室温固相化学反应法合成Cd(OH)2纳米棒

在表面活性剂聚乙二醇(PEG)存在下,利用Cd(Ac)2·2H2O,CdCl2·2.5H2O,3CdSO4·8H2O和CdCO3分别与NaOH在室温下进行固相化学反应,合成了一系列的Cd(OH)2纳米棒,并利用XRD,TEM和SEM对其结构和形貌进行了表征.实验结果表明,表面活性剂PEG在Cd(OH)2纳米棒的形成过程中充当软模板,对产物形貌的控制起到决定作用.利用这种表面活性剂辅助的软模板固相化学反应法合成一维纳米材料,具有简便易行、反应条件温和以及能耗低等优点.     

Ag2S2O7/Ag2O纳米颗粒异质结构的制备及其太阳光全光谱光催化降解应用

Ag2O是优良的感光材料,很少作为光催化材料,而常被用作光催化材料的共催化剂.此外,由于Ag2O禁带宽度窄,且可有效吸收近红外光,因而不能用于全太阳光谱的光催化应用中.同时很少被用作NIR催化剂.本文中不仅研究了纳米Ag2O颗粒的UV-Vis光催化性能,而且还系统探究了其NIR光催化活性.由于在紫外线和可见光的照射下,Ag2O纳米颗粒易发生光还原失活,因而对Ag2O表面硫化处理,使其表面上生长Ag2S2O7层以形成Ag2S2O7/Ag2O异质结,探究了该异质结UV-Vis光催化活性及其光催化循环稳定性;同时,考察了其近红外光催化及其重复使用性能.利用沉淀法成功制备了Ag2O纳米颗粒,并通过在其表面部分硫化处理得到Ag2S2O7,成功构筑Ag2S2O7/Ag2O异质结构,并研究了该Ag2S2O7/Ag2O异质结构UV-Vis-NIR光催化降解有机污染物性能.研究表明,Ag2O纳米颗粒在光子能量较低的NIR照射条件下具有较强的光催化活性,但UV-Vis照射下,虽然Ag2O具有光催化活性,但易发生光还原生成单质银,降低其光催化稳定性;Ag2S2O7/Ag2O纳米异质结,虽然在UV-Vis-NIR范围内光催化活性略降于Ag2O,但稳定性显著提高,总体来看,Ag2S2O7/Ag2O异质结构在全光谱催化方面更具优势.这主要是由于Ag2O表面部分硫化得到的Ag2S2O7纳米颗粒,且二者之间能带匹配促进了光生载流子分离,同时Ag2O表面的Ag2S2O7颗粒直接吸收能量较高的UV-Vis,进而保护内部Ag2O,抑制了其自身还原,可显著提高Ag2S2O7/Ag2O异质结在UV-Vis-NIR催化活性及稳定性.实验结果分析表明,Ag2S2O7/Ag2O异质结纳米颗粒在UV-Vis-NIR条件下均具有稳定且高效的光催化活性,其主要原因为:(1)具有窄带隙的Ag2O可有效拓宽该异质结的光谱吸收;(2)Ag2S2O7/Ag2O异质结能带匹配可有效促使光生载流子分离;(3)Ag2O颗粒表面的Ag2S2O7纳米颗粒可有效提高Ag2S2O7/Ag2O异质结纳米颗粒的光化学稳定性,尤其是在UV-Vis条件下的化学稳定性.Ag2O纳米颗粒受到光照(UV-Vis-NIR)激发后产生电子-空穴对,由于Ag2S2O7与Ag2O能带位置的匹配,Ag2O导带的光生电子注入Ag2S2O7的导带;而Ag2S2O7价带的光生空穴注入Ag2O的价带.Ag2O表面的Ag2S2O7颗粒可有效捕捉电子,从而阻止Ag2O产生的电子-空穴对复合,进而提高光催化活性;同时当光子能量较高(UV以及部分短波长的Vis)时,Ag2O表面的Ag2S2O7颗粒直接吸收该部分光能,进而保护内部Ag2O发生自身还原,因此,Ag2S2O7/Ag2O异质结纳米颗粒在UV,Vis及NIR条件下均具有稳定且高效的光催化活性,在高效利用全光谱光催化降解有机污染物方面具有较大的潜力.     

