Selective Aerobic Oxidation of Primary Alcohols to Aldehydes over Nb2O5 Photocatalyst with Visible Light

Primary alcohols are selectively converted into aldehydes by using a Nb₂O₅ photocatalyst under visible‐light irradiation. A strong interaction between the alcohol and Nb₂O₅ generates a donor level within the forbidden band of Nb₂O₅, which provides a visible‐light‐harvesting ability. Over oxidation of aldehydes into carboxylic acids does not proceed under visible‐light irradiation.     

BiOCI-ovl坡缕石复合可见光催化剂的制备及其对醇类的选择性氧化研究

采用简单的一步水热法,制备了一系列BiOCl-ov/坡缕石（PGS）复合材料x B/P（x是复合材料中BiOCl-ov的摩尔含量）.通过扫描电子显微镜（SEM）、粉末X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、N₂吸附-脱附、红外光谱（FT-IR）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、荧光光谱（PL）和电化学阻抗谱（EIS）对复合光催化剂的结构、形貌和光学性质以及电化学性质做了详细的表征.研究了催化剂在可见光条件下对芳香醇的选择性氧化的催化性能,结果表明,以所得复合材料为催化剂,在可见光照射下,苯甲醇转化率达到了78%,产物苯甲醛的选择性达到了86%,且催化剂的光稳定性良好.     

TiO2/Bi2O3纳米复合体的制备及可见光催化产氢性能

首先采用相分离的水解-溶剂热法制备了Bi₂O₃纳米粒子,然后利用简单的湿化学法在Bi₂O₃表面负载不同比例的TiO₂纳米颗粒,进而得到TiO₂/Bi₂O₃纳米复合体。通过气氛调控的表面光电压谱(SPS)等测试表明,表面负载适量的TiO₂后能够提高Bi₂O₃光生电荷分离。可见光催化产氢和降解污染物测试结果进一步证明,表面负载适量的TiO₂后可显著提高其可见光催化活性,其中Ti/Bi摩尔比为7%时具有最高的光催化活性。这主要归因于TiO₂具有较为合适的导带能级位置,可以接收Bi₂O₃在可见光激发下所产生的高能级电子,从而抑制光生电子-空穴对复合,并且维持了高能级电子较高的还原能力。     

Undoped Layered Perovskite Oxynitride Li2LaTa2O6N for Photocatalytic CO2 Reduction with Visible Light

Oxynitrides are promising visible‐light‐responsive photocatalysts, but their structures are almost confined with three‐dimensional (3D) structures such as perovskites. A phase‐pure Li₂LaTa₂O₆N with a layered perovskite structure was successfully prepared by thermal ammonolysis of a lithium‐rich oxide precursor. Li₂LaTa₂O₆N exhibited high crystallinity and visible‐light absorption up to 500 nm. As opposed to well‐known 3D oxynitride perovskites, Li₂LaTa₂O₆N supported by a binuclear Ru^II complex was capable of stably and selectively converting CO₂ into formate under visible light (λ>400 nm). Transient absorption spectroscopy indicated that, as compared to 3D oxynitrides, Li₂LaTa₂O₆N possesses a lower density of mid‐gap states that work as recombination centers of photogenerated electron/hole pairs, but a higher density of reactive electrons, which is responsible for the higher photocatalytic performance of this layered oxynitride.     

可见光促进的酰胺氮自由基参与的分子内氢胺化反应

报道了可见光促进的邻烯基取代苯甲酰胺的分子内自由基氢胺化反应.在该反应中,通过脱质子光致电子转移策略实现了氮-氢键的直接催化活化来产生氮自由基,随后通过氮自由基与烯烃的加成来实现氢胺化反应.该反应以优异的收率合成了一系列具有潜在生理活性的3,4-二氢异喹啉酮衍生物.该反应体系利用有机染料催化剂EosinY Na作为光氧化还原催化剂、廉价易得的NaOH作为碱试剂、反应条件温和、操作简单、且官能团兼容性好.另外,该反应在放大量到克级规模、或者利用太阳光作为光源,均能以优异的收率得到相应目标化合物.因此,这类反应为3,4-二氢异喹啉酮的合成提供了一个简便有效的方法.     

