等离子体光催化剂在有机合成中的应用研究进展

光催化有机合成作为光催化领域的一个前沿方向,越来越受到人们的广泛关注.基于金属表面等离子体共振效应的等离子体光催化剂作为一类新型可见光响应的光催化剂,已成功用于催化醇氧化、烯烃环氧化、硝基还原、碳碳偶联、苯羟基化等诸多重要的有机反应,在利用太阳能方面显示出巨大的应用潜力.总结了等离子体光催化剂在有机合成中的最新研究进展,并对其发展趋势进行了展望.     

光催化降解丙酮的原位红外研究

对催化剂.Pt/V2O5/MgF2在反应温度为120～150℃之间进行了光催化降解丙酮的研究,研究在可见光下进行,发现反应温度对光催化反应有明显的影响.在排除热反应的情况下,温度升高能加速丙酮的光催化反应.丙酮的光催化反应是从它的甲基上开始的,可能先生成了CH3COCH2O-吸附物,它进一步被氧化成丙酮醛、丙酮酸以及碳二醛、乙酸和碳一吸附物种,最终氧化成CO2和水.在没有光和较低的反应温度下,有CO生成,但是在可见光的照射下CO被迅速转化成CO2.研究表明,V2O5/MgF2与Pt/V2O5/MgF2为可见光条件下具备活性的光催化剂.     

碳材料修饰铋系光催化剂及其应用

可见光半导体光催化剂具有高效利用太阳能从而解决能源及环境问题的优势,引起光催化及其他领域人们的关注.铋系光催化剂多属于窄带隙半导体材料,能够吸收太阳光谱中的大量可见光.此外,铋系光催化剂独特的层状晶体结构及较深的价带位置决定了其具有较高的催化活性,成为近年来半导体光催化领域研究的热点.碳基质材料由于具有比表面积大、热和化学稳定性高以及导电能力强等物理化学性质而被人们广泛研究.将碳材料与铋系半导体进行复合,两者之间的协同效应能够增强对反应物的吸附量,拓宽对太阳光的吸收范围,加速电子/空穴对的分离,从而提高催化活性.此外,碳材料修饰的铋光催化剂更易被分离及回收利用,可有效降低应用成本,具有潜在的应用前景.本文对近年来利用碳基质材料修饰铋系光催化剂的类型、制备方法、结构与性能、作用机理及其应用研究进行了综述,提出了目前利用碳材料修饰铋系光催化剂在材料设计、机理研究及应用等方面存在的主要问题,并对其未来发展方向进行了展望.     

可见光响应光解水制氢的半导体光催化剂

研究开发可见光响应的光催化剂一直是光解水制氢的首要目标，近年来通过能带调控等手段实现光催化剂的可见光化被广泛研究，并取得了令人注目的进展。本文综述了通过能带调变实现可见光化的各种手段，包括TiO₂掺杂特别是阴离子掺杂、能响应可见光的新型固溶体和单相光催化材料的开发以及Z-形反应系统的构筑，并且通过电子结构的分析阐述其可见光化的机理。     

氮掺杂Bi2O3光催化剂可见光催化降解2,4-二氯酚

采用自制的Bi2O3及氮掺杂Bi2O3(N-Bi2O3)光催化剂,以卤钨灯为光源,在可见光下对2,4-二氯酚进行光催化降解.结果表明,N-Bi2O3较Bi2O3具有更高的可见光催化活性.当N-Bi2O3光催化剂投加量为2.0 g/L、2,4-二氯酚初始浓度为20 mg/L和pH =7时,光催化反应320 min,2,4-二氯酚的降解率最高可达到91.5％.2,4-二氯酚的光催化反应初活性与其浓度之间的关系符合Langmuir-Hinshelwood动力学速率模型.对降解过程中总有机碳及Cl-测试结果表明,N-Bi2O3光催化剂能较好地完成对2,4-二氯酚的深度矿化及脱氯.     

