片花状ZnO@碳球核壳结构的制备及太阳光催化性能

采用水热法合成具有核壳结构的片花状ZnO@碳球系列复合物(ZnO@C)。利用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),红外光谱(FTIR),紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),荧光光谱(PL)以及N2吸附-脱附等技术对所合成样品进行表征,结果表明,碳球被ZnO纳米片包裹形成具有核壳结构的片花状复合物,碳球的存在增加了ZnO对可见光的吸收,有效抑制了光生电子空穴对的复合。在模拟太阳光下,对活性染料GR黑及甲硝唑的光催化降解测试结果显示,ZnO@C系列复合物的光催化性能均高于纯ZnO,其中ZnO@C-2样品表现出最好的光催化性能,其光催化降解GR黑和甲硝唑的速率分别为纯ZnO的4.2倍和2.1倍。     

片花状ZnO@碳球核壳结构的制备及太阳光催化性能

采用水热法合成具有核壳结构的片花状ZnO@碳球系列复合物（ZnO@C）。利用X射线衍射（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,X射线光电子能谱（XPS）,红外光谱（FTIR）,紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）,荧光光谱（PL）以及N₂吸附-脱附等技术对所合成样品进行表征,结果表明,碳球被ZnO纳米片包裹形成具有核壳结构的片花状复合物,碳球的存在增加了ZnO对可见光的吸收,有效抑制了光生电子空穴对的复合。在模拟太阳光下,对活性染料GR黑及甲硝唑的光催化降解测试结果显示,ZnO@C系列复合物的光催化性能均高于纯ZnO,其中ZnO@C-2样品表现出最好的光催化性能,其光催化降解GR黑和甲硝唑的速率分别为纯ZnO的4.2倍和2.1倍。     

直接Z型MIL-100(Fe)/BiOBr异质结的构建及光芬顿降解磺胺甲恶唑的性能

通过原位共沉淀法可控制备了系列直接Z型MIL-100(Fe)/BiOBr异质结。使用粉末X射线衍射(PXRD)、傅里叶红外变换(FTIR)光谱、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电镜(SEM)、高倍透射电镜(HRTEM)以及 X 射线光电子能谱(XPS)对MIL-100(Fe)/BiOBr 异质结晶体结构、微观形貌、光学性能、化学组成进行表征。以低功率发光二级管可见光为光源，探究了MIL-100(Fe)/BiOBr异质结光芬顿降解磺胺甲恶唑(SMX)性能。最佳反应体系MB-7/Vis/H₂O₂(MB-7是MIL-100(Fe)质量为BiOBr质量的10%时制备的样品)在光源照射70 min后可降解99.8% SMX(5 mg·L^-1)。同时，还考察了H₂O₂浓度、催化剂投加量、pH值以及无机阴离子对 MB-7/Vis/H₂O₂降解 SMX 影响。MB-7/Vis/H₂O₂能够在经过 5轮循环降解实验后保持 95% 以上的 SMX 降解效率，表明其具有较好的循环稳定性。通过光致发光(PL)光谱、光电化学测试、活性物质捕获实验以及电子自旋共振(ESR)技术对光芬顿降解SMX机理进行了揭示。增强的光芬顿活性的机制主要来自于异质结的构建加速了光生载流子的分离，进而促进了活性物质产生以及Fe³⁺/Fe²⁺的循环。     

直接Z型MIL-100(Fe)/BiOBr异质结的构建及光芬顿降解磺胺甲恶唑的性能

通过原位共沉淀法可控制备了系列直接Z型MIL-100(Fe)/Bi OBr异质结。使用粉末X射线衍射(PXRD)、傅里叶红外变换(FTIR)光谱、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电镜(SEM)、高倍透射电镜(HRTEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对MIL-100(Fe)/Bi OBr异质结晶体结构、微观形貌、光学性能、化学组成进行表征。以低功率发光二级管可见光为光源,探究了MIL-100(Fe)/Bi OBr异质结光芬顿降解磺胺甲恶唑(SMX)性能。最佳反应体系MB-7/Vis/H₂O₂(MB-7是MIL-100(Fe)质量为Bi OBr质量的70%时制备的样品)在光源照射70 min后可降解99.8%SMX(5 mg·L^-1)。同时,还考察了H₂O₂浓度、催化剂投加量、p H值以及无机阴离子对MB-7/Vis/H₂O₂降解SMX影响。MB-7/Vis/H₂O₂能够在经过...     

