铕掺杂TiO2的制备及其可见光光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同铕(Eu)掺杂量的TiO₂纳米颗粒(Eu-TiO₂),利用透射电镜(TEM),X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)及紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等方法对Eu-TiO₂进行了物理特性的初步表征.结果表明:与未掺杂纳米TiO₂比较,Eu-TiO₂禁带宽度变窄,具有可见光光催化活性.在可见光下(λ≥420 nm)照射下,以光催化降解染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)为目标反应,探讨了Eu-TiO₂不同制备条件对RhB降解光催化活性的影响,优化得到制备高活性Eu-TiO₂最佳pH为3、掺杂比例(n_Eu/n_Ti)为0.05%、煅烧温度为500 ℃.研究了可见光照射下Eu-TiO₂降解RhB和无色有机小分子水杨酸(SA)光催化反应条件及降解特性,RhB的12 h深度氧化矿化率为60.2%,SA的8 h降解率达到100%.通过跟踪测定可见光下Eu-TiO₂光催化反应过程中氧化物种的变化,研究了可见光激发Eu-TiO₂光催化反应机理,表明其光催化反应主要涉及羟基自由基(·OH)历程.     

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.     

PW11Cu/TiO2膜光催化剂的制备及可见光催化性能

以PW₁₁Cu为可见光活性组分, TiO₂为载体结构组分, 采用溶胶-凝胶法制备了PW₁₁Cu/TiO₂复合膜可见光催化剂, 并用UV-Vis DRS、IR、Raman、XRD、SEM、TEM等手段对催化剂的光吸收性质、化学组成、晶相、表面结构和形貌进行了表征, 同时, 以模型污染物RhB的可见光降解为探针评估了它的光催化活性, 考察了膜处理温度、PW₁₁Cu含量和溶液酸性对催化活性的影响, 最后, 通过催化剂循环降解RhB试验评估了PW₁₁Cu/TiO₂膜的稳定性。实验结果表明, PW₁₁Cu/TiO₂膜对可见光有明显吸收, 低温(100 ℃)处理的膜为无定形态, 高温(500 ℃)处理的膜为多晶态;低温处理的膜具有较高的可见光催化活性, 用于RhB的可见光催化降解, 在中性条件下反应80 min, RhB的降解率为100%, TOC去除达32%(4 h);提高溶液酸性有利于催化剂活性的提高, 在pH=2.5的条件下, 达到100%的RhB降解仅需30 min。在本实验条件下, PW₁₁Cu的最佳剂量是3.0 g。经过10次循环降解RhB, 催化剂的光催化活性仍保留约90%。     

PW11Cu/TiO2膜光催化剂的制备及可见光催化性能

以PW₁₁Cu为可见光活性组分,TiO₂为载体结构组分,采用溶胶-凝胶法制备了PW₁₁Cu/TiO₂复合膜可见光催化剂,并用UV-Vis DRS、IR、Raman、XRD、SEM、TEM等手段对催化剂的光吸收性质、化学组成、晶相、表面结构和形貌进行了表征,同时,以模型污染物RhB的可见光降解为探针评估了它的光催化活性,考察了膜处理温度、PW₁₁Cu含量和溶液酸性对催化活性的影响,最后,通过催化剂循环降解RhB试验评估了PW₁₁Cu/TiO₂膜的稳定性。实验结果表明,PW₁₁Cu/TiO₂膜对可见光有明显吸收,低温(100℃)处理的膜为无定形态,高温(500℃)处理的膜为多晶态;低温处理的膜具有较高的可见光催化活性,用于RhB的可见光催化降解,在中性条件下反应80 min,RhB的降解率为100%,TOC去除达32%(4 h);提高溶液酸性有利于催化剂活性的提高,在pH=2.5的条件下,达到100%的RhB降解仅需30 min。在本实验条件下,PW₁₁Cu的最佳剂量是3.0 g。经过10次循环降解RhB,催化剂的光催化活性仍保留约90%。     

Hg掺杂CdS的制备及可见光降解有毒有机污染物

采用镉硫共沉淀方法制备了Hg掺杂CdS(Hg_xCd_1-xS)光催化剂,运用X射线衍射法(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)和紫外-可见吸收光谱对所制备的催化剂进行了表征;利用可见光催化降解罗丹明B(Rhodi-amine B,RhB)和2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)为探针反应,对Hg_xCd_1-xS可见光催化活性进行了研究,通过跟踪RhB降解过程中吸收光谱的变化和总有机碳(TOC),评价了Hg_xCd_1-xS对有机物的氧化降解及深度矿化能力.结果表明:Hg_xCd_1-xS催化剂为立方晶型,Hg的最佳掺杂量为5%,其禁带宽度约为2.15 eV,对RhB和2,4-DCP均有较好的降解效果,实验条件下30 min RhB褪色率为100%,RhB的30 h矿化率为45.5%,2,4-DCP的16 h降解率达55%.Hg_xCd_1-xS可见光光催化降解RhB具有较高的稳定性,Hg的掺杂能有效降低CdS光腐蚀问题.通过ESR跟踪测定光催化反应过程中产生的自由基,表明降解过程涉及·OH机理.     