通过rGO与g-C_3N_4的π–π堆积作用提高氮化碳光化学氧化能力（英文）

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)具有较高的催化活性、良好的生物相容性、廉价易得、低毒性等特点,因而受到了广泛的关注.g-C_3N_4的禁带宽度为2.7 eV,可被可见光激发,相对于二氧化钛和氧化锌,它对可见光具有更高的太阳光利用率.尽管理论上g-C_3N_4是类似于石墨烯结构的二维材料,但通常情况下g-C_3N_4却是层层堆积起来的三维体相结构.从而导致了其比表面积降低,催化反应过程中与反应物接触面积小.同时又使光照下生成的载流子不能迅速传递到材料表面参与反应,大大降低了g-C_3N_4光生载流子的分离和传递效率.另外,作为一种可见光催化剂,g-C_3N_4的禁带宽度比一般的无机半导体光催化剂窄,仅能够吸收部分可见光.本文利用原位煅烧法制备了g-C_3N_4/rGO复合光催化剂,以罗丹明B和2,4-二氯酚为目标探针分子,考察了其可见光催化活性.这对于设计开发其他具有共轭大π键的光催化体系,具有一定的借鉴意义.X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱(FTIR),X射线光电子能谱(XPS)和激光共聚焦拉曼光谱(Raman)结果表明,氧化石墨烯成功地被还原为石墨烯,并成功地引入到了g-C_3N_4中去.在三聚氰胺聚合的过程中,石墨烯被夹杂在氮化碳的片层中间,有利于形成π-π共轭作用.复合光催化剂C_3N_4/rGO的带边发生明显的红移,在可见光区域内的吸收强度也有所增加,因而有利于其可见光催化活性的提高.通过外推法算得g-C_3N_4和C_3N_4/rGO-1复合光催化剂的带隙宽度分别为2.70和2.42eV.为了更好地考察复合光催化剂C_3N_4/rGO的能带结构的变化,通过光电化学的手段对其进行进一步的研究.莫特-肖特基结果表明该半导体是n型.计算得出g-C_3N_4和C_3N_4/rGO复合光催化剂的平带电势分别为-1.12和-0.85 V对甘汞标准电极,C_3N_4/rGO复合光催化剂的平带电位发生明显的正移.由此分别确定g-C_3N_4和C_3N_4/rGO复合光催化剂的价带底则位于1.58和1.74 V对甘汞标准电极.相比g-C_3N_4,g-C_3N_4/rGO复合光催化剂的价带位置的降低意味着其具有更强光氧化的能力,且比表面积的增大也有利于光催化反应.结果发现,石墨烯与g-C_3N_4的比例为1%时,复合样品的光催化性能最佳,对罗丹明B和2,4-二氯酚的降解性能均有提高.     

通过rGO与g-C3N4的π–π堆积作用提高氮化碳光化学氧化能力

石墨相氮化碳(g-C3N4)具有较高的催化活性、良好的生物相容性、廉价易得、低毒性等特点,因而受到了广泛的关注.g-C3N4的禁带宽度为2.7 eV,可被可见光激发,相对于二氧化钛和氧化锌,它对可见光具有更高的太阳光利用率.尽管理论上g-C3N4是类似于石墨烯结构的二维材料,但通常情况下g-C3N4却是层层堆积起来的三维体相结构.从而导致了其比表面积降低,催化反应过程中与反应物接触面积小.同时又使光照下生成的载流子不能迅速传递到材料表面参与反应,大大降低了g-C3N4光生载流子的分离和传递效率.另外,作为一种可见光催化剂,g-C3N4的禁带宽度比一般的无机半导体光催化剂窄,仅能够吸收部分可见光.本文利用原位煅烧法制备了g-C3N4/rGO复合光催化剂,以罗丹明B和2,4-二氯酚为目标探针分子,考察了其可见光催化活性.这对于设计开发其他具有共轭大π键的光催化体系,具有一定的借鉴意义.X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱(FTIR),X射线光电子能谱(XPS)和激光共聚焦拉曼光谱(Raman)结果表明,氧化石墨烯成功地被还原为石墨烯,并成功地引入到了g-C3N4中去.在三聚氰胺聚合的过程中,石墨烯被夹杂在氮化碳的片层中间,有利于形成π-π共轭作用.复合光催化剂C3N4/rGO的带边发生明显的红移,在可见光区域内的吸收强度也有所增加,因而有利于其可见光催化活性的提高.通过外推法算得g-C3N4和C3N4/rGO-1复合光催化剂的带隙宽度分别为2.70和2.42 eV.为了更好地考察复合光催化剂C3N4/rGO的能带结构的变化,通过光电化学的手段对其进行进一步的研究.莫特-肖特基结果表明该半导体是n型.计算得出g-C3N4和C3N4/rGO复合光催化剂的平带电势分别为–1.12和–0.85 V对甘汞标准电极,C3N4/rGO复合光催化剂的平带电位发生明显的正移.由此分别确定g-C3N4和C3N4/rGO复合光催化剂的价带底则位于1.58和1.74 V对甘汞标准电极.相比g-C3N4,g-C3N4/rGO复合光催化剂的价带位置的降低意味着其具有更强光氧化的能力,且比表面积的增大也有利于光催化反应.结果发现,石墨烯与g-C3N4的比例为1%时,复合样品的光催化性能最佳,对罗丹明B和2,4-二氯酚的降解性能均有提高.     