Ce掺杂Bi2MoO6/TiO2纳米纤维异质结的制备及可见光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO₂纳米纤维为基质,通过溶剂热法制备了异质结型稀土Ce掺杂Bi₂MoO₆/TiO₂复合纳米纤维。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电镜（TEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）以及荧光光谱（PL）等分析测试手段对样品的物相、形貌和光学性能等进行表征。以罗丹明B为模拟有机污染物,研究了样品的可见光催化性能。结果表明：在稀土掺杂样品中,Ce离子进入Bi₂MoO₆晶格,部分取代Bi³⁺,导致晶胞膨胀,晶格畸变,形成缺陷;与TiO₂复合形成异质结,有利于光生电荷的产生、转移和有效分离,从而提高TiO₂纳米纤维的光催化活性。可见光照射180 min,罗丹明B的降解率达到95.1%。经5次循环光催化降解活性基本不变,样品具有良好的光催化稳定性。     

Ce掺杂Bi2MoO6/TiO2纳米纤维异质结的制备及可见光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO_2纳米纤维为基质,通过溶剂热法制备了异质结型稀土Ce掺杂Bi_2MoO_6/TiO_2复合纳米纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)以及荧光光谱(PL)等分析测试手段对样品的物相、形貌和光学性能等进行表征。以罗丹明B为模拟有机污染物,研究了样品的可见光催化性能。结果表明:在稀土掺杂样品中,Ce离子进入Bi_2MoO_6晶格,部分取代Bi3+,导致晶胞膨胀,晶格畸变,形成缺陷;与TiO_2复合形成异质结,有利于光生电荷的产生、转移和有效分离,从而提高TiO_2纳米纤维的光催化活性。可见光照射180 min,罗丹明B的降解率达到95.1%。经5次循环光催化降解活性基本不变,样品具有良好的光催化稳定性。     

Zr离子掺杂TiO2可见光催化剂光催化活性的研究

本文采用溶胶-凝胶法制备了Zr离子掺杂TiO₂光催化剂。光催化降解对氯苯酚实验表明,Zr离子掺杂浓度为10%时活性最高,其紫外光、可见光催化活性分别是纯TiO₂的1.5倍和4倍。利用XRD、Raman、XPS、UV-Vis DRS、PL等技术对样品进行了表征,结果表明：Zr离子以取代式掺杂方式进入TiO₂晶格,在TiO₂导带下方形成掺杂能级,增强了可见光响应,促进了光生载流子的分离,此外Zr离子掺杂在催化剂表面引入大量表面缺陷,增加了表面羟基物种,从而使得Zr离子掺杂TiO₂光催化剂的紫外、可见光催化活性显著提高。     

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.     

Fabrication,characterization, and photocatalytic performance of TiO<Subscript>2</Subscript> hybridized with SiO<Subscript>2</Subscript>

Nanostructures TiO₂–SiO₂ photocatalysts were successfully synthesized using the sol-gel method, hydro-calcination, co-precipitation and room-temperature solid-phase synthesis technology. X-ray powder diffraction pattern (XRD), Fourier transform infrared spectrum (FTIR), photoluminescence (PL) spectra, thermal analyses (TG–DTA), scanning electron micrographs (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS) were used to characterize the as-synthesized catalysts. Photocatalytic performances of the catalysts were evaluated by the degradation of methyl orange (MO) under s imulated natural light and the degradation rate of MO is 97.2%. The composites showed a good stability: after five recycling runs there are no significant decreases in the photocatalytic activity. The photodegradation of methylene blue, rhodamine B, methyl violet, naphthol green B, basic fuchsin, malachite green, and methyl red were also tested, and the degradation rate of dyes could reach over 94.2 %. A possible mechanism for the photocatalysis with the TiO₂–SiO₂ was proposed.     

