可见光响应的Co3(PO4)2/Ag3PO4纳米复合光催化剂的制备及表征

采用简单的化学偏聚法合成出Ag3PO4纳米颗粒、磷酸钴(Co3(PO4)2,CoP)纳米片以及它们两者的纳米复合结构(CoP/Ag3PO4),同时还比较了它们的可见光催化活性.采用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱以及光致发光谱等手段对其形貌、结构、光学以及可见光催化性能等进行表征.结果表明,CoP/Ag3PO4复合纳米结构的可见光降解甲基橙(MO)的速率和循环稳定性均明显优于其它两种物质.这表明CoP应该起着共催化剂的作用,它能够抑制光生电子与空穴之间的复合,并且提供大量高活性的光生空穴.此外,我们还发现CoP/Ag3PO4降解另一种阳离子型染料——罗丹明B(RhB)的能力则远不如纯Ag3PO4,这可能是与光催化剂的表面性质发生改变有关,造成更低的RhB吸附能力.本文提供了一种廉价制备高效可见光催化剂的新方法.     

磁性AgBr/Ag3PO4/ZnFe2O4复合催化剂的制备及光催化性能

水热法结合原位沉淀法成功制备新型磁性溴化银/磷酸银/铁酸锌(AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄)复合催化剂,并通过X射线衍射、能量色散X射线、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱对其晶相结构、组成、形貌及吸光性能进行了表征。在可见光照射下,所制备的AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄复合催化剂光催化降解罗丹明B (RhB)的活性优于Ag3PO4/ZnFe₂O₄、AgBr/ZnFe₂O₄和P25 TiO₂。在酸性和碱性溶液中,AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄光催化剂呈现出优良光催化性能。在AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄体系中,光催化降解RhB的速率随着反应体系温度的升高而增大,由阿伦尼乌斯方程计算获得反应体系活化能为31.9 kJ·mol^-1。AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄复合材料优异的可见光催化活性归因于光生电荷的有效分离,所产生的超氧自由基和空穴是RhB降解的主要活性物种。     

GO/Ag3PO4复合光催化剂的制备、表征及光催化性能

以石墨粉为原料,采用Hummers氧化法合成氧化石墨烯(GO).然后在超声作用下,将不同含量的Ag₃PO₄沉积在GO上,制备了一系列4% (w,质量分数) GO/Ag₃PO₄、8% GO/Ag₃PO₄、16% GO/Ag₃PO₄和32% GO/Ag₃PO₄复合光催化剂.对所制备的光催化剂运用N₂物理吸附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段进行了表征,并在可见光下考察了GO含量对Ag₃PO₄光催化降解甲基橙(MO)的性能.结果表明, GO能够和Ag₃PO₄实现均匀复合.复合GO提高了催化剂的比表面积,改善了催化剂的吸附性能.复合16% GO使Ag₃PO₄光催化活性提高最显著, 120 min内对MO的降解率达到83%,是纯Ag₃PO₄光催化活性的7.5倍. GO能提高催化剂的比表面积,促进光生电子-空穴(e^-/h⁺)的分离,产生更多活性自由基,从而提高Ag₃PO₄光催化的活性和稳定性.     

太阳光响应型Ag2S/Ag3PO4复合材料的制备及催化降解水杨酸

以AgNO₃, Na₂HPO₄和硫粉为原料, 采用共沉淀-水热法合成了具有太阳光响应型Ag₂S/Ag₃PO₄复合材料, 运用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线粉末衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射(UV-Vis DR)光谱等方法对样品进行了表征, 并在模拟太阳光条件下, 考察了Ag₂S/Ag₃PO₄对水杨酸的光催化降解效率. 结果表明, 与Ag₃PO₄相比, Ag₂S的负载量为1%(质量分数)时Ag₂S/Ag₃PO₄粒径变小, 呈立方晶相结构; Ag₂S/Ag₃PO₄复合材料可以有效促进光生电子-空穴分离, 使Ag₃PO₄禁带宽度降低到2.24 eV, 并增强了可见光的吸收能力. 在Ag₂S负载量为1%, 120 ℃水热4 h条件下, Ag₂S/Ag₃PO₄复合材料具有最佳光催化活性, 经模拟太阳光照射60 min对10 mg/L的水杨酸去除率达到88.2%.     

