AgNbO3/石墨烯复合材料的合成及其可见光催化甲基橙降解活性

采用固相法合成AgNbO₃/石墨烯复合纳米材料,利用透射电子显微镜(TEM)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)对样品的形貌及光学性质进行了表征。研究发现,AgNbO₃与石墨烯复合后,带隙能明显降低,吸收光波长范围增大。以甲基橙溶液的降解为光催化模型反应评价了AgNbO₃/石墨烯复合纳米材料的可见光催化性能。结果表明:与纯AgNbO₃相比,AgNbO₃/石墨烯复合纳米材料对甲基橙的可见光催化性能明显增强。实验条件下,经300 ℃煅烧的AgNbO₃/石墨烯(2:1)复合纳米材料表现出最优的催化性能,它对甲基橙的可见光催化脱色速率系数约为纯AgNbO₃的10倍。光催化降解机理研究表明,促使甲基橙降解脱色的主要活性物种为·O₂^- 和 h⁺。     

三维花状氧化锌纳米材料的合成及其光催化性能

采用水热法,以硝酸锌[Zn(NO3)2.6H2O]和氨水(NH3.H2O)为原料制备了三维花状氧化锌纳米材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试方法研究了样品的成分、形貌和结构。研究结果显示:样品为六方纤锌矿结构的花状ZnO纳米材料。为了评估氧化锌纳米材料的光催化性能,进行了氧化锌纳米材料对有机染料甲基橙的光催化降解实验。实验结果表明,氧化锌纳米结构对甲基橙的光催化降解具有较好的催化作用,催化活性与氧化锌纳米结构的特殊形貌有关系。     

SnO2量子点/石墨烯复合结构的合成及其光催化性能研究

本文以SnCl₄·5H₂O和氧化石墨烯为先驱物, 乙醇水溶液为溶剂, 采用一种简单的水热法一步合成了具有可见光催化活性的SnO₂量子点(约3–5 nm)与石墨烯复合结构, 利用透射电子显微镜(TEM), 高分辨透射电子显微镜(HRTEM), X射线衍射仪(XRD), 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对其结构进行了表征, 利用紫外可见吸收光谱(UV-vis)分析了其光学性能, 罗丹明-B染料为目标降解物研究了SnO₂量子点/石墨烯复合结构可见光催化性能. 结果表明: 与纯SnO₂、纯石墨烯相比, 复合结构显示出了很高的可见光催化活性. 通过对其结构进行分析, 我们提出了SnO₂量子点/石墨烯复合结构的形成机制及其可见光催化活性机理.     

PbSe/TiO2同轴异质结纳米管的制备及光催化性能

通过溶液法合成了PbSe/TiO2复合纳米管,并对其进行了微观形貌、晶体结构等的表征。结果表明,制得的样品是由PbSe和TiO2两种材料构成的复合材料,致密、均匀的TiO2薄膜包覆在PbSe纳米管表面。以氙灯为模拟光源,通过对甲基橙的降解研究了PbSe/TiO2复合纳米管的光催化性能。结果显示,PbSe与TiO2之间形成的异质结使PbSe/TiO2复合纳米管具有较高的光催化性能,比纯PbSe纳米管的催化降解率提高了约4.5倍。另外,对PbSe/TiO2复合纳米管光催化稳定性也进行了研究。     

硫和银共掺杂介孔TiO2的制备、表征及其对染料的光催化降解活性

以P123为模板,以钛酸四正丁酯、硝酸银和硫脲为原料采用模板法制备了一系列硫和银共掺杂介孔TiO₂光催化材料．利用SEM、XRD、BET和紫外-可见光谱等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征．以甲基橙溶液的光催化降解为模型反应,考察了不同掺杂量的样品在紫外和可见光下的光催化性能．结果表明,用模板法制备的共掺杂介孔TiO₂光催化材料在紫外和可见光条件下较纯介孔TiO₂和单掺杂介孔TiO₂对甲基橙溶液具有更好的光催化降解效果, 且硫和银的掺杂量及样品焙烧温度显著影响该材料的催化性能．当硫掺杂量为2mol%和银掺杂量为1mol%,在500 oC 焙烧2 h所得光催化材料的催化性能最佳,4 h即可使甲基橙的降解率达98.8%,重复使用4次仍可使甲基橙的降解率保持在87.5%以上     