Characterization, activity and mechanisms of a visible light driven photocatalyst: Manganese and iron co-modified TiO2 nanoparticles

An attempt was made to prepare Mn,Fe-codoped nanostructured TiO₂ photocatalyst for visible light assisted degradation of an azo dye (methylene blue) in aqueous solutions by a sol-gel process. The asprepared nanoparticles were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), UV-vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS) and photoluminescence spectra (PL) techniques. The photocatalytic activity of Mn,Fe-codoped TiO₂ catalyst was evaluated by measuring degradation rates of methylene blue (MB) under visible light. The results showed that doping with the manganese and iron ions significantly enhanced the photocatalytic activity for MB degradation under visible light irradiation. This was ascribed to the fact that a small amount of manganese and iron dopants simultaneously increased MB adsorption capacity and separation efficiency of electron-hole pairs. The results of DRS showed that Mn,Fe-codoped TiO₂ had significant absorption between 400 and 500 nm, which increased with the increase of manganese ion content. It is found that the stronger the PL intensity, the higher the photocatalytic activity. This could be explained by the points that PL spectra mainly resulted from surface oxygen vacancies and defects during the process of PL, while surface oxygen vacancies and defects could be favorable in capturing the photoinduced electrons during the process of photocatalytic reactions, so that the recombination of photoinduced electrons and holes could be effectively inhibited.     

N掺杂可见光化催化剂的研究

The N-doped, yellow colored titanium oxide photocatalysts were prepared with Ti(SO4)2 and NH4HCO3 as precursors by precipitation method. The photocatalytic ability under the irradiation of UV or visible light for the catalysts prepared was studied by degradation of styphnic acid. The materials were characterized by EDS, XRD, FTIR, UV-Vis DRS, and XPS. The results indicate that the photocatalytic ability of catalysts is improved, especially the ability of visible light response. The results of UV-Vis DRS show that the response wavelength range of N-dopped nitrogen is red shifted, the absorption region is expanded to 476 nm.     

漂浮型BiFeO3/膨胀珍珠岩的制备及其可见光催化性能

利用水热法制备了新颖的、漂浮型的膨胀珍珠岩(EP)负载BiFeO₃(BiFeO₃/EP)复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)对制备的复合材料进行了表征与分析。SEM和TEM结果清楚地表明BiFeO₃纳米粒子已被负载到EP表面。与纯BiFeO₃相比,BiFeO₃/EP复合材料明显提高了对可见光的吸收能力,减小了带隙宽度,在可见光下对亚甲基蓝(MB)的降解表现出更强的光催化活性。其中,70%BiFeO₃/EP复合材料对MB染料废水的光催化活性最高,其光催化反应一级速率常数是纯BiFeO₃的2.2倍。由于质轻中空的特点,制备的BiFeO₃/EP颗粒漂浮在液面上,有利于相分离和反应后光催化剂的回收。材料的重复性试验表明,复合材料在MB光降解过程中是相当稳定的。     

Fe2O3/ZnO/ZnFe2O4 composites for the efficient photocatalytic degradation of organic dyes under visible light

In this study, novel ternary Fe₂O₃/ZnO/ZnFe₂O₄ (ZFO) composites were successfully prepared through a simple hydrothermal reaction with subsequent thermal treatment. The as-prepared products were characterized by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis, Barrett-Joyner-Halenda (BJH) measurement, and UV–vis diffuse reflectance spectroscopy (UV–vis DRS). The photocatalytic degradation of rhodamine B (Rh B) under visible light irradiation indicated that the ZFO composites calcined at 500 °C has the best photocatalytic activity (the photocatalytic degradation efficiency can reach up to 95.7% within 60 min) and can maintain a stable photocatalytic degradation efficiency for at least three cycles. In addition, the photocatalytic activity of ZFO composites toward dye decomposition follows the order cationic Rh B > anionic methyl orange. Finally, using different scavengers, superoxide and hydroxyl radicals were identified as the primary active species during the degradation reaction of Rh B.     

