LaFe1-xCuxO3光催化降解水溶性染料的活性

采用柠檬酸法合成了钙钛矿型复合氧化物催化剂LaFeO3,并按不同比例进行掺杂,制备了LaFe1-xCuxO3(x=0.01～0.09)系列样品.以高压荧光汞灯为光源,测定了该系列样品对酸性红3B等水溶性染料的光催化降解活性.采用红外、紫外、光声光谱及正电子寿命谱等技术分析了催化剂的光催化性能及掺杂对活性的影响.结果表明,掺杂后LaFeO3的光催化活性明显提高,这主要与B离子的d电子结构有关.     

聚苯胺纳米线/SnO2复合光催化材料的光化学制备与性能

将具有确定形态的聚苯胺(PANI)纳米线作为复合单元, 直接分散在SnSO₄和H₂SO₄的混合溶液中, 通 过紫外光照射获得PANI纳米线/SnO₂纳米颗粒复合材料. 对复合材料的形态和成分进行了分析, 发现二者 相互交织在一起且部分颗粒直接生长在纳米线上. 以罗丹明B溶液为目标降解污染物研究了复合材料在低 功率紫外灯下的光催化活性. 结果表明, PANI纳米线可以明显增强SnO₂的光催化活性, 且增强效果与光照 复合时间呈规律性变化, 在最优复合时间下复合材料的光催化活性是纯SnO₂的近3倍. 通过对能级结构与光催化反应过程的测试分析, 认为Z型异质结的形成促进了光生电子-空穴的分离, 进而增强了材料的光催化活性.     

g-C3N4/BiVO4复合催化剂的制备及应用于光催化还原CO2的性能

用简单的超声分散法合成了具有可见光响应的类石墨氮化碳(g-C₃N₄)/BiVO₄复合光催化剂. 采用X射线衍射(XRD), X射线光电子能谱(XPS), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), 紫外-可见(UV-Vis)分光光谱, 傅里叶红外变换(FTIR)光谱, 荧光发射谱(PL)和光电流响应等技术对所制备催化剂进行相关表征. 通过可见光下(λ> 420 nm)光催化还原CO₂的性能来评价样品的光催化活性, 发现不同复合比的催化剂中, 含40% (w) g-C₃N₄的复合催化剂表现出最高的光催化活性, 其催化活性分别为纯g-C₃N₄纳米片和纯BiVO₄的催化活性的2倍和4倍.光催化活性增加的主要原因是g-C₃N₄和BiVO₄之间形成了异质结, 且相互间能级匹配, 有利于光生电子和空穴的分离.     

超声辐照制备SrFeO3降解苯酚光催化性能研究

采用超声辐照柠檬酸络合法制备了复合氧化物SrFeO₃,以苯酚为光催化探针分子,以450 W高压汞灯为光源(主波长>410 nm),研究了SrFeO₃光催化性能.研究表明,经过超声辐照制备的SrFeO₃光催化活性提高一倍以上. XRD、TEM、DRS表征结果表明,超声辐照制备的SrFeO₃粒径均匀、分散性好、粒径较小,光吸收红移显著.探讨了超声提高催化性能的机理.     

Fe对NaNbO3的晶格掺杂和同步异质结改性及其光催化性能

运用溶剂热法及继之的高温晶化法制备钙钛矿结构NaNbO₃,并在此基础上同步获得了NaNbO₃晶格内Fe³⁺的掺杂和NaNbO₃晶格外α-Fe₂O₃的异质结复合.观察到了同步改性NaNbO₃对水体罗丹明B（RhB）光催化降解效率的显著提升,最适Fe含量的改性NaNbO₃对罗丹明B 1 h内的降解率可达95%,表观一级动力学速率常数为改性前NaNbO₃的近7倍.运用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微（SEM）、X光电子能谱（XPS）、光致发光（PL）光谱、低温N₂吸附-脱附（BET法）,电子自旋共振光谱（ESR）,紫外-可见漫反射光谱（DRS）及光致电流检测等表征和测量探明改性体系的组成及结构,并表明Fe³⁺对Nb⁵⁺的掺杂取代可通过杂质能级形成、电子和空穴捕获以及溶氧吸附的促进从而有利于对罗丹明B的光催化降解;适量α-Fe₂O₃晶格外复合改性NaNbO₃可通过NaNbO₃与α-Fe₂O₃异质结间电子的跃迁和流动提高复合催化剂的光量子效率.Fe对NaNbO₃晶格内外改性促活的实质可能在于光生载流子迁移的促进和对其复合的抑制.     