Ag3PO4的可见光光催化性能及机理分析

采用沉淀置换法制备了可见光光催化剂Ag3PO4,利用XRD、UV-Vis及XPS等对其进行了结构特性分析,以水中微污染有机物的降解评价了Ag3PO4的光催化活性,并通过活性物种及能带结构的分析对催化剂的光催化机理进行了推测。结果表明,Ag3PO4的带隙能约为1.9 eV、催化剂表面存在的Ag+可捕获光生e-、催化剂的价带电位较低,这有利于Ag3PO4在可见光照射下产生的e--h+的分离及活性物种.OH的形成。经60 min可见光光催化反应,15 mg.L-1的甲基橙和腐殖酸的降解率分别达97%和82%,比同等条件下TiO2-P25的降解率还高40%和25%,光催化剂Ag3PO4的用量为0.6 g.L-1。     

Fullerol–Titania Charge‐Transfer‐Mediated Photocatalysis Working under Visible Light

The development of visible‐light‐active photocatalysts is being investigated through various approaches. In this study, C₆₀‐based sensitized photocatalysis that works through the charge transfer (CT) mechanism is proposed and tested as a new approach. By employing the water‐soluble fullerol (C₆₀(OH)_x) instead of C₆₀, we demonstrate that the adsorbed fullerol activates TiO₂ under visible‐light irradiation through the “surface–complex CT” mechanism, which is largely absent in the C₆₀/TiO₂ system. Although fullerene and its derivatives have often been utilized in TiO₂‐based photochemical conversion systems as an electron transfer relay, their successful photocatalytic application as a visible‐light sensitizer of TiO₂ is not well established. Fullerol/TiO₂ exhibits marked visible photocatalytic activity not only for the redox conversion of 4‐chlorophenol, I^?, and Cr^VI, but also for H₂ production. The photoelectrode of fullerol/TiO₂ also generates an enhanced anodic photocurrent under visible light as compared with the electrodes of bare TiO₂ and C₆₀/TiO₂, which confirms that the visible‐light‐induced electron transfer from fullerol to TiO₂ is particularly enhanced. The surface complexation of fullerol/TiO₂ induced a visible absorption band around 400–500 nm, which was extinguished when the adsorption of fullerol was inhibited by fluorination of the surface of TiO₂. The transient absorption spectroscopic measurement gave an absorption spectrum ascribed to fullerol radical cations (fullerol^.+) the generation of which should be accompanied by the proposed CT. The theoretical calculation regarding the absorption spectra for the (TiO₂ cluster+fullerol) model also confirmed the proposed CT, which involves excitation from HOMO (fullerol) to LUMO (TiO₂ cluster) as the origin of the visible‐light absorption.     

制备方法对SrTiO_3可见光光催化活性的影响

采用分步沉积法、溶胶-凝胶法和共沉淀法分别制备了SrTi-F,SrTi-S和SrTi-C三种SrTiO3复合氧化物,XRD,UV-V is,BET,SEM,TEM和EDX对样品进行了表征,并考察了SrTiO3降解亚甲基蓝的可见光光催化活性。结果表明,SrTi-S和SrTi-C样品表现为纯钙钛矿晶相,SrTi-F样品除钙钛矿晶相外还掺杂有少量的Sr2TiO4杂晶相。光催化活性测试表明,SrTi-F表现出最高的活性,其一级反应速率常数是商用P25样品的4.6倍。杂晶相Sr2TiO4的存在有利于SrTiO3复合氧化物光生电子和空穴的传导,可提高催化剂光催化活性。     

碳掺杂的二氧化钛纳米管的制备及其可见光催化性能

以尿素作为碳元素前驱体对TiO2纳米管进行掺杂,采用比表面积测定、X射线衍射、透射电子显微镜、能量色散X射线荧光光谱、X射线光电子能谱、固体漫反射紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对产物进行了表征。 结果表明,以尿素作为前驱体可制备C掺杂的TiO2纳米管,C掺杂后,TiO2纳米管的可见光催化活性明显提高。 此外,研究了C掺杂量、煅烧温度、催化剂用量和pH值对TiO2纳米管光催化降解活性的影响,发现当C的掺杂量为5.3%、催化剂用量为1.5 g/L、溶液的pH值为5时,在其催化作用下,可见光光照3 h后罗丹明B的降解率可达到91%。     