负载贵金属光催化剂的光催化活性研究

在注入V离子的二氧化钛光催化剂上负载贵金属,制备了在可见光照射下具有高光催化活性的功能型光催化剂,研究在可见光和太阳光照射下丙炔的光催化水解反应，利用这些改性的二氧化钛构筑太阳能到化学能的转换系统.研究结果发现了V/Pt光催化剂在丙炔和水的光催化水解反应中，由于贵金属的存在，有利于促进发生加氢反应；导致丙烯的生成量增加.在可见光下的光催化活性也和负载贵金属所处的氧化状态有着密切的关系，贵金属完全被还原到0价是提高光催化活性的必要条件.     

p-n型异质结催化剂Ag_2O-BiVO_4对微囊藻毒素(MC-RR)的光化学氧化机理研究（英文）

微囊藻毒素(MC-RR)是一种具有两个精氨酸结构的微囊藻毒素,它是由蓝藻细菌产生的一种能普遍被检测到的细胞毒素,近来由于其潜在的肝毒性受关注.在可见光(λ≥420 nm)照射条件下,以MC-RR为光催化降解污染物,对BiVO_4,Ag-BiVO_4,Ag_2O-BiVO_4和Ag/Ag_2O-BiVO_4光催化降解性能进行了比较研究.通过HPLC-MS测定了其中间产物,并分析了其可能的降解途径.结果表明,Ag的存在通过构筑p-n异质结光催化剂而提高了Ag/Ag_2O-BiVO_4的光催化效率.此外,Ag~0的存在极大地促进了MC-RR在光催化剂表面上的吸附作用.小鼠的毒理学实验表明,MC-RR经过光催化降解后毒性显着降低.由于水体富营养化形成的蓝绿藻促进微囊藻毒素的形成,这已成为全球关注的问题.被微囊藻毒素污染的饮用水除了会毒害野生动物,家畜和家禽外,还会损害人类肝脏,这也是肝癌的发病率高的原因.毒理学研究发现,微囊藻毒素通过结合到1A(PP1)和2A(PP2)上强烈地抑制蛋白磷酸酶的活性,从而导致肝细胞的损伤,引发原发性肿瘤.目前对光催化降解MC-RR的研究主要集中在紫外光催化氧化领域.采用太阳光中的紫外区或者近紫外区,利用传统的TiO_2光催化剂对MC-LR的光催化氧化研究;太阳光中只有极少部分(约4%)的紫外光,大部分(约43%)是可见光,因此,如何将光催化剂的吸收光谱拓宽至可见光区域,提高催化剂对可见光的利用率,进一步提高光催化降解MC-RR的能力,具有一定的理论和实际意义.钒酸铋是一类新型的p型可见光光催化剂,将其与n型半导体Ag_2O材料选择性的复合制备出p-n型异质结复合光催化剂能够显著地提高其光催化性能.本文将这种复合光催化剂的应用扩展到广泛检测到的毒素MC-RR的降解中,以实现可见光降解.发现Ag/Ag_2O-BiVO_4可以在可见光照射下有效光催化降解MC-RR.跟踪其降解中间产物,研究了其可能降解途径,并提出了在异质结催化剂表面上的光催化降解机理.催化剂表征结果表明,Ag_2O和BiVO_4形成有效的异质结界面,在降解中发挥重要作用.在该异质结结构中,Ag和Ag_2O作为电子受体以增强电荷载流子寿命并提高光催化活性.依据MC-RR氧化产物的结构、化学性质和降解体系中所检测到的产物,推测其可能的机理:Ag-Ag_2O-BiVO_4可见光光催化降解MC-RR是一个涉及到羟基自由基和超氧自由基的共同氧化作用,同时根据液相质谱对中间产物的鉴定,得到MC-RR两条主要的可能降解途径,其中主要涉及到Adda中不饱和碳碳双键和Mdha中烯键的氧化,以及各氨基酸之间肽键的水解.小鼠急性毒理实验表明,经光催化反应后MC-RR的毒性明显减小.     

