上的电子跃迁至催化剂上,易于发生光敏化和光催化反应。     

Chemical Regulation of Carbon Quantum Dots from Synthesis to Photocatalytic Activity

Carbon quantum dots (CQDs) were synthesized by heating various carbon sources in HNO₃ solution at reflux, and the effects of HNO₃ concentration on the size of the CQDs were investigated. Furthermore, the oxygen‐containing surface groups of as‐prepared CQDs were selectively reduced by NaBH₄, leading to new surface states. The experimental results show that the sizes of CQDs can be tuned by HNO₃ concentration and then influence their photoluminescent behaviors; the photoluminescent properties are related to both the size and surface state of the CQDs, but the photocatalytic activities are determined by surface states alone. The different oxygen‐containing groups on the surface of the CQDs can induce different degrees of the band bending upward, which determine the separation and combination of the electron–hole pairs. The high upward band bending, which is induced by C?O and COOH groups, facilitates separation of the electron–hole pairs and then enhances high photocatalytic activity. In contrast, the low upward band bending induced by C? OH groups hardly prevents the electron–hole pairs from surface recombination and then exhibits strong photoluminescence. Therefore, both the photocatalytic activities and optical properties of CQDs can be tuned by their surface states.