Ag@AgBr光催化剂的制备及其可见光催化降解亚甲基蓝反应性能

采用沉积-沉淀及光还原法制备了Ag@AgBr等离子体光催化剂,利用X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见漫反射光谱对其进行了表征,并考察了该等离子体光催化剂在可见光(λ420nm)下的催化性能,探讨了催化剂用量、pH值、亚甲基蓝初始浓度、H2O2添加量、循环使用及捕获剂对Ag@AgBr催化性能的影响.结果表明,当亚甲基蓝的初始浓度为10mg/L,催化剂用量为1g/L,pH=9.8时,光照12min后,亚甲基蓝的降解率高达96%,且样品经5次循环使用后活性基本保持不变;而少量H2O2的添加对光催化活性影响不大,过量的H2O2会降低光催化活性;乙二胺四乙酸捕获空穴后比异丙醇捕获·OH后的光催化活性降得更低.同时,对Ag@AgBr等离子体光催化剂可见光降解亚甲基蓝的催化机理进行了分析.     

介孔AgBr/TiO_2-SiO_2光催化剂的制备及其可见光催化活性

通过沉积法将光活性AgBr半导体负载到介孔TiO_2-SiO_2载体上合成了新型的AgBr/TiO_2-SiO_2复合光催化剂.采用X射线衍射仪、高分辨透射电镜、紫外-可见吸收光谱仪等分析了AgBr/TiO_2-SiO_2复合光催化剂的结构和光谱性质;并采用BET法测定了样品的比表面积和孔分布.结果表明,介孔TiO_2-SiO_2载体的比表面积为135.5m2/g,平均孔径约为3.8nm,AgBr的负载可以有效地将AgBr/TiO_2-SiO_2复合光催化剂的吸收光谱从紫外光区扩展到可见光区,且AgBr和TiO_2形成了异质结结构,强化了AgBr与介孔TiO_2-SiO_2载体的协同作用.以罗丹明B作为探针分子,评价了AgBr负载量对复合光催化剂可见光催化活性的影响.结果发现,当AgBr∶TiO_2=0.1,0.2,0.3和0.4(物质的量之比,下同)时,复合光催化剂的光催化反应速率常数分别为0.008 5、0.028 6、0.024 6和0.019 3min-1,活性先增加后减小,当AgBr∶TiO_2=0.2时,复合光催化剂表现出最高的光催化活性,并且在5次循环测试中均表现出较高的光催化活性.     

薄膜表面等离子体光催化剂Ag@AgBr/CNT/Ni的制备和性能

用复合电沉积技术制备了Ag@AgBr/CNT/Ni表面等离子体薄膜催化剂,以扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman Spectra)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对薄膜的表面形貌、晶体结构、化学组成和光谱特性进行了表征,在可见光照射下,用罗丹明B(RhB)作为模拟污染物对薄膜的光催化性质和稳定性进行测定,采用测定薄膜电化学阻抗谱(EIS)和向反应系统中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化机制进行探索。结果表明:最优工艺下制备的Ag@AgBr/CNT/Ni薄膜是由少量碳纳米管(CNT)和表面沉积纳米Ag粒子的AgBr晶体构成的复合薄膜。薄膜具有突出的表面等离子体共振效应、优异的光催化活性和良好的催化稳定性。光催化罗丹明B 20 min,Ag@AgBr/CNT/Ni薄膜的降解率是Ag@AgBr/Ni薄膜的1.32倍,是P25 TiO_2/ITO多孔薄膜的21.6倍。在保持光催化性能基本不变的前提下可循环使用5次。CNT的存在使薄膜电荷传导性能和光催化还原溶解氧的性能大幅增加,是所制薄膜相对于Ag@AgBr/Ni薄膜光催化性能提高的主要原因。提出了薄膜光催化罗丹明B的反应机理。     

薄膜表面等离子体光催化剂Ag@AgBr/CNT/Ni的制备和性能

用复合电沉积技术制备了Ag@AgBr/CNT/Ni表面等离子体薄膜催化剂,以扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman Spectra）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对薄膜的表面形貌、晶体结构、化学组成和光谱特性进行了表征,在可见光照射下,用罗丹明B（RhB）作为模拟污染物对薄膜的光催化性质和稳定性进行测定,采用测定薄膜电化学阻抗谱（EIS）和向反应系统中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化机制进行探索。结果表明：最优工艺下制备的Ag@AgBr/CNT/Ni薄膜是由少量碳纳米管（CNT）和表面沉积纳米Ag粒子的AgBr晶体构成的复合薄膜。薄膜具有突出的表面等离子体共振效应、优异的光催化活性和良好的催化稳定性。光催化罗丹明B 20 min,Ag@AgBr/CNT/Ni薄膜的降解率是Ag@AgBr/Ni薄膜的1.32倍,是P25 TiO₂/ITO多孔薄膜的21.6倍。在保持光催化性能基本不变的前提下可循环使用5次。CNT的存在使薄膜电荷传导性能和光催化还原溶解氧的性能大幅增加,是所制薄膜相对于Ag@AgBr/Ni薄膜光催化性能提高的主要原因。提出了薄膜光催化罗丹明B的反应机理。     

