Bi/TiO_2复合纳米纤维制备及可见光催化性能

以电纺TiO_2纳米纤维为基质,EDTA为鳌合剂和吸附剂,采用溶剂热法制备Bi/TiO_2复合纳米纤维光催化材料,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)等分析测试手段对样品的物相、形貌和光学性能等进行表征,以罗丹明B(Rh B)为模拟有机污染物,考察了样品的光催化性能。结果表明:EDTA在复合纳米纤维的合成过程中起到关键作用,通过改变EDTA的用量可以有效控制纤维表面构筑单质Bi纳米球的大小和覆盖密度。所制备的复合纳米纤维具有良好的可见光催化活性和稳定性,当单质Bi的负载量为65%时光催化活性最强,可见光照射180 min,RhB的降解率达到96.40%,循环使用5次降解率仍保持在91%以上。     

Ag/AgCl/铁-海泡石异相可见光Fenton催化降解双酚A

光-Fenton技术是高级氧化技术中的一种,常用于难降解废水处理,由于其反应速度快、毒性低、反应条件温和而受到广泛关注.然而,传统的光-Fenton体系具有可见光利用率低、回收困难等缺点.为了解决这些问题,本文采用廉价易得、无污染、吸附能力强的天然矿物海泡石作为催化剂载体,并利用Ag/AgCl能够吸收可见光的表面等离子响应这一光学性质,合成了一种有潜力的非均相等离子体光催化剂Ag/AgCl/铁-海泡石催化剂(Ag/AgCl/Fe-S),并对该催化剂的形貌结构、性能和机理等进行了系统研究.通过XRD,SEM,XPS,BET,UV-vis等表征手段对催化剂形貌、结构和可见光性能进行了分析.其中,XRD和SEM结果显示,Ag/AgCl粒子已经成功负载在Fe-海泡石上;XPS结果显示,铁氧化物的组成主要为FeOOH和Fe2O3;UV-vis结果显示,催化剂有较好的可见光吸收性能.以双酚A为目标污染物,分别考察了Ag/AgCl/Fe-S,Ag/AgCl和Fe-海泡石的光-Fenton催化性能.结果显示,Ag/AgCl/Fe-S降解双酚A的效果明显优于另外两种催化剂,在H2O2浓度为6mmol/L,pH为4,光照强度500W,Ag/AgCl/Fe-S催化剂量为1.0 g/L,双酚A初始浓度为10 mg/L的条件下,1 h时,双酚A基本被完全降解,且3 h时,其矿化率达到61.2%;而Ag/AgCl和Fe-海泡石催化剂在同样的条件下完全降解双酚A至少要3 h,且其矿化率分别只有46.61%和28.85%.另外,还分别探讨了H2O2浓度、pH值、光照强度和催化剂剂量对双酚A降解的影响.最后,通过活性物种捕获、ESR、电化学和PL实验对该体系的反应机理进行了探讨.活性物种捕获实验和ESR实验结果表明,羟基自由基(?OH)和空穴(h+)是该体系中的主要活性物种,且Ag/AgCl/Fe-S+H2O2+vis体系产生的?OH明显多于Fe-S+H2O2+vis体系.为了探讨?OH增多的原因,我们进行了电化学实验和PL实验.电化学实验结果显示,Ag/AgCl/Fe-S催化剂具有更低的阻抗,因此有利于电子-空穴分离.PL结果显示,Ag/AgCl/Fe-S催化剂的电子-空穴复合率更低.结合以上实验,我们提出了Ag/AgCl/Fe-S+H2O2+vis体系对双酚A的降解机理,即一方面催化剂能够发生Fenton反应而产生?OH,另一方面,催化剂中的Ag/AgCl在可见光下由于表面等离子响应而产生电子-空穴,空穴本身可作为活性物种降解双酚A.同时,产生的电子被体系中的Fe3+捕获生成Fe2+,从而促进了铁循环,有利于体系中产生更多的?OH.最后,空穴和羟基自由基发生协同作用共同促进污染物降解.     