光催化剂钒酸银的水热制备及其可见光催化性能

以V2O5、NaOH和AgNO3为原料,采用水热法制备了可见光催化剂Ag3VO4.考察了水热温度对该催化剂可见光吸收以及可见光催化性能的影响.以有机染料甲基橙(MO)和罗丹明B(RhB)为指标反应,测试了Ag3VO4的可见光催化活性.结果表明,不同水热温度下的催化剂均在可见光区有明显的吸收,吸收带边约为590~650nm;在160℃水热反应4h制得的Ag3VO4光催化活性最高,当Ag3VO4用量为0.1g时,对于10mg/L甲基橙溶液3h的脱色率可达到94%,对10mg/L罗丹明B 1h的脱色率则可达到98%.     

席夫碱铁-TiO2复合物光催化降解有毒有机污染物

运用化学合成方法制备了双(5-磺酸钠水杨醛)邻苯二胺席夫碱[N,N -Bis-schiff-base-5-sulfonate-salicylalidene- o-phenylenediamine sodium, SSPA]铁(III)配合物(FeSSPA), 采用无机钛盐醇解法制备了席夫碱铁-TiO₂复合物催化剂(FeSSPA-TiO₂). 通过紫外-可见反射光谱(UV-Vis DRS)、透射电镜(TEM)对制备催化剂进行了表征. 利用FeSSPA-TiO₂可见光(λ＞420 nm)激发活化分子氧降解有机染料罗丹明B (Rhodamine B, RhB)、无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol, 2,4-DCP)及水杨酸(Salicylic acid, SA), 研究了FeSSPA-TiO₂的光催化性能. 结果表明, FeSSPA-TiO₂光催化剂在pH 6.7, 可见光照射条件下, 80 min RhB褪色率达到100%, 20 h小分子2,4-DCP, SA的降解率分别达到67%, 100%. 在实验条件下, 33 h对RhB矿化率达到70.5%. 通过反应过程中氧化物种的测定, 发现降解过程主要涉及超氧自由基( )的氧化机理.     

Keggin型铬取代的磷钨杂多阴离子/二氧化钛纳米膜光催化剂的制备及可见光催化性能

以钛酸四丁酯Ti(OC₄H₉)₄为TiO₂前驱体,Keggin型铬取代的杂多阴离子PW₁₁Cr为可见光活性组分,采用溶胶-凝胶提拉法在玻片表面制备了PW₁₁Cr/TiO₂纳米膜光催化剂,并用UV-Vis DRS、IR、XRD、SEM和TEM等技术手段对催化剂的光吸收性质、化学组成、晶相和表面结构形貌等进行了表征;讨论了膜中PW₁₁Cr和TiO₂相互作用的方式;以染料模型污染物RhB的可见光催化降解为探针,评估了PW₁₁Cr/TiO₂光催化剂的可见光催化活性,讨论了光催化反应机理,并与TiO₂的光催化反应机理进行了比较;考察了焙烧温度、PW₁₁Cr剂量和溶液pH值对光催化活性的影响;最后用RhB的循环降解实验评估了催化剂的光催化稳定性。 实验结果表明,PW₁₁Cr/TiO₂光催化剂对可见光有明显吸收,较低焙烧温度(100 ℃)下得到的膜为无定形结构,而较高焙烧温度(500 ℃)为纳晶结构;前者的光催化活性较高,在200 W金卤灯照射下降解10 μmol/L RhB,120 min的降解率为95%,4 h的COD去除率为72%;羟基自由基是导致RhB降解的主要氧活性物质;低的膜处理温度,高的PW₁₁Cr负载量和溶液酸性有利于提高PW₁₁Cr/TiO₂膜的光催化活性;经循环重复使用10次,PW₁₁Cr/TiO₂膜的光催化活性仅有较少损失。     

Keggin型铜取代磷钨杂多阴离子可见光催化降解罗丹明B

以Keggin型铜取代杂多阴离子PW11O39Cu(Ⅱ)(H2O)5-[PW11Cu]为可见光催化剂,有机染料罗丹明B(RhB)为模型污染物,研究了在可见光照射下PW11Cu对RhB的可见光催化降解作用,提出了PW11Cu可见光催化作用的反应机理,同时考察了RhB初始浓度、PW11Cu初始浓度和溶液pH值对RhB光催化降解速率的影响。 实验结果表明,含有15.6 μmol/L PW11Cu+10 μmol/L RhB的水溶液在可见光照射下反应80 min,RhB的降解率达100%,总有机碳去除率约33%。 RhB的可见光催化降解服从准一级动力学方程,在RhB初始浓度为20、30和40 μmol/L的情况下,其表观一级速率常数分别为3.1×10-2、2.0×10-2和1.5×10-2 min-1。     

