Fe-CuS/还原氧化石墨烯(RGO)的制备及其光催化性能

以氯化铜（CuCl₂·2H₂O）、硫脲（（NH₂）₂CS,Tu）、1,2-丙二醇（1,2-PG）、氯化铁（FeCl₃·6H₂O）及氧化石墨烯（GO）为原料,通过溶剂热法制备了具有可见光活性的Fe-CuS/RGO复合材料。采用XRD、SEM、TEM、Raman、XPS、TG、UV-Vis等手段对产品进行了表征,并以亚甲基蓝（MB）为目标降解物对其可见光催化活性进行了研究。光催化结果表明：在汞灯（150 W）下照射140 min,CuS、CuS/RGO和Fe-CuS/RGO对MB的脱色率分别为41.2%、81.5%和90.6%。Fe-CuS/RGO对MB的降解效率较CuS/RGO和CuS有较大提升,可能原因是Fe元素有利于电荷在CuS与RGO界面间传输,降低了光生电子-空穴对的复合几率,进而提高了光催化活性。     

TiO2/氧化石墨烯光催化降解亚甲基蓝性能研究

理想的石墨烯具有二维平面结构,其具有良好的机械性能、热导率、高电子迁移率和量子霍尔效应。本文以改进的Hummers法制得氧化石墨烯(Graphene Oxide),超声处理和水热法制备了氧化石墨烯(GO)负载量分别为1.0 wt%、1.5 wt%,2.0 wt%,2.5 wt%的TiO_2/GO复合材料,并通过XRD、TEM等表征手段观察了复合材料的晶相和结构,探讨光催化降解亚甲基蓝性能。结果表明:较之TiO_2,复合材料均具有更大的表面积、更好的亲水性和更强的光催化性能;反应浓度均为2 g·L~(-1)的复合材料,光催化降解10 ppm亚甲基蓝,氧化石墨烯负载量为1.5 wt%的TiO_2/GO复合材料,1 h光催化降解率可达86%,效果最佳。TiO_2/GO复合材料吸附容量大,稳定性良好,能够高效光催化降解偶氮型染料,有望在进一步改良性能后广泛应用于降解工业废水领域。     

PANI/AMTES-TiO2纳米复合材料的制备及其光催化性能

首先用偶联剂苯胺基甲基三乙氧幕硅烷(AMTES)对纳米TiO2进行表而修饰(AMTES-TiO2),然后通过苯胺单体在AMTES-TiO2表面的原位化学氧化接枝聚合,制备了基于共价键结合的聚苯胺(PANI)/AMTES-TiO2纳米复合光催化材料.用红外光谱(FTIR),X射线衍射(XRD),热重分析(TGA),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和荧光发射光谱(PL)等技术对复合材料进行了表征.以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,研究了 PANI/AMTES-TiO2复合材料在太阳光和紫外光下的光催化性能.结果表明:聚苯胺敏化拓宽了TiO2的光谱响应范围,复合材料在紫外和可见光区都有较强的吸收,提高了光能的利用率和光生载流子的分离效率,使复合材料表现出较高的光催化活性;苯胺与AMTES-TiO2的质量比(w)对复合材料的光催化活性有较大影响,当w为0.025时,复合材料在两种光源下的催化性能均优于TiO2和AMTES-TiO2.     

阳极氧化法制备TiO_2纳米管及其光催化性能

纳米TiO_2对诸多环境污染物有显著的光催化降解作用,光催化已发展成为新型环境污染治理技术.本文采用阳极氧化法制备出TiO_2纳米管,对比了四种电解液组成(A氟化铵+硫酸铵+水;B氟化铵+硫酸铵+乙酸+水;C氟化铵+硫酸铵+甘油+水;D氢氟酸+二甲基亚砜(DMOS)+乙醇)对催化剂表面形貌及光催化性能的影响.结果表明,电解液A和C都制备出了形貌清晰的TiO_2纳米管,管径约为60～74 nm.样品经400℃煅烧,TiO_2晶型主要为锐钛矿相;经500℃煅烧,出现少量金红石相;经700℃煅烧,晶型全部为金红石相.具有良好形貌的TiO_2纳米管同时具有良好的紫外光吸收能力.当亚甲基蓝初始浓度为10mg·L~(-1),经500℃煅烧的TiO_2纳米管光催化活性最佳,光照30 min亚甲基蓝的降解率达89.98%.亚甲基蓝光催化降解反应符合一级反应动力学,反应速率常数为0.079 30.     

