钼酸铋基光催化材料的研究进展

近年来,钼酸铋基光催化剂以其优良的特性拓宽了光催化领域的研究,催化剂的制备与应用一直是研究者的关注热点.重点介绍了Bi2 MoO6的晶体结构、制备方法、形貌及其光催化性能,对比了常见制备方法的优缺点,综述了国内外研究者在改性钼酸铋基光催化材料方面所做的工作,得出在可见光响应下具有高催化活性和高稳定性的钼酸铋基光催化材料将是下一步研究的主要方向.     

石墨相氮化碳基复合光催化剂的研究进展

石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种新型的可见光光催化材料.通过构建耦合半导体复合物提高光生载流子的分离效率是目前增强光催化活性的有效方法之一.本文对g-C3N4基复合光催化材料的研究进展进行了综述,主要介绍了金属氧化物、金属硫化物、Ag系半导体、Bi系半导体与g-C3N4构筑复合物的相关研究,此复合物在光催化降解污染物、光解水制氢、光催化抗菌及光催化还原CO2为碳氢燃料等应用领域展现出优于单一g-C3N4的性能.     

Ag3 VO4基复合光催化剂降解有机污染物的研究进展

光催化技术是解决环境污染和能源危机的最有效手段之一.Ag₃VO₄是一种可见光响应的半导体材料,应用于光催化制氢和环境污染物降解.由于Ag₃VO₄光生载流子易复合使其光量子效率低,限制了其在实际生产中的应用.如何提高Ag₃VO₄的光催化活性成为当前科研人员研究热点.将Ag₃VO₄与其它半导体复合是提高其光催化性能有效方法.本文综述了近年来Ag₃VO₄基复合光催化剂类型、制备方法、光催化降解性能和反应机理等方面的研究进展,并对现有Ag₃VO₄基复合光催化剂存在的问题进行探讨,展望了Ag₃VO₄基复合光催化剂未来发展方向.     

新疆理化所具有光催化性能的纤维材料研究获进展

基于半导体材料的光催化技术被广泛用于环境污染物治理领域。在诸多的半导体材料中,二氧化钛(TiO 2)具有原料易得、无毒、性能稳定等特点,显示了广阔的应用前景。但是此类材料在使用过程中普遍存在易聚集、难回收、对太阳光利用率低、光生电子和空穴的分离效率差等不足。     

Ag-TiO2可见光响应光催化剂的制备及特性研究

采用溶胶-凝胶法技术,以CTAB为模板剂,制备出Ag掺杂TiO2复合光催化材料.利用XRD、XPS、SEM、TEM、N2吸附-脱附、UV-vis等测试手段对样品的组成、结构、形貌等进行表征.结果显示,加入CTAB的Ag-TiO2为锐钛矿型,产物中Ag以单质形式存在,材料表面疏松多孔,吸收光谱红移至可见光区.光催化活性通过在可见光照射下,降解亚甲基蓝来表征.结果表明,同等条件下Ag/CTAB-TiO2催化效率是纯TiO2的3倍,循环使用5次以后降解效率仍能达到85;以上.     

静电自组装制备镧掺杂高岭石基纳米TiO2光催化材料研究

采用静电自组装方法制备了镧掺杂高岭石基纳米TiO2光催化材料.采用巯丙基三甲氧基硅烷偶联剂对高岭石进行干法改性,采用30; H2O2/HOAc将偶联剂巯基基团氧化为磺酸基基团.在静电引力的作用下,带负电荷的高岭石与带正电荷的钛聚合阳离子和La3+自发地组装在一起,经一定温度热处理得到镧掺杂高岭石基纳米TiO2光催化材料.采用XRF、XRD、FT-IR、SEM和PL等对材料进行分析,采用甲基橙染料评价材料的光催化性能.研究表明:采用静电自组装方法可有效提高高岭石与纳米TiO2的复合效率;镧掺杂导致TiO2与高岭石之间的结合力增强;适量的镧掺杂导致锐钛矿晶体发生畸变,能带结构改变,电子-空穴对复合几率降低,进而导致其光催化性能增强;镧掺量5 mol;的复合材料对甲基橙溶液表现出更高的光催化脱色效果.     

高岭石基复合材料在光催化领域应用的研究进展

环境污染和能源紧缺已成为当今社会亟须解决的重大问题。高岭石基复合材料光催化处理技术因绿色环保、经济安全、无二次污染而备受关注。鉴于高岭石在光催化领域的研究现状,本文介绍了高岭石的层状硅酸盐结构特征及其在光催化领域的应用优势,综述了高岭石基光催化材料的主要类型、基本特征、合成方法、改性过程、光催化特点及其应用进展与优势,最后,提出了高岭石基复合材料在光催化领域应用的重点研究方向。以期获得制备工艺简单、光催化性能优异、原料易获取且无环境污染的高岭石基光催化复合材料,从根本上解决环境污染问题,缓解能源紧缺危机。     

ZnO/NiO纳米异质结的合成及其光催化性能的研究

通过超声法成功制备出形貌均一的ZnO/NiO异质结光催化材料,并采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)以及光致发光光谱(PL)等分析测试手段对样品的形貌和结构进行了表征.结果表明,ZnO/NiO异质结是由直径约400～600 nm的ZnO纳米球镶嵌着NiO纳米颗粒组成.对比纯NiO纳米颗粒、纯ZnO纳米球和ZnO/NiO异质结对罗丹明B(RhB)的紫外光降解效率,ZnO/NiO异质结表现了最好的光催化活性,这主要是由于ZnO/NiO异质结可以有效的分离光生电子和空穴对,使得它们的复合机率降低,提高其光催化效率.     