多壁碳纳米管负载TiO_2复合器件可见光光催化降解RhB

采用溶胶-凝胶法制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)负载的ITO/MWCNTs-TiO2/ITO复合器件,利用SEM、XPS、UV-Vis光谱等技术对复合样品进行形貌和结构表征,以液相罗丹明B(RhB)的可见光光催化降解为探针反应,评价MWCNTs-TiO2复合薄膜的催化活性.XPS结果表明MWCNTs与TiO2之间没有形成Ti-C键.I-V特性表明负载了MWCNTs的ITO/MWCNTs-TiO2/ITO复合器件的光电流增强.与空白TiO2薄膜相比,MWCNTs-TiO2复合薄膜的可见光光催化降解RhB的速率提高了3.2倍.MWCNTs并没有掺杂到TiO2晶格中,而是起到了类似光敏剂的作用,可在可见光激发下将导带电子转移到TiO导带上,经一系列反应降解RhB有机物.     

微波辅助溶剂热合成In-Si共改性TiO2的增强光催化性能

利用微波辅助溶剂热法合成了In-Si 共改性的TiO₂ 光催化剂. 粉末X 射线衍射（XRD）、激光拉曼（Raman）光谱、N₂吸脱附（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光（PL）光谱和紫外-可见漫反射光谱（UV-VisDRS）等实验表明,尽管掺杂和改性后TiO₂结晶度略有降低,但不影响光催化剂锐钛相的形成. Si 掺杂入TiO₂晶格使颗粒变小,比表面积变大. In 不能进入TiO₂晶格,在TiO₂表面形成了In₂O₃. 罗丹明B（RhB）降解实验显示,In-Si 共改性TiO₂表现出很高的紫外和可见光催化活性,Si：In：Ti 的摩尔比为0.03：0.02：1 的样品（IST-2）光催化活性最高,紫外光下3 min 即可将RhB降解完全,可见光下120 min RhB降解率为97%,这是由材料的高表面积,In₂O₃-TiO₂复合半导体之间高效电荷转移及染料敏化等共同作用所致. 对于苯酚,光催化降解则相对缓慢,700 min内尚不能降解完全.     

共沉淀法制备稀土Ce掺杂的纳米ZnO及其光催化降解染料的性能

以六水合硝酸锌和六水合硝酸铈?髥为原料,通过共沉淀法制备了一系列稀土Ce掺杂的纳米ZnO,并采用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、紫外可见漫反射光谱对其进行了全面表征。部分样品还通过X射线光电子能谱(XPS)和光致荧光光谱(PL)进行了进一步分析。分别在日光和紫外光条件下,对这一系列Ce掺杂的ZnO进行了光催化降解亚甲基蓝的性能研究,得出当Ce的掺杂量为3%(n/n)时(ZnO-3%Ce),其光催化活性最佳,光催化降解亚甲基蓝的效率均超过98%。选取ZnO-3%Ce作为催化剂,分别进一步考察其在日光和紫外光下对罗丹明B和甲基橙的光催化降解性能。研究结果表明,ZnO-3%Ce在日光和紫外光下均表现出较好的光催化降解效果,体现出良好的光降解普适性。日光下光降解效率顺序为:亚甲基蓝>罗丹明B>甲基橙,而紫外光下降解效率顺序为:罗丹明B>亚甲基蓝>甲基橙。最后,我们研究了催化剂ZnO-3%Ce的循环利用及稳定性性能。实验结果表明:该催化剂循环使用3次之后,光催化效率仍然稳定在97%以上,并且其结构和组成保持不变,体现出优异的稳定性和应用前景。     

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。     

铋掺杂二氧化钛纳米颗粒的制备及其可见光催化性能

采用水热法,以纳米管钛酸为前驱物制备了Bi掺杂的TiO₂,并利用X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱等手段对样品进行了表征. 以甲基橙的光催化降解为模型反应评价了样品的可见光催化性能. 结果表明,Bi离子并没有进入TiO₂的晶格中,而是以BiOCl的形式存在. 所制得的BiOCl/TiO₂复合物对甲基橙降解表现出较优越的可见光催化活性;当Bi/Ti摩尔比为1%,水热温度为130℃时,所制催化剂的光催化性能最佳,并对光催化活性提高的机理进行了讨论. 同时,该催化剂对4-氯苯酚降解也表现出较高的光催化性能.     