PANI/AMTES-TiO2纳米复合材料的制备及其光催化性能

首先用偶联剂苯胺基甲基三乙氧基硅烷(AMTES)对纳米TiO2进行表面修饰(AMTES-TiO2), 然后通过苯胺单体在AMTES-TiO2表面的原位化学氧化接枝聚合, 制备了基于共价键结合的聚苯胺(PANI)/AMTES-TiO2纳米复合光催化材料. 用红外光谱(FTIR), X射线衍射(XRD), 热重分析(TGA), 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和荧光发射光谱(PL)等技术对复合材料进行了表征. 以亚甲基蓝(MB)为目标降解物, 研究了PANI/AMTES-TiO2复合材料在太阳光和紫外光下的光催化性能. 结果表明:聚苯胺敏化拓宽了TiO2的光谱响应范围, 复合材料在紫外和可见光区都有较强的吸收, 提高了光能的利用率和光生载流子的分离效率, 使复合材料表现出较高的光催化活性; 苯胺与AMTES-TiO2的质量比(w)对复合材料的光催化活性有较大影响, 当w为0.025时, 复合材料在两种光源下的催化性能均优于TiO2和AMTES-TiO2.     

砚状ZnO/石墨烯复合物的制备及其光催化性能

采用一步溶液法制备了具有砚状形貌的ZnO/石墨烯复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等研究不同制备条件下ZnO形貌、石墨烯的复合状态和砚状ZnO的生长机理;通过测试300W氙灯对甲基蓝溶液(MB)的光催化效率,研究制备条件、形貌结构对复合物的光催化性能的影响;通过对复合物光致发光(PL)光谱以及紫外-可见光谱测试,研究石墨烯复合物对光生电子-空穴对的复合以及光吸收效率的影响。研究结果表明,砚状ZnO的生长机理为掏蚀机理;复合石墨烯增强了这种ZnO的光吸收效率、降低了ZnO的带隙,并且降低了光生电子-空穴对复合几率,有利于提高光催化性能;砚状ZnO的砚底上表面粗糙,有利于反应面积的增加,砚底的厚度较薄,有利于光生电子-空穴对在较强的内建电场下迅速向相反方向分离,降低其复合几率,从而使其具有优异的光催化性能。     

二氧化钛-石墨烯复合物的制备及其光催化性质

以氧化石墨和商业用二氧化钛为前驱物,在150℃水热条件下制备了二氧化钛-石墨烯复合物,利用XRD、Raman、SEM、TEM和低温N2吸附-脱附测试对复合物的结构和形貌进行了表征。以亚甲基蓝溶液模拟染料废水,研究了二氧化钛-石墨烯复合物在紫外光及可见光下的光催化效果,结果表明,该复合物的光催化性能较之商业用二氧化钛有较大提高。对光催化机理的研究表明,二氧化钛-石墨烯复合物光催化性能提高的原因是其对于染料分子的吸附能力提高、吸光能力增强,并且复合物中电荷分离效率也有很大提高。     

CuW_(11)Cd/PANI掺杂材料的制备、表征及光催化性能

采用化学氧化法制得K_8[CuW_(11)CdO_(40)]/PANI掺杂材料,并用IR、UV、XRD、EDS、SEM对所合成的掺杂材料进行了表征。并利用所合成K_8[CuW_(11)CdO_(40)]/PANI掺杂材料为催化剂,研究了对亚甲基蓝溶液光降解催化活性。通过实验确定了光降解的最佳条件为:亚甲基蓝溶液初始pH为2,亚甲基蓝溶液初始浓度为10mg·L~(-1),催化剂用量为0.08 g,在光照100 min,亚甲基蓝溶液的脱色率为98.11%。因此,K_8[CuW_(11)CdO_(40)]/PANI掺杂材料是一种很好的光降解催化剂。     