铁和镧共掺杂纳米二氧化钛光催化剂的制备、表征及其光催化活性

以葡聚糖为模板,钛酸四正丁酯、硝酸铁和硝酸镧为前驱体采用模板法制备了一系列铁、镧单掺杂及共掺杂纳米TiO₂光催化剂. 利用SEM、XRD、BET比表面积测定和UV-Vis等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征. 以甲基橙溶液的光催化降解为模型反应,考察了不同掺杂的样品在紫外和可见光下的光催化性能. TiO₂材料具有较大的比表面积(约150 m²/g),铁和镧共掺杂纳米TiO₂在可见光区域有较强的吸收,在紫外和可见光条件下较纯TiO₂和单掺杂TiO₂对甲基橙溶液具有更好的光催化降解效果,且铁和镧的掺杂量显著影响该材料的催化性能. 当铁掺杂量为0.5mol%、镧掺杂量为0.3mol%,在500 ℃焙烧2 h所得光催化材料的催化性能最佳,焙烧4 h即可使甲基橙的降解率达98.8%,且该复合材料有较高的循环回收利用率,重复使用4次仍可使甲基橙的降解率保持在88%以上.     

微波促进含铬废渣催化H2O2降解甲基橙溶液研究

偶氮染料废水中含有铬等重金属和偶氮类难降解有机物,使废水的色度大、可生物降解性低,从而形成了难处理的复合污染废水.文章研究了微波辐射下铬渣催化氧化降解甲基橙溶液中COD去除率和脱色率,探索了微波功率、微波辐射时间、pH值、铬渣用量、H2O2浓度、甲基橙浓度等对降解性能的影响,并测定了甲基橙溶液处理前后的紫外-可见光谱图.微波促进铬渣催化甲基橙溶液脱色是羟基自由基破坏偶氮键结构.有机废水中的某些过渡金属离子可作为高级氧化技术处理有机污染物降解中的催化剂,可减少化学处理药剂的使用量,降低复合污染废水的处理成本.铬渣中溶解性铬离子与H2O2形成类Fenton体系,产生羟基自由基(·OH)矿化甲基橙.利用微波加热的热效应和非热效应,能大大促进有机物的矿化速率.微波辐射能提高催化过程中H2O2的利用效率,减少氧化剂的使用量.酸性条件有利于类Fenton试剂产生羟基自由基.在微波频率2 450 MHz、微波功率700 W、微波辐射时间3 min、pH值为3、铬与H2O2的摩尔浓度比为1:56.8的实验条件下,降解1 000 mg·L-1的甲基橙溶液,其脱色率和COD去除率分别达到88%和85%.     

镶嵌Pt的二氧化钛纳米管的合成及其光催化性能研究

以金红石相二氧化钛(TiO₂)粉体为原料,采用水热法合成了二氧化钛纳米管(Titania nanotubes,简写为TNTs),然后把H₂PtCl₆的无水乙醇溶液引入到TNTs中,得到镶嵌Pt的二氧化钛纳米管(Pt/TNTs)。利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征,并重点研究了Pt/TNTs的光催化性能。结果表明,有直径约为3 nm的 Pt纳米粒子插入到了TNTs中,且Pt粒子以Pt单质的形式存在。Pt/TNTs在可见光区域表现出较强的吸收,并且其起始吸收带边发生明显红移。紫外光催化降解甲基橙实验结果表明,金红石相TiO₂,TNTs和Pt/TNTs对甲基橙溶液的降解率分别达到46.8%, 57.2%和84.6%,Pt/TNTs的光催化活性较金红石相二氧化钛粉体和纯TNTs有显著的提高。     