CQDs/TNS复合光催化剂的制备及其可见光催化活性

以明胶为原料用水热法一步合成了碳量子点(CQDs),经过聚乙二醇表面修饰后,在乙醇溶液中与二氧化钛纳米片(TNS)复合形成了碳量子点高分散负载的CQDs/TNS复合光催化剂.对复合光催化剂进行了XRD、FT-IR、HRTEM和XPS表征,结果表明合成的碳量子点的平均粒径为4nm且具有较好的荧光性能.与纯TNS相比,CQDs/TNS复合光催化剂在可见光下对罗丹明B表现出很好的光催化降解活性.当CQDs/TNS复合光催化剂中CQDs含量为7.5%时光催化活性最好,并且在3次循环降解后活性仍保持不变.其优异的光催化活性来自于碳量子点的独特上转换荧光性能和二氧化钛纳米片高活性{001}晶面的共同作用.     

Fe_3O_4/SrTiO_3复合光催化剂降解甲基橙

用共沉淀法制备了SrTiO3光催化剂及Fe3O4/SrTiO3复合光催化剂.通过紫外-可见漫反射光谱、XRD、SEM-EDX对其进行表征,以甲基橙为探针分子考察其光催化性能.结果表明,适量Fe3O4的掺入可明显提高Sr-TiO3光催化剂对可见光的吸收,从而增强其光催化性能;在光降解甲基橙的反应中,掺杂10%Fe3O4的SrTiO3光催化剂其催化活性是纯SrTiO3光催化剂的两倍.     

MoSe2/ZnO/ZnSe复合物用于高效可见光催化还原Cr（Ⅵ）（英文）

半导体光催化还原Cr(VI)为Cr(III)被认为是一种能够解决环境和能源问题的绿色技术.典型光催化剂ZnO和TiO2在还原重金属离子和二氧化碳,降解有机污染物,分解水等领域均已被证明是一种有潜力的光催化剂.但是,它们窄的太阳能吸收范围和快的光生载流子复合限制了其实际应用.因此,探索能够响应可见光的高效光催化剂是非常急切的课题.研究表明,引入窄带半导体构筑异质结复合光催化剂是一种提高ZnO和TiO2可见光催化活性的有效途径.随着二维石墨烯研究的热潮,具有类石墨烯结构的材料,如过渡金属硫化物MX2(M=Mo,W,Nb,Ta,Zr;X=S,Se)以其独特的“三明治夹心”层状结构受到了研究者的高度重视.在这些MX2材料中,MoS2是间接带隙半导体,能带为1.2 eV,并且随着层数的减小,能带增加到1.8 eV,因此,它对可见光具有很好的吸收能力.MoS2具有比表面积大、吸附能力强、反应活性高等优异的物理和化学性能,被广泛应用于光催化、制氢反应、太阳能电池及锂离子电池等领域.类似于MoS2,MoSe2也应该是一种具有潜力的窄带光催化剂.不幸的是,对于MoSe2在光催化还原Cr(VI)中的应用,还鲜有报道.本文基于ZnO,ZnSe和MoSe2构筑复合光催化剂,由于它们存在阶梯型的能级结构,使得此复合物能够展现优异的可见光催化性能,这是一种提高ZnO可见光催化活性的有效方法.扫描电子和高分辨透射电子显微镜结果显示,ZnO和ZnSe纳米颗粒分散在二维MoSe2片周围,形成很好的界面接触,有利于光生电子-空穴对的快速转移和分离,促进光催化反应的进行.紫外可见吸收光谱结果表明,MoSe2/ZnO/ZnSe(ZM)复合物在可见光区域展现了很好的吸收.电化学阻抗谱和光电流响应曲线结果表明,ZM复合物中光生载流子复合被有效抑制,延长了其寿命.光催化还原Cr(VI)的实验结果发现,与纯ZnO相比,ZM复合物展现了优异的光催化活性.在可见光照射180 min后,ZM复合物对Cr(VI)的还原率达到100%.优异的光催化活性归因于其优异的可见光吸收、阶梯型能级结构和光生载流子的有效转移.光催化重复性实验和X射线衍射图结果表明,在光催化反应之后ZM复合物的结构没有发生变化,具有良好的稳定性.本工作可为进一步设计具有理想功能的二维复合光催化剂提供有价值的信息.     

