SiO2复合Pt-Cd0.53Zn0.47S固溶体的光催化性能

采用共沉淀法制备了Cd0.53Zn0.47S固溶体光催化剂, 以光还原沉积法负载Pt, 水解正硅酸乙酯负载SiO2, 得到了负载Pt的SiO2复合光催化剂SiO2/Pt-Cd0.53Zn0.47S, 并研究了水解pH值对其催化活性的影响. 通过X射线衍射(XRD)、比表面(BET)、荧光光谱(PL)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和扫描电镜(SEM)等测试技术对催化剂进行了表征. 结果表明, SiO2复合光催化剂有效地抑制了Pt-Cd0.53Zn0.47S光催化过程中发生的光腐蚀和粒子团聚, 促使光生电子和空穴分离, 从而使可见光制氢催化剂活性和稳定性大大提高.     

SiO2复合Pt-Cd0.53Zno0.47S固溶体的光催化性能

采用共沉淀法制备了Cd0.53Zn0.47S固溶体光催化剂,以光还原沉积法负载Pt,水解正硅酸乙酯负载SiO2,得到了负载Pt的SiO2复合光催化剂SiO2/Pt-Cd0.53Zn0.47S,并研究了水解pH值对其催化活性的影响.通过X射线衍射(XRD)、比表面(BET)、荧光光谱(PL)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRs)和扫描电镜(SEM)等测试技术对催化剂进行了表征.结果表明,SiO2复合光催化剂有效地抑制了Pt-Cd0.53Zn0.47S光催化过程中发生的光腐蚀和粒子团聚,促使光生电子和空穴分离,从而使可见光制氢催化剂活性和稳定性大大提高.     

生物分子辅助低成本制备Zn0.9Cd0.1S固溶体及其高效可见光光催化制氢

如何提高光催化制氢量子产率是太阳能分解水制氢研究的重点和焦点. Zn-Cd-S固溶体因具有窄的带隙宽度及合适的导带和价带位置而显示了广阔的应用前景. 然而, 两方面的问题限制了其规模化应用: (1)往往需负载Pt, Pd, Ru和Rh等贵金属助催化剂才能获得可观的光催化性能; (2)传统合成技术通常采用硫代乙酰胺、硫脲及硫化钠等昂贵且有毒的化学试剂作硫源. 与上述硫源相比, 生物小分子L-胱氨酸分子中含有-COOH、-NH2及-SH基团, 这些基团易于与金属阳离子配位, 因此能够有效调控硫源释放S2-的速度, 硫化物的形貌、尺寸以及取向能够灵活地得到调控. 另外, 在强碱或强酸性介质中, L-胱氨酸具有良好的水溶性, 因此材料的合成可选择在水介质中, 这对光催化过程是非常关键的, 有利于改善材料在光催化反应过程中的稳定性. 基于此, 本文以经济环保的生物小分子作硫源, 制备了高效、稳定且有可见光响应的纳米硫化物光催化体系, 旨在发展环境友好、条件温和、成本低廉、操作简单和易于工业化生产的绿色制备技术, .以L-胱氨酸为硫源和结构导向剂, 采用水热合成技术在温和条件下制备了立方相结构的Zn-Cd-S固溶体光催化剂, 采用XRD, TEM, HRTEM, XPS, UV-vis及N2吸附等手段表征了其结构和形貌. 结果表明, 随Zn含量增加, 其带隙在2.11-3.19 eV间连续可调. 在可见光(λ > 420 nm)照射、无助催化剂和Na2S/Na2SO3水溶液为牺牲剂的条件下研究了其光催化制氢的性能. 其中Zn0.9Cd0.1S具有最佳的光催化活性, 其产氢速率约为4.4 mmol h -1g -1(无助催化剂, 远高于CdS), 且显示优良的稳定性及抗光腐蚀能力. 通过经验公式计算得出了其能带结构示意图, 结果表明, ZnxCd1-xS固溶体的导带和价带的位置随着Zn含量的增加而向更负的导带和更正的价带移动. 固溶体导带电位更负促进更有效的氢产生, 电位价带更正导致电荷更容易发生转移. Zn0.9Cd0.1S高的光催化活性可能归因于中等的导带边缘和最合适的带隙. 最后利用光电流及交流阻抗阐明了其光生电子-空穴对的分离及迁移机理. 与CdS相比, Zn-Cd-S固溶体的形成促进了光生载流子在界面间的传输, 抑制了其快速复合, 从而大幅度改善了光催化活性及稳定性. 该硫化物纳米晶的绿色制备技术期望可推广到其它硫化物可见光光催化体系.     