泡沫镍网负载Ag_3PO_4/GO的光谱特性及光催化降解乙烯性能研究

果蔬储运过程中释放的乙烯是果蔬采后腐败变质的主要因素,如何减少或去除果蔬储运过程中释放的乙烯,成为果蔬保鲜领域亟待解决的问题。光催化氧化技术由于节能、环保和无污染等特点,在空气净化、污水处理和能源等领域应用非常广泛。利用光催化降解有机污染物的特性,制备了薄膜型光催化剂并用于光催化降解乙烯。以硝酸银为银源,三维金属泡沫镍网为载体,采用浸渍提拉法制备了一系列金属泡沫镍网负载磷酸银/氧化石墨烯(Ag_3PO_4/GO)薄膜复合材料,对所制备样品进行了X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱(PL)、 X射线光电子能谱(XPS)表征分析。结果表明:经过腐蚀氧化处理后的泡沫镍网表面形成了孔洞结构,为催化剂提供了更多的附着位点,利于催化剂的附着。Ag_3PO_4/GO薄膜成功负载在3D金属泡沫镍网表面, GO的引入并没有改变Ag_3PO_4的晶体结构。Ag_3PO_4中加入GO后,在可见光区的吸光度发生了明显的变化,随着GO量的增加,样品在可见光的吸收度增强, GO抑制了Ag_3PO_4中光生电子-空穴对的复合,有利于光催化性能的提升。以乙烯为降解目标,考察了可见光下不同GO质量百分比Ag_3PO_4/GO薄膜对光催化降解乙烯的影响,并对光催化降解过程进行了动力学分析,结果表明Ag_3PO_4/GO复合薄膜在可见光下表现出较强的光催化降解乙烯能力,加入适量GO可以明显的提升样品光催化降解乙烯的能力,样品AG/NF-2(GO占Ag_3PO_4质量百分数为2%)的光催化活性最高,光催化速率常数为1.72×10~(-3) min~(-1),与单一的Ag_3PO_4相比提高了181.96%,光催化活性显著提升。对AG/NF-2样品的光催化降解乙烯稳定性进行了测试,表明GO的引入,抑制了Ag_3PO_4的光腐蚀,光催化性能稳定。最后提出了泡沫镍网负载Ag_3PO_4/GO薄膜可见光催化降解乙烯的机理。本研究制备的薄膜型可见光响应催化剂为光催化技术在果蔬保鲜领域的应用提供了依据,具有潜在的使用价值。     

石墨烯改性锡酸锌材料的光谱特性及其光催化性能

半导体光催化氧化技术在处理能源危机和环境污染问题方面有非常重要的应用。选取石墨烯对水热法制备的Zn₂SnO₄进行改性。通过透射电镜(TEM)观察其形貌特征,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)以及X射线光电子能谱(XPS)分析其结构和组成。采用紫外-可见光分光光度计检测石墨烯/Zn₂SnO₄催化降解亚甲基蓝(MB)性能。通过添加自由基捕获剂的光催化实验、电子顺磁共振谱和荧光光谱检测分析石墨烯/Zn₂SnO₄降解MB的光催化机理。通过光催化重复性实验对石墨烯/Zn₂SnO₄的稳定性进行评估。结果表明：加入石墨烯不会对Zn₂SnO₄的结构形貌产生较大影响;当氧化石墨烯(GO)添加量为4 Wt%时,石墨烯/Zn₂SnO₄的光催化活性最高的;光催化过程中·OH是主要的活性物质,存在·OH间接氧化有机污染物的机制。     

Zn,Cu共掺杂的TiO_2:SnO_2薄膜的制备及性能研究

用溶胶-凝胶法制得Zn,Cu共掺杂的TiO_2∶SnO_2凝胶,旋转法于玻璃基底镀膜,制备出Zn,Cu共掺杂的TiO_2∶SnO_2薄膜,探讨了掺杂比例、煅烧温度对其结构、形貌和性能的影响。采用XRD、FTIR、FESEM、PL等测试技术对薄膜进行表征,并考察了其对甲基橙的光催化降解性能。结果表明:600℃时,薄膜粒子的结晶度较高,粒径小,分布均匀,表面平整且无明显裂痕;紫外-可见光谱(UV-Vis)表明:该薄膜在可见光区和紫外区都有很强的吸收;光催化性能测试表明:与纯相TiO_2对比,该样品对甲基橙的光催化降解率有较大提高,在最佳掺杂量比为n(Ti)∶n(Sn)∶n(Zn)∶n(Cu)=10∶3∶1∶1时,光催化降解率最高。     