Synthesis of Z-scheme g-C3N4 nanosheets/Ag3PO4 photocatalysts with enhanced visible-light photocatalytic performance for the degradation of tetracycline and dye

Graphene-like C3N4/Ag3PO4 photocatalysts are synthesized by calcination and solutions precipitating method.The obtained g-C3N4/Ag3PO4 composites display excellent photocatalytic activity for the degradation of methylene orange(MO),rhodamine B(RhB)and tetracycline(TC)under visible light irradiation.The solutions containing RhB(10 mg/L)and MO(10 mg/L)can be efficiently degraded within15 min and 30 min.Especially,nearly 80%of TC(50 mg/L)is degraded within 20 min.which are much better than those of pure g-C3N4 nanosheets and Ag3PO4,implying that strong interaction and reasonable energy band alignment in the contact interface can effectively transfer the carries.Furthermore,the g-C3N4/Ag3PO4 composites exhibit the improved stability,and only a slight decrease is observed after three recycling runs.Moreover,the impact of inorganic ions and PH values on the degradation performance is rather small.The Z-scheme photocatalytic mechanism of the g-C3N4/Ag3PO4 composites based on the active species trapping experimental is proposed.This work demonstrates the promising applications of the g-C3N4/Ag3PO4 composites in environmental issues.     

Ag_3PO_4/BiVO_4复合光催化剂的制备及可见光催化降解染料(英文)

结合回流法和原位沉淀法成功制备磷酸银/矾酸铋(Ag3PO4/BiVO4)复合光催化剂.通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散X射线光谱(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及光致发光(PL)光谱对制备样品进行表征.XRD和FESEM结果表明成功制备Ag3PO4/BiVO4复合光催化剂.采用节能发光二极管灯(LED)作为可见光光源,在低消耗光催化系统中评价制备样品可见光催化降解染料的活性.当Ag3PO4和BiVO4的组成摩尔比为1:3时,复合Ag3PO4/BiVO4光催化剂呈现出高于纯相Ag3PO4的催化活性,可减少Ag3PO4的使用量.Ag3PO4/BiVO4复合光催化剂在中性溶液中表现出高活性,同时证实其对阳离子染料的光催化降解效果强于阴离子染料.在Ag3PO4/BiVO4系统中,超氧自由基和空穴是主要的活性物种.经过三次循环利用,Ag3PO4/BiVO4复合催化剂的可见光催化活性表现出不同程度的降低,归因于降解过程中产生金属银.     

Ag/Ag_3PO_4/g-C_3N_4复合光催化剂的合成与再生及其可见光下的光催化性能(英文)

研究了用离子交换沉淀法制备的Ag/Ag3PO4/g-C3N4的可见光光催化性能及再生方法.通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱及X射线光电子能谱(XPS)对其进行了结构特性分析.XRD结果显示再生后催化剂的结构未发生改变.FESEM及UV-Vis分析结果说明催化剂由Ag3PO4与g-C3N4复合而成.XPS分析结果表明催化剂表面出现少量的银单质.利用可见光(λ420nm)照射下的苯酚降解实验评价了样品的光催化活性,并通过活性物种及能带结构的分析对催化剂的光催化机理进行了推测.研究表明,Ag/Ag3PO4/g-C3N4的光催化活性明显高于纯Ag3PO4及纯g-C3N4,主要原因归结为单质银、Ag3PO4及g-C3N4的协同效应.经过氧化氢和磷酸氢铵钠(NaNH4HPO4)的再生可完全恢复催化剂的活性,这表明该绿色环保的再生方法可实现Ag/Ag3PO4/g-C3N4催化剂在环境中的实际应用.     

