花状Cu_2O/Cu复合材料的光催化性能

不采用任何模板,利用原位逐步水热方法一次性合成了花状Cu2O/Cu复合材料.采用X射线衍射、扫描电镜、高分辨透射电镜和自动吸附仪对样品的相结构、形貌和比表面积进行了表征.以偶氮染料Procion Red MX-5B为探针分子,对复合催化剂进行了可见光催化表征.结果表明该复合催化剂中的Cu和Cu2O之间存在相互作用,其催化活性远高于单相Cu2O和商用P25粉末,有望成为污水治理的新型材料.     

罗丹明B敏化TiO2可见光分解水产氢研究

通过低温煅烧处理罗丹明B和P25(TiO₂)的混合物一步合成了罗丹明B敏化的TiO₂复合光催化剂。X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征结果显示,低温煅烧处理未改变P25的晶相结构和形貌。紫外-可见光吸收光谱和红外光谱表征表明,罗丹明B和P25之间发生了强的相互作用,荧光光谱表征结果证实低温煅烧处理导致的强相互作用有利于电子从罗丹明B向P25传输。可见光光催化分解水实验结果表明,250℃下煅烧处理得到的复合光催化剂具有最佳的产氢速率,可达到65.1 μmol/(g·h),是相同光催化反应条件下罗丹明B和P25物理混合光催化剂的1.8倍。     

复合半导体MoS_2/Cu_2O的制备及其光催化性能研究

采用两步法制备了MoS_2/Cu_2O催化剂,对其催化降解甲基橙(MO)性能进行了研究.首先,通过液相剥离和梯度离心获得少数层MoS_2纳米片,然后采用水热还原法在MoS_2纳米片上合成Cu_2O纳米颗粒,形成MoS_2/Cu_2O复合半导体,并分别通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、UV-Vis紫外可见漫反射光谱(DRS)等手段对催化剂的结构进行表征.在可见光下,MoS_2/Cu_2O复合半导体降解MO的效率明显高于纯MoS_2和Cu_2O.为了获得最佳光催化活性,探究了MoS_2质量分数(5%、10%、20%、30%、40%、50%)对MoS_2/Cu_2O复合半导体光催化降解MO的影响.最后,经过5次循环实验,MoS_2/Cu_2O降解率下降为82.5%,循环稳定性有待进一步提高.     

CdS形貌可控制备及其可见光分解水产氢性能

以还原型谷胱甘肽(GSH)作为硫源和结构导向剂水热法“一壶”制备系列硫化镉(CdS)光催化材料,采用透射电镜(HRTEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、比表面分析仪(BET)和光解水产氢反应等对催化材料的微观表面结构、光吸收性能以及光催化性能进行了研究。结果表明:通过调节反应物的nCd/nS比和水热温度等参数可控的制备出分散性好的CdS实心纳米球(s-CdS)、空心纳米球(h-CdS)以及纳米棒(r-CdS)等不同微观形貌的光催化材料。对比研究了不同形貌光催化剂的光解水产氢的宏观性能,发现s-CdS产氢活性最高,h-Cd次之,r-CdS最差。这一结果可归结于构成实心球表面亚微晶的粒径相比其它形貌的小,导致电子-空穴对快速迁移至表面并与溶液反应,抑制体相复合,导致生成的氢气量大大的提高。     

CdS形貌可控制备及其可见光分解水产氢性能

以还原型谷胱甘肽(GSH)作为硫源和结构导向剂水热法“一壶”制备系列硫化镉(CdS)光催化材料,采用透射电镜(HRTEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、比表面分析仪(BET)和光解水产氢反应等对催化材料的微观表面结构、光吸收性能以及光催化性能进行了研究。结果表明：通过调节反应物的nCd/nS比和水热温度等参数可控的制备出分散性好的CdS实心纳米球(s-CdS)、空心纳米球(h-CdS)以及纳米棒(r-CdS)等不同微观形貌的光催化材料。对比研究了不同形貌光催化剂的光解水产氢的宏观性能,发现s-CdS产氢活性最高,h-Cd次之,r-CdS最差。这一结果可归结于构成实心球表面亚微晶的粒径相比其它形貌的小,导致电子-空穴对快速迁移至表面并与溶液反应,抑制体相复合,导致生成的氢气量大大的提高。     

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.     