Bi/TiO2复合纳米纤维制备及可见光催化性能

以电纺TiO₂纳米纤维为基质,EDTA为鳌合剂和吸附剂,采用溶剂热法制备Bi/TiO₂复合纳米纤维光催化材料,利用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线能量色散谱（EDS）、透射电镜（TEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和荧光光谱（PL）等分析测试手段对样品的物相、形貌和光学性能等进行表征,以罗丹明B（RhB）为模拟有机污染物,考察了样品的光催化性能。结果表明：EDTA在复合纳米纤维的合成过程中起到关键作用,通过改变EDTA的用量可以有效控制纤维表面构筑单质Bi纳米球的大小和覆盖密度。所制备的复合纳米纤维具有良好的可见光催化活性和稳定性,当单质Bi的负载量为65%时光催化活性最强,可见光照射180 min,RhB的降解率达到96.40%,循环使用5次降解率仍保持在91%以上。     

聚丙烯腈纳米纤维的再细化

通过电纺丝法研究了溶剂种类、溶液浓度、纺丝倾斜角、聚合物分子量对纳米纤维形态和直径的影响,寻找到最佳工艺条件,并得到了平均直径为20nm的超细纤维.     

聚丙烯腈/氧化石墨烯复合纳米纤维的制备与性能研究

以氧化石墨烯为添加物,采用静电纺丝的方法制备不同质量分数的聚丙烯腈/氧化石墨烯(PAN/GO)复合纳米纤维。使用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对复合纳米纤维的微观结构进行观察;采用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)研究复合纳米纤维的热学性能随着氧化石墨烯添加量增加的变化;采用微机控制电子万能试验机对复合纳米纤维的力学性能进行研究。结果表明,加入氧化石墨烯后,纺制的PAN/GO纳米复合纤维会变细,但随着GO添加量的增多出现珠节现象,降低了纤维的粗细均匀度,同时加入GO后对PAN的氧化具有一定的抑制作用,而且GO的加入也使PAN的力学性能增加,当加入量为0.1%时断裂强力增加了一倍,但添加量为1%时,断裂强力又会降低,综合实验结果显示当加入氧化石墨烯的质量分数为0.1%时最适宜。     

Ag修饰的Fe_3O_4/TiO_2复合磁性纳米纤维的制备及光催化性能

通过静电纺丝法制备了含有Fe3O4纳米粒子的TiO2纳米纤维,采用水热法对该纤维表面进行纳米Ag修饰,制备出具有较强磁性和较好光催化性能的复合纤维.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等对样品的结构和形貌进行表征,并以罗丹明B(Rh B)水溶液降解为模型反应,考察样品在紫外光照射下的光催化性能.结果表明,所制备的TiO2为锐钛矿结构,Fe3O4纳米粒子均匀分布在TiO2纤维中,Ag纳米颗粒比较均匀地分散在磁性TiO2纤维表面.经过纳米Ag修饰后,材料的光吸收能力大为增强,吸收带红移并扩展到可见光区.在紫外光照射40 min后,合成样品对Rh B的降解率达到99.5%.此外,Fe3O4纳米粒子的存在使该材料具有较强的磁性,可通过外加磁场将其分离回收.     

离子交换法制备AgBr/Ag2WO4复合催化剂及其可见光催化性能

以Ag₂WO₄为载体,采用离子交换法合成了新型的AgBr/Ag₂WO₄复合光催化剂.利用XRD、SEM和UV-Vis对AgBr/Ag₂WO₄催化剂进行了表征,在可见光条件下(500 W、λ>420 nm)、以甲基橙(MO)为染料模型研究了AgBr/Ag₂WO₄的光催化活性.结果表明,AgBr/Ag₂WO₄具有比单独的AgBr和Ag₂WO₄更佳的催化活性,其中30%-AgBr/Ag₂WO₄复合催化剂具有最大光催化活性.机理研究表明,在MO的降解过程中,·O₂^-起主要作用,h⁺次之而·OH可以忽略.AgBr和Ag₂WO₄之间构成的异质结有效分离了光生电子和空穴,提高了催化剂的活性.     

