AgBr/TiO_2异质结型复合可见光催化剂的制备及其光催化活性

以钛酸四丁酯、KBr、AgNO3为前体,合成了具有异质结结构的纳米AgBr/Ti O2复合可见光催化剂.利用XRD、TEM、HRTEM和UV-Vis等方法对催化剂的晶相组成、形貌、粒度、微观结构、吸光性能等进行了表征.光催化降解亚甲基蓝活性结果表明,复合与单组分催化剂的光催化活性顺序为:AgBr/Ti O2AgBrAg-Br/P25P25Ti O2.含光敏剂AgBr的复合及单组份催化剂由于具有对可见光的良好吸收性能而具有较高的光催化活性.对于AgBr/Ti O2光催化剂,随mAgNO3/mTi O2比的增加,光催化活性先增强后减弱,当mAgNO3/mTi O2=3.35时光催化活性最高,分析结果表明,该复合催化剂粒径约15 nm,分散均匀且形成了紧密接触的AgBr/Ti O2异质结微结构,在紫外可见区(250～800 nm)都具有最强的光吸收.     

CNT/Fe-Ni/TiO_2/ZnO阵列修饰Ni阳极的制备及光催化制氢性能

采用层层自组装方法在Ni片阳极上构建TiO2/Zn O纳米棒阵列,以二氧化钛前驱体溶胶中掺杂的铁和镍为催化剂,通过气相沉积法在TiO2/Zn O纳米棒阵列间原位生长碳纳米管(CNTs),得到CNT/Fe-Ni/TiO2/Zn O复合光催化剂修饰的光活性Ni片阳极.以碱性电解池为基础,用紫外线辐照修饰的Ni阳极实现光催化和电解水的有机耦合制氢过程.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)和电化学阻抗谱(EIS)对CNT/Fe-Ni/TiO2/Zn O复合膜光催化剂的结构进行了表征,并测试了其光催化辅助电解水制氢(WEAP)活性.结果表明,生长了碳纳米管的光催化复合膜CNT/Fe-Ni/TiO2/Zn O修饰的Ni阳极的产氢速率分别比Fe-Ni/TiO2/Zn O修饰的Ni阳极和纯Ni片提高了93.7%和533.0%.     

Au/TiO_2/MoS_2等离子体复合光催化剂的制备及其增强光催化产氢活性

采用尿素沉积法制备了Au/Ti O_2/Mo S_2等离子体复合光催化剂。通过光催化产氢实验,在10%(φ,体积分数)甘油水溶液为牺牲剂条件下,研究了不同Mo S_2含量、Au固载2%(w,质量分数)时,Au/Ti O_2/Mo S_2(ATM)复合样品的光催化产氢活性。结果表明,当Mo S_2含量为0.1%(w)时,复合样品ATM0.1显示出最高的光催化产氢活性,其产氢速率达到708.85μmol·h~(-1),是Ti O_2/Mo S_2(TM)两相复合样品中光催化活性最高样品TM6.0产氢速率的11倍。三相复合样品显示增强光催化产氢活性主要是由于吸附在Ti O_2/Mo S_2层状复合材料上的Au纳米颗粒具有表面等离子共振效应,能强烈吸收波长范围550–560 nm的可见光,诱导产生光生电子,金纳米颗粒上的电子受到激发后转移到Ti O_2导带上,Ti O_2导带上的电子传递给片状Mo S_2,最终在Mo S_2上催化氢气产生。     

吸附法制备CdS/HKLBT复合催化材料及其可见光制氢活性

采用吸附法制备了CdS和层状物的复合光催化材料CdS/HKLBT(吸附),并采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(DRS)、透射电子显微镜(TEM)等技术对其进行了表征和分析。实验对比了吸附法制备的复合材料与离子交换法制备材料活性差异,考察了CdS负载量对复合物制氢活性的影响.结果表明,表面复合也能明显提高CdS的可见光制氢活性,当CdS复合量为15%(质量分数)时活性最高,达到532μmol/h,与离子交换法制备的光催化剂的产氢速率接近;而过多CdS的负载造成载流子迁移的障碍,从而不利于活性的提高.     

