原位合成Bi3O4Br/Bi12O17Br2光催化剂及其对磺胺甲噁唑降解性能

Bi_xO_yBr_z光催化剂在有机药物废水处理领域有着非常广阔的潜在应用价值,但因光生电子和空穴的快速复合而表现出较低的光催化效率,进而限制了其应用范围。通过简易的水解-焙烧法原位制得一种新型的Bi₃O₄Br/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂,并以磺胺甲噁唑(SMX)为模拟药物污染物进行了光催化性能测试,对所制催化剂进行了X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电化学阻抗(EIS)、光致发光光谱(PL)等表征。结果表明所制备的Bi₃O₄Br/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂具有较强的光生载流子分离率、较低的界面电荷转移电阻,进而展示出优异的光催化降解SMX性能,在模拟太阳光下照射30 min,SMX降解率达到87%,相较于纯的Bi₃O₄Br和Bi₁₂O₁₇Br₂催化剂,降解率分别提升了30%和24%。最后基于自由基捕获实验和催化剂能带结构分析了所制催化剂的降解机理。     

稀上元素(镧、铈)掺杂TiO2复合材料的制备及其光催化性和抑菌性的研究

以钛酸丁酯(C₁₆H₃₆O₄Ti)、蒸馏水、无水乙醇、冰乙酸、氧化镧(La₂O₃)和氧化铈(CeO₂)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO₂和稀土元素掺杂的TiO₂复合材料.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、ICP-OES等离子体发射光谱元素分析、紫外-可见光谱仪和培养基扩散法对样品进行了表征和性能研究.实验结果表明:本实验成功制备了锐钛矿晶型的TiO₂粉末和镧掺杂的二氧化钛粉末(La/TiO₂),因氧化铈微溶于酸,没有溶解到溶液中,Ce基本没有掺入到二氧化钛中,所制备的粉末主要是锐钛矿型二氧化钛和氧化铈的混合物,对TiO₂的性能基本没有影响.La/TiO₂粉末中La元素的含量为8.24;,在300 min内La/TiO₂光催化罗丹明B溶液的脱色率提高达到91.2;,对金黄色葡萄球菌有良好的抑制作用.     

Ag3PO4/ZnO复合粉体制备及其可见光催化性能

室温下,以ZnO粉体、Na2HPO4、AgNO3和聚乙烯吡咯烷酮为原料,成功制备出了系列Ag3PO4/ZnO复合粉体.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外-可见光谱仪分别对复合粉体的物相、形貌和可见光吸收性能进行了表征.研究了不同摩尔比的Ag3PO4/ZnO复合粉体的光催化性能.结果表明:当ZnO和Ag3PO4摩尔比约为1:1时,所得的Ag3PO4/ZnO复合粉体对罗丹明B染料的可见光催化效果最好,降解率达到99;.     

还原氧化石墨烯/TiO2纳米线复合膜的制备及对Cu2+吸附性的影响

以石墨烯和自制TiO₂粉末为原料,通过两步水热法联合真空抽滤法制备还原氧化石墨烯/TiO₂纳米线(rGO/TiO₂ NWs)复合膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱对rGO/TiO₂ NWs复合膜的形貌、结构进行表征。研究结果表明,还原氧化石墨烯和TiO₂ NWs成功地复合在一起,复合材料中TiO₂ NWs分散性较好。Cu²⁺吸附实验结果表明,复合材料中TiO₂ NWs所占比例、pH值是影响Cu²⁺吸附效果的重要因素,研究复合材料对Cu²⁺的吸附效果应该在pH值为6.0的近中性环境。其中TiO₂ NWs含量为50%时,复合膜对Cu²⁺的吸附量最高,达到rGO薄膜的4倍。复合薄膜有较好的吸附稳定性,重复使用5次后,吸附率是原吸附量的91%。     