Pr掺杂Bi_2MoO_6/TiO_2复合纳米纤维的制备及可见光催化性能

以电纺TiO_2纳米纤维为基质,采用溶剂热法制备了稀土Pr掺杂Bi_2MoO_6/TiO_2复合纳米纤维,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计和荧光光谱仪等对不同样品的物相、形貌和光学性能等进行表征,以甲基橙为模拟有机污染物,考察了样品的光催化性能.结果表明,在复合样品中,Pr~(3+)进入Bi_2MoO_6晶格,部分取代Bi~(3+)形成施主能级,导致能级带隙变窄,不仅有利于提高样品的可见光催化活性,抑制光生电子-空穴对复合,而且还提高了Bi_2MoO_6/TiO_2的光催化活性和稳定性.当Pr的掺杂量为3%(摩尔分数)时,光催化降解甲基橙的效果最佳,可见光照射180 min时降解率达到93.8%,比纯Bi_2MoO_6/TiO_2的降解率有明显提高.     

可见光催化剂Ag/Ag_2O制备及其对染料脱色降解

介绍了一个简单易行的综合化学实验——Ag/Ag_2O可见光催化剂的制备及其对染料的脱色降解,以及其教学设计思路。通过液相沉淀法制备Ag_2O,光还原沉积银制备Ag/Ag_2O,借助场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)对催化剂进行表征,并以甲基橙降解为模型反应研究其可见光催化降解性能。结果显示,Ag/Ag_2O具有优异的可见光光催化性能。该综合实验运用了大学化学基本知识及学生在基础化学实验阶段学习的材料合成、仪器分析等基本技能,将前沿学术发展、最新研究成果和实践技能融入实验教学,使学生了解化学与材料、环境等学科交叉融合的同时,学生的综合能力得到训练,有助于培养学生的创新思维和分析问题、解决问题的能力。     

Ag/AgCl/BiOIO3三元复合物光催化剂的性能增强机制

半导体光催化技术是一种环境友好技术,它既能在温和条件下应用于环境领域——利用光能降解有机和无机污染物,又可应用于能源领域——将低密度的太阳能转化为高密度的洁净能源,因而在解决环境污染和能源匮乏问题方面展现出巨大的应用潜力.最近,一种新型Bi基光催化剂, BiOIO3,表现出优异的紫外光催化性能.它由层状[Bi2O2]2+和[IO3]?组装而成,带隙为3.1 eV左右.然而,其较大的带隙限制了其对太阳光的利用.近年来,多种方法如金属掺杂、非金属掺杂、半导体复合、光敏化改性和加氢处理被用来提高半导体的光催化效率.其中,以Ag/AgX (X=Cl, I和Br)作为助催化剂可提高体系的可见光吸收和载流子的分离能力,从而增强光催化性能.基于此,我们设计并合成了一种新型的三元光催化剂.首先采用水热法合成了BiOIO3纳米片,然后在室温条件下原位引进Ag/AgCl,制备了Ag/AgCl/BiOIO3三元异质结构.与Ag/AgCl和纯的BiOIO3相比,该三元Ag/AgCl/BiOIO3复合物光催化剂对NO表现出优异的可见光光催化去除性能.本文采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描式电子显微镜(SEM)、电化学测试(光电流和阻抗谱)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)等表征手段研究了Ag/AgCl/BiOIO3光催化性能增强的机制. SEM结果表明,制备的Ag/AgCl/BiOIO3三元复合物为纳米颗粒和纳米片形貌, Ag/AgCl的引入对BiOIO3形貌影响不大. XRD和XPS测试结果表明,与纯的BiOIO3相比,随着Ag/AgCl 的加入,复合物的峰位置发生了明显位移,表明Ag, AgCl和BiOIO3三组分间存在强的相互作用.光电流响应图谱表明,随着Ag/AgCl的加入, Ag/AgCl/BiOIO3的光电流强度明显增强,同时阻抗谱的圆弧直径明显减小,表明电子和空穴的分离能力增强. UV-Vis图谱中, BiOIO3在可见光区几乎没有吸收,而三元复合物表现出明显的可见光吸收,且随着Ag/AgCl量的增加,复合物的可见光吸收增强,该吸收归结于复合物中Ag的表面等离子体吸收.结合之前报道的光催化剂体系如Ag/AgCl和Ag/AgCl/TiO2,我们提出了Ag/AgCl/BiOIO3复合物光催化剂性能增强的机制.在可见光照射下, Ag0因其表面等离子体吸收而产生电子空穴对.由于功函数不同, Ag和BiOIO3之间形成肖特基势垒.电子从Ag0表面转移到BiOIO3的导带上, BiOIO3导带上电子的电势不足以把O2氧化成?O2?,但电子能以多电子的形式与O2和H+生成水.同时, Ag0表面的空穴能将AgCl表面的Cl?氧化成Cl0.光照诱导AgCl表面的部分Ag+离子被还原,所以AgCl粒子的表面带负电荷. Cl0是活性自由基,能够氧化去除NO,反应之后自身被还原成Cl?.由此可见,在三元复合光催化剂中, Ag0在可见光照射下因其表面等离子体效应产生电子空穴对,随后BiOIO3有效地分离了光生载流子,使得复合材料能有效地利用光生电子和空穴.故三元Ag/AgCl/BiOIO3复合物光催化剂增强的光催化性能可归结于Ag的表面等离子体吸收和BiOIO3的载流子分离能力.该结果有助于设计和制备具有优异的光催化性能的BiOIO3基材料.     

