PW11Cu/TiO2膜光催化剂的制备及可见光催化性能

以PW₁₁Cu为可见光活性组分, TiO₂为载体结构组分, 采用溶胶-凝胶法制备了PW₁₁Cu/TiO₂复合膜可见光催化剂, 并用UV-Vis DRS、IR、Raman、XRD、SEM、TEM等手段对催化剂的光吸收性质、化学组成、晶相、表面结构和形貌进行了表征, 同时, 以模型污染物RhB的可见光降解为探针评估了它的光催化活性, 考察了膜处理温度、PW₁₁Cu含量和溶液酸性对催化活性的影响, 最后, 通过催化剂循环降解RhB试验评估了PW₁₁Cu/TiO₂膜的稳定性。实验结果表明, PW₁₁Cu/TiO₂膜对可见光有明显吸收, 低温(100 ℃)处理的膜为无定形态, 高温(500 ℃)处理的膜为多晶态;低温处理的膜具有较高的可见光催化活性, 用于RhB的可见光催化降解, 在中性条件下反应80 min, RhB的降解率为100%, TOC去除达32%(4 h);提高溶液酸性有利于催化剂活性的提高, 在pH=2.5的条件下, 达到100%的RhB降解仅需30 min。在本实验条件下, PW₁₁Cu的最佳剂量是3.0 g。经过10次循环降解RhB, 催化剂的光催化活性仍保留约90%。     

PW11Cu/TiO2膜光催化剂的制备及可见光催化性能

以PW₁₁Cu为可见光活性组分,TiO₂为载体结构组分,采用溶胶-凝胶法制备了PW₁₁Cu/TiO₂复合膜可见光催化剂,并用UV-Vis DRS、IR、Raman、XRD、SEM、TEM等手段对催化剂的光吸收性质、化学组成、晶相、表面结构和形貌进行了表征,同时,以模型污染物RhB的可见光降解为探针评估了它的光催化活性,考察了膜处理温度、PW₁₁Cu含量和溶液酸性对催化活性的影响,最后,通过催化剂循环降解RhB试验评估了PW₁₁Cu/TiO₂膜的稳定性。实验结果表明,PW₁₁Cu/TiO₂膜对可见光有明显吸收,低温(100℃)处理的膜为无定形态,高温(500℃)处理的膜为多晶态;低温处理的膜具有较高的可见光催化活性,用于RhB的可见光催化降解,在中性条件下反应80 min,RhB的降解率为100%,TOC去除达32%(4 h);提高溶液酸性有利于催化剂活性的提高,在pH=2.5的条件下,达到100%的RhB降解仅需30 min。在本实验条件下,PW₁₁Cu的最佳剂量是3.0 g。经过10次循环降解RhB,催化剂的光催化活性仍保留约90%。     

热处理气氛对 TiO2 纳米管阵列薄膜光电催化性能的影响

 采用原位阳极氧化法在 Ti 基底上制备了高度有序的 TiO₂ 纳米管阵列薄膜, 分别在 O₂, 空气, Ar 和 H₂ 气氛中于 500 oC 进行结晶热处理, 考察了热处理气氛对 TiO₂ 纳米管阵列薄膜光电催化降解亚甲基蓝 (MB) 反应性能的影响. 结果表明, 在这些气氛中热处理得到的锐钛矿晶型的纳米管阵列薄膜对 MB 降解满足一级反应, 其速率常数分别为 4.967, 3.127, 1.989 和 1.625 h^-1 (0.5 V). 电化学阻抗分析表明, TiO₂ 纳米管的光电催化性能受控于光生电荷的传递特性. 在 O₂ 中热处理, TiO₂ 纳米管的光吸收及激发性能得以改善, 且电荷传递阻抗降低, 因而其光电催化性能最好.     