GO/Ag3PO4复合光催化剂的制备、表征及光催化性能

以石墨粉为原料,采用Hummers氧化法合成氧化石墨烯(GO).然后在超声作用下,将不同含量的Ag₃PO₄沉积在GO上,制备了一系列4% (w,质量分数) GO/Ag₃PO₄、8% GO/Ag₃PO₄、16% GO/Ag₃PO₄和32% GO/Ag₃PO₄复合光催化剂.对所制备的光催化剂运用N₂物理吸附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段进行了表征,并在可见光下考察了GO含量对Ag₃PO₄光催化降解甲基橙(MO)的性能.结果表明, GO能够和Ag₃PO₄实现均匀复合.复合GO提高了催化剂的比表面积,改善了催化剂的吸附性能.复合16% GO使Ag₃PO₄光催化活性提高最显著, 120 min内对MO的降解率达到83%,是纯Ag₃PO₄光催化活性的7.5倍. GO能提高催化剂的比表面积,促进光生电子-空穴(e^-/h⁺)的分离,产生更多活性自由基,从而提高Ag₃PO₄光催化的活性和稳定性.     

Ni/CeO2-Al2O3催化剂上CH4-CO2转化积炭性能的研究

采用脉冲微量反应技术研究了添加n型半导体氧化物CeO₂对Ni基催化剂上CH₄积炭/CO₂消炭性能的影响,用TPR,XPS和氢吸附技术对催化剂进行了表征.结果表明,活性金属原子Ni与半导体氧化物CeO₂之间存在金属-半导体相互作用(MScI),CeO₂的添加提高了活性原子Ni⁰的d电子密度,在一定程度上抑制了CH₄分子中C-Hσ电子向d轨道的迁移,降低了CH₄裂解积炭活性;可加强Ni⁰原子d轨道向CO₂空反键π轨道的电子迁移,促进CO₂分子的活化,提高CO₂的消炭活性,使Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂具有较强的抗积炭性能.     

二维/二维S-型Bi3NbO7/g-C3N4异质结光催化剂驱动选择性CO2还原制CH4

人工光合作用可直接将二氧化碳转化为一系列碳氢化合物,实现大气中的碳循环,被视为一种既能解决能源短缺又能减少温室气体,进而改善人类生存环境的新型绿色技术.光催化二氧化碳还原体系需要合适的耦合氧化还原反应,以及对外界光源的有效利用以产生足够电子参与反应,因此构建高催化活性和高选择性的催化体系仍然面临着巨大挑战.此外,二维纳米结构(2D)由于具有比表面积大、离子的迁移路径短以及独特的平层电子转移轨道等特性,被证实有利于光催化还原CO₂过程.其中,Bi₃NbO₇特殊的片层结构和合适的能带位置,使其在光催化还原CO₂反应中表现出良好的催化性能.然而,Bi₃NbO₇的光生载流子易复合及反应中光腐蚀严重等缺陷导致其光利用率较低,限制了其实际应用.因此,构建S-型异质结是提高复合材料光催化活性的一种有前途的策略.S-型异质结不仅能有效地分离光生电子和空穴,而且这一电子转移过程赋予了复合物最大的氧化还原能力.同时,S-型光催化体系不仅拥有同样的强氧化和强还原能力,还可显著抑制副反应的发生及副产物的产生,有利于CO₂还原反应的高选择性进行.本文利用简易的溶剂热法制备了一系列S-型Bi₃NbO₇/g-C₃N₄(BNO/UCN)异质结光催化剂,与其纯组分催化剂相比,表现出优异的光催化还原CO₂活性,g-C₃N₄含量为80wt%的BNO/UCN-3光催化剂催化CO₂生成CH₄产率为37.59μmol·g^-1h^-1,是g-C₃N₄的15倍,CH₄选择性为90%;且循环反应10次后仍保持较高的活性及CH4选择性.光催化活性及选择性的显著增强是由于二维分布的纳米结构和S-型电荷转移路径.在可见光照射下,界面内建电场、带边缘弯曲和库仑相互作用协同促进了复合物相对无用的电子和空穴的复合.因此,剩余的电子和空穴具有较高的还原性和氧化性,使复合材料具有较高的氧化还原能力.自由基捕获实验、电子顺磁共振实验和原位X射线光电子能谱实验结果表明,光催化剂中的电子迁移遵循S-型异质结机理.综上,本文不仅为新型S-型异质结CO₂还原光催化剂的设计和制备提供了新方法,而且为未来解决能源短缺及实现碳中和目标提供一定的实验及理论依据.     