焙烧温度对氧化锌纳米棒光催化生产H2O2活性的影响

过氧化氢作为一种对环境友好的、重要的化学原料,被广泛用于化学工业、漂白剂和废水处理等领域.近几十年来,过氧化氢主要通过蒽醌工艺生产.然而,该方法需要多步蒽醌加氢和氧化反应,导致较高的生产成本和能量消耗,同时伴随着大量的二氧化碳排放.另一种替代策略是在贵金属催化剂的辅助下,由氢气和氧气的混合气体在高温下直接合成.但是,氢气和氧气的混合气体在高温下存在爆炸的危险,从而限制了其大规模应用.因此,探索一种低能耗、温和条件下生产过氧化氢具有重要的意义.太阳能驱动光催化生产过氧化氢是解决上述问题的理想途径.通常认为,过氧化氢是由直接双电子还原(E(O2/H2O2)=0.68 V vs.NHE)或间接单电子O2还原(E(O2/?O2?)=-0.33 V vs.NHE)产生的.氧化锌半导体具有很的稳定性好、环保和成本低等优点,因此经常被用于二氧化碳的光催化还原、污水处理和气体传感器等领域.氧化锌的导带电势(ECB=-0.5 V vs.NHE)比氧还原电势更负,意味着它在热力学上满足光催化过氧化氢生产的要求.然而,目前关于氧化锌的光催化生产过氧化氢的研究尚未受到较多的关注.本文采用简单的水热法制备了一维氧化锌纳米棒,在不同温度下热处理后,对其形貌和结构、光学性质和电化学性质进行了表征.同时,系统地研究了以乙醇为牺牲剂光催化生产过氧化氢的性能.结果表明,随着焙烧温度的升高,氧化锌纳米棒内部的氧空位被空气中的氧气重新填充,其催化生成过氧化氢的活性先升高后降低.经300oC焙烧的氧化锌光催化产过氧化氢的活性最好,为285μmol L-1 h-1.同时,对过氧化氢的生成机理研究结果表明,该过程中为间接单电子O2还原过程.氧气先与一个电子反应生成超氧自由基,再与两个质子和一个电子反应生成过氧化氢分子.综上,本文为氧化锌纳米棒光催化产过氧化氢的机理研究提供了新认识,并提出了一种有前途的过氧化氢生产策略.     

Al-Y共掺杂对ZnO纳米棒形成及光催化活性的影响

以Zn(NO3)2·6H2O,Al(NO3)3·9H2O,Y(NO3)3·6H2O和Na OH为原料,采用溶液法制备了Al-Y共掺杂Zn O光催化剂(Al-Y/Zn O),并用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)考察了Al,Y共掺杂对Zn O纳米棒形成及形貌的影响。结果表明,Al-Y共掺杂对Zn O晶粒大小基本没有影响,但会严重抑制Zn O纳米棒的生成,促使碱式硝酸锌(Zn5(OH)8(NO3)2·2H2O)的生成。以甲基橙(MO)为模型污染物考察了Al-Y共掺杂对Zn O纳米棒光催化活性的影响。结果发现,适量的Al-Y共掺杂会显著提高Zn O纳米棒的光催化活性。     

Fe3O4@Cu2O纳米粒子的制备及其催化性能研究

利用室温液相还原、晶种生长的方法,成功的制备了大小形貌均一、性能稳定且具有磁性的Fe3O4@Cu2O复合纳米粒子,并且对制备的Fe3O4@Cu2O纳米粒子进行了光催化性能的研究.在以紫外光为光源的照射下,合成的Fe3O4@Cu2O纳米粒子对有机染料甲基蓝溶液起到很好的降解作用.更重要的是,在外加磁场的作用下,Fe3O4@Cu2O纳米粒子容易回收,具有良好的可循环利用性能.     