Ag掺杂型空心TiO2纳米微球的制备与表征及其光催化性能

通过甲基丙烯酸与苯乙烯的乳液聚合制备了表面载有阴离子的聚苯乙烯(PSt)纳米乳胶粒. 在乙醇与水的混合溶剂中, 用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷对其进行表面改性. 以此乳胶粒为模板, 加入钛酸四丁酯和硝酸银制备了Ag₂O掺杂型聚苯乙烯/二氧化钛(PSt/TiO₂)复合微球. 对该微球在180 °C进行液相预处理、干燥、500 °C煅烧等步骤制备了Ag 掺杂型Ag-TiO₂复合粒子. 通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等手段对PSt/TiO₂复合粒子及Ag-TiO₂空心粒子的形貌及晶体结构等进行了表征. 考察了Ag-TiO₂复合粒子在紫外光(365 nm)与紫外-可见光(370-760 nm)下对罗丹明B (RhB)降解的催化活性. 结果表明, 与不含银的TiO₂空心微球相比, 在紫外光照射下, 银含量(n_Ag/n_Ti)为0.1%的Ag-TiO₂复合粒子对RhB的降解率提高了11%左右; 在紫外-可见光照射下, n_Ag/n_Ti为1.0%和2.0% 的Ag-TiO₂复合粒子对RhB的降解率提高了30%左右.     

具有不同Bi/Ti摩尔比的BiOI/TiO2 (A)光催化剂的结构与性能

在室温条件下通过沉积法制备了BiOI敏化纳米锐钛矿TiO₂ (A)光催化剂. 用X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS), 光致发光(PL)光谱和紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等手段对其进行了表征. 通过罗丹明B(RhB)催化降解实验评价了其光催化活性. 随BiOI含量增加, BiOI/TiO₂ (A)在370-630 nm的吸收强度增强, 吸收带边红移增加, 紫外和可见光催化活性先增加, 当BiOI含量约为1.7% (质量分数)时, 各自达到最大值, 然后随BiOI含量的进一步增加而减小. 1.7% BiOI/TiO₂ (A)的可见光活性明显高于P25, 它的紫外光活性也略高于P25. 在BiOI含量相近时, BiOI/TiO₂ (A)比BiOI/P25具有更低的光催化活性. 和TiO₂ (A)相比, 1.7% BiOI/TiO₂ (A)明显具有更高的紫外和可见光催化活性, 这归功于它在370-630 nm的强吸收、吸收带边红移明显以及光生电子和空穴的有效转移, 减少了电子-空穴对的复合.     

TiO2纳米棒和CdSe纳米棒复合膜与聚3-甲基噻吩杂化太阳能电池研究

采用水热法制备了TiO₂和CdSe两种纳米棒材料, 将两种纳米材料制备成TiO₂/CdSe复合纳米棒膜电极, 并在复合膜上电化学聚合生成聚3-甲基噻吩poly(3-methylthiophene) (PMeT), 研究了其光电化学性能. 实验表明, 当TiO₂与CdSe的物质的量复合比为2∶1, PMeT的聚合时间为40 s, 在电极电势为－0.2 V下ITO/TiO₂/CdSe/PMeT电极光电转换效率(IPCE)达到56%, 对比ITO/TiO₂/CdSe复合膜电极在长波方向的光电转换效率明显提高, 光吸收截止波长发生了明显的红移. 同时以ITO/TiO₂/CdSe/PMeT组装了简易的杂化太阳电池, 初步研究了光电池性能, 光电池总效率为0.08%, V_oc＝0.4 V, j_sc＝0.61 mA/cm², ff＝0.33.     