油水自组装制备Ag@AgBr/BiOBr高效可见光催化剂

采用油水自组装法制备Ag@Ag Br表面修饰三维花状结构Bi OBr复合光催化剂(Ag@Ag Br/Bi OBr),利用XRD、SEM、TEM、EDX、DRS、XPS、PL及EIS等手段对光催化剂的结构和性能进行了表征,并研究了可见光下降解亚甲基蓝(MB)的催化性能。研究表明:Ag@Ag Br粒径约为20 nm,均匀分散在花状微球Bi OBr表面上;贵金属Ag的表面等离子体效应可显著增强可见光利用率,并有效促进光生电子空穴对的分离,Ag@Ag Br(15wt%)/Bi OBr光催化剂展现出最优的催化活性,可见光照射30 min对MB的降解率将近90%,淬灭实验表明·O2-,h+和Br0均为活性物种。结合理论分析与实验结果提出复合光催化剂的降解机理。     

油水自组装制备Ag@AgBr/BiOBr高效可见光催化剂

采用油水自组装法制备Ag@AgBr表面修饰三维花状结构BiOBr复合光催化剂(Ag@AgBr/BiOBr),利用XRD、SEM、TEM、EDX、DRS、XPS、PL及EIS等手段对光催化剂的结构和性能进行了表征,并研究了可见光下降解亚甲基蓝(MB)的催化性能.研究表明:Ag@AgBr粒径约为20nm,均匀分散在花状微球BiOBr表面上;贵金属Ag的表面等离子体效应可显著增强可见光利用率,并有效促进光生电子空穴对的分离,Ag@AgBr(15wt%)/BiOBr光催化剂展现出最优的催化活性,可见光照射30min对MB的降解率将近90%,淬灭实验表明·O₂^-,h⁺和Br⁰均为活性物种.结合理论分析与实验结果提出复合光催化剂的降解机理.     

银/卤化银:一类新型等离子体光催化剂

半导体光催化氧化技术在环境保护方面具有突出的优点和很强的潜在应用价值,是当前环境净化处理的前沿研究课题之一。贵金属纳米结构的表面等离子体共振效应使之在可见区能够表现出明显的特征吸收,这为可见光驱动的光催化剂的研究提供了新的实践空间和契机。近年来的研究显示:在太阳光或可见光的驱动下,基于银/卤化银(Ag/AgX,X=Cl,Br,I)的复合物对有机污染物的光降解表现出了优良的催化性能,且该类催化剂具有良好的稳定性。随着相关研究的进一步深入和拓宽,积累了丰富的研究成果,形成了一个新的研究方向,也为有机污染物的光降解提供了新的机遇。本文对该类新型表面等离子体光催化剂的工作机制、制备方法、催化活性等方面的研究进展进行了总结和概述。此外,文中还简单论述了该类催化体系在其他前沿领域的研究进展。同时,亦对该方向存在的问题和发展前景做了总结和展望。     

光催化剂钒酸银的水热制备及其可见光催化性能

以V2O5、NaOH和AgNO3为原料,采用水热法制备了可见光催化剂Ag3VO4.考察了水热温度对该催化剂可见光吸收以及可见光催化性能的影响.以有机染料甲基橙(MO)和罗丹明B(RhB)为指标反应,测试了Ag3VO4的可见光催化活性.结果表明,不同水热温度下的催化剂均在可见光区有明显的吸收,吸收带边约为590~650nm;在160℃水热反应4h制得的Ag3VO4光催化活性最高,当Ag3VO4用量为0.1g时,对于10mg/L甲基橙溶液3h的脱色率可达到94%,对10mg/L罗丹明B 1h的脱色率则可达到98%.     

具可见光活性的氮掺杂二氧化钛光催化剂

以氮掺杂为代表的非金属掺杂型TiO₂光催化剂被誉为“第二代光催化材料”。本文首先系统评述了氮掺杂二氧化钛的制备方法,然后详细阐述了在N掺杂TiO₂研究中关于其可见光活性机制以及掺杂N在TiO₂晶格中的存在状态等方面的争议。N掺杂TiO₂粉末的制备方法主要有氨气气氛下的热处理工艺、水解沉淀法、溶胶－凝胶法以及机械化学法等;N掺杂TiO₂薄膜的制备方法主要包括磁控溅射法、脉冲激光沉积法以及金属有机化学气相沉积法等。已提出的关于N掺杂TiO₂可见光活性机制的观点有N2P与O2P能级相杂化、形成N 2p孤立能态、氧空位的作用以及具顺磁性特征的杂质敏化。关于掺杂N在TiO₂晶格中存在状态的分歧在于XPS N 1s谱中特征峰的位置及其归属的解析。文章最后指出了氮掺杂二氧化钛催化剂研究中有待解决的问题及今后的发展方向。     

无定形TiO2可见光敏化降解染料污染物

采用一步水解法制备了无定形TiO2(Am-TiO2),并运用X射线衍射、X射线光电子能谱、N2吸附-脱附和紫外-可见漫反射光谱等手段对其进行了表征.结果表明,Am-TiO2具有大的比表面积(216m2/g)和丰富的表面羟基/化学吸附的水.与晶态TiO2相比,Am-TiO2的吸收带边明显蓝移(411nm→378nm),禁...     