Cd2+掺杂ZnWO4纳米棒的合成和光致发光性能研究

采用简单的水热法合成了Cd2+掺杂ZnWO4纳米棒.通过SEM、TEM、EDX和XRD等手段对产物进行了表征.实验结果表明,产物为直径约20 nm.长300～500 nm的Cd2+掺杂ZnWO4纳米棒.研究了Cd2+掺杂量对ZnWO4纳米棒的光致发光性能的影响,随着Cd2+掺杂量的增加,ZnWO4纳米棒的光致发光强度随之增强.     

水热法制备ZnO纳米棒及其光催化性能研究

以Zn(acac)2.H2O为单源前驱体,采用水热法在140℃条件下制备了ZnO纳米棒,并用XRD、SEM、TEM等测试手段对其进行了表征。利用紫外—可见分光光度计测试了其光吸收性能,发现ZnO纳米棒对200-400 nm波长范围的光有很强的吸收性,在可见光范围内,也有较强的吸收。以ZnO纳米棒为光催化剂对有机染料酸性红4B进行了光催化降解实验,并研究了光源、污水浓度对ZnO纳米棒光催化氧化效果的影响。研究结果表明,在日光照射180 min后,对酸性红4B的降解率接近100%。     

V2O5·xH2O-BiVO4纳米复合材料的可控合成和可见光响应的光催化性质

以单斜相V2O5·xH2O纳米线为前驱物,在温和条件下合成出V2O5·xH2O-BiVO4复合光催化剂.为理解产物的物相含量、形貌和光催化性质随合成时间延长而变化的情况,利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱仪以及光催化性质测试实验对三个典型的V2O5·xH2O-BiVO4样品(分别在反应6、12和24 h获得)进行了研究.分析结果表明:V2O5·xH2O-BiVO4纳米复合材料由V2O5·xH2O纳米线和BiVO4纳米晶组成,并且随合成反应时间的延长,产物中V2O5·xH2O纳米线的含量逐渐减少而BiVO4纳米晶的含量逐渐增加.光催化性质测试结果表明:V2O5·xH2O-BiVO4复合光催化剂在可见光(λ>400 nm)辐射下降解亚甲基蓝时表现出了提高的光催化效率,其中在反应12 h获得的V2O5·xH2O-BiVO4样品体现出最好的光催化活性,这可能是由于其适当的组分含量和特殊的微结构有利于半导体激发和染料激发两种光催化机理的协同作用.     