以十二烷基苯磺酸钠为模型反应物的Y2O3/TiO2复合催化剂的制备及光降解催化性能

采用浸渍法制备了Y₂O₃/TiO₂复合氧化物催化剂,并用紫外可见光谱、SEM、BET等手段对其进行了表征.以水相十二烷基苯磺酸钠(DBS)溶液的光催化降解反应为实验模型,考察了TiO₂掺杂Y₂O₃后的光催化氧化活性,并探讨了Y₂O₃掺杂量、吸附性、焙烧温度及时间对Y₂O₃/TiO₂复合氧化物催化剂光催化活性的影响.实验结果表明:复合氧化物催化剂Y₂O₃/TiO₂存在某一最佳组分比值,当两者重量比为1:200时,其催化活性是同样条件下前体催化剂TiO₂的2.4倍.     

CeO2/TiO2复合纳米纤维的制备及光催化性能研究

采用静电纺丝技术和水热合成法制备了CeO₂/TiO₂复合纳米纤维. 利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和比表面积测定(BET)等分析测试手段对样品的形貌及结构进行了表征, 并以罗丹明B的脱色降解为模式反应, 考察了样品的光催化性能. 结果表明: CeO₂纳米粒子均匀地生长在TiO₂纳米纤维表面, 形成了异质结构的CeO₂/TiO₂复合纳米纤维光催化材料. 通过改变碱源, 可以得到不同形貌的CeO₂. CeO₂的存在增加了TiO₂纳米纤维的比表面积, 有效地实现TiO₂光生电子和空穴的分离, 增强了体系的量子效率, 与纯TiO₂纳米纤维相比光催化活性明显提高. 初步探讨了异质结的形成机理.     

钙钛矿(ABO3)型复合氧化物的光催化活性变化趋势与分析

有关钙钛矿（ABO3）型复合氧化物的制备、晶体结构、磁性、电导率、表面性能及催化活性的研究已有许多报道,但对其兴催化性的研究迄今报道很少,本文采用不同的B（Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co）位及A（Ca,Cd,Pb）位离子,以不同方法合成了ABO3型复合氧化物,研究了其对有机染料的脱色率,发现其光催化活性的变化趋势与A和B原子的Allrd-Rochow电负性有着密切的定量关系。     

LaBO3(B=Fe,Co)中氧的迁移与光催化反应活性

以柠檬酸法合成的钙钛矿型复合氧化物LaBO3(B=Fe,Co)为催化剂,对水溶性染料进行光催化降解,实验结果表明,其光催化活性与钙钛矿型结构中氧空位沿BO6八面体棱边以曲线而非直线的迁移机制有关.在光催化氧化过程中,光生电子首先被表面氧空位束缚,再与表面的吸附氧反应生成超氧基(O2-·)而加速对染料分子的降解.钙钛矿型复合氧化物中的氧空位是由氧的迁移产生的,它可以作为电子的陷阱而捕俘电子,并作为氧的吸附中心而提高催化剂表面的吸附氧量.     