p-n型异质结催化剂Ag2O-BiVO4对微囊藻毒素(MC-RR)的光化学氧化机理研究

微囊藻毒素(MC-RR)是一种具有两个精氨酸结构的微囊藻毒素,它是由蓝藻细菌产生的一种能普遍被检测到的细胞毒素,近来由于其潜在的肝毒性受关注.在可见光(λ≥420 nm)照射条件下,以MC-RR为光催化降解污染物,对BiVO4,Ag-BiVO4,Ag2O-BiVO4和Ag/Ag2O-BiVO4光催化降解性能进行了比较研究.通过HPLC-MS测定了其中间产物,并分析了其可能的降解途径.结果表明,Ag的存在通过构筑p-n异质结光催化剂而提高了Ag/Ag2O-BiVO4的光催化效率.此外,Ag0的存在极大地促进了MC-RR在光催化剂表面上的吸附作用.小鼠的毒理学实验表明,MC-RR经过光催化降解后毒性显着降低.由于水体富营养化形成的蓝绿藻促进微囊藻毒素的形成,这已成为全球关注的问题.被微囊藻毒素污染的饮用水除了会毒害野生动物,家畜和家禽外,还会损害人类肝脏,这也是肝癌的发病率高的原因.毒理学研究发现,微囊藻毒素通过结合到1A(PP1)和2A(PP2)上强烈地抑制蛋白磷酸酶的活性,从而导致肝细胞的损伤,引发原发性肿瘤.目前对光催化降解MC-RR的研究主要集中在紫外光催化氧化领域.采用太阳光中的紫外区或者近紫外区,利用传统的TiO2光催化剂对MC-LR的光催化氧化研究;太阳光中只有极少部分(约4%)的紫外光,大部分(约43%)是可见光,因此,如何将光催化剂的吸收光谱拓宽至可见光区域,提高催化剂对可见光的利用率,进一步提高光催化降解MC-RR的能力,具有一定的理论和实际意义.钒酸铋是一类新型的p型可见光光催化剂,将其与n型半导体Ag2O材料选择性的复合制备出p-n型异质结复合光催化剂能够显著地提高其光催化性能.本文将这种复合光催化剂的应用扩展到广泛检测到的毒素MC-RR的降解中,以实现可见光降解.发现Ag/Ag2O-BiVO4可以在可见光照射下有效光催化降解MC-RR.跟踪其降解中间产物,研究了其可能降解途径,并提出了在异质结催化剂表面上的光催化降解机理.催化剂表征结果表明,Ag2O和BiVO4形成有效的异质结界面,在降解中发挥重要作用.在该异质结结构中,Ag和Ag2O作为电子受体以增强电荷载流子寿命并提高光催化活性.依据MC-RR氧化产物的结构、化学性质和降解体系中所检测到的产物,推测其可能的机理:Ag-Ag2O-BiVO4可见光光催化降解MC-RR是一个涉及到羟基自由基和超氧自由基的共同氧化作用,同时根据液相质谱对中间产物的鉴定,得到MC-RR两条主要的可能降解途径,其中主要涉及到Adda中不饱和碳碳双键和Mdha中烯键的氧化,以及各氨基酸之间肽键的水解.小鼠急性毒理实验表明,经光催化反应后MC-RR的毒性明显减小.     