Au与Fe_3O_4纳米微粒共嵌TiO_2纳米纤维的制备及可见光催化性能

通过静电纺丝法制备出含有Fe3O4纳米微粒的TiO2纳米纤维,再采用浸渍还原法将Au纳米微粒嵌入到TiO2纳米纤维上,制备出一种具有较强磁性和良好可见光响应能力的复合光催化材料.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见固体漫反射光谱仪(UV-VisDRS)等对样品的结构和形貌进行表征,并以降解罗丹明B(RhB)为模型反应,考察了样品在可见光照射下的光催化性能.结果表明,嵌入Au纳米微粒可使复合纳米纤维在可见光下降解RhB时表现出非常好的降解速率和降解率;同时,将Fe3O4纳米微粒嵌入TiO2纳米纤维内部可以赋予材料较强的磁性,使材料便于分离和重复利用.     

新型高温、长寿命氯化物熔盐参比电极的制备与研究

本文介绍一种全固态离子导电玻璃盐桥制备方法,并以此设计新型的Ag/AgCl高温参比电极.该电极制作简单, 具有电位稳定,重现性好,使用寿命长,不污染研究体系等特点.可在多种氯化物熔盐体系中反复使用,适用温度范围 400~900℃.     

Nafion修饰Ag/AgCl参比电极的研制及其在pH电化学传感器中的应用

制备了Nafion修饰的Ag/AgCl参比电极,参比电极电位(25℃)为-47.5±1mV,制备的电极有良好的重现性,电极电位不受溶液pH值和Cl-浓度变化的影响,有良好的抗S2-I、-离子干扰能力,且有较好的抗脉冲电流干扰能力。该参比电极适用于间歇式测试场合,可以保证稳定的参比电位;可用于基于W氧化物pH电极的电化学传感器,传感器的内阻为22kΩ,小于玻璃pH电极计内阻(1~10MΩ)。     

TiO_2分级结构/Ag_3PO_4复合材料的可见光催化性能

制备了具有分级结构的海胆状TiO2纳米材料,并通过原位沉积法将可见光响应的Ag3PO4纳米颗粒沉积到TiO2的纳米分级结构上,合成了具有高效稳定可见光催化性能的系列TiO2分级结构/Ag3PO4复合材料,对比测试了系列材料对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能.结果表明,TiO2分级结构/Ag3PO4复合材料光催化性能明显高于纯相的Ag3PO4光催化剂,同时也明显优于TiO2(P25)/Ag3PO4复合光催化剂,其中分级结构TiO2与Ag3PO4摩尔比为1∶1的复合材料具有最强的光催化性能,在可见光照射6min内可实现RhB的完全脱色.分析结果表明,与纳米颗粒TiO2相比,具有海胆状纳米结构的TiO2可为Ag3PO4的负载提供更多的担载位点,增加TiO2和Ag3PO4的接触面积,进而提升Ag3PO4光激发产生的光生电子-空穴的分离效率.同时在光降解过程中,Ag3PO4表面存在的少量Ag+会逐渐还原成单质Ag0,通过Ag0的等离子体共振效应,可增加对光子的吸收转换能力,从而进一步提高该复合材料光催化降解染料的性能.     