超临界 CO2 辅助制备 TiO2 外负载火山岩复合体及其光催化降解亚甲基蓝性能

 以钛酸丁酯为前驱体, 封堵的火山岩为载体, 通过超临界 CO₂ 辅助制备了 TiO₂ 外负载火山岩复合体, 并将其用于光催化降解亚甲基蓝反应, 考察了溶液 pH 值及催化剂浓度对反应性能的影响. 结果表明, TiO₂ 外负载火山岩复合体的光催化性能优于纯 TiO₂ 和 TiO₂ 体负载火山岩复合体. 这是由于外负载复合体对亚甲基蓝的高吸附性、小晶粒尺寸的 TiO₂ 颗粒以及吸附和光催化降解间的协同效应. 亚甲基蓝浓度为 1.5 mg/L, 溶液 pH 为 8, 催化剂浓度为 6.8 mg/L 时, 外负载 TiO₂ 火山岩复合体上亚甲基蓝降解速率最高, 且使用后的催化剂仍具有高的光催化活性.     

全固态平面型ITO/Fe^3＋-TiO2/ITO光电催化器件的制备和催化性能

在具有条形电极的ITO(氧化铟锡)玻璃上负载Fe3 -TiO2薄膜,得到全固态平面型ITO/Fe3 -TiO2/ITO光电催化器件.利用Keithley 2400数字源电流表对器件施以一定的偏压,以气相甲醛的降解为模型反应,对器件分别进行了空气和氮气条件下的光电催化性能测试.结果表明,甲醛的存在能够增强体系的光电流,并且在氮气下器件的光电流明显大于在空气下的光电流,说明甲醛参与了电子的迁移过程.ITO/Fe3 -TiO2/ITO器件表现出比ITO/Fe3 -TiO2/ITO器件更高的光催化活性,且前者的光电流值小于后者,说明掺杂Fe3 所引起的电子迁移率的降低远大于所引起的激子分离几率的提高.ITO/Fe3 -TiO2/ITO器件在外加偏压下活性提高,但提高的幅度没有ITO/TiO2/ITO器件明显.     

3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物修饰纳米结构TiO2薄膜电极的光电性能研究

用光电流作用谱、光电流-电势图等光电化学方法研究了铟锡导电玻璃(ITO)/3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物(CTCHT)膜电极以及ITO/TiO₂/3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物(CTCHT)复合膜电极的光电转换性质. 结果表明, CTCHT膜为p-型半导体, 禁带宽度为2.44 eV, 价带位置为－5.73 eV. 研究表明在ITO/TiO₂/CTCHT复合膜电极中存在p-n异质结, p-n异质结的存在能够使光生电子和空穴有效的分离, 有效地降低了电荷的反向复合几率, 提高了光电转换效率, CTCHT膜修饰ITO/TiO₂电极可使光电流增强, 使宽禁带半导体电极的光电转换效率得到改善.     

3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物修饰纳米结构TiO2薄膜电极的光电性能研究

用光电流作用谱、光电流-电势图等光电化学方法研究了铟锡导电玻璃(ITO)/3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物(CTCHT)膜电极以及ITO/TiO₂/3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物(CTCHT)复合膜电极的光电转换性质. 结果表明, CTCHT膜为p-型半导体, 禁带宽度为2.44 eV, 价带位置为－5.73 eV. 研究表明在ITO/TiO₂/CTCHT复合膜电极中存在p-n异质结, p-n异质结的存在能够使光生电子和空穴有效的分离, 有效地降低了电荷的反向复合几率, 提高了光电转换效率, CTCHT膜修饰ITO/TiO₂电极可使光电流增强, 使宽禁带半导体电极的光电转换效率得到改善.     