碳-氮共改性中空二氧化钛光催化剂的同步合成及其高效的光催化行为和循环稳定性研究（英文）

抗生素的滥用导致了严重的水体污染,如何处理水体中难以降解的抗生素是目前环境领域中重要的研究课题之一.研究发现,二氧化钛具有优良的光催化性能,但由于其宽能带(～3.2 eV),导致其低抗生素的降解率.本文构建了一种新型的碳氮共改性中空二氧化钛光催化剂(C/N-TiO_2),研究发现,所制备的C/N-TiO_2不仅能提高二氧化钛的可见光吸收,而且还有效地降低了其禁带宽度,因此能大大地提高其对四环素的降解能力和降解速率.该新型的C/N-TiO_2光催化剂主要利用阳离子聚苯乙烯作为创造二氧化钛中空结构的模板和碳源,在氨/氩混合气作用下煅烧,能同步制备出碳-氮共改性的中空二氧化钛光催化剂.TEM和SEM电镜图清晰显示出C/N-TiO_2具有良好的中空结构.STEM Mapping测试证实碳和氮元素都均匀地分布在C/N-TiO_2的中空微球上,实现了其良好的改性.N1s的XPS谱图显示出在N-TiO_2和N-TiO_(2-x)的特征峰的存在,证实了氮掺杂TiO_2的成功合成.固体紫外也进一步证实了C/N-TiO_2不仅具有强的紫外光吸收,还因碳和氮共改性呈现出强的可见光吸收.更重要的是,这种碳/氮共改性有效地降低了TiO_2的禁带宽度(～2.83 eV).研究了C/N-TiO_2光催化剂在可见光和模拟太阳光作用下,对四环素类的光催化降解行为,并与碳改性的中空二氧化钛(C/TiO_2)的进行比较.结果表明,在可见光作用下,C/N-TiO_2光催化剂在30 min内能降解大约86.3%四环素,高于C/TiO_2对四环素(76.4%).在可见光降解氯四环素时,C/N-TiO_2也取得了比C/TiO_2更高的降解率.我们进一步测试了两种催化剂在模拟太阳光作用下的催化性能差异.结果表明,C/TiO_2对四环素降解率达到98.3%,而C/N-TiO_2在30 min内几乎实现了四环素的完全降解(99.6%).根据Langmuir-Hinshelwood计算出四环素的降解速率,发现C/N-TiO_2对四环素的降解速度为0.1812min~(-1),是同样条件下C/TiO_2的1.4倍.结果表明,所研制的C/N-TiO_2无论是在可见光还是在模拟太阳光作用下,都比C/TiO_2展现出更高的四环素和氯四环素的降解率.以上结果清晰的表明碳氮共改性因其协同效应,比碳改性在提高TiO_2的催化性能方面起着更重要的作用.本文用质谱进一步研究了四环素光降解的中间体,并提出了其可能的降解路径.光催化循环实验证明,所制备的C/N-TiO_2在循环四次后,其对四环素的降解率都没有发生明显的下降,说明C/N-TiO_2具有良好的循环稳定性能,为其潜在的应用奠定了坚实的基础.     

可重复使用的有序介孔碳-氧化钛吸附-光催化剂用于去除水中苯酚

制备了有序介孔碳-氧化钛吸附-光催化剂,利用可见光高效降解水中苯酚.为去除水中高浓度苯酚,设计了吸附-光催化循环,即暗条件吸附8h,分离催化剂和将固体催化剂置于可见光下辐照8h.经过10次循环,水中高浓度苯酚(200mg/L)几乎可被完全降解.详细讨论了TiO₂晶格中非金属掺杂、介孔碳壁对TiO₂纳米颗粒聚集的阻抑作用、介孔孔道吸附苯酚性能等因素对吸附-光催化剂性能的影响.有序介孔碳-氧化钛复合体有效地结合了物理吸附和光化学降解技术,有望用于降解水中难生物降解的高浓度有机污染物.     