镶嵌铂的纳米管钛酸制备及其可见光光催化活性

通过在真空条件下将氯铂酸的乙醇溶液引入到钛酸纳米管内,再经过热处理制备了镶嵌铂的纳米管钛酸(简写为PNTA).X射线光电子能谱(XPS)表明氯铂酸大部分转变成Pt⁰和PtO,顺磁共振谱(ESR)表明在PNTA中生成了束缚单电子的氧空位,在紫外-可见扩散漫散射谱(DRS)谱上表现出对可见光有吸收能力.丙烯的可见光光催化氧化实验结果表明:在可见光激发下(λ>420nm),PNTA对丙烯的光催化去除反应具有活性.     

N掺杂纳米TiO2可见光催化氧化丙烯的动力学行为

通过在不同温度的氨气气氛中处理纳米管钛酸(NTA)制得具有可见光响应的氮掺杂纳米二氧化钛. X射线衍射(XRD)谱表征结果显示, 当温度高于400 ℃时, 样品由正交晶系向锐钛矿相转变, 700 ℃处理得到的样品除了锐钛矿相TiO2外还有TiN 新相存在; 紫外-可见扩散漫反射(DRS)结果表明, 氮掺杂纳米TiO2在整个可见光区都有明显的吸收. 不同波长可见光及不同气体流速的光催化氧化丙烯动力学研究表明, 活性最好的N掺杂纳米TiO2催化剂(600 ℃ NH3处理)对可见光的利用范围可扩展至500 nm, 低浓度丙烯光催化氧化反应为一级反应.     

水热法合成在可见光照射下具有高催化活性的纳米TiO2催化剂

 以丙酮为溶剂,采用水热法在240 ℃合成了表面吸附有机物的纳米TiO2粉体光催化剂,并采用XRD,TEM,UV-Vis和DRS等技术对催化剂进行了表征. 结果表明,合成的纳米TiO2催化剂在可见光激发下具有良好的光催化降解甲基橙的性能和较好的热稳定性. 经180,250和365 ℃热处理后,催化剂的晶型和尺寸没有变化,但催化剂表面吸附的有机物发生了明显变化. 催化剂表面吸附的有机物、可见光波段的光响应性能和可见光下催化降解甲基橙的效率之间存在良好的关联性,催化剂表面吸附适量的有机物可提高纳米TiO2催化剂在可见光波段的光响应性能,从而提高其在可见光照射下催化降解甲基橙的性能.     

负载型AgBr/CaWO4催化剂的制备及其可见光催化活性

采用化学取代的方式将AgBr负载到Ca WO₄载体上形成新型的AgBr/Ca WO₄复合结构光催化剂.利用XRD、SEM和UV-Vis对AgBr/Ca WO₄催化剂进行了表征.在可见光条件下(500 W、λ>420 nm)研究了AgBr的负载量、催化剂用量对甲基橙(MO)溶液的催化降解性能.结果表明,AgBr/Ca WO₄在可见光下表现出良好的催化活性,甲基橙溶液的降解遵从假一级动力学方程.AgBr的负载量和催化剂用量分别增加时,AgBr/Ca WO₄催化剂对甲基橙的催化活性增强,均趋向于最大值.     

可见光促进的苄位Csp3-H键活化官能团化反应

近年来,可见光促进的光致氧化还原催化活化有机小分子在合成化学中蓬勃发展.该策略一般以过渡金属有机络合物或有机染料作为光敏剂,在可见光照射下,其通过与底物发生单电子转移（SET）发生相互作用,利用反应过程中形成的自由基或自由基离子中间体,实现C-X（X=C,N,O……）键节能高效、高选择性、绿色性构建.本文根据不同的关键反应中间体,就可见光促进的苄位C_sp3-H键活化官能团化近年来取得进展进行简要归总.     