负偏压下Ag@AgBr/Ni膜电极光电催化降解罗丹明B的性能和机理

用电化学方法制备Ag@AgBr/Ni表面等离子体薄膜电极,以扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对薄膜的表面形貌、晶相结构、光吸收特性进行了表征,在负偏压和可见光作用下,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用电化学技术和向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光电催化降解机理进行了探索。结果表明：最佳工艺下制备的Ag@AgBr/Ni膜电极是由表面沉积纳米Ag的纳米晶AgBr颗粒构成的薄膜,具有显著的表面等离子共振效应。薄膜具有优异的光电催化活性和良好的催化稳定性,在最佳负偏压和可见光照射下反应12 min,薄膜光电催化罗丹明B（c=5 mg·L^-1）的降解率是多孔TiO₂（P25）/ITO纳米薄膜的10.2倍。相对于未加偏压的光催化,降解率提高了2.0倍;在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用5次。电极表面纳米Ag粒子的等离子体共振对于光阴极反应（价带反应）的活化作用是光电催化活性提高的重要原因。提出了负偏压下Ag@AgBr/Ni表面等离子体薄膜光电催化降解罗丹明B的反应机理。     

负偏压下Ag@AgBr/Ni膜电极光电催化降解罗丹明B的性能和机理

用电化学方法制备Ag@Ag Br/Ni表面等离子体薄膜电极,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构、光吸收特性进行了表征,在负偏压和可见光作用下,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用电化学技术和向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光电催化降解机理进行了探索。结果表明:最佳工艺下制备的Ag@Ag Br/Ni膜电极是由表面沉积纳米Ag的纳米晶Ag Br颗粒构成的薄膜,具有显著的表面等离子共振效应。薄膜具有优异的光电催化活性和良好的催化稳定性,在最佳负偏压和可见光照射下反应12 min,薄膜光电催化罗丹明B(c=5 mg·L~(-1))的降解率是多孔Ti O2(P25)/ITO纳米薄膜的10.2倍。相对于未加偏压的光催化,降解率提高了2.0倍;在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用5次。电极表面纳米Ag粒子的等离子体共振对于光阴极反应(导带反应)的活化作用是光电催化活性提高的重要原因。提出了负偏压下Ag@Ag Br/Ni表面等离子体薄膜光电催化降解罗丹明B的反应机理。     

钛基TiO2纳米管阵列电极的光电催化性能

应用电化学阳极氧化法在纯Ti基底上制备高度有序的TiO2纳米管阵列,考察了Ti/TiO2光阳极的光电化学响应.以苯酚溶液为目标污染物,研究Ti/TiO2电极的光电催化性能,并与光催化性能进行比较.结果表明,该电极光电催化性能优于光催化性能.施加0.6 V电压时,光电催化性能最好.电化学阻抗谱分析显示,光电催化和光催化降解过程的速控步骤均为表面反应步骤,外加偏压减小了界面电荷转移阻抗,提高了光生载流子的分离效率.     

Ag@AgI/Ni薄膜的制备及其模拟太阳光催化性能

采用电化学方法制备Ag@AgI/Ni表面等离子体薄膜催化剂,使用扫描电镜（SEM）,X射线衍射（XRD）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、光谱特性以及能带结构进行分析表征,在模拟太阳光照射下,把罗丹明B作为模拟污染物对薄膜的光催化活性与稳定性进行评价,采用向反应体系中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化机理进行探究。结果表明：最佳工艺下制备的Ag@AgI/Ni薄膜表面是由附着少量Ag粒子的AgI纳米晶构成。薄膜具有显著的表面等离子共振作用、优异的光催化活性和突出的光催化稳定性。光催化反应60 min,薄膜对罗丹明B的降解率（81.1%）是AgI/Ni薄膜的1.35倍,是TiO₂（P25）/ITO薄膜的1.61倍。在薄膜光催化活性基本保持不变的前提下可循环使用5次。薄膜表面纳米Ag的等离子共振对光阴极反应的活化是光催化性能提高的重要原因。提出了薄膜光催化降解罗丹明B的反应机理。     