SiW12、CsPbI3协同提高TiO2纳米管光电转换效率的研究

为克服TiO₂纳米管在光电转换时电子-空穴复合率高和吸收光谱范围窄的缺陷,利用多酸H₄SiW₁₂O₄₀(SiW₁₂)和CsPbI₃量子点对其协同修饰,采用电沉积法将SiW₁₂沉积在TiO₂纳米管上,制备了SiW₁₂/TiO₂纳米管复合薄膜;使用高温热注射法合成出CsPbI₃量子点,再通过化学浴沉积法沉积CsPbI₃量子点到复合薄膜上,得到SiW₁₂/CsPbI₃/TiO₂纳米管复合薄膜,探究SiW₁₂沉积时间、CsPbI₃沉积次数对TiO₂纳米管光电性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、红外分光光度计(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对薄膜进行表征,使用电化学工作站测试薄膜的光电化学性能。结果表明:TiO₂纳米管沉积多酸SiW₁₂和CsPbI₃量子点后,光吸收范围扩大、电荷转移电阻降低,光电转换效率得到显著提升,最高达到0.52%。说明SiW₁₂和CsPbI₃的协同作用很好地抑制了TiO₂纳米管电子-空穴的复合,并拓宽了吸收光谱范围,提高了TiO₂纳米管的光电转换效率。     

ZnSn(OH)6/SrSn(OH)6光催化降解甲苯的性能研究

采用简单的共沉淀法制备了新型ZnSn(OH)₆/SrSn(OH)₆复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见-漫反射吸收光谱(UV-Vis)、N₂吸附脱附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对样品的结构、形貌和光吸收性质进行了表征,并以甲苯为目标污染物对其光催化性能进行评价。结果表明,与纯相SrSn(OH)₆和ZnSn(OH)₆相比,复合材料ZnSn(OH)₆/SrSn(OH)₆的紫外光吸收能力显著增强,光生载流子的复合效率降低,进而增强了其光催化降解甲苯的效率。复合样品ZSH/SSH-10摩尔比为10%对甲苯的降解率达到58%,是SrSn(OH)₆单体的1.35倍。循环使用5次后,ZSH/SSH-10的降解率仍保持51%以上,说明该催化剂具有良好的循环稳定性。     

稀土金属Ce3+掺杂ZnO材料的光催化机理

通过溶胶凝胶法制备了光催化活性更高的Ce∶ZnO复合粉体光催化材料,并采用X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振(EPR)、紫外可见光谱(UV-Vis)技术对所制备的粉体样品的晶体种类及结构、自由基种类及含量、光催化效率进行表征分析。复合样品的X射线衍射测试结果显示,随着掺杂浓度的增加,先后检测到CeO₂的(111)和(200)晶面特征峰,且衍射峰强度逐渐增强。此外,适量的掺杂(c(Ce³⁺)=2%)可减小ZnO晶体的晶粒尺寸。电子顺磁共振测试结果显示,Ce∶ZnO复合光催化材料中存在三类自由基,分别是Zn-H络合物、正一价氧空位、CeO₂表面吸附的超氧根离子。紫外可见光谱测试表明,适量的掺杂可有效提高ZnO催化剂的光催化活性,综合分析显示,ZnO光催化活性提高的主要原因是Ce³⁺的掺入使得材料中电子数量增多,进而提高了活性自由基·O^-₂的数量。本文通过EPR技术和XRD衍射技术,成功表征了Ce³⁺掺杂对ZnO材料中自由基种类合成的影响过程,并结合UV-Vis技术,对Ce∶ZnO复合材料光催化降解甲基橙的过程中的电子转移过程作出了合理的解释。     