SnO2-TiO2复合颗粒的形态结构及其光催化活性

在气溶胶反应器中,利用TiCl4高温氧化反应制备超细TiO2,采用均匀沉淀法在TiO2表面沉积SnO2,制备SnO2-TiO2复合颗粒,应用TEM、EDS、XRD、BET比表面积测试等手段对粒子进行表征。以活性艳红X-3B溶液为处理对象,考察复合颗粒的光催化活性。结果表明SnO2-TiO2复合颗粒的光催化活性较纯气相合成超细TiO2有较大提高,SnO2最佳含量为15.3%,SnO2-TiO2复合颗粒光催化活性的提高归因于不同能级半导体之间光生载流子的输运和分离。     

PbS插层K2Ti4O9催化剂：制备及光催化制氢活性

利用高温固相反应、离子交换、层间插入反应和硫化处理制备了PbS插层的K2Ti4O9催化剂。利用XRD、TEM、SEM、XRF、PL和紫外-可见漫反射光谱对催化剂进行了表征,考察了催化剂紫外光和可见光光催化制氢活性。结果表明,制备的PbS插层K2Ti4O9催化剂对可见光的吸收范围较宽,其吸收边界约为710 nm,在紫外光和可见光下3 h累积产氢量可达到115.46 mmol.gcat-1和0.92 mmol.gcat-1,与CdS插层K2Ti4O9催化剂相比具有更高的催化活性。     

Ag／TiO2复合纳米催化剂的制备和表征及其光催化活性

 采用光还原沉积贵金属法，制备了Ag／TiO2复合纳米催化剂．通过调节溶液的pH值控制TiO2表面负载银的形貌，利用AAS，XRD，TEM和XPS等手段对样品进行了表征．以苯胺氧化为模型反应，考察了Ag／TiO2复合纳米催化剂样品的光催化活性以及银沉积量和沉积形貌对催化剂活性的影响．结果表明，通过调控光还原沉积条件，可在平均粒径为24nm左右的TiO2颗粒上获得3nm左右均匀分散的银粒子；在TiO2上沉积适量的具有较高分散度的金属Ag，能有效提高TiO2对苯胺氧化反应的光催化活性．     

TiO2介孔分子筛的光催化制氢活性Ⅱ:热稳定性的影响

以三乙醇胺为模板剂,合成了具有蚯蚓状孔道结构的高比表面积二氧化钛介孔分子筛.通过用XRD,BET法等手段对其进行表征,考察了用萃取法脱除模板剂后二氧化钛介孔分子筛的热稳定性,并发现其与光催化制氢反应相关联,同时探讨了催化剂比表面积、晶型对其催化活性的影响.     

TiO_2/Bi_2WO_6纳米异质结的制备及其可见光光催化性能

采用共沉淀法制备了不同Ti/Bi摩尔比的TiO_2/Bi_2WO_6纳米异质结可见光光催化剂.采用XRD、HR-TEM、XPS及UV-vis DRS测试技术对样品的晶相结构、微观形貌、组成及吸光性能等进行了表征分析.以MB模拟环境污染物,考察了TiO_2/Bi_2WO_6纳米异质结的可见光光催化活性.结果表明,当热处理温度为700℃,n(Ti)∶n(Bi)的比值为1∶5.4,可见光照射180 min时,TiO_2/Bi_2WO_6纳米异质结对MB的降解率达80.0%,是纯Bi_2WO_6的12倍.光催化活性的提高可归因于TiO_2与Bi_2WO_6复合后可以产生能带交叠效应,从而促进光生电子-空穴对的有效分离.     

铂修饰的稀土掺杂TiO2的光催化制氢活性

采用溶胶-凝胶浸渍法和光沉积法制备了系列Pt/RE/TiO₂纳米光催化剂, 通过XRD和电化学等手段进行了表征. 以甲醛为电子给体, 考察了光催化剂在紫外光照射下的制氢活性. 稀土掺杂提高了Pt/TiO₂光催化制氢活性, 其顺序分别为La/TiO₂＞Sm/TiO₂＞Eu/TiO₂＞Dy/TiO₂＞Er/TiO₂. 掺入稀土元素后, 阻止了TiO₂从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变, 这是光催化剂活性提高的原因之一. 计算晶格畸变应力e数据表明, Ti^4＋可能反掺入了表面稀土氧化物的晶格中. 电化学实验表明稀土掺杂TiO₂的平带电位负移, 其原因可解释为晶格畸变促使费米能级升高, 导致催化剂导带的平带电位负移, 因此导带上被激发电子具有更强的还原能力, 从而有利于光催化制氢活性的提高.     