Fabrication of dual Z-scheme photocatalyst via coupling of BiOBr/Ag/AgCl heterojunction with P and S co-doped g-C3N4 for efficient phenol degradation

Advances in noble metal mediated Z-scheme photocatalytic system have ushered in a climax on environmental remediation. Herein, graphitic carbon nitride (GCN) and phosphorus sulphur co-doped graphitic carbon nitride (PSCN) were synthesized via calcination process. GCN, PSCN and Z-scheme visible light driven (VLD) ternary BiOBr/PSCN/Ag/AgCl nanophotocatalyst were characterized by X-ray diffraction pattern (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and UV–visible diffuse reflectance spectra (UV–vis DRS). BiOBr/PSCN/Ag/AgCl nanocomposite exhibited superior visible light driven photocatalytic ability as compared to pristine PSCN, AgCl and BiOBr towards degradation of phenol. The results explicated promising photocatalytic activity along with space separation of photocarriers caused via formation of BiOBr/PSCN/Ag/AgCl Z-scheme heterojunction. The visible light absorption efficacy of BiOBr/PSCN/Ag/AgCl photocatalyst was confirmed by photoluminescence (PL) spectra. Finally, recycling experiments were explored for the mechanistic detailing of phenol photodegradation employing BiOBr/PSCN/Ag/AgCl photocatalyst. After seven successive cycles photodegradation efficacy of photocatalyst was reduced to 90% from 98%. Proposed mechanism of BiOBr/PSCN/Ag/AgCl nanophotocatalyst for degradation of phenol was discussed. OH and O₂⁻ radicals were main reactive species responsible for photocatalytic phenol degradation.     

稳定的高可见光活性Ag3PO4/WO3复合光催化剂

通过离子交换法制备了Ag3PO4/WO3复合光催化剂。用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外可见漫反射光谱对所制备的样品进行了表征。通过在可见光(λ>420 nm)下降解水中的甲基橙来检测样品的光催化活性。结果表明,Ag3PO4/WO3的光催化活性和稳定性均高于纯相Ag3PO4,其原因是,Ag3PO4导带上的光生电子易于向WO3转移,提高了光生载流子的分离效率,也使得光生电子不再将Ag3PO4中的Ag+还原为Ag。     

反相微乳液中AgCl纳米粒子的可控合成与AgCl/GMA-MMA-AMPS共聚物有机-无机杂化膜的研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为表面活性剂,在甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)混合物为油相的反相微乳液体系中合成了AgCl纳米粒子,然后通过微乳液聚合制备了AgCl/GMA-MMA-AMPS共聚物有机-无机杂化膜,并用于苯/环己烷混合物的渗透气化分离.利用紫外-可见光谱及透射电子显...     

A Synergistic Strategy for Nanoparticle/Nanofiber Composites Towards p-Nitrophenol Catalytic Hydrogenation

Nanoparticle(NP)/nanofiber(NF) composites based on Ag/hydrostable-polyvinyl alcohol were fabricated by a green synergistic strategy via electrospinning. The electrospun NFs served as an in situ reducing agent for the metal salt precursors and a protecting agent for the resulting NPs. Additionallly, during the fomation of the NPs, the water-soluble NFs were in situ oxidized and catalyzed by the metal ions to achieve chemical crosslinking. This two-in-one process achieves polymer curing and metal nanoparticles reducing/protecting synergistically. It eliminates the usage of organic electrospinning solvents, conventional chemical reducing agents and stabilizers, as well as harmful chemical crosslinking agents during the whole process. By the absolutely green synergistic electrospinning, nanoparticle/nanofiber composites with super-hydrophilicity, good hydrostability, as well as uniform and thin particle sizes were obtained. They exhibited enhanced activities when used for catalytic hydrogenation of p-nitrophenol in water.