Ag_3XO_4(X=P,As,V)电子结构及光催化性质的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理对Ag_3XO_4(X=P,As,V)电子结构及光催化性质进行了对比研究。与Ag_3XO_4相比,Ag_3VO_4较好的光催化稳定性主要源于其结构中Ag-O间较强的作用力增加了对Ag+的控制,而Ag_3VO_4弱的光催化活性与其导带底中存在d轨道成份以及较低的价带边势(2.335 V,vs NHE)有关;对Ag_3AsO_4而言,其优于Ag_3XO_4光催化活性的原因基于三个方面:(1)由高分散Ags-Ags杂化轨道构成的导带底能带;(2)窄的带隙(1.91 e V);(3)宽的可见光响应范围以及高的光吸收系数。此外,Ag_3XO_4(X=P,As,V)均为间接带隙半导体光催化材料,其中,Ag_3VO_4有用于分解水制氢研究的可能;上述计算结果与实验结果吻合。     

Ag_3PO_4表面热力学性质及光催化原位过程热动力学的晶面效应

采用湿化学法制备了立方体{100}、四面体{111}和菱形十二面体{110}磷酸银微晶,通过场发射扫描电镜(FE-SEM),X射线粉末衍射(XRD),固体紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),光电流,光致发光(PL)对催化剂的组分、结构、形貌及光电性质进行了系统表征。以罗丹明B(Rh B)为目标污染物,对不同形貌Ag_3PO_4微晶的可见光催化活性进行了探究。通过微热量技术结合过渡态理论和热化学循环原理对Ag_3PO_4的摩尔表面Gibbs自由能进行了测定,其数值分别为1.2972、0.9621、0.5414 k J?mol-1。采用自主设计的新型LED光-微热量系统获取了Ag_3PO_4原位光催化降解Rh B 2 h的热效应和稳定放热阶段的热焓变化率,并对其热谱曲线进行了合理的解析。结果表明,Ag_3PO_4的催化活性与原位光催化降解Rh B的热效应、热焓变化率以及摩尔表面Gibbs自由能皆呈正相关。此外,通过捕获剂实验和电子顺磁共振(ESR)确定了Ag_3PO_4光催化降解Rh B过程的主要活性基团。     

{110}晶面取向Ag3PO4多面体的水热制备及可见光催化活性

采用简易水热法在聚乙二醇-6000 (PEG-6000)辅助下合成了Ag₃PO₄多面体.系统考察了水热反应温度、时间及PEG-6000用量对产物形貌和结构的影响.通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光(PL)光谱等测试手段对光催化剂进行了表征.结果表明,适宜的水热温度及PEG-6000用量是制备具有{110}活性晶面取向Ag₃PO₄多面体的必要条件,该多面体通过纳米颗粒的Ostwald熟化效应生长而成.可见光催化降解罗丹明B (RhB)的实验表明,该Ag₃PO₄多面体活性明显优于其它水热条件下所制备的非{110}取向晶面样品和离子交换法所得纳米颗粒,其降解反应速率常数(k)为离子交换法所得Ag₃PO₄纳米颗粒的8.3倍.总有机碳含量(TOC)及循环实验证明,该Ag₃PO₄多面体可以有效地矿化RhB并保持较好的循环稳定性.活性自由基捕获实验表明,空穴(h⁺)和羟基自由基(·OH)是光催化氧化的主要活性物种.结合活性物种的氧化还原电位以及Ag₃PO₄的能带结构分析,提出了催化反应界面光生电子-空穴(e^--h⁺)对的分离及转移机制.     

复合碳纳米管增强纳米Ag_2CO_3的可见光催化活性和稳定性

在二甲基甲酰胺溶液中,通过简单的沉淀法制备了纳米Ag2CO3和碳纳米管(CNT)的复合物.用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电镜(SEM)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱(DRS)表征了所制备的Ag2CO3/CNT复合物,通过在可见光下降解甲基橙(MO)检测了样品的光催化活性.结果表明,纳米Ag2CO3颗粒与CNT结合良好.CNT的含量为1.5%(w)的Ag2CO3/1.5%CNT复合物活性最高,经过60 min的降解,甲基橙的降解率达到93%.与纯相纳米Ag2CO3比较,CNT的加入还提高了Ag2CO3的稳定性,经过三次循环降解,Ag2CO3/1.5%CNT复合物还能降解81%的甲基橙,而纳米Ag2CO3只能降解59.5%的甲基橙.其活性和稳定性提高的原因是由于CNT的高导电性,它不仅促进了电子-空穴对的分离,还能快速转移产生的光生电子.     