掺氮二氧化钛可见光照射降解微囊藻毒素-LR

采用溶胶凝胶法制备了N掺杂TiO2(N-TiO2)纳米粉体光催化剂,利用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、紫外可见反射光谱及透射电镜(TEM)分析测定,对光催化剂N/TiO2进行了结构表征.发现N掺杂TiO2相对纯TiO2禁带宽度变窄,可见光区有明显吸收.在可见光照射下,利用纳米N/TiO2作为光催化剂降解微囊藻毒素(Microcystin-LR,MC-LR),通过高效液相色谱仪(HPLC)跟踪检测降解过程MC-LR浓度变化,液质联用仪(LC-MS)检测MC-LR降解中间产物变化.利用电子自旋共振法(ESR)及过氧化物酶催化氧化方法跟踪定性定量测定光催化过程中氧化物种的种类变化.采用总有机碳(TOC)测定仪测定了MC-LR光催化深度氧化矿化效果.结果表明,可见光(λ420nm)照射可有效激发光催化剂N-TiO2活化分子氧降解MC-LR,在反应条件下,光催化反应14h,MC-LR降解率达到100%,20h矿化率达到59%.其光催化反应体系中氧化物种主要为羟基自由基(·OH).质谱检测到13种降解产物,主要反应机理为光催化反应产生·OH进攻MC-LR结构四个易氧化部位,以及一些氨基酸之间的肽键的水解.     

非金属掺杂改性TiO2光催化剂的机理

为了扩展TiO2光催化剂对可见光的利用,以非金属元素对其进行掺杂和改性是近年来很活跃的研究内容,文献报道主要有氮、碳、硫、氟等非金属元素的改性结果.各种不同的改性方法如高温气氛还原、脉冲激光沉积、离子溅射、机械化学、溶液湿法等都可以得到非金属元素改性.本文重点探讨了氮改性TiO2光催化剂的结果,氮改性TiO2的方法和改性机理,讨论了氮改性TiO2的结构及其对可见光的利用机理等,对碳、硫、氟等元素掺杂改性也作了简要介绍.     

非金属掺杂改性TiO2光催化剂的机理

为了扩展TiO2光催化剂对可见光的利用,以非金属元素对其进行掺杂和改性是近年来很活跃的研究内容,文献报道主要有氮、碳、硫、氟等非金属元素的改性结果.各种不同的改性方法如高温气氛还原、脉冲激光沉积、离子溅射、机械化学、溶液湿法等都可以得到非金属元素改性.本文重点探讨了氮改性TiO2光催化剂的结果,氮改性TiO2的方法和改性机理,讨论了氮改性TiO2的结构及其对可见光的利用机理等,对碳、硫、氟等元素掺杂改性也作了简要介绍.     

共沉淀-气固法合成Sm2Ti2S2O5催化剂及可见光制氢性能

用一种改进的共沉淀-气固反应法制备了Sm2Ti2S2O5光催化剂.通过紫外-可见(UV-Vis)漫反射、X射线衍射(XRD)对催化剂进行了表征.以甲酸为电子给体,考察了光催化剂在可见光照射下的制氧活性.研究结果表明,相对于传统的高温固相反应来说,用改进的共沉淀-气固反应法制备Sm2Ti2S2O5,能有效地降低反应温度,...     

g-C3N4/CoTiO3梯型异质结及其增强的可见光催化分解纯水制氢性能(英文)

光催化分解纯水制氢在利用太阳能制备清洁能源方面极具潜力,寻找高效的光催化剂是实现其实际应用的关键因素.高效的光催化剂需同时具备宽光谱吸收、低载流子复合率以及足够强的氧化还原能力等条件.然而,具有强氧化还原能力的光催化剂通常具有较高的导带和较低的价带位置,导致其带隙较宽,光吸收范围缩窄,因此,单一的光催化剂难以同时满足宽光谱吸收和强氧化还原能力也难以实现高效的光催化纯水分解制氢.相比之下,梯型异质结可以将两种带隙适宜、能带结构匹配的光催化剂集成在一起,在保持原本光催化剂的强氧化还原能力的同时也能充分地利用太阳光,因此梯型异质结的研究受到广泛关注.目前报道的梯型异质结光催化剂的可见光催化分解纯水制氢效率仍然很低,并且大部分的材料都是在全光谱条件下进行测试的,因此有必要开发在可见光下具有高活性的梯型异质结复合光催化剂.本文报道了一种具有可见光响应的新型g-C₃N₄/CoTiO₃复合梯型异质结光催化剂,在不添加牺牲剂的情况下,成功实现了可见光催化分解纯水制氢气.光催化测试结果表明,在可见光(λ>400 nm)照射下,当Co...