Bi/BiVO4&Bi4V2O11复合催化剂的制备及其光催化性能

经由溶剂热反应、光辅助还原过程制备Bi/Bi VO_4Bi_4V_2O_(11)纳米复合光催化材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、N_2吸附-脱附等温线和光致发光(PL)等手段对该复合物进行表征。实验结果表明当金属Bi与BiVO_4Bi_4V_2O_(11)的质量比值为0.8,可见光照射30 min时,Bi/BiVO_4Bi_4V_2O_(11)复合催化剂对罗丹明B(RhB)的降解率可达95.6%。此外,Bi/BiVO_4Bi_4V_2O_(11)对四环素(TC)的降解也表现出增强的光催化性能。Bi/BiVO_4Bi_4V_2O_(11)复合材料提升的光催化性能可能归因于金属Bi的表面等离子体共振(SPR)效应、拓宽的可见光吸收范围和增大的比表面积。此外,提出了复合光催化剂可能的光催化机理。     

一锅法制备Co3O4/g-C3N4复合光催化剂及其光催化性能

以三聚氰胺和六水合氯化钴为原料,一锅法制备Co_3O_4负载的多孔石墨相氮化碳(Co_3O_4/g-C_3N_4)复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL)等手段对其结构和光学特性进行表征。以盐酸四环素(TC)为目标污染物,评价了不同负载量Co_3O_4/g-C_3N_4复合光催化剂的可见光催化性能。结果表明,所制备的Co_3O_4/g-C_3N_4复合光催化剂为多孔结构,其比表面积较大,并在可见光区域具有显著的吸收。利用原位生成的Co_3O_4纳米粒子在氮化碳表面形成异质结构,可有效转移光生载流子,降低光生电子-空穴的再结合率,从而提高光催化活性。并且存在最佳Co_3O_4复合量,当六水合氯化钴加入量为三聚氰胺的8%(w/w)时,所制备的复合光催化剂CoCN-8具有最佳的光催化性能。在可见光的照射下,60 min内可降解85%的TC,而同样条件下,纯g-C_3N_4仅降解23%的TC。     

LaCoO3晶格结构内外Mg的同步改性及其光催化性能

运用溶胶-凝胶法同步获得了LaCoO₃钙钛矿晶格结构内Mg²⁺的掺杂改性及晶格结构外MgO的异质结复合改性。观察到了同步改性后LaCoO₃催化剂上水体罗丹明B（RhB）光催化降解活性的显著提升,相同实验条件下最适Mg含量改性LaCoO₃上RhB的降解率从原始LaCoO₃的58%显著提升至98%,表观一级动力学常数为改性前催化剂的4.5倍。运用X射线衍射（XRD）、氮气低温吸附-脱附（BET法）、扫描及透射电子显微镜（SEM,TEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射（DRS）及光致发光光谱（PL）等分析和表征系统探讨了改性前后催化剂的理化特征。结果表明,约10% Co³⁺晶格结点可为Mg²⁺掺杂取代而LaCoO₃钙钛矿结构基本保持不变,适量Mg²⁺对Co³⁺的掺杂取代可形成晶格畸变和杂质能级、衍生Co⁴⁺及促进溶氧吸附从而有利于RhB的光催化降解,过量掺杂的Mg则可能成为光生载流子复合中心从而不利于RhB的去除。适量MgO异质结复合改性LaCoO₃一方面赋予复合催化剂较大表面积,利于RhB富集,也赋予丰富的表面羟基利于光生电子的捕获并衍生活性羟基自由基;另一方面还可能通过LaCoO₃与MgO异质结间电子的跃迁和流动以及晶格氧空位抑制光生载流子的复合,提高复合催化剂的光量子效率。     

Photocatalytic hydrogen generation of Pt-Sr(Zr1 − x Y x )O3 − δ -TiO2 heterojunction under the irradiation of simulated sunlight

The Pt-Sr(Zr_{1 − x} Y _x )O_{3 − δ} -TiO₂(Pt-SZYT) heterojunction photocatalysts were prepared by a photodeposition method. The composite particles were characterized by XRD, SEM, UV-Vis DRS, and PL techniques. Photocatalytic hydrogen generation in H₂C₂O₄ aqueous solution under the irradiation of simulated sunlight was used as a probe reaction to evaluate the photocatalytic activity of the photocatalysts. The effects of the content of Pt loading and the concentration of oxalic acid on the photocatalytic activity of the catalyst were discussed. The continuous photocatalytic activity of the Pt-SZYT and the relationship between PL intensity and hydrogen generation were also discussed. The results show that Pt-SZYT catalysts had high photocatalytic activity of hydrogen generation. The content of Pt loading and the concentration of oxalic acid have important influence on the photocatalytic hydrogen generation. The optimal loading content of platinum was 0.90 mass%. Under this condition, the average rate of photocatalytic hydrogen generation was 1.68 mmol·h⁻¹ when the concentration of oxalic acid was 50 mmol·L⁻¹. The higher the photocatalytic activity, the weaker the PL intensity, which was demonstrated by the analysis of PL spectra. __________ Translated from Acta Chimica Sinica, 2008, 61 (in Chinese)     

