CuO负载空心球状BiVO_4可见光矿化气相甲苯

以碳球为模板,采用溶胶-凝胶法制备空心球状BiVO4,浸渍法制备CuO负载BiVO4.运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、Brunauer-Emmett-Teller(BET)、塔菲尔(Tafel)、线性扫描(LSV)、光电转化效率(IPCE)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)等手段对催化剂进行表征.结果表明,空心球状BiVO4比表面积(10.24 m2?g-1)是无定型BiVO4(1.97 m2?g-1)的5.20倍.负载CuO后,与BiVO4形成p-n型异质结结构.其中,5%负载量的空心球状BiVO4具有最佳电化学性能,Tafel表征腐蚀电流密度(2.22μA?cm-2)为空心球状BiVO4(0.18μA?cm-2)的12.33倍,禁带宽度减小为2.30 eV.以甲苯为模型污染物研究催化剂对挥发性有机化合物(VOCs)的催化去除和矿化效果,5%CuO负载量的空心球状BiVO4光催化氧化能力最佳,可见光照6 h甲苯降解率达85.0%,矿化率达12.0%.     

Cu、C共负载ZnO光催化剂固氮性能及机理

为提高ZnO催化剂光催化固氮性能,克服其光生电子-空穴复合率高、可见光响应能力差以及易光腐蚀等缺点,本研究采用Cu、C共负载方式对ZnO催化剂进行改性(以下简称CuCZ催化剂)。结果显示,CuCZ?3%(Cu占ZnO质量的3%)催化剂的光催化固氮速率最大,达到4.96 mmol·g_cat^-1·h^-1,为ZnO(0.612 mmol·g_cat^-1·h^-1)的8.10倍、CZnO(C负载ZnO,3.00 mmol·g_cat^-1·h^-1)的1.65倍。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV?Vis DRS)、光致发光光谱(PL)以及电化学阻抗谱(EIS)对CuCZ催化剂进行表征以探究其光催化固氮效果提高的机理。结果表明,Cu、C共负载产生的界面电荷转移机制和C的“电子桥梁”作用提高了ZnO催化剂的光催化固氮性能,降低了光生电子-空穴复合率。CuCZ?3%催化剂的4次光催化循环固氮速率稳定于4.61~4.96 mmol·g_cat^-1·h^-1之间,这说明C层的包覆削弱了CuCZ催化剂的光腐蚀过程,增强了其稳定性。     

Cu掺杂TiO2纳米管可见光催化矿化甲苯

采用低温水热法制备氢钛酸管, 通过吸附-煅烧法制备Cu掺杂TiO₂纳米管(Cu-TNT)催化剂. 利用X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和电化学测试手段对样品进行表征, 并进行平面波赝势密度泛函理论(DFT)计算. 结果表明, 样品中Cu/Ti原子比接近理论值, Cu掺杂进入TiO₂晶格内部, 诱发催化剂可见光活性. 掺Cu后,Cu 3d轨道和O 2p轨道杂化形成价带顶, 价带负向偏移, 样品禁带宽度减小为2.50-2.91 eV, 具有可见光响应.以甲苯为模型污染物研究催化剂对挥发性有机化合物(VOCs)的催化去除和矿化效果. 未掺杂的TNT可见光催化活性较差; Cu掺杂量超过0.1%(Cu/Ti原子比)时, 样品催化活性也减弱; Cu掺杂量为0.1%的催化剂具有最佳可见光催化氧化能力, 7 h内甲苯的去除率达77%, 甲苯的矿化率达59%.     

氧在阳离子红染料光脱色中的作用机理研究

以阳离子红X-GRL染料为模型污染物,研究了反应时间、气相氧气流量和水中是否存在溶解氧(DO)等条件对阳离子红X-GRL光降解脱色效果的影响.在缺氧条件下,阳离子红X-GRL染料的光降解脱色效果较差,脱色率仅为9.1%,染料的光降解脱色以光直接降解脱色为主,·OH脱色次之.在有氧条件下,阳离子红X-GRL染料的光降解脱色效果得到显著提高,脱色率由缺氧时的9.1%分别提高到氧气流量为40L·h-1的27.6%和100L·h-1的38.8%.脱色率的提高主要归因于DO和气相氧气在184.9nm紫外光的辐射下产生了O3,使染料被O3氧化脱色.通过实验及分析,得出了阳离子红X-GRL染料在缺氧及有氧条件下的光降解路径,同时,强调了气相氧气在184.9nm紫外光辐射下产生的O3对提高脱色效果的作用不可忽视.     

SnO2/TiO2纳米管复合光催化剂的性能及失活再生

基于微波水热法和微乳液法合成SnO₂/TiO₂纳米管复合光催化剂. 通过X射线衍射（XRD）、配有能量色散X射线光谱仪（EDX）的透射电镜（TEM）和电化学手段对光催化剂进行表征. 以甲苯为模型污染物,考察光催化剂在紫外光（UV）和真空远紫外光（VUV）下的性能及失活再生. 结果表明,SnO₂/TiO₂纳米管复合光催化剂形成三元异质结（锐钛矿相TiO₂（A-TiO₂）/金红石相TiO₂（R-TiO₂）、A-TiO₂/SnO₂和R-TiO₂/SnO₂异质结）,促使光生电子-空穴对的有效分离,提高光催化活性. SnO₂/TiO₂表现出最佳的光催化性能,UV和VUV条件下的甲苯降解率均达100%,CO₂生成速率（k₂）均为P25的3倍左右. 但由于UV光照矿化能力不足,中间产物易在催化剂表面累积. 随着UV光照时间的增加,SnO₂/TiO₂逐渐失活,20 h 后k₂由138.5 mg·m^-3·h^-1下降到76.1 mg·m^-3·h^-1. 利用VUV再生失活的SnO₂/TiO₂,过程中产生的·OH、O₂^-·、O（¹D）、O（³P）、O₃等活性物质可氧化吸附于催化剂活性位的难降解中间产物,使催化剂得以再生,12 h后k₂恢复到143.6 mg·m^-3·h^-1. UV和VUV的协同效应使UV降解耦合VUV再生成为一种可持续的光催化降解污染物模式.