硫比例对Zn0.8Cd0.2S-En杂化固溶体光催化制氢性能的影响

采用溶剂热制备了具有不同厚度和大小的Zn0.8Cd0.2S-乙二胺杂化纳米片固溶体,系统地考察了制备过程中S/(Zn+Cd)摩尔比对所制备的光催化材料的组成与结构、光电性质以及亲水性能的影响。HR-TEM照片表明,随着制备体系中硫脲含量的增加,固溶体纳米片表面逐渐平整;荧光发射光谱结果表明,合适的S/(Zn+ Cd)摩尔比可以提高光催化材料光生电子和空穴的分离效率;光催化性能评价表明,制备过程中的S/(Zn+ Cd)原子比对其制氢活性有明显影响,在可见光照射下,S/(Zn+Cd)为4.75时,合成的Zn0.8Cd0.2S-En样品表现出最高的氢气产率,其可达到12100 μmol·h-1·g-1,分别是S/(Zn+Cd)为1.2和6.5时合成的Zn0.8Cd0.2S-En样品产氢量的2.2倍和1.7倍。光催化活性的提高与样品较少的表面缺陷、合适的形貌以及高光生电子和空穴分离效率有关。     

乙二胺硅胶复合材料对Zn2+的吸附特性

以γ-氯丙基三氯硅烷为偶联剂,将乙二胺偶合接枝在硅胶表面,合成对锌离子具有吸附作用的乙二胺硅胶复合材料（EDA/SiO2）,考察了Zn2+溶液pH值、初始浓度、吸附温度和吸附时间等因素对复合材料吸附性能的影响。 结果表明,在研究的溶液浓度及温度范围内,Zn2+溶液pH值对EDA/SiO2的吸附量影响显著,吸附的最佳pH值范围在3.0~5.5;Zn2+的吸附平衡数据符合Langmuir吸附模型,热力学数据显示,EDA/SiO2对Zn2+的吸附行为为一吸热且自发进行的过程,升高温度有利于吸附,并对此吸附行为作了解释;吸附动力学数据可用拟二级吸附动力学方程描述,得到的吸附速率常数与溶液初始浓度有关。     

Zn0.2Zr0.8Ox固溶体催化剂的制备及其催化甲醇合成性能

以Zn(NO3)2·6H2O、Zr(NO3)4·5H2O为原料,Na2CO3为沉淀剂,采用并流共沉淀法制备了一系列不同Zn/Zr摩尔比的双金属氧化物催化剂,其结构经XRD、BET、Raman光谱、TEM和H2-TPR表征。结果表明:Zn0.2Zr0.8Ox催化剂为固溶体结构,比表面积最大达46.2 m^2·g^-1,还原性能良好。以催化CO2加氢合成甲醇为目标反应,对不同Zn/Zr摩尔比的催化剂进行性能测试,并考察了反应温度和反应时间对Zn0.2Zr0.8Ox催化剂性能的影响。结果表明:反应温度250℃、空速GHSV为12000 mL·g^-1h^-1、反应压力2 MPa和H2/CO2(体积比)=3/1时,Zn0.2Zr0.8Ox固溶体催化剂催化活性最高,二氧化碳转化率达到了3.5%、甲醇选择性高达75.4%,甲醇收率达到2.6%,且催化剂能够稳定运行100 h而不失活。     

H2O2络合凝胶法制备纳米TiO2/SiO2复合催化剂及其光催化性能

采用H2O2络合凝胶法获得钛的络合物[TiO(H2O2)]2 水溶胶,并与SiO2水溶胶包覆复合,制备了纳米TiO2/SiO2复合半导体催化剂,其结构经XRD和BET表征。以含阳离子艳红染料模拟废水降解为模型反应,考察了复合催化剂的光催化性能。实验结果表明:经650℃焙烧后的复合催化剂中TiO2粒径为9.8 nm,光催化活性最好,SiO2的最佳掺杂量为25%。     