钙钛矿型复合氧化物纳米粒子的合成及其对一氧化碳氧化的催化性能(英文)

以ＮａｃＯ３－ＮａＯＨ混合溶液作为沉淀剂,采用超临界干燥技术合成了钙钛矿型ＬａＢＯ３（Ｂ：ｃｏ和Ｍｎ）和Ｌａｌ　纳米粒子。所得产品的平均粒径可达约１５ｍｍ,比表面积达３０ｍ２．ｇ－１。研究结果表明,随粒径减小和比表面积增大,ＬａＢＯ３对一氧化碳氧化的催化活性明显增加;ＬａＢＯ３中镧被锶部分取代可显著提高其对一氧化碳氧化的催化活性。     

钙钛矿型化合物催化氧化性能与d电子构型关系的研究

我们用活性评价、磁性测定、原子吸收光谱、TPR(程序升温还原)、TPSR(程序升温表面反应)、XRD等手段研究了以共沉淀和混合法制备的LaMO2(M为从钛到铜的八个过渡金属离子)钙钛矿型化合物对CH4和CO的催化氧化性能。结果表明, 随M离子的d电子数增多, 催化剂的催化氧化活性呈现三峰变化模式并与表面氧结合能及TPSR活性氧物种分布规律一致。根据磁性分析了M离子d电子组态, 对活性的三峰现象作了说明。比较了不同方法对催化剂上氧物种的表征效果。考察了在氧化还原气氛下M离子价态变化规律。根据实验结果讨论了催化剂上活性氧物种分布。     

Site-selected doping of upconversion luminescent Er3+ into SrTiO3 for visible-light-driven photocatalytic H2 or O2 evolution

A series of upconversion luminescent erbium-doped SrTiO(3) (ABO(3)-type) photocatalysts with different initial molar ratios of Sr/Ti have been prepared by a facile polymerized complex method. Er(3+) ions, which were gradually transferred from the A to the B site with increasing Sr/Ti, enabled the absorption of visible light and the generation of high-energy excited states populated by upconversion processes. The local internal fields arising from the dipole moments of the distorted BO(6) octahedra promoted energy transfer from the high-energy excited states of Er(3+) with B-site occupancy to the host SrTiO(3) and thus enhanced the band-to-band transition of the host SrTiO(3). Consequently, the erbium-doped SrTiO(3) species with B-site occupancy showed higher photocatalytic activity than those with A-site occupancy for visible-light-driven H(2) or O(2) evolution in the presence of the corresponding sacrificial reagents. The results generally suggest that the introduction of upconversion luminescent agents into host semiconductors is a promising approach to simultaneously harnessing low-energy photons and maintaining redox ability for photocatalytic H(2) and O(2) evolution and that the site occupancy of doped elements in ABO(3)-type perovskite oxides greatly determines the photocatalytic activity.     

过渡金属掺杂二氧化钛光催化性能的研究

采用浸渍法制备了过渡金属掺杂的光催化剂MOx/TiO2(M=Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu).以乙酸的光催化氧化降解反应为探针,研究了催化剂的光催化性能.研究结果表明,经过渡金属掺杂改性的二氧化钛,光催化性能都有所提高.掺杂量有一个最佳值,在最佳掺杂量时,催化剂光催化性能的提高程度与对应金属氧化物的生成焓有很好的一致性,还发现光催化性能与过渡金属离子稳定氧化态的电子亲和势与离子半径的比值间呈现火山型关系曲线.     