银纳米颗粒/聚(乙撑二氧噻吩)修饰的硅纳米线阵列的合成及可见光催化性能研究

硅纳米线阵列由于其较强的光吸收能力及硅材料的丰富储量,被认为是最具大规模应用潜力的可见光光催化剂.针对硅材料在水相环境中不稳定这一瓶颈问题,本文提出了对硅纳米线阵列"先稳定、再活化"的修饰策略.通过在硅纳米线表面修饰聚(乙撑二氧噻吩)使其稳定,之后再修饰银纳米颗粒以提高光催化效率,得到了高效、稳定的可见光光催化剂.并通过研究聚(乙撑二氧噻吩)的厚度及银纳米颗粒的担载量对光催化剂性能的影响,得到了最佳的修饰条件.     

可见光响应的氯掺杂TiO2的制备、表征及其光催化活性

 采用HCl水解钛酸四丁酯制备了可见光响应的氯掺杂TiO2光催化剂,并用X射线衍射线、透射电子显微镜、 X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱等测试手段对其结构进行了表征. 结果表明,氯元素的引入降低了无定形相向锐钛矿转变以及锐钛矿向金红石相转变的温度. 300 ℃焙烧的氯掺杂TiO2吸收波长拓展到可见光区,且XPS证实氯元素以阴离子形式存在于TiO2晶格中. 苯酚降解实验表明, 在大于400 nm的可见光照射下, 300 ℃焙烧的氯掺杂TiO2具有最佳的光催化活性, 120 min时苯酚的降解率达到42.5%.     

高效Ag@AgBr等离子体光催化剂的制备及可见光活性研究

采用水热法和光致还原法制备了具有等离子体共振效应的Ag@AgBr可见光催化剂,利用XRD,SEM,EDX,DRS和XPS等手段对产物的结构和性能进行表征,并研究了催化剂在可见光下对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能,考察了催化剂的循环使用及捕获剂对Ag@AgBr光催化性能的影响.结果表明:贵金属Ag纳米粒子的表面等离子体共振效应可显著增强Ag@AgBr对可见光的吸收;催化剂对罗丹明B具有较高的可见光降解活性和稳定性,在可见光下照射90 min,对罗丹明B的降解率达95%以上,光催化剂循环使用5次仍具有良好的光催化降解活性;淬灭实验表明在Ag@AgBr降解罗丹明B过程中,吸附在催化剂表面的h+、·OH、O2·-是主要的活性物种.     

Ag3VO4纳米粒子的合成及其对可见光下降解罗丹明B的催化活性

利用一种简单共沉淀的方法,通过调变合成温度(0～80 ℃)成功地合成了一系列Ag3VO4样品,其粒子尺寸在100 nm～5 μm间. 通过在合成体系中添加聚乙二醇4000, Ag3VO4粒子尺寸可进一步降低至50～100 nm. 可见光下降解罗丹明B的实验结果表明, Ag3VO4样品特别是纳米尺寸的样品,显示出比当前广泛使用的P25更高的催化活性. Ag3VO4样品循环使用4次之后其光催化活性并没有明显降低,证明Ag3VO4是一种稳定有效的可见光催化剂.     

离子交换法制备AgBr/Ag2WO4复合催化剂及其可见光催化性能

以Ag₂WO₄为载体,采用离子交换法合成了新型的AgBr/Ag₂WO₄复合光催化剂.利用XRD、SEM和UV-Vis对AgBr/Ag₂WO₄催化剂进行了表征,在可见光条件下(500 W、λ>420 nm)、以甲基橙(MO)为染料模型研究了AgBr/Ag₂WO₄的光催化活性.结果表明,AgBr/Ag₂WO₄具有比单独的AgBr和Ag₂WO₄更佳的催化活性,其中30%-AgBr/Ag₂WO₄复合催化剂具有最大光催化活性.机理研究表明,在MO的降解过程中,·O₂^-起主要作用,h⁺次之而·OH可以忽略.AgBr和Ag₂WO₄之间构成的异质结有效分离了光生电子和空穴,提高了催化剂的活性.