Cr掺杂Sm2InNbO7的制备及其可见光分解水制氢活性

采用固相法制备了Cr掺杂的光催化剂Sm2InNbO7,通过XRD、BET、UV-Vis DRS等测试手段对催化剂的晶体结构、比表面积以及漫反射光谱进行了表征;基于密度泛函理论,采用Castep软件,计算了Cr掺杂Sm2InNbO7前后的能带结构和态密度;以甲醇为电子给体,在可见光照射下研究了Cr掺杂Sm2InNbO7光催化分解水的析氢活性。结果表明,Cr对Sm2InNbO7的适量掺杂不会改变原晶体的结构,Cr的掺杂拓展了Sm2InNbO7的可见光响应范围,可有助于改善其可见光分解水的析氢活性;Cr的掺杂量存在一个最佳值为:nCr/(nIn+nCr)=2%,此时Cr掺杂的光催化剂Sm2InNbO7的催化活性最高。     

Cu2O/TiO2纳米管阵列异质结的制备及其可见光光电响应性质

采用阳极氧化法制备出结构规整的TiO2纳米管阵列,然后利用电化学沉积法制备出不同电沉积时间下Cu2O/TiO2纳米管阵列异质结.通过SEM和UV-vis对样品进行表征,并对样品的可见光光电转换、光解水等性质进行了测试.结果表明,Cu2O/TiO2纳米管阵列异质结体系在可见光区域有很强的吸收,TiO2与Cu2O之间形成的p-n结具有单向二级管的性质,能有效降低光生电子-空穴对的重组,提高光致电荷分离及电子-空穴对的迁移率.当电沉积时间为30 min时,Cu2O/TiO2纳米管阵列异质结(Cu2O/TiO2NTs-30)表现出最优的可见光光电响应性质.虽然与TiO2纳米管相比,Cu2O/TiO2NTs-30的开路电压减少了0.046 V,但短路电流却提高了4.5倍,最大吸收波长处光电转换效率提高了近6倍.     

花状Cu2O/Cu的水热合成及其光催化性能

以硝酸铜为前驱体, 不采用任何模板, 通过逐步水热法合成了花状Cu2O/Cu复合纳米材料. 用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)对样品进行表征. 结果表明, 花状纳米Cu2O/Cu材料是由长为300-500 nm, 宽为30-70 nm的带状花瓣构成, 在可见光区域有很强的吸收. 复合材料中Cu的含量可以通过反应时间进行调控. 对染料Procion Red MX-5B(PR)的可见光催化降解, Cu能明显提高Cu2O的光催化性能. 当Cu质量分数为27%-71%时, 复合材料Cu2O/Cu的催化活性明显高于单相Cu2O. 与立方体形貌的Cu2O/Cu复合材料相比, 花状纳米Cu2O/Cu复合材料对染料PR有更高的催化降解性能. 且该复合材料有较高的循环回收利用率.     

Cu/Sr3Ti2O7的制备及其光催化分解水制氢活性

采用聚合合成法(PCM)合成出层状钙钛矿结构的Sr3Ti2O7, 进而负载Cu 离子, 制成Cu/Sr3Ti2O7催化剂. 以超纯水和甲醇牺牲剂体系的光催化分解反应为探针, 通过检测氢气生成速率评价了催化剂的光催化性能, 并借助光电子能谱(XPS)、X 射线衍射(XRD)分析、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对催化剂进行了表征. 实验结果表明, Cu 在催化剂中以多价态存在, Cu+和吸附氧有利于光生电子的转移. Cu/Sr3Ti2O7催化剂较之纯Sr3Ti2O7催化剂活性大大提高, Cu 最佳负载量为1.5%(w). 产氢速率可稳定在550-600 μmol·h-1. 还原过的Cu/Sr3Ti2O7催化剂产氢速率最高可达1140.8 μmol·h-1.     

微观形貌可控TiO2的制备及其光解水产氢性能

通过简单的沉淀、水热、溶剂热和溶胶凝胶法分别制备出实心球(s-TiO_2)、空心球(h-TiO_2)、纳米管(a-TNT)和介孔形状(mTiO_2)的锐钛矿晶型结构TiO_2光催化材料。采用HRTEM、FESEM、XRD、UV-Vis、N2吸-脱附和光解水制氢反应等对催化材料的微观表面结构、光吸收性能以及不同形貌光催化剂的光解水制氢的性能对比研究。结果表明:s-TiO_2具有最高的光催化活性,主要归功于s-TiO_2独特的微观形貌结构所致,s-TiO_2是由亚微晶颗粒组成的介孔状实心球,亚微晶粒径相比较其它形貌的材料要小,有利于光生载流子的迁移,抑制电子-空穴对的体相复合,导致活性提高。同时,晶化过程用于传质通道的无序微孔可以束缚用作牺牲剂的CH3OH分子,使得空穴快速被牺牲剂消耗,减少与电子复合。     