阳极氧化法制备TiO2纳米管及其光催化性能

纳米TiO₂对诸多环境污染物有显著的光催化降解作用,光催化已发展成为新型环境污染治理技术。本文采用阳极氧化法制备出TiO₂纳米管,对比了四种电解液组成(A氟化铵+硫酸铵+水;B氟化铵+硫酸铵+乙酸+水;C氟化铵+硫酸铵+甘油+水;D氢氟酸+二甲基亚砜(DMOS)+乙醇)对催化剂表面形貌及光催化性能的影响。结果表明,电解液A和C都制备出了形貌清晰的TiO₂纳米管,管径约为60~74 nm。样品经400 ℃煅烧,TiO₂晶型主要为锐钛矿相;经500 ℃煅烧,出现少量金红石相;经700 ℃煅烧,晶型全部为金红石相。具有良好形貌的TiO₂纳米管同时具有良好的紫外光吸收能力。当亚甲基蓝初始浓度为10 mg·L^-1,经500 ℃煅烧的TiO₂纳米管光催化活性最佳,光照30 min亚甲基蓝的降解率达89.98%。亚甲基蓝光催化降解反应符合一级反应动力学,反应速率常数为0.079 30。     

还原氧化石墨烯/TiO2纳米复合物制备及其光催化性能

采用一步水热法制备了还原氧化石墨烯-二氧化钛(RGO-P25)纳米复合物.通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)及紫外-可见漫反射谱(UVVisDRS)对复合材料的结构和光电性能进行了表征.在紫外光照和可见光照条件下,研究了不同复合比例的复合物的光催化降解甲基蓝(MB)的性能.结果表明:在水热过程中氧化石墨烯被还原,通过静电引力相互作用得到了具有较高缺陷的还原氧化石墨烯复合物.随着RGO含量的增加,复合物的禁带宽度由3.00 eV变到2.27eV,复合物的导电性增强.在可见光和紫外光光照条件下, 30 min内1%(w,质量分数)RGO-P25光催化降解甲基蓝的效率都超过了80%.紫外光照条件下, 1%RGO-P25纳米复合物催化降解N3染料, cis-Ru(H₂dcbpy)₂(NCS)₂ (H₂dcbpy = 4, 4'-二羧酸-2, 2'-联吡啶), 30 min内63%(摩尔分数)的染料被降解.与P25(75%锐钛矿, 25%金红石)相比,石墨烯的加入大大提高了光催化效率,有效抑制了电子-空穴对的复合.     

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.     

铁、氮共掺杂二氧化钛粉末的制备及光催化活性

Using TiCl₄ as the titanium source, nanoparticles of TiO₂ doped with nitrogen(N-TiO₂) were synthesized by triethylamine. TiO₂ powder codoped with iron and nitrogen(Fe/N-TiO₂) were prepared by adsorption-deposition of Fe³⁺ on N-TiO₂ and calcining at 400 ℃ for 2 h. From the XPS results for N1s binding energy at 399.6 eV and 396.6 eV, it is proposed that the partial N atoms as substitution atoms replace for O atoms in TiO₂ lattice. The onset of the absorption spectrum of Fe/N-TiO₂ has a 45 nm red-shift compared with that of TiO₂. The results of photocatalytic degradation of methylene blue solution indicate that Fe/N-TiO₂(0.45% Fe³⁺) has a higher activity. Its photocatalytic activity is about 2 times as high as that of pure TiO₂ under UV-light, and 3 times under sunlight. Doping of nitrogen in TiO₂ enhances photoresponse in visible light region and doping of Fe³⁺ reduces the recombination of electrons and holes. Both of the above effects are beneficial for improving the performances of Fe/N-TiO₂ photocatalyst.     

有机硅功能化碳纳米球:合成及可见光催化活性

以柠檬酸为碳源,3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）为功能化试剂,乙二醇为溶剂,溶剂热法制备了具有上下转换发光性质的有机硅功能化的碳纳米球（SiCNs）。利用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和光致发光光谱（PL）等对合成的SiCNs进行了表征。结果表明,在APTES与柠檬酸质量比为2.0时,180℃反应5 h可以制备出尺寸分布在30~50 nm之间均一球形的SiCNs。可见光辐射下,以亚甲基蓝（MB）为目标降解物研究了SiCNs样品的光催化降解活性,通过活性物种的分析对催化降解体系的光催化机理进行了探讨。结果表明,可见光照射120 min,SiCNs样品对MB溶液的降解率可以达到99%,经过5次循环使用降解率仍保持在96%以上。SiCNs样品展现了优异的可见光催化活性及良好的稳定性。     