Photocatalytic Activity of Fe and Ce Co‐doped Mesoporous TiO2 Catalyst under UV and Visible Light

The catalysts of un‐doped, single‐doped and co‐doped mesoporous titanium dioxide (MTiO₂) were prepared by a template method with tetrabutyltitanate (Ti(OC₄H₉)₄) as a Ti source material and Pluronic P123 as a template. The photo‐absorbance of the obtained catalysts was measured by UV‐vis absorption spectroscopy, and the photocatalytic activities of the prepared samples under UV and visible light were estimated by measuring the degradation rate of methyl orange (MO) (50 mg/L) in an aqueous solution. It was shown that the co‐doped MTiO₂ could be activated by visible light and could thus be used as an effective catalyst in photo‐oxidation reactions. The effect of Fe and Ce co‐dopants on the material properties was investigated by X‐ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and N₂ adsorption‐desorption isotherm measurement. The characterizations indicated that the photocatalysts possessed a homogeneous pore diameter of ca. 10 nm with high surface area of ca. 150 m²/g. The photocatalytic activity of MTiO₂ co‐doped with Fe and Ce was markedly improved due to the synergistic actions of the two dopants.     

Au/TiO2光催化剂的制备及其催化性能

采用改进的等体积浸渍法、光化学沉积法分别制备了不同Au担载量的Au／TiO2光催化剂,以甲基橙的光催化降解反应作为模型反应,考察了金的担载量、预处理条件、制备方法等因素对其光催化性能的影响,以漫反射紫外一可见光谱（DRS）分析了不同金担载量的Au／TiO2光催化剂的光谱特征。结果显示,适当担载量的Au可显著提高TiO2的光催化活性,以改进的等体积浸渍法制备的0．8％Au／TiO2催化剂的光催化活性最高。DRS结果显示,金的担载对TiO2的光谱特征没有影响。     

Pd增强缺陷态TiO2纳米管阵列的光催化产氢性能

通过光还原沉积法, 利用氧空位诱导作用, 在Ni掺杂的缺陷态TiO₂纳米管阵列(TNT-Ni)上得到金属 Pd含量不同的Pd-TNT-Ni催化剂. 采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见 漫反射(UV-Vis DRS)、 表面光电压(SPV)、 光致发光光谱(PL)和电化学测试等表征手段, 探究了Pd与Ni掺杂的缺陷态TiO₂纳米管阵列之间的强相互作用对其光吸收特性和载流子分离及传输效率的影响, 阐明了强相互 作用对材料光催化活性的调控机理, 提出了Pd增强Pd-TNT-Ni光催化性能的作用机理. 结果表明, 通过光还 原法制备的Pd纳米颗粒尺寸为10~20 nm的Pd₁₂₀-TNT-Ni样品的光响应值为4.22 mA/cm², 是未负载Pd样品光 响应值(1.14 mA/cm²)的3.7倍, 其具有最佳的平均产氢速率(5.16 mmol·g^?1·h^?1), 是TNT样品平均产氢速率 (0.45 mmol·g^?1·h^?1)的12倍, 表明Pd与缺陷态TiO₂纳米管阵列之间的强相互作用驱动了载流子的分离及传输, 且Pd作为电子捕获势阱及反应活性位点, 显著提高了材料的光催化性能.     

几种低碳醇在Pt／TiO2上的光催化产氢速率的研究

主要考察了无氧条件下低碳醇（甲、乙、丙醇）在Pt/TiO2表面光催化重整反应制氢。深入探讨了几种低碳醇与其放氢速率的构-效关系,提出了低碳醇在Pt/TiO2光催化剂表面吸附态的模型。     