K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS光催化复合材料的制备及其光催化性能研究

上转换材料与光催化剂复合可以产生吸收光谱“红移”的效果,对提高光催化剂的降解效率具有重要意义。为了提高CdS对近红外光的利用率,通过高温固相反应法合成了冰晶石结构上转换发光材料K₃ScF₆∶Tm³⁺,Yb³⁺,并采用高能球磨法将其与CdS复合制备出一种新型光催化复合材料K₃ScF₆∶Tm³⁺,Yb³⁺/CdS。采用X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)和紫外-可见漫反射吸收光谱对其成分、结构和性能进行了系统表征。同时,对不同复合比例下制备的复合催化剂对罗丹明B(RhB)的光降解效率和K₃ScF₆∶Tm³⁺,Yb³⁺/CdS光催化复合材料的光催化机理进行了研究。结果表明,K₃ScF₆∶Tm³⁺,Yb³⁺和CdS的...     

铋基碘氧化物/煤矸石复合粉体的制备及光催化性能

以表面改性的煤矸石粉、硝酸铋和碘化钾为原料,采用超声法制备了BiOI/煤矸石复合粉体和Bi5 O7I/Bi4O5I2/煤矸石复合粉体,利用XRD、SEM、EDS对所制得的样品进行了表征,并以模拟太阳光为光源,罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了研究.结果表明:BiOI/煤矸石复合粉体和Bi5O7I/Bi4O5I2/煤矸石复合粉体均表现出较高的可见光光催化降解能力,并且Bi5O7I/Bi4O5I2/煤矸石复合粉体的光催化活性要大于BiOI/煤矸石复合粉体的光催化活性.Bi5O7I/Bi4O5I2/煤矸石复合粉体三次循环利用后光催化2h对罗丹明B的降解率仍可达到88.9;,可重复使用.     

不同形貌TiO2薄膜的可控制备及其光电化学性能研究

采用水热法在FTO(fluorine-doped tin oxide)基底上制备不同形貌的锐钛矿结构TiO₂薄膜。通过不断增大反应前驱物中盐酸浓度,TiO₂薄膜由球状颗粒薄膜逐渐演变生长成大面积高能(001)面裸露的TiO₂纳米片阵列薄膜。通过对形貌演化规律及X射线衍射图谱变化规律进行分析,提出了不同形貌TiO₂薄膜的生长演化机制,并对盐酸在其中的作用进行了说明。为了进一步改善TiO₂薄膜的性能,采用连续离子层吸附反应法对不同形貌的TiO₂薄膜进行CdS量子点敏化。采用紫外可见吸收光谱分析法和三电极体系对复合薄膜的光吸收性能和光电化学(PEC)性能进行了研究,实验数据显示CdS/TiO₂复合薄膜的光电化学性能皆明显优于单纯TiO₂薄膜,而且纳米片阵列薄膜的性能明显优于其他形貌薄膜,说明了大面积高能(001)面裸露的TiO₂纳米片阵列薄膜的性能优越性。     

TiO2/Ni3[Ge2O5](OH)4复合材料的制备及光催化性能

以Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄为载体,氟钛酸铵为原料,采用水热辅助液相沉积法制备了纳米TiO₂/ Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄复合材料。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱分析(RM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、高分辨透射电镜(HTEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等表征手段对样品的物相组成、结构特性及微观形貌做了检测分析,并且探究了不同二氧化钛负载量对纳米TiO₂/Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄复合材料光降解亚甲基蓝能力的影响规律。结果表明,实验实现了纳米TiO₂与Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄的紧密复合与有效分散,TiO₂为锐钛矿型结构,平均粒径20 nm。该复合材料能够有效抑制光生载流子的复合,改善材料的吸附性能,提高材料的光催化效率。当复合材料中TiO₂与Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄的摩尔比为3.1∶1时,材料对亚甲基蓝的光催化效率最高,90 min亚甲基蓝的光降解率为99.81％。     

AgBr/TiO2纳米纤维的制备及其光催化性能研究

以钛酸丁酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、无水乙醇为原料,利用静电纺丝技术制备出Ti(OC4H9)4/PVP纳米纤维,经500～1000℃高温煅烧制得TiO2纳米纤维,再通过水热法将AgBr纳米颗粒负载到TiO2纳米纤维表面.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、差热-热重分析对AgBr/TiO2纳米纤维进行表征分析.利用甲基...     