Cu2O-Au复合材料表面甲基橙降解过程的原位SERS研究

SERS技术因其极高的表面灵敏度和选择性而成为表界面反应过程研究的重要工具之一,而光催化性能的调控建立在对其反应过程的分子水平的认识基础上,通过SERS基底与光催化材料的结合可实现催化反应过程的现场监测。本文制备了具备催化活性和SERS活性的双功能Cu₂O-Au复合材料,研究了其SERS增强和光催化降解甲基橙(MO)性能,并采用SERS技术现场研究了光催化降解MO的过程。研究表明,双功能Cu₂O-Au复合材料可将SERS效应和光催化性能有效复合,实现Cu₂O-Au界面处光催化降解过程的现场监测。表面Au纳米粒子的引入可使Cu₂O的SERS效应增强两个数量级,催化降解性能增加1倍;现场SERS监测揭示了光催化降解过程中MO分子的N=N最易断裂,C=C最难断裂,各化学键断裂容易程度由高到低依次为N=N> Ph₁-N=、=N-Ph₂ 以及Ph₁-N=、C-N> Ph-N。     

Bi2S3/BiOCl复合光催化剂的水热合成及其高活性

采用一种简便的水热法在433 K的温度下成功合成了具有不同Bi2S3质量分数的Bi2S3/BiOCl复合光催化剂,利用各种技术对其进行了表征.在紫外光照射下,以甲基橙水溶液的光催化降解为模型反应,评价了Bi2S3/BiOCl复合光催化剂的活性.研究结果表明:与纯Bi2S3和纯BiOCl相比,Bi2S3/BiOCl样品明显具有更高的光催化性能,尤其当Bi2S3在Bi2SJBiOCl中的质量分数为26.5％时,Bi2 SJBiOCl复合催化剂的光催化活性与商业P25(TiO2)的活性非常接近,而这种商业P25在紫外光照射下是公认的高效光催化剂.这种明显提高的光催化活性主要归功于光生电子和空穴在Bi2S3和BiOCl形成异质结界面上的有效转移,降低了电子-空穴对的复合.     

高比表面积TiO_2与g-C_3N_4复合材料的光催化性能及机理研究（英文）

本文通过简单的溶剂热法制备了g-C_3N_4与高比表面积的TiO_2复合材料,该方法操作简单且能耗低.甲基橙降解实验结果表明,高比表面积的TiO_2有效提高了光催化活性.光电化学测试结果表明,与g-C_3N_4复合后,TiO_2的电荷载流子迁移速率得到明显改善.g-C_3N_4/高比表面积-TiO_2的光催化活性很强,在100分钟内,6%-g-C_3N_4/高比表面积-TiO_2对甲基橙的降解程度可达92.44%.6%-g-C_3N_4/高比表面积-TiO_2不仅具有良好的光催化降解性能,还具有较高的稳定性.本文对6%-g-C_3N_4/高比表面积-TiO_2的光催化机理也进行了系统的研究.     

花状硫化铜级次纳米结构的制备及可见光催化活性研究

本实验以氯化铜 (CuCl₂·2H₂O) 和二硫化碳(CS₂)为原料, 以乙二醇(C₂H₆O₂) 为溶剂, 通过溶剂热法成功制备了具有可见光活性的花状硫化铜(CuS) 级次纳米结构. 并利用X射线粉末衍射技术(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM) 等技术对其进行了表征, 利用紫外可见吸收光谱(Uv-vis)分析了其光学性能, 并以甲基橙为目标降解物对其可见光催化活性进行了研究. 结果表明: 花状CuS级次纳米结构具有很高的可见光催化活性, 与体相CuS粉末相比有很大的提高, 在自然光照射下对甲基橙的降解率可以达到100%. 同时本文对花状级次纳米结构的形成机理进行了分析. 关键词： 硫化铜 溶剂热 级次纳米结构 光催化     