微观形貌可控TiO2的制备及其光解水产氢性能

通过简单的沉淀、水热、溶剂热和溶胶凝胶法分别制备出实心球（s-TiO₂）、空心球（h-TiO₂）、纳米管（a-TNT）和介孔形状（m-TiO₂）的锐钛矿晶型结构TiO₂光催化材料。采用HRTEM、FESEM、XRD、UV-Vis、N₂吸-脱附和光解水制氢反应等对催化材料的微观表面结构、光吸收性能以及不同形貌光催化剂的光解水制氢的性能对比研究。结果表明：s-TiO₂具有最高的光催化活性,主要归功于s-TiO₂独特的微观形貌结构所致,s-TiO₂是由亚微晶颗粒组成的介孔状实心球,亚微晶粒径相比较其它形貌的材料要小,有利于光生载流子的迁移,抑制电子-空穴对的体相复合,导致活性提高。同时,晶化过程用于传质通道的无序微孔可以束缚用作牺牲剂的CH₃OH分子,使得空穴快速被牺牲剂消耗,减少与电子复合。     

立方状和球状氧化亚铜的制备及其光催化性质

利用室温液相还原法和低温水热法制备了立方状和球状氧化亚铜,通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜对合成产物进行了表征。 以合成产物光催化降解偶氮染料甲基橙为模型,研究了不同形貌Cu2O的光催化性能,结果表明,球状氧化亚铜对甲基橙的脱色率达89.0%,球状氧化亚铜/Fenton复合体系中甲基橙的脱色率达98.2%。 初步探讨了Cu2O粉体催化降解甲基橙的过程和机理。     

交联累托石/Cu2O纳米复合材料的制备及可见光催化性能

以醋酸铜为原料, 交联累托石(CN-REC)为载体和模板, 制备了CN-REC /Cu₂O纳米复合材料. 利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等技术对复合材料的形貌、表面结构、层间微结构、光响应性能进行了研究. 结果表明: CN-REC对Cu₂O的形貌具有较好的调控作用, Cu₂O均匀分散负载于CN-REC的层间和片层表面; Cu₂O和CN-REC通过Si―O―Cu键发生相互作用; 复合材料的能带隙变宽、光响应能力增强. 以卤素灯为可见光光源, 活性艳红(X-3B)为目标污染物, 研究了复合材料的可见光催化性能, 结果表明, 光催化反应过程符合L-H动力学模型, 2 h内浓度为160 mg·L^-1的X-3B去除效率可超过80%.     

共沉淀-气固法合成Sm2Ti2S2O5催化剂及可见光制氢性能

用一种改进的共沉淀-气固反应法制备了Sm2Ti2S2O5光催化剂.通过紫外-可见(UV-Vis)漫反射、X射线衍射(XRD)对催化剂进行了表征.以甲酸为电子给体,考察了光催化剂在可见光照射下的制氧活性.研究结果表明,相对于传统的高温固相反应来说,用改进的共沉淀-气固反应法制备Sm2Ti2S2O5,能有效地降低反应温度,...     

Controllable Synthesis of Fe-Doped NiCo2O4 Nanobelts as Superior Catalysts for Oxygen Evolution Reaction

As one of the promising clean and renewable technologies, water splitting has been a hot topic, especially the half-reaction of oxygen evolution reaction (OER) due to its sluggish and complex kinetics. Hence, Fe-doped NiCo₂O₄ nanobelts were designed and prepared as catalysts toward OER. By increasing the Fe amount, the catalytic performances of the as-synthesized products went up and then decreased. Profiting from the synergistic effect between Fe atom and NiCo₂O₄, all the Fe-NiCo₂O₄ catalysts exhibited superior catalytic activities to the corresponding NiCo₂O₄. In addition, the characteristic nanobelt architecture facilitates the conduction of electrons and the exposure of active sites. With the optimal Fe content, the 9.1 % Fe-NiCo₂O₄ yielded the smallest overpotential and Tafel slope among the catalysts, distinctly lower than that of RuO₂.     

Cu/S-TiO2光催化剂的制备及其可见光催化性能

分别采用化学镀铜法、化学还原法、浸渍法制备了3种Cu负载的S-TiO2光催化剂,综合利用UV-Vis、XRD、XPS、EXAFS、SEM和FESEM技术对制备的Cu/S-TiO2光催化材料的结构和光电子性能进行了表征.结果表明,化学镀铜法和浸渍法负载的铜物种为Cu2O和CuO,化学还原法制备的铜为Cu和Cu2O.化学镀铜法制备的Cu/S-TiO2光催化剂不仅对可见光具有很强的吸收能力,而且负载的铜物种连续、均匀地分散在S-TiO2表面,这种结构有利于光生电子的捕获、转移和分离.因此,化学镀铜法制备的Cu/S-TiO2在不同可见光波段(λ>420 nm,λ>500 nm)条件下光催化重整甲醇水溶液制氢反应中都表现出最高的催化活性,同时在模拟太阳光条件下以及稳定性实验的测试中也表现出优秀的性质,因此对其催化作用/反应机理进行了探讨.