LaCoO3晶格结构内外Mg的同步改性及其光催化性能

运用溶胶-凝胶法同步获得了LaCoO_3钙钛矿晶格结构内Mg~(2+)的掺杂改性及晶格结构外MgO的异质结复合改性。观察到了同步改性后LaCoO_3催化剂上水体罗丹明B(RhB)光催化降解活性的显著提升,相同实验条件下最适Mg含量改性LaCoO_3上RhB的降解率从原始LaCoO_3的58%显著提升至98%,表观一级动力学常数为改性前催化剂的4.5倍。运用X射线衍射(XRD)、氮气低温吸附-脱附(BET法)、扫描及透射电子显微镜(SEM,TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(DRS)及光致发光光谱(PL)等分析和表征系统探讨了改性前后催化剂的理化特征。结果表明,约10%Co~(3+)晶格结点可为Mg~(2+)掺杂取代而LaCoO_3钙钛矿结构基本保持不变,适量Mg~(2+)对Co~(3+)的掺杂取代可形成晶格畸变和杂质能级、衍生Co~(4+)及促进溶氧吸附从而有利于RhB的光催化降解,过量掺杂的Mg则可能成为光生载流子复合中心从而不利于RhB的去除。适量MgO异质结复合改性LaCoO_3一方面赋予复合催化剂较大表面积,利于RhB富集,也赋予丰富的表面羟基利于光生电子的捕获并衍生活性羟基自由基;另一方面还可能通过LaCoO_3与MgO异质结间电子的跃迁和流动以及晶格氧空位抑制光生载流子的复合,提高复合催化剂的光量子效率。     

火焰辅助热解方法制备Ag2O/TiO2及其光催化制氢性能

以钛酸丁酯和硝酸银为前驱体,采用一步火焰辅助热解法制备了Ag₂O/TiO₂光催化剂并研究了样品在紫外-可见光照射下的光催化制氢性能。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-Vis DRS）对样品进行了表征。XRD结果表明TiO₂均为锐钛矿晶型,Ag的引入对XRD结果无明显影响。SEM图显示未修饰的TiO₂是微球形貌,随着引入Ag含量的增加,微球减少直至消失。通过XPS分析和化学沉淀法表明样品中Ag的存在形式为Ag₂O。UV-Vis DRS测试发现引入Ag后提高了样品的光吸收。前驱体中Ag的量影响样品的光催化活性,最高的光催化制氢的活性可以达到相同条件下的P25的15倍。对光催化反应后的样品进行分析,认为在光催化过程中部分Ag₂O通过光生电子转化为Ag形成Ag/TiO₂,进一步提高光催化制氢活性。     

火焰辅助热解方法制备Ag_2O/TiO_2及其光催化制氢性能

以钛酸丁酯和硝酸银为前驱体,采用一步火焰辅助热解法制备了Ag_2O/TiO_2光催化剂并研究了样品在紫外-可见光照射下的光催化制氢性能。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)对样品进行了表征。XRD结果表明TiO_2均为锐钛矿晶型,Ag的引入对XRD结果无明显影响。SEM图显示未修饰的TiO_2是微球形貌,随着引入Ag含量的增加,微球减少直至消失。通过XPS分析和化学沉淀法表明样品中Ag的存在形式为Ag_2O。UV-Vis DRS测试发现引入Ag后提高了样品的光吸收。前驱体中Ag的量影响样品的光催化活性,最高的光催化制氢的活性可以达到相同条件下的P25的15倍。对光催化反应后的样品进行分析,认为在光催化过程中部分Ag_2O通过光生电子转化为Ag形成Ag/TiO_2,进一步提高光催化制氢活性。