钒酸银/氧化石墨烯复合物的制备和可见光催化性能

通过改进Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),采用液相沉淀法合成了Ag₃VO₄/GO复合物,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱等技术手段对样品进行了测试表征;并在可见光辐射下(λ≥420 nm)考察了复合物催化剂中GO含量对Ag₃VO₄光催化降解甲基橙溶液(MO)的性能影响。 结果表明,掺杂质量分数2%的GO复合物光催化活性提高最显著,30 min内对MO的降解率可达到89%以上,是纯Ag₃VO₄光催化活性的3倍。     

Ag3PO4溶解热力学函数的晶面效应与温度效应

在室温下制备了立方体{100}、 四面体{111}、 菱形十二面体{110}和块体Ag₃PO₄微晶, 并进行了表征. 测定了其在不同温度下水溶液中的电导率, 结合强电解质溶液和溶解热力学理论, 得到了Ag₃PO₄微晶的溶解热力学函数. 以具有不同晶面的Ag₃PO₄微晶为模型, 研究了纳米材料溶解热力学函数的晶面效应和温度效应. 结果表明, 具有{110}晶面的菱形十二面体Ag₃PO₄的标准摩尔溶解吉布斯自由能()、 标准摩尔溶解焓()和标准摩尔溶解熵()最大, 具有{100}晶面的立方体Ag₃PO₄次之, 具有{111}晶面的四面体Ag₃PO₄最小; 溶解平衡常数(K_{\mathrm{SP}})和随着温度的升高而增大.     

Ag3PO4微晶表面热力学函数的温度及形貌效应

在室温下采用离子交换法制备了四足状、 立方体状和十二面体状Ag₃PO₄微晶及Ag₃PO₄块体, 并进行了表征. 以Ag₃PO₄微/纳米和块体材料热力学性质的区别为基础, 结合化学热力学理论和热动力学基本原理, 导出摩尔表面热力学关系式. 在此基础上, 采用原位微量热技术获取Ag₃PO₄的化学反应动力学信息和表面热力学函数, 讨论了形貌和温度对表面热力学性质变化的影响. 结果表明, 四足状Ag₃PO₄的摩尔表面焓(\begin{array}{c}{H}_m^s\end{array})、 摩尔表面Gibbs自由能(\begin{array}{c}{G}_m^s\end{array})和摩尔表面熵(\begin{array}{c}{S}_m^s\end{array})最大, 立方体状次之, 十二面体状最小; \begin{array}{c}{H}_m^s\end{array}和\begin{array}{c}{S}_m^s\end{array}随温度的升高而增大, \begin{array}{c}{G}_m^s\end{array}则随温度的升高而减小.     

Ag3PO4量子点/石墨相氮化碳纳米片复合光催化剂的制备及其对苯甲醇选择性氧化活性

以热氧化剥离法得到的超薄石墨相氮化碳(g-C₃N₄)纳米片为载体,首次在室温条件下,制备了系列Ag₃PO₄量子点/g-C₃N₄纳米片复合光催化剂;通过透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL),对复合光催化剂的形貌、结构和光学性质进行了表征,考察了系列光催化剂对苯甲醇的光催化选择性氧化性能。 结果表明,粒径为3~5 nm Ag₃PO₄颗粒均匀分散g-C₃N₄纳米片上,结晶度良好。 以乙腈为溶剂时,当m(Ag₃PO₄)/m(g-C₃N₄)=0.6时,苯甲醇具有32.1%的最大转化率,对产物苯甲醛具有90%的最高选择性;活性物种捕捉实验结果表明,该催化氧化反应的主要活性物是光生空穴的氧化作用,能带计算结果表明,该复合催化剂结构具有合适的苯甲醇的氧化电位而选择性生成苯甲醛。     

Ag2O/TiO2纳米线异质结的制备及可见光催化性能

采用化学沉积法制得了氧化银/二氧化钛纳米线异质结(Ag₂O/TNWs)可见光催化剂. 应用扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行表征, 并以甲基橙降解为模型反应研究了其光催化性能. 结果表明, 与负载等量氧化银的二氧化钛纳米粒子(Ag₂O/P25)催化剂相比, Ag₂O/TNWs纳米线异质结具有优异的一维增强可见光催化性能.     