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。     

纳米Ag@AgBr表面敏化K_2Ti_4O_9可见光催化剂的微波合成、表征和光催化活性(英文)

利用微波法合成纳米尺寸Ag@AgBr表面敏化K2Ti4O9的复合光催化剂(Ag@AgBr/K2Ti4O9),并通过SEM、X-射线能量色散谱(EDX)、TEM、选定区域电子衍射(SAED)、XRD、紫外-可见漫反射(UV-VisDiffuseReflectance)、XPS等对其进行了表征,同时在可见光下测定催化剂对有机物降解的光催化活性。结果表明,粒径为0.2~0.5μm的Ag@AgBr均匀分散在K2Ti4O9表面,Ag@AgBr/K2Ti4O9对可见光有很好的吸收且Ag@AgBr的担载量影响可见光的吸收。当Ag@AgBr的担载量为25wt%时,复合光催化剂具有最高的光催化活性,光照1h对罗丹明B(RhB)的降解率可达97%。另外,催化剂的担载量和稳定性也做了考察。催化剂较高的光催化活性主要归因于Ag纳米粒子的表面等离子体效应和有效的光生电子-空穴的分离。     

Fabrication and characterization of Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2@Ho nanostructures as a novel and highly efficient photocatalyst for degradation of organic pollution

In this work we synthesize a novel and highly efficient photocatalyst for degradation of methyl orange and rhodamine B. In addition, a new method for synthesis of Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2@Ho magnetic core-shell nanoparticles with spherical morphology is proposed. The crystal structures, morphology and chemical properties of the as-synthesized nanoparticles were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR), scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy(TEM), energy dispersive X-ray(EDS), X-ray diffraction(XRD), UV–vis diffuse reflectance spectroscopy(DRS) and vibrating sample magnetometer(VSM) techniques. The photocatalytic activity of Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2@Ho was investigated by degradation of methyl orange(MO) as cationic dye and rhodamine B(Rh B) as anionic dye in aqueous solution under UV/vis irradiation. The results indicate that about 92.1% of Rh B and78.4% of MO were degraded after 120 and 150 min, respectively. These degradation results show that Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2@Ho nanoparticles are better photocatalyst than Fe3O4@Si O2@TiO 2@Ho for degradation of MO and Rh B. As well as, the catalyst shows high recovery and stability even after several separation cycles.     

Ag2S/Ag3PO4/Ni复合薄膜的制备及其光催化性能

采用电化学方法制备Ag_2S/Ag_3PO_4/Ni复合薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UVVis DRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构、光谱特性及能带结构进行了表征,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜的光催化机理进行了探索。结果表明:最佳工艺制备的Ag_2S/Ag_3PO_4/Ni是由均匀的球形纳米颗粒构成的薄膜,其光催化活性明显优于纯Ag_3PO_4/Ni薄膜和纯Ag_2S/Ni薄膜,且在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用6次。提出了可见光下Ag_2S/Ag_3PO_4/Ni复合薄膜光催化降解罗丹明B的反应机理。     

Ag2S/Ag3PO4/Ni复合薄膜的制备及其光催化性能

采用电化学方法制备Ag₂S/Ag₃PO₄/Ni复合薄膜,以扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对薄膜的表面形貌、晶相结构、光谱特性及能带结构进行了表征,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜的光催化机理进行了探索。结果表明：最佳工艺制备的Ag₂S/Ag₃PO₄/Ni是由均匀的球形纳米颗粒构成的薄膜,其光催化活性明显优于纯Ag₃PO₄/Ni薄膜和纯Ag₂S/Ni薄膜,且在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用6次。提出了可见光下Ag₂S/Ag₃PO₄/Ni复合薄膜光催化降解罗丹明B的反应机理。     

Enhanced sunlight-driven photocatalytic performance of Bi-doped CdMoO4 benefited from efficient separation of photogenerated charge pairs

In this paper, to further boost the photocatalytic performance of CdMoO₄, Bi³⁺ was successfully doped into CdMoO₄ by a facile microwave hydrothermal method. The Bi-doped CdMoO₄ photocatalysts prepared were characterized by Brunauer-Emmett-Teller (BET) method, X-ray diffraction (XRD), UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), electron spin-resonance (ESR) and surface photovoltage spectroscopy (SPS). The results exhibit that doping Bi³⁺ into CdMoO₄ remarkably boosts the separation rate of photoinduced charge pairs and the specific surface area, decrease the crystal size, narrows the band gap of the CdMoO₄ and induces the binding energy shift of Cd, all these advantageous factors result in the promoted photocatalytic performance of CdMoO₄. Using rhodamine B (RhB) as model toxic pollutant, the photocatalytic activities of the photocatalysts were evaluated under a 500 W Xe lamp irradiation. When the molar ratio of Bi/Cd is 0.2%, Bi-CdMoO₄ prepared displays the best photocatalytic performance, the photocatalytic performance of the 0.2% sample is more than twice of that of the reference CdMoO₄.