Ag_2S_2O_7/Ag_2O纳米颗粒异质结构的制备及其太阳光全光谱光催化降解应用（英文）

Ag_2O是优良的感光材料,很少作为光催化材料,而常被用作光催化材料的共催化剂.此外,由于Ag_2O禁带宽度窄,且可有效吸收近红外光,因而不能用于全太阳光谱的光催化应用中.同时很少被用作NIR催化剂.本文中不仅研究了纳米Ag_2O颗粒的UV-Vis光催化性能,而且还系统探究了其NIR光催化活性.由于在紫外线和可见光的照射下,Ag_2O纳米颗粒易发生光还原失活,因而对Ag_2O表面硫化处理,使其表面上生长Ag_2S_2O_7层以形成Ag_2S_2O_7/Ag_2O异质结,探究了该异质结UV-Vis光催化活性及其光催化循环稳定性;同时,考察了其近红外光催化及其重复使用性能.利用沉淀法成功制备了Ag_2O纳米颗粒,并通过在其表面部分硫化处理得到Ag_2S_2O_7,成功构筑Ag_2S_2O_7/Ag_2O异质结构,并研究了该Ag_2S_2O_7/Ag_2O异质结构UV-Vis-NIR光催化降解有机污染物性能.研究表明,Ag_2O纳米颗粒在光子能量较低的NIR照射条件下具有较强的光催化活性,但UV-Vis照射下,虽然Ag_2O具有光催化活性,但易发生光还原生成单质银,降低其光催化稳定性;Ag_2S_2O_7/Ag_2O纳米异质结,虽然在UV-Vis-NIR范围内光催化活性略降于Ag_2O,但稳定性显著提高,总体来看,Ag_2S_2O_7/Ag_2O异质结构在全光谱催化方面更具优势.这主要是由于Ag_2O表面部分硫化得到的Ag_2S_2O_7纳米颗粒,且二者之间能带匹配促进了光生载流子分离,同时Ag_2O表面的Ag_2S_2O_7颗粒直接吸收能量较高的UV-Vis,进而保护内部Ag_2O,抑制了其自身还原,可显著提高Ag_2S_2O_7/Ag_2O异质结在UV-Vis-NIR催化活性及稳定性.实验结果分析表明,Ag_2S_2O_7/Ag_2O异质结纳米颗粒在UV-Vis-NIR条件下均具有稳定且高效的光催化活性,其主要原因为:(1)具有窄带隙的Ag_2O可有效拓宽该异质结的光谱吸收;(2)Ag_2S_2O_7/Ag_2O异质结能带匹配可有效促使光生载流子分离;(3)Ag_2O颗粒表面的Ag_2S_2O_7纳米颗粒可有效提高Ag_2S_2O_7/Ag_2O异质结纳米颗粒的光化学稳定性,尤其是在UV-Vis条件下的化学稳定性.Ag_2O纳米颗粒受到光照(UV-Vis-NIR)激发后产生电子-空穴对,由于Ag_2S_2O_7与Ag_2O能带位置的匹配,Ag_2O导带的光生电子注入Ag_2S_2O_7的导带;而Ag_2S_2O_7价带的光生空穴注入Ag_2O的价带.Ag_2O表面的Ag_2S_2O_7颗粒可有效捕捉电子,从而阻止Ag_2O产生的电子-空穴对复合,进而提高光催化活性;同时当光子能量较高(UV以及部分短波长的Vis)时,Ag_2O表面的Ag_2S_2O_7颗粒直接吸收该部分光能,进而保护内部Ag_2O发生自身还原,因此,Ag_2S_2O_7/Ag_2O异质结纳米颗粒在UV,Vis及NIR条件下均具有稳定且高效的光催化活性,在高效利用全光谱光催化降解有机污染物方面具有较大的潜力.     

Eu2Sn2O7的水热合成及其光催化活性的研究

采用水热法制备了Eu2Sn2O7纳米颗粒, 并用TEM、 XRD、 IR、 Raman等技术对其进行了表征. 结果表明: Eu2Sn2O7纳米颗粒的粒径约为75nm左右, 且尺寸分布均匀. 以紫外光为光源, 甲基橙为目标降解物, 研究了该纳米催化剂的光催化活性, 结果显示其具有较高的催化效率. 另外, 对甲基橙催化降解后的产物进行了UV-Vis、 IR、 Fluorescence表征分析, 并初步探索了甲基橙分子在该实验条件下的光催化降解机理.     

Preparation and Photocatalysis of Mesoporous TiO2 Nanofibers via an Electrospinning Technique

Mesoporous TiO₂ nanofibers have been synthesized by a new method that combines sol-gel chemistry and electrospinning technique. The obtained mesoporous TiO₂ nanofibers were characterized with scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD), transmission electron microscopy(TEM) and nitrogen adsorption-desorption isotherms. The photocatalytic performance was evaluated by the photocatalytic degradation of Rhodamine B under UV light irradiation. The results show that mesoporous TiO₂ nanofibers exhibit higher photocatalytic activity compared with nonporous TiO₂ nanofibers.     