ABO3型钙钛矿结构的可见光光催化剂LaCo0.5Ti0.5O3的设计与合成

采用溶胶-凝胶法在较低温度条件下设计合成了新型的具有ABO3型钙钛矿结构的三元金属复合氧化物LaCo0.5Ti0.5O3. 通过TG-DTA, XRD, XPS, UV-Vis DRS等测试技术和可见光光催化活性测试对其进行了表征. 结果表明, 与LaCoO3和La2Ti2O7相比, LaCo0.5Ti0.5O3样品表现出相对较高的可见光光催化活性, 并且合成温度较低. 这是由于原料中的Co2+和Ti4+离子通过电荷补偿作用使产物B位的两种金属均以+3价氧化态分布所致.     

REBO3中Ce3+和Bi3+对Sm3+光致发光的影响

在紫外光(UV)激发下,系统地研究了REBO_3(RE=La,Gd,Y)中Sm~(3+),Ce~(3+)和Bi~(3+)的发射光谱、激发光谱及其发光强度与组成、结构的关系.结果表明:Ce~(3+)、Bi~(3+)均可敏化LaBO_3中Sm~(3+)的发光;而在GdBO_3和YBO_3中,只有Bi~(3+)能敏化Sm~(3+)的发光,Ce~(3+)猝灭Sm~(3+)的发光.本文还探讨了三种基质中Sm~(3+)发光浓度猝灭的机理.     

Synthesis, characterization and study of photocatalytic activity of surface modified ZnO nanoparticles by PEG capping

Nanoparticles of bare and PEG (Polyethylene glycol) capped zinc oxide (ZnO) were synthesized by precipitation method. The photocatalytic activity of bare and modified ZnO nanoparticles was studied by monitoring the degradation of Rhodamine B (RhB). The results show that PEG capped ZnO nanoparticles has reduced photocatalytic activity than the bare ZnO nanoparticles. The reduction in the chemical oxygen demand (COD) and total organic carbon (TOC) results also revealed the reduced photocatalytic activity of PEG capped ZnO. The UV-shielding property was evaluated by measuring the transmittance which shows that both bare and PEG capped ZnO nanoparticles possess good UV-shielding ability.     

Bi掺杂NaTaO3中Bi的化学价态对其光催化性能的影响

分别采用NaBiO3和Bi(NO3)3为Bi源制备了Bi掺杂NaTaO3光催化剂,研究了Bi离子的价态对NaTaO3光催化分解水制氢性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见吸收光谱研究了催化剂的晶体结构、Bi离子的化学状态和催化剂的光学吸收性能.以光催化分解水制氢反应研究了Bi离子掺杂NaTaO3的催化性能. XRD结果表明,对于两个不同Bi源掺杂的NaTaO3样品, Bi离子的掺杂没有改变催化剂的单斜相结构,但拉曼光谱证实Bi离子的掺杂致使Ta–O–Ta键角偏离了180o. XPS结果表明,以Bi(NO3)3为Bi源时, Bi离子以Bi3+掺杂于NaTaO3的A位;当以NaBiO3为原料时, Bi3+和Bi5+共掺杂于NaTaO3的A位.两种不同Bi源掺杂得到的样品在紫外-可见吸收光谱中给出了相似的光学吸收,但Bi3+的掺杂对NaTaO3光催化性能影响不大,而Bi3+和Bi5+共掺杂大大提高了NaTaO3的光解水制氢性能. Bi离子取代Na离子在A位的掺杂,在NaTaO3结构中引入了能够促进载流子分离的空位和缺陷;与此同时, Bi的掺杂导致Ta–O–Ta键角偏离180o而不利于载流子迁移.对于Bi3+掺杂的NaTaO3样品,这两种作用相互抵消,使得其催化性能与NaTaO3相比没有变化;而Bi3+和Bi5+的共掺杂和高价态Bi5+的掺杂引入了更多的空位和缺陷,提高了光生电子-空穴的分离效率,从而提高了光催化产氢性能.研究表明,光催化过程中载流子的迁移是影响催化性能的重要因素,而在ABO3钙钛矿结构的A位引入高价态离子是促进光生载流子分离的有效途径.