B掺杂Cd0.5Zn0.5S光催化剂制氢性能研究

采用浸渍法制备了B掺杂的Cd0.5Zn0.5S光催化剂,考察了不同B掺杂量的Cd0.5Zn0.5S催化剂在可见光光照下的放氢活性和稳定性.实验结果表明,B掺杂可以显著提高催化剂的活性和稳定性.B的掺杂量对催化剂的活性有显著影响,最佳担载量为2%.在利用XRD、PL、XPS、UV-V is等手段对催化剂表征的基础上,结合光催化性能测定结果与催化剂表征结果,初步探讨了B掺杂对Cd0.5Zn0.5S光催化剂性能的影响机制.结果表明,B掺杂显著地增强了B/Cd0.5Zn0.5S催化剂的紫外-可见漫反射和荧光光谱强度.XPS结果表明,催化剂中的B物种不是以简单氧化物的形式存在,而可能是通过某种化学反应与Cd0.5Zn0.5S光催化剂作用,使催化剂的性能得以改善.     

微波辅助快速制备2D/1D ZnIn2S4/TiO2 S型异质结及其光催化制氢性能

The threat and global concern of energy crises have significantly increased over the last two decades. Because solar light and water are abundant on earth, photocatalytic hydrogen evolution through water splitting has been considered as a promising route to produce green energy. Therefore, semiconductor photocatalysts play a key role in transforming sunlight and water to hydrogen energy. To date, various photocatalysts have been studied. Among them, TiO₂ has been extensively investigated because of its non-toxicity, high chemical stability, controllable morphology, and high photocatalytic activity. In particular, 1D TiO₂ nanofibers (NFs) have attracted increasing attention as effective photocatalysts because of their unique 1D electron transfer pathway, high adsorption capacity, and high photoinduced electron–hole pair transfer capability. However, TiO₂ NFs are considered as an inefficient photocatalyst for the hydrogen evolution reaction (HER) because of their disadvantages such as a large band gap (~3.2 eV) and fast recombination of photoinduced electron–hole pairs. Therefore, the development of a high-performance TiO₂ NF photocatalyst is required for efficient solar light conversion. In recent years, several strategies have been explored to improve the photocatalytic activity of TiO₂ NFs, including coupling with narrow-bandgap semiconductors (such as ZnIn₂S₄). Recently, microwave (MW)-assisted synthesis has been considered as an important strategy for the preparation of photocatalyst semiconductors because of its low cost, environment-friendliness, simplicity, and high reaction rate. Herein, to overcome the above-mentioned limiting properties of TiO₂ NFs, we report a 2D/1D ZnIn₂S₄/TiO₂ S-scheme heterojunction synthesized through a microwave (MW)-assisted process. Herein, the 2D/1D ZnIn₂S₄/TiO₂ S-scheme heterojunction was constructed rapidly by using in situ 2D ZnIn₂S₄nanosheets decorated on 1D TiO₂ NFs. The loading of ZnIn₂S₄ nanoplates on the TiO₂ NFs could be easily controlled by adjusting the molar ratios of ZnIn₂S₄ precursors to TiO₂ NFs. The photocatalytic activity of the as-prepared samples for water splitting under simulated solar light irradiation was assessed. The experimental results showed that the photocatalytic performance of the ZnIn₂S₄/TiO₂ composites was significantly improved, and the obtained ZnIn₂S₄/TiO₂ composites showed increased optical absorption. Under optimal conditions, the highest HER rate of the ZT-0.5 (molar ratio of ZnIn₂S₄/TiO₂= 0.5) sample was 8774 μmol·g^-1·h^-1, which is considerably higher than those of pure TiO₂ NFs (3312 μmol·g^-1·h^-1) and ZnIn₂S₄nanoplates (3114 μmol·g^-1·h^-1) by factors of 2.7 and 2.8, respectively. Based on the experimental data and Mott-Schottky analysis, a possible mechanism for the formation of the S-scheme heterojunction between ZnIn₂S₄ and TiO₂ was proposed to interpret the enhanced HER activity of the ZnIn₂S₄/TiO₂heterojunctionphotocatalysts.      