两步水热法合成Sn_2Nb_2O_7纳米晶及其高效可见光分解水制氢性能（英文）

铌基半导体光催化材料因其具有独特的晶体结构和能带结构在光催化分解水制氢领域受到科研工作者的高度关注.然而,大多数铌基半导体光催化剂仅能够在紫外光驱动下实现光催化分解水制氢,具有可见光响应的铌基半导体光催化剂不仅数量少而且活性较低,因此发展新型纳米铌基半导体光催化剂并实现其高效可见光催化分解水产氢具有重要的学术和实用意义.具有烧绿石构型的Sn_2Nb_2O_7材料由于具有较窄的禁带宽度(2.4 e V)和合适的导带和价带电势在可见光催化分解水制氢方面引起了科研人员广泛的兴趣.然而,目前报道的利用高温固相法制备的块体Sn_2Nb_2O_7材料由于颗粒尺寸较大和比表面积较小而导致光催化活性较差.因此,发展一种简便高效的制备方法实现纳米Sn_2Nb_2O_7材料的可控制备进而提高其可见光催化活性仍具有一定的挑战性.我们发展了一种简便的两步水热合成方法实现了Sn_2Nb_2O_7纳米晶的可控制备.扫描电镜和透射电镜测试结果表明,通过两步水热法得到的Sn_2Nb_2O_7纳米颗粒具有较好分散度,其平均颗粒尺寸为20 nm.X射线衍射测试结果也进一步证明,通过两步水热法可以实现Sn_2Nb_2O_7纳米晶的可控制备.比表面积测试结果表明,Sn_2Nb_2O_7纳米晶的比表面积约为52.2 m~2/g,远远大于固相法制备的块体Sn_2Nb_2O_7材料(2.3 m~2/g).大量研究表明,大的比表面积有利于半导体催化材料催化活性的提升.通过考查所制备的Sn_2Nb_2O_7纳米晶的可见光分解水制氢能力,对其催化性能进行了评价.研究结果表明,以乳酸为空穴消耗剂,负载0.3wt.%Pt纳米颗粒作为助催化剂的Sn_2Nb_2O_7纳米晶表现出优异的可见光催化分解水产氢性能,其产氢速率是块体Sn_2Nb_2O_7材料的5.5倍.Sn_2Nb_2O_7纳米晶可见光催化分解水产氢性能提高的主要原因是其具有高分散度的纳米颗粒、较大的比表面积和更正的价带电势.首先,颗粒尺寸的纳米化能够显著减小光生电子和空穴的迁移距离,实现光生载流子快速迁移到催化剂表面进而参与催化反应;其次,大的比表面积能够提供更多的催化活性位点,进而有利于催化活性的提高;最后,X射线光电子能谱测试表明,Sn_2Nb_2O_7纳米晶具有更正的价带电势,研究表明,价带电势越正,其光生空穴氧化能力越强.在光催化分解水制氢过程中,具有较强氧化能力的光生空穴通过与空穴牺牲剂乳酸快速反应而被消耗掉,抑制了光生电子与空穴的复合,进而导致其具有较高的光催化产氢活性.     

脉冲沉积制备Cu_2O/TiO_2纳米管异质结的可见光光催化性能

在用阳极氧化法制备有序排列TiO2纳米管阵列薄膜的基础上,引入脉冲沉积工艺,成功实现了均匀、弥散分布的Cu2O纳米颗粒修饰改性TiO2纳米管阵列,形成Cu2O/TiO2纳米管异质结复合材料.利用场发射扫描电镜(FESEM)、场发射透射电镜(FETEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行表征,重点研究了Cu2O/TiO2纳米管异质结的光电化学特性和对甲基橙(MO)的可见光催化降解性能.结果表明,Cu2O纳米颗粒均匀附着在TiO2纳米管阵列的管口和中部位置,所制备的Cu2O/TiO2纳米管异质结具有高效的可见光光催化性能;在浓度为0.01 mol?L-1的CuSO4溶液中制得的Cu2O/TiO2纳米管异质结表现出最好的电化学特性和光催化性能;另外,对Cu2O纳米颗粒影响光催化活性的机理进行了讨论.     

Synthesis and Characterization of Magnetic TiO2/SiO2/NiFe2O4 Composite Photocatalysts

Magnetic TiO2/SiO2/NiFe2O4 composite photocatalytic particles with high crystalline TiO2 shell were synthesized via a mild solution route.The prepared composite particles were characterized with X-ray diffraction(XRD),transmission electron microscopy(TEM),high resolution transmission electron microscopy(HRTEM),scanning electron microscopy(SEM),ultraviolet-visible(UV-Vis) spectroscopy and vibrating sample magnetometer(VSM).The results show that the obtained TiO2/SiO2/NiFe2O4 composite particles were composed...     