有机硅功能化碳纳米球:合成及可见光催化活性

以柠檬酸为碳源,3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为功能化试剂,乙二醇为溶剂,溶剂热法制备了具有上下转换发光性质的有机硅功能化的碳纳米球(SiCNs)。利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和光致发光光谱(PL)等对合成的SiCNs进行了表征。结果表明,在APTES与柠檬酸质量比为2.0时,180℃反应5 h可以制备出尺寸分布在30~50 nm之间均一球形的SiCNs。可见光辐射下,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物研究了SiCNs样品的光催化降解活性,通过活性物种的分析对催化降解体系的光催化机理进行了探讨。结果表明,可见光照射120 min,SiCNs样品对MB溶液的降解率可以达到99%,经过5次循环使用降解率仍保持在96%以上。SiCNs样品展现了优异的可见光催化活性及良好的稳定性。     

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.     

RGO/C_3N_4复合材料的制备及可见光催化性能

通过半封闭一步热裂解法和改进的Hummers法分别制备了类石墨氮化碳(C3N4)和氧化石墨烯(GO),再利用光还原方法制得还原氧化石墨烯/氮化碳(RGO/C3N4)复合材料。采用X射线衍射(XRD),场发射扫描电镜(FESEM),X射线光电子能谱(XPS),紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS),光致荧光(PL)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等测试技术对复合材料进行表征。以罗丹明B(RhB)为探针分子在可见光下考察RGO/C3N4复合材料的光催化活性,结果表明:RGO的引入显著提高了C3N4的光催化活性,且6.0%RGO/C3N4复合物的光催化活性最高,可能的原因是RGO具有优良的接受和传导电子性能,抑制了C3N4光生电子-空穴的复合机率,进而提高了光催化活性。     

RGO/C3N4复合材料的制备及可见光催化性能

通过半封闭一步热裂解法和改进的Hummers法分别制备了类石墨氮化碳(C₃N₄)和氧化石墨烯(GO),再利用光还原方法制得还原氧化石墨烯/氮化碳(RGO/C₃N₄)复合材料。采用X射线衍射(XRD),场发射扫描电镜(FESEM),X射线光电子能谱(XPS),紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS),光致荧光(PL)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等测试技术对复合材料进行表征。以罗丹明B(RhB)为探针分子在可见光下考察RGO/C₃N₄复合材料的光催化活性,结果表明：RGO的引入显著提高了C₃N₄的光催化活性,且6.0%RGO/C₃N₄复合物的光催化活性最高,可能的原因是RGO具有优良的传导和接受电子性能,抑制了C₃N₄光生电子-空穴的复合机率,进而提高了光催化活性。     

n-p异质结型CdS/BiOBr复合光催化剂的制备及性能

采用两步水热法制备了CdS/BiOBr复合光催化剂,并通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对其物相、表面结构、光响应性等性质进行了表征.结果表明,合成的CdS/BiOBr复合材料是n-p型异质结,由CdS颗粒裹附在BiOBr纳米球的表面构成,这种结构不仅具有良好的可见光响应范围,且有利于光生电子的迁移,并有效地抑制光生电子/空穴对的复合.通过光催化降解模拟染料废水和光催化脱除模拟含硫燃料评价了CdS/BiOBr复合材料的可见光催化性能.结果表明,6%(质量分数)CdS/BiOBr降解次甲基蓝的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的5.3和9.6倍,脱除噻吩的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的1.9和3.2倍.CdS/BiOBr具有良好的光催化稳定性,循环使用5次后,降解率仍能达到90%以上.     

形貌可控ZnO微纳米结构的水热合成及光催化性能

以乙醇胺为辅助溶剂,采用水热合成法,制备了花状、梭状和剑状的ZnO微纳米结构。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光光谱(PL)和拉曼光谱等测试手段对样品的形貌、结构、晶相等进行了表征。结果表明所有样品均为六方纤锌矿结构ZnO;其形貌和结晶度可通过改变物质的量的配比nZn2+/nOH-来调控。探讨了反应物配比对产物形貌结构的影响,乙醇胺对不同形貌ZnO的制备起到至关重要作用。以亚甲基蓝为目标降解物,采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)并结合低温氮吸附-脱附比表面测试(BET),研究了花状、梭状和剑状ZnO的光催化活性。结果表明,与商用ZnO相比,制备的ZnO具有更好的光催化活性;样品催化活性与其比表面积不成正比,具有最小比表面积的花状ZnO拥有最好的光催化活性,这可能是由于其低的结晶度和特殊的花状形貌所致。