化学气相沉积SiO2/S复合涂层的热力学分析

以二甲基二硫化物（DMDS）和正硅酸乙酯（TEOS）为反应物在25Cr35Ni合金基体上化学气相沉积SiO2／S复合涂层。应用热力学势函数法对SiO2与S的生成反应以及反应产物之间的化学反应进行了热力学计算和分析,并对化学气相沉积源物质的配比选择进行了讨论。结果表明：常压下选取预热温度773K、沉积温度1023K以及适当配比的源物质化学气相沉积SiO2／S复合涂层是可行的。     

耐高温核/壳结构TiO2/SiO2复合气凝胶的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为源, 采用苯胺-丙酮原位生成水溶胶-凝胶法, 在乙醇超临界干燥过程中用部分水解的钛醇盐和硅醇盐对TiO₂凝胶进行超临界修饰制备了具有核/壳纳米结构的块体TiO₂/SiO₂复合气凝胶. 制备的复合气凝胶具有优异的机械性能, 其杨氏模量可达4.5 MPa. 复合气凝胶同时具有极好的高温热稳定性. 经过1000 ℃热处理后, 线性收缩由纯TiO₂气凝胶的31%降至复合气凝胶的10%, 且比表面积由纯TiO₂气凝胶的31 m²·g^-1提升至复合气凝胶的143 m²·g^-1. 此外, 该复合气凝胶经1000 ℃热处理后具有优异的光催化降解亚甲基蓝的性能. 其优异的光催化性能得益于TiO₂/SiO₂复合气凝胶1000 ℃处理后高的比表面积和小的颗粒尺寸. 优良的耐热性能、力学性能和光催化性能使获得的具有核/壳纳米结构的TiO₂/SiO₂复合气凝胶在光催化领域具有良好的应用前景.     

Pd修饰对Cd0.8Zn0.2S/SiO2光催化甘油水溶液制氢性能的影响

用等体积浸渍法制备了不同Pd负载量的Pd/Cd_0.8Zn_0.2S/SiO₂光催化材料,采用XRD、H₂-TPR、XPS、UV-vis DRS和光催化反应评价等方法对光催化材料的表面结构、光吸收性能以及光催化甘油水溶液制氢反应性能进行了考察。研究结果表明,ZnS与CdS在SiO₂表面形成了Cd_0.8Zn_0.2S固溶体,金属Pd负载未对固溶体Cd_0.8Zn_0.2S/SiO₂的结构造成影响;金属Pd修饰明显地提高了原固溶体的光响应性能,拓展了其吸光域,增强了吸光效率。金属Pd修饰后,Cd_0.8Zn_0.2S/SiO₂的光解甘油水溶液产氢速率显著提高,Pd负载量为0.5%的Pd/Cd_0.8Zn_0.2S/SiO₂具有最佳的光催化甘油水溶液制氢性能,其在紫外光照射下的氢气生成速率为831 μmol/h,较未负载时提高了近四倍;模拟太阳光下为153 μmol/h,较未负载时提高了近两倍。     

TiO2/SiO2气凝胶对吡啶的光催化降解

TiO2/SiO2气凝胶对吡啶的光催化降解;吡啶     

Fe3+/TiO2/SiO2复合纳米微粒的合成及光催化降解NO-2

光降解;Fe3+/TiO2/SiO2复合纳米微粒的合成及光催化降解NO-2     

Fe~(3 )/TiO_2/SiO_2复合纳米微粒的合成及光催化降解NO_2~-

采用溶胶 -凝胶法制备了 Ti O2 / Si O2 和不同浓度 Fe3 掺杂的 Fe3 / Ti O2 / Si O2 复合纳米粉末 ,并利用XRD、BET、UV-vis等手段研究了 Ti O2 / Si O2 及掺铁形成的 Fe3 / Ti O2 / Si O2 复合微粒的表面结构形态变化 ,以及对污染物 NO- 2 光催化降解的影响 .结果表明 ,Fe3 / Ti O2 / Si O2 (ω( Fe3 ) =1 .5 % ,m( Ti)∶ m( Si) =2∶ 1 )具有最佳活性 ,样品呈晶化度较低的锐钛矿结构 .Fe3 掺杂导致晶粒的增大 ,稳定性降低 ,大大提高了半导体的光催化活性 ,有利于对低浓度 NO- 2 的光催化降解     