Ag2CO3/Bi2O2CO3光催化剂的p-n异质结构筑及活性研究

采用先后沉淀法制备了Ag₂CO₃/Bi₂O₂CO₃(BOC)复合光催化剂. 扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征结果表明, 尺寸为8.0~18.5 nm的Ag₂CO₃颗粒均匀分散于BOC纳米片表面. 两种半导体之间所形成的良好p-n异质界面效应拓宽了BOC的光吸收范围, 并有效促进了光生电子-空穴对的分离. Ag₂CO₃/BOC复合光催化剂的催化活性明显提高, 其中Ag₂CO₃含量(质量分数)为0.62%时活性最佳, 降解罗丹明B的速率常数为纯BOC的2.8倍. 结合催化过程中的活性物种研究和两种半导体的相对能带位置, 提出了p-n异质界面空间电荷层的形成以及载流子分离和迁移机制.     

溴化银晶体(110)表面上银原子簇的理论研究

本文采用量子化学半经验分子轨道法(CNDO方案),选取了三个晶面层数不同的AgBr晶体模型,对在这些晶体模型(110)表面上的银原子簇Ag_n(n=1,2,3,4)的电子结构及性质以及潜影机理作了量子化学研究。计算结果表明,晶体对银原子簇的性质有很大的影响,Ag₃和Ag₄优先取竖立晶面的结构。并且从Ag₃起,银原子簇的电荷分布成为上正下负的极性体。本文认为,这种极性是潜影的一个重要性质。Ag₃的热稳定性最强,又是银原子簇产生极性的转折点,故Ag₃是形成潜影的最小银原子簇。计算表明,银原子簇的增长是离子步骤先于电子步骤。     

原位聚合碳掺杂改性石墨态氮化碳光催化活性研究

本文通过在双氰胺前驱体中添加聚乙二醇,在缩聚过程实现碳掺杂形成含氮空位的g-C₃N₄光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光谱(FL)等表征手段,考察了原位聚合碳掺杂形成氮空位对g-C₃N₄物相结构、组分与化学态、光吸收性能及光催化活性的影响。研究结果表明,采用该方法可实现原位聚合碳掺杂,有效拓展g-C₃N₄的可见光吸收至850 nm,在紫外-可见光与可见光照射下光降解RhB及光催化产氢性能均显著提高,尤其可见光条件下的性能提升更为显著。     

多组分纳米纤维体系中载流子动力学的有效级联调制及其高效光催化产氢性能研究（英文）

利用半导体作为催化剂,将水光催化还原为H₂,为缓解全球能源危机以及环境污染问题提供了一种经济环保的途径。优化调控载流子动力学行为对提高半导体光催化分解水还原为绿色燃料-H₂的活性具有十分重要的意义。目前,基于半导体异质结效应或局域表面等离激元共振的敏化过程来设计和调控半导体基异质结构体系已成为调控载流子动力学行为的一种经典策略。然而,通过精细设计异质结构,合理耦合上述敏化过程,实现载流子动力学的级联调制,从而获得高效的光催化产H₂活性仍然任重道远。在本文中,我们通过原位氧化(g-C₃N₄的剥离和Ag₂S)和还原(Ag)反应,将等离激元Ag纳米颗粒(NPs)和两种不同的半导体Ag₂SNPs和g-C₃N₄纳米片(NSs)组装在电纺TiO₂纳米纤维(NFs)中,形成了一种新型四元异质组分纳米纤维(HNFs)体系。结合时间分辨光致发光光谱,3D时域有限差分模拟以及对照实验,我们...