Ag@AgI/Ni薄膜的制备及其模拟太阳光催化性能

采用电化学方法制备Ag@AgI/Ni表面等离子体薄膜催化剂,使用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)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、光谱特性以及能带结构进行分析表征,在模拟太阳光照射下,把罗丹明B作为模拟污染物对薄膜的光催化活性与稳定性进行评价,采用向反应体系中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化机理进行探究。结果表明:最佳工艺下制备的Ag@AgI/Ni薄膜表面是由附着少量Ag粒子的AgI纳米晶构成。薄膜具有显著的表面等离子共振作用、优异的光催化活性和突出的光催化稳定性。光催化反应60 min,薄膜对罗丹明B的降解率(81.1%)是AgI/Ni薄膜的1.35倍,是TiO_2(P25)/ITO薄膜的1.61倍。在薄膜光催化活性基本保持不变的前提下可循环使用5次。薄膜表面纳米Ag的等离子共振对光阴极反应的活化是光催化性能提高的重要原因。提出了薄膜光催化降解罗丹明B的反应机理。     

Ag3PO4/Ni薄膜的制备及其光催化降解罗丹明B的性能和机理

用电化学方法制备Ag₃PO₄/Ni薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构、光谱特性及能带结构进行了表征,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化降解机理进行了探索.结果表明:最佳工艺下制备的Ag₃PO₄/Ni薄膜具有致密的层状表面结构,是由多晶纳米颗粒构成的薄膜.薄膜具有较高的光催化活性和突出的光催化稳定性,可见光下催化作用60 min,薄膜光催化罗丹明B的降解率是多孔P25 TiO₂/ITO纳米薄膜(自制)的2.3倍;在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用6次.给出了可见光下薄膜光催化降解罗丹明B的反应机理.     

Enhancement of photoelectric catalytic activity of TiO2 film via Polyaniline hybridization

A Polyaniline (PANI)/TiO₂ film coated on titanium foil was successfully prepared using the sol-gel method followed by a facile chemisorption. Compared with pristine TiO₂, the photocatalytic (PC) and photoelectrocatalytic (PEC) degradation rates of 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) with the PANI/TiO₂ film were enhanced by 22.2% and 57.5%, respectively. 2,4-DCP can be mineralized more effectively in the presence of PANI/TiO₂ film. The best PEC degradation efficiency of 2,4-DCP with the PANI/TiO₂ film was acquired at an external potential of 1.5 V with a layer of 1 nm thick PANI. The PANI/TiO₂ film was characterized by Raman spectra, Fourier transform infrared spectra (FT-IR), Auger electron spectroscopy (AES), and electrochemical analysis. These results indicated that there was a chemical interaction on the interface of PANI and TiO₂. This interaction may be of significance to promote the migration efficiency of carriers and induce a synergetic effect to enhance the PC and PEC activities.     

Ag_3PO_4/Ni薄膜的制备及其光催化降解罗丹明B的性能和机理

用电化学方法制备Ag3PO4/Ni薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构、光谱特性及能带结构进行了表征,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化降解机理进行了探索。结果表明:最佳工艺下制备的Ag3PO4/Ni薄膜具有致密的层状表面结构,是由多晶纳米颗粒构成的薄膜。薄膜具有较高的光催化活性和突出的光催化稳定性,可见光下催化作用60 min,薄膜光催化罗丹明B的降解率是多孔P25 Ti O2/ITO纳米薄膜(自制)的2.3倍;在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用6次。给出了可见光下薄膜光催化降解罗丹明B的反应机理。     

Properties and Photoelectrocatalytic Behaviour of Sol-Gel Derived TiO2 Thin Films

Titanium dioxide (TiO₂) thin films have been prepared on indium doped tin oxide (ITO) glass by sol-gel dip-coating method. Properties of the films were determined as a function of heat-treatment by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and photoelectrochemical tests. The films heat-treated at higher temperatures show better crystallinity and photoresponse. The microscopic structure on the film after heat-treatment is attributed to the incorporation of organic polymer into the precursor solution. The performance of the electrodes treated at different temperature on photoelectrocatalytic degradation of methyl orange was investigated. The effect of applied potential and the ability of the electrode to be repeatedly used in photoelectrocatalytic degradation were also evaluated.