表面缺陷与钯的沉积对硫化镉纳米晶粒的光催化制氢性能的影响

The development of the photocatalytic production of hydrogen from water splitting has attracted immense attention in recent years. CdS is a potential photocatalyst with a visible light response, though it still suffers from a limited activity for hydrogen production due to the fast recombination of photo-induced electron/hole pairs and the low reaction rate of hydrogen evolution on the surface. Studies on the effect of CdS surface structure and properties on hydrogen production are still very limited. In this work, we prepared three CdS nanocrystals with different morphologies: long rod, short rod, and triangular plate. The prepared samples were well characterized by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET) specific surface area analysis, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), photoluminescence (PL) spectroscopy, and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS). From the results of TEM, XRD and XPS, we find that the three CdS nanocrystals with different morphologies were successfully synthesized. From the PL spectra, we conclude that the area of exposed nonpolar surface and degree of surface defects increase with an increase in aspect ratio. We also performed the photocatalytic hydrogen production reaction using the three CdS crystals. Long rod-like CdS (lr-CdS) exhibits the highest photocatalytic activity, with a hydrogen production rate of 482 μmol·h^-1·g^-1, which is 2.6 times that of short rod-like CdS (sr-CdS) (183 μmol·h^-1·g^-1) and 8.8 times that of triangular plate-like CdS (tp-CdS, 55 μmol h^-1·g^-1). It is found that lr-CdS shows a higher hydrogen production rate than sr-CdS and tp-CdS. We find that the hydrogen production rate is related to the degree of surface defects. Surface defects can trap the photo-induced electrons/holes, thus decreasing their probability of recombination. In addition, these defects can be used to anchor Pd particles to form a heterojunction structure that facilitates the separation of photo-induced charges. Therefore, we also compared three CdS/Pd nanocrystals synthesized with the three abovementioned morphologies with respect to hydrogen production. With 1% (w, mass fraction) Pd, the hydrogen production rate was greatly enhanced compared to all the CdS catalysts. Compared to the unpromoted CdS, the reaction rate is enhanced 43.1, 10.7 and 6.0 times over those of sr-CdS, lr-CdS and tp-CdS, respectively. Notably, the hydrogen production rate with short rod-like CdS/Pd reaches 7884 μmol·h^-1·g^-1, which can be favorably compared with the ever-increasing values reported in the literature. Hopefully, this work provides knowledge on the effect of crystal surface structure and properties on photocatalysis.     

纤维状TiO2／Bi2O3光催化剂的制备及其光催化性能

研究了SrCo0．7Fe0．2Mo0．103-δ（SCFM）材料的相组成、微观结构、热膨胀系数、氧渗透性能和化学稳定性,其结果和文献中的SrCo0．8Fe0.2O3-δ（SCF）做了对比．通过EDTA-citric混合方法成功获得了纯相SCFM材料．SCFM材料在500-1050℃显示出比SCF材料更低的热膨胀系数（24×10^-6-29×10^-6／K）,表明其具有一种更稳定的结构,尽管由于Mo掺杂造成其透氧率比SCF材料低,但是SCFM的透氧率仍然维持在一个较高水平．证实SCF中的Mo掺杂能够阻止晶格中的有序-无序转变,提高了其在CO2下的化学稳定性．     

大豆蛋白改性TiO_2的制备及其可见光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了系列大豆蛋白改性TiO_2复合催化剂.通过元素分析、粒度分析、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、电化学等方法对所制备的样品进行了表征,以亚甲基蓝为目标降解物,研究了大豆蛋白改性TiO_2的可见光催化性能.结果表明,大豆蛋白改性可以一步实现C、N、H多种非金属元素共掺杂;相比纯TiO_2,改性后复合催化剂的比表面积增大;所有样品均为锐钛矿相;煅烧温度为400℃时,复合催化剂的可见光吸收发生明显红移,其禁带宽度较纯TiO_2窄化了0.32 e V;大豆蛋白改性后,复合材料的光电流密度增大;在可见光照射下,光催化反应2 h时,大豆蛋白改性TiO_2的亚甲基蓝降解效率最高可达79.4%.     

四丁基氢氧化铵改性TiO_2的可见光催化活性

采用溶胶-凝胶法和四丁基氢氧化铵(TBAH)表面改性的方法制备出改性TiO2光催化剂(TBAH-TiO2).利用X射线衍射谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和表面光电压谱(SPS)等表征了催化剂的晶体结构、晶粒粒径和能带结构,并研究了其光催化活性.研究结果表明,TBAH-TiO2催化剂的表面主要存在NOx(x=1,2,3)物种,该物种能级(价带上0.20eV)产生了可见光响应,有效地促进了光生电子和光生空穴的分离,使催化剂的可见和紫外光催化活性显著提高,TBAH-TiO2催化剂降解对氯苯酚的可见光和紫外光催化活性分别是TiO2的2.6倍和1.7倍.