Highly Efficient Visible‐Light Plasmonic Photocatalyst Ag@AgBr

Visible improvements : Owing to the plasmon resonance of silver nanoparticles deposited on the surface of AgBr, the newly‐prepared plasmonic photocatalyst Ag§AgBr has a strong absorption in the visible region (see picture) and shows high efficiency in the photodegradation of organic pollutants under visible light.

     

Highly Efficient Visible Light Plasmonic Photocatalyst Ag@Ag(Br,I)

The new plasmonic photocatalyst Ag@Ag(Br,I) was synthesized by the ion‐exchange process between the silver bromide and potassium iodide, then by reducing some Ag⁺ ions in the surface region of Ag(Br,I) particles to Ag⁰ species. Ag nanoparticles are formed from Ag(Br,I) by the light‐induced chemical reduction reaction. The Ag@Ag(Br,I) particles have irregular shapes with their sizes varying from 83 nm to 1 μm. The as‐grown plasmonic photocatalyst shows strong absorption in the visible light region because of the plasmon resonance of Ag nanoparticles. The ability of this compound to reduce Cr^VI under visible light was compared with those of other reference photocatalyst. The plasmonic photocatalyst is shown to be highly efficient under visible light. The stability of the photocatalyst was examined by X‐ray diffraction and X‐ray photoelectron spectroscopy. The XRD pattern and XPS spectra prove the stability of the plasmonic photocatalyst Ag@Ag(Br,I).     

高效可见光光催化分解水制氢催化剂InVO4/CNTs

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,碳纳米管(CNTs)为载体,采用醇热合成法制备了InVO4/CNTs光催化剂,利用透射电镜、高分辨扫描电镜、X射线衍射、N2吸附和紫外-可见光谱等技术对样品的表面形貌、晶相组成、比表面积和吸光性等物理性质进行了表征,并考察了其在可见光(以300 W氙灯为光源)照射下分解水制氢的催化活性.结果表明,InVO4纳米粒子在CNTs表面分布均匀,粒径约为10 nm,比表面积为102 m2/g.与体相InVO4相比,InVO4/CNTs在可见光区(λ＞420 nm)的吸光性能有显著改善,在氙灯激发下催化活性很高,在纯水及20％甲醇水溶液中光催化反应4 h,平均产氢速率分别为156和217 μmol/(g·h).InVO4/CNTs的高可见光光催化活性与碳纳米管载体的电子特性有关.     

镶嵌铂的纳米管钛酸制备及其可见光光催化活性

通过在真空条件下将氯铂酸的乙醇溶液引入到钛酸纳米管内,再经过热处理制备了镶嵌铂的纳米管钛酸(简写为PNTA).X射线光电子能谱(XPS)表明氯铂酸大部分转变成Pt⁰和PtO,顺磁共振谱(ESR)表明在PNTA中生成了束缚单电子的氧空位,在紫外-可见扩散漫散射谱(DRS)谱上表现出对可见光有吸收能力.丙烯的可见光光催化氧化实验结果表明:在可见光激发下(λ>420nm),PNTA对丙烯的光催化去除反应具有活性.     

新型仿生光催化剂HMS-FePcS催化孔雀绿在可见光下的降解历程

在可见光照射下,采用合成的新型仿生光催化剂HMS-FePcS催化降解孔雀绿模拟染料废水.由不同反应时间段反应液的HPLC谱和MS谱中产物峰的变化可知,孔雀绿的催化降解过程为先脱色后矿化.采用固体萃取法对孔雀绿降解的中间产物进行了富集和分离,并使用GC-MS对所得的中间产物进行了鉴定,确定出10余种中间产物.在此基础上对孔雀绿的降解历程进行了推测,指出孔雀绿的光催化降解主要从中心碳原子与二甲氨基苯基之间的C-C键处断裂,4-二甲氨基苯甲酮是此反应最常见的中间产物.当4-二甲氨基苯甲酮被羟基自由基进攻时,生成苯甲酸、对二甲氨基苯甲酸及对二甲氨基苯酚等化合物.这些小分子芳香类中间产物进一步发生羟基化反应,开环生成小分子脂肪酸类化合物.