纳米ZnTiO3粉体光催化降解甲基橙

利用自制的催化装置降解甲基橙模拟染料废水,证明了纳米ZnTiO3粉体能够对甲基橙溶液进行有效的降解,并探讨了ZnTiO3的投加量、甲基橙溶液的初始浓度、反应时间、光照强度等因素对其影响。实验结果表明,在甲基橙溶液的初始浓度为15mg/L、ZnTiO3的用量为3g/L、反应180min后,甲基橙溶液的脱色率达到99.6%。     

Zn、Cu共掺杂TiO_2∶SiO_2薄膜材料的光学性能研究

用溶胶-凝胶法制得Zn、Cu共掺杂的TiO_2∶SiO_2凝胶,旋转法于玻璃基底涂膜,制得Zn、Cu共掺杂的TiO_2∶SiO_2薄膜,探讨了煅烧温度、煅烧时间及掺杂比例对其结构、形貌和性能的影响。采用XRD、FESEM、FTIR等测试技术对薄膜进行表征,并考察了其对甲基橙的光催化降解性能。XRD测试结果显示:薄膜样品的晶型为锐钛矿型,结晶良好。SEM谱图显示:薄膜微粒粒径小,分布均匀,表面平整、致密且无明显裂痕;紫外-可见光谱(UV-Vis)表明:Zn、Cu共掺杂的TiO_2∶SiO_2薄膜在紫外区和可见光区的吸光度明显增加,提高了对光的利用率;光催化性能测试表明:与纯相TiO_2对比,Zn、Cu共掺杂的TiO_2∶SiO_2薄膜对甲基橙的光催化降解率有较大提高,在600℃下焙烧2h的掺杂的量比为n(Ti)∶n(Si)∶n(Zn)∶n(Cu)=3∶2∶1.5∶4的薄膜样品光催化降解率最高。     

壳聚糖希夫碱金属配合物催化氧化甲基橙的研究

通过一系列简单的反应得到壳聚糖希夫碱负载金属配合物,利用红外光谱对其进行了结构鉴定及分析。并用其作为催化剂,过氧化氢为氧化剂,对染料甲基橙溶液进行脱色。研究了不同的壳聚糖希夫碱负载单金属配合物对染料催化氧化降解反应的催化性能。比较发现,其中壳聚糖希夫碱负载金属铜配合物的催化性能最好。并考察了催化剂中铜负载量对降解反应的影响。研究结果表明,本法对染料甲基橙脱色有较好的效果。     

TiO2/SnO2复合光催化剂的制备及性能

采用特殊液相沉淀法制备纳米级的TiO2/SnO2复合粒子,对制备的纳米TiO2/SnO2采用XRD、TEM等手段进行了表征。用它做催化剂在日光下对甲基橙溶液进行了光催化实验。结果表明,纳米级TiO2/SnO2复合催化剂比纯TiO2的催化活性好,当SnO2摩尔百分数为20%时效果最佳,在60min内对10mg/L的甲基橙水溶液的降解率高达90.2%,具有较好的光催化活性。     

Cu掺杂SnO_2/TiO_2复合薄膜的制备及性能研究

制备Cu掺杂的纳米Sn O2/Ti O2溶胶,采用旋涂法在载玻片上镀膜,经干燥、煅烧制得Cu掺杂的Sn O2/Ti O2薄膜,通过对比实验探讨掺杂比例、条件、复合形式等对结构和性能的影响。采用XRD、SEM、EDS、UVVis等测试手段对样品进行表征,并以甲基橙为探针考察了其光催化降解性能。XRD测试结果显示薄膜的晶型为锐钛矿型,结晶度较高。SEM谱图显示薄膜表面无明显开裂,粒子分布均匀,粒径约为20 nm。EDS测试结果表明薄膜材料中含有Cu元素,谱形一致。UV-Vis吸收光谱表明Cu掺杂以及Sn O2/Ti O2的复合使得在近紫外区的光吸收比纯Ti O2明显增强。光催化实验表明Cu掺杂后使得Sn O2/Ti O2复合薄膜对甲基橙的光催化降解效率进一步提高,Sn O2/Ti O2复合薄膜的光催化活性在10%Cu掺杂时达到最高。