A new photocatalyst: Bi2TiO4F2 nanoflakes synthesized by a hydrothermal method

A pure phase of Bi(2)TiO(4)F(2) nanoflakes with layered Aurivillius structure are synthesized by a simple hydrothermal method. The as-prepared sample is characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and UV-vis diffuse reflectance spectroscopy. The OH radicals produced during the photocatalytic reaction is detected by a photoluminescence (PL) technique. The electronic structure is investigated by DFT calculations. The photocatalytic properties of Bi(2)TiO(4)F(2) are explored by degradation of Rhodamine B (RhB) and phenol. The results show that Bi(2)TiO(4)F(2) exhibits much higher photocatalytic performances than Bi(4)Ti(3)O(12) due to the unique layered structure and the existence of F. F acts as an electron trapper, which enhances the separation of photogenerated electron-hole pairs, and lead to higher photocatalytic activity. Reaction with terephthalic acid demonstrates that OH radicals are formed as a result of UV irradiation of Bi(4)TiO(4)F(2) in solution, in agreement with the proposed mechanism. Thus, Bi(2)TiO(4)F(2) can be used as a new efficient photocatalyst.     

In situ polypyrrole polymerization enhances the photocatalytic activity of nanofibrous TiO2/SiO2 membranes

PPy@TS nanocomposite with enhanced photocatalytic capability was prepared by in situ polymerizing polypyrrole on the surface of TiO₂/SiO₂ nanofibrous membrane.     

紫外光还原法制备铂填充硅钛复合纳米管及其光催化性能

以SiO2包覆的TiO2纳米管(TiNT@@SiO2)为载体,以H2PtCl6为前驱体,采用紫外光还原法制备了Pt纳米粒子填充的TiNT@@SiO2材料(Pt-TiNT@@SiO2).并采用透射电镜、场发射扫描电镜、电子能谱和X射线衍射等手段对材料样品进行了表征,考察了制备时紫外光照时间和强度以及Pt填充量对其形貌的影...     

铜锡改性纳米二氧化钛光催化氧化还原性能的研究

在复合半导体基础上,采用超声浸渍法对催化剂表面作进一步铜改性,制备了铜锡改性的纳米二氧化钛光催化剂CuO_x-SnO₂/TiO₂,考察了表面铜改性、二氧化锡复合对催化剂光催化氧化还原性能的影响.结果表明,表面铜改性和复合都有利于提高催化剂光催化氧化还原能力,二者间表现出相互增强的作用.结合XRD、XPS、TEM等催化剂表征结果,对铜锡改性纳米二氧化钛光激发机制进行了讨论,提出了二氧化碳光催化还原的可能机制.     

可见光下具有高光子效应和光催化活性的CuS-石墨烯氧化物/TiO2复合材料的制备（英文）

CuS-graphene oxide/TiO2 composites were prepared using a sol-gel method to improve the photocatalytic performance of the photocatalyst. The composites were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray analysis, and transmission electron microscopy. The photocatalytic activities were examined by the degradation of methylene blue (MB) under visible-light irradiation. The photodegradation of MB under visible-light irradiation reached 90.1% after 120 min. The kinetics of MB degradation was plotted alongside the values calculated from the Langmuir-Hinshelwood equation. The CuS-graphene oxide/TiO2 sample prepared using 0.2 mol of TiO2 showed the best photocatalytic activity. This was attributed to a cooperative reaction as a result of increased photoabsorption by graphene oxide and an increased photocatalytic effect by CuS.     

甲醇热还原法制备高分散Cu2O微米立方体及其光催化性能

通过简单的甲醇热还原法制备高分散Cu2O微米立方体,制备过程中无需添加表面活性剂。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)等分析测试手段对样品的物相及形貌进行表征;通过紫外可见漫反射(UV-Vis)及光致发光光谱(PL)对样品的光化学性能进行表征;样品的光催化性能通过可见光(λ>400 nm)催化降解罗丹明B染料(RhB)脱色活性进行测试表征。同时,对样品光催化性能与物理化学性能之间的内在联系进行了研究。结果表明:制备温度对样品的形态及光催化性能有着重要影响,当制备温度为140℃时,可制备得到高分散Cu2O微立方体并且其显示出最优的光催化活性;当制备温度进一步提高时,得到的样品为超细铜粉,样品的光催化性能迅速降低。