Crystallization behavior and hydrophilic performances of V2O5–TiO2 films prepared by sol–gel dip-coating

Homogeneous and transparent V₂O₅–TiO₂ composite nanometer thin films were prepared on glass substrates by sol–gel processing and dip-coating technique. The films as well as the dried powder of bulk gel were characterized by different techniques like X-ray diffraction (XRD), high-resolution scanning electron microscopy (HRSEM), atomic force microscope (AFM) and thermogravimetry–differential thermal analysis (TG–DTA). The hydrophilicity of the films was determined by measuring the water contact angles on the films. The results showed that the dopant of V₂O₅ on TiO₂ thin films could produce a visible-light response to the films, and the introduction of V₂O₅ could suppress the structural phase transition and crystal growth of TiO₂ crystal. Finally, the relationship between crystalline size and hydrophilicity under sunlight was investigated in this article.     

GO/Tb4 O7复合材料的光催化性能研究

以氧化石墨烯(GO)和氧化铽(Tb4 O7)为原材料,采用水热法制备了GO/Tb4 O7复合粉体.通过SEM、XRD和分光光度计等手段对复合材料粉体进行了分析.用罗丹明B溶液作为模拟污染物,在光催化反应仪中采用紫外光照射不同时间后,利用分光光度计测试其光催化性能.实验结果表明:复合材料粉体中,氧化铽颗粒基本可以均匀的分布在GO表面;随着GO含量(6;,8;,10;)的增加,复合材料粉体和罗丹明B的反应速率逐渐加快;在60 min时三种复合材料粉体的降解率分别为98.40;、98.64;、98.94;.     

TiO2-SiO2 monolithic glass formation from sol-gel

This study demonstrates that hydrolysis should be carried out in a step manner in gel synthesis. The key to the increase in the amount of water added is the control of the hydrolysis rate of Ti(OC₄H₉)₄. The hydrolysis of Si(OC₂H₅)₄ can be carried out at about 75°C. The amount of added water (γ_WI), which varied with TiO₂ content (in mol%), was about 64–88% of the total amount of added water. The hydrolysis reaction should be performed at room temperature while Ti(OC₄H₉)₄ is added. The total amount of added water (γ_W) is related to the amount of solvent (R). For example, if TiO₂ is 40mol%, γ_W will vary from 3.2 to 8.0 when R varies from 0.8 to 2.0. The amount of added water was affected by the distribution of solvent in the metal alkoxides. The amount of added water can be increased when R_Si(OC2H5)4 = 1, R_Ti(OC4H9)4 > 1. The rate of rise in temperature of the thermolysis of the dried gel should be less than 10°C per hour, and the heat treatment temperatyre is related to the TiO₂ content (in mol%). Gel glasses without devitrification can only be obtained by thermolysis at 600°C from the gel with no less than 20 mol% TiO₂.     

炭吸附水热法制备TmFeO3及其光催化性能研究

利用炭吸附水热法制备钙钛矿型TmFeO₃纳米粉体,通过X射线衍射仪(XRD),热重-差热分析仪(TG-DTA),紫外可见分光光度计(UV-Vis)和气相色谱仪等设备分析晶体比表面积、热稳定性、吸光性能及物相结构。以全谱镝灯为可见光光源,通过催化甲基橙降解,评价TmFeO₃粉体的光催化性能。实验结果表明,炭吸附水热法制得的TmFeO₃粉体有更高的结晶度和热稳定性,且比表面积大,吸收可见光范围增大,吸光性能更好。光催化降解甲基橙实验结果表明,光照140 min时对甲基橙的降解率达88％,是普通水热合成法制得的TmFeO₃催化性能的1.5倍。