TiO2/SiO2/Fe3O4的制备及其光催化性能

TiO2/SiO2/Fe3O4的制备及其光催化性能;磁栽;光催化;脱色作用;Oraange     

Ni/SiO2催化甲烷裂解制氢和纤维炭

甲烷催化裂解制氢具有过程简单、产物易分离、无COx产生等优点,是一种潜在的制氢工艺.本工作采用浸渍法制备Ni/SiO2介孔催化剂,通过N2吸附-脱附、X射线衍射、程序升温还原、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对反应前后的催化剂结构及生成炭的形貌进行表征,研究了焙烧温度、金属负载量和反应温度对其甲烷催化裂解性能的影响.结果...     

MoS2/Zn3In2S6复合光催化剂构建:高效提升可见光驱动甲酸制氢

虽然传统的化石燃料依然能够满足当今快速工业化发展对能源的巨大需求,但其固有的不可再生性及其燃烧产物对环境的污染,严重阻碍了其在生产和生活中的广泛使用.因此,可持续清洁能源开发的研究已快速成为人类研究的热点.氢是一种具备高热值、可持续等优点的清洁能源,也兼备成本及污染低等优势.甲酸(FA)以其无毒、低成本、氢含量高等优点,是一种潜在的热门储氢材料,而可见光占太阳光谱的43%左右.因此,开发高效可见光催化剂驱动FA制氢将是一种应对能源危机的有效途径.许多传统光催化剂已被用于可见光催化FA制氢,但制备成本高、过程复杂、条件苛刻及可见光响应差、稳定性和选择性差、有毒气体释放等缺点严重限制了其光催化性能.光催化研究关键之一是实现光生电荷的高效率分离和转移,从而光催化剂光催化性能的提高.Zn3In2S6(ZIS6)因具有强可见光吸收、稳定性好及环保等特点正迅速成为光催化剂半导体的“明星”,常与助催化剂(如贵金属Pt、Au、Pd等)复合形成异质结以促进光生载流子分离和提高其光催化活性,但制备成本高等因素却严重限制其发展.将成本低、化学稳定性好的MoS2与其它半导体耦合也是提高半导体光催化剂性能的有效手段之一,但高温、热处理时间长及有毒气体释放等却成了制约因素.本文选用价格低廉的反应前驱体,采用简单的一锅法水将MoS2紧密地结合到ZIS6的表面,热制备了一系列含有不同质量百分比MoS2的MoS2/Zn3In2S6(MoS2/ZIS6)复合光催化剂,有效降低了制备成本和有毒气体(H2S)的释放.结果表明,可见光照射下(λ>400 nm),MoS2的引入可大大提高ZIS6光生电荷分离效率及制氢活性,尤其以0.5%MoS2/ZIS6性能最优,光催化制氢速率高达74.25μmol·h^-1(量子效率约2.9%),约ZIS6的4.3倍(17.47μmol·h^-1).XRD结果表明,MoS2/ZIS6样品中含有无定型MoS2紧密固定在晶型ZIS6片状结构表面,未影响ZIS6晶型,SEM表征也证实了此结果.随后的TEM、HRTEM及EDX结果也进一步确认了各组成元素的存在和分布.采用XPS对元素化学环境进行了分析,通过S和Mo元素的成键能变化证实了MoS2和ZIS6间的紧密接触.UV-Vis DRS测试表明,MoS2/ZIS6可以利用可见光在适当带隙的基础上进行光催化制氢.通过BET、PL和电化学技术研究了比表面积、光生电荷分离和传递速率等对光催化性能的影响.最终,结合上述表征结果成功阐述了可见光驱动FA制氢的反应机理.