宽光谱响应CQDs/TiO2复合材料的制备及其光催化活性

通过超声法制备了CQDs/TiO2复合光催化材料,采用XRD、FT-IR、HRTEM、DRS等手段对复合光催化材料的组成、结构和光学特性进行了表征.结果表明CQDs可以成功负载到TiO2表面,并使催化剂的吸收带边产生红移.以罗丹明B(RhB)为目标降解物,模拟太阳光和LED单色光为光源,考察了不同CQDs负载量对TiO2光催化性能的影响,结果表明CQDs/TiO2在模拟太阳光下展现出出色的光催化活性,当CQDs浓度为1.5 mg/mL时光催化降解效率达到最佳,研究还发现所制备的CQDs/TiO2复合材料对光谱的可利用范围大大增宽,甚至在850 nm波长光照下依然可以发挥光催化作用.进一步对样品进行荧光及瞬态光电流表征,结果表明CQDs/TiO2的宽光谱响应主要来源于CQDs的上转换荧光性质.     

M-VI光催化晶体材料降解性能评价研究与应用

本文通过设计和研制评价M-VI光催化晶体材料降解性能所用试验舱,对实际应用于甲醛和挥发性有机化合物等室内空气污染物的评价规范进行了详尽的探讨,综合考虑到试验舱的设计、本底的扣除,试样的装填等因素,评价结果重复性较好,对于光催化材料评价的进一步规范化和标准化具有借鉴意义。     

g-C3N4基异质结的光催化应用研究进展

半导体异质结光催化剂因其在太阳能利用和转化方面广阔的应用前景而备受关注。合理构建两种或两种以上半导体材料的异质结构,可以集成多种组分的优点,改善光生电荷分离,扩大对可见光的吸收范围,保持光催化剂的高氧化还原能力。近年来,由于g-C₃N₄具有合成简单、稳定性高、独特的光学和电学特性等诸多优点,g-C₃N₄基异质结构的构建成为研究热点。本文针对近年来g-C₃N₄基异质结改性的研究现状,依据g-C₃N₄与其他半导体电荷转移路径的不同综述了三种异质结结构(g-C₃N₄基Ⅱ型异质结、g-C₃N₄基Z型异质结和g-C₃N₄基S型异质结),以及其在环境修复和能源方面的应用。最后对g-C₃N₄基异质结光催化剂存在的问题进行总结和展望。     

ZnWO4-ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能

以ZnO及WO3为前驱反应物,制备了一系列不同ZnWO4含量的ZnWO4-ZnO复合光催化剂.利用X射线衍射、扫描电子显微镜及X射线能谱仪等手段对催化剂进行表征,并以紫外光为光源,罗丹明B为模拟污染物,评价催化剂的活性.结果表明,热处理温度及ZnWO4与ZnO摩尔比对催化剂光催化降解罗丹明B的活性影响显著.当复合4mol;ZnWO4,并于850 ℃煅烧所制得的ZnWO4-ZnO催化剂活性最高,比纯ZnO高出25;.这是因为ZnWO4的复合可抑制ZnO晶粒长大,提高光生电子与空穴的分离效率,进而改善其光催化活性.     

Optical and Photocatalytic properties of Mn‐doped CuO nanosheets prepared by hydrothermal method

Mn‐doped CuO nanosheets were prepared through a hydrothermal method to enhance their photocatalytic property. The structural and morphological features were monitored by using X‐Ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscopy (FESEM) with energy dispersive spectroscopy (EDS). UV‐vis absorption spectra showed the enhance absorption performance both in UV and visible light region. The band gaps were also calculate and the minimum value was 1.25 eV. The photocatalytic activity was investigated by the degradation of methylene blue (MB), which indicated that the photoactivity of samples depended on the amount of Mn²⁺ incorporated into the CuO lattice. The improved performance of photocatalysts can be attributed to enhanced light absorption and lower electron‐hole recombination.     

原位合成Bi3O4Br/Bi12O17Br2光催化剂及其对磺胺甲噁唑降解性能

Bi_xO_yBr_z光催化剂在有机药物废水处理领域有着非常广阔的潜在应用价值,但因光生电子和空穴的快速复合而表现出较低的光催化效率,进而限制了其应用范围。通过简易的水解-焙烧法原位制得一种新型的Bi₃O₄Br/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂,并以磺胺甲噁唑(SMX)为模拟药物污染物进行了光催化性能测试,对所制催化剂进行了X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电化学阻抗(EIS)、光致发光光谱(PL)等表征。结果表明所制备的Bi₃O₄Br/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂具有较强的光生载流子分离率、较低的界面电荷转移电阻,进而展示出优异的光催化降解SMX性能,在模拟太阳光下照射30 min,SMX降解率达到87%,相较于纯的Bi₃O₄Br和Bi₁₂O₁₇Br₂催化剂,降解率分别提升了30%和24%。最后基于自由基捕获实验和催化剂能带结构分析了所制催化剂的降解机理。     

Crystal structure and optoelectronic properties of antiaromatic compound 3,4,9,10-tetrahydrodicyclopenta[<Emphasis Type="Italic">cd,lm</Emphasis>]perylene

An antiaromatic compound 3,4,9,10-tetrahydrodicyclopenta[cd,lm] perylene, was synthesized by a coupling reaction. Its crystal structure was determined by X-ray diffraction. Crystal structures shows that the antiaromatic compounds are aggregated to J-aggregation materials. It further results ultrafast charge separation at organic interface and electron transfer in the aggregation materials. UV-vis spectrum shows that title compound has a broad UV-vis light absorbance at the wavelength range from 250 to 470 nm and a 2.67 eV energy gap value between the highest occupied and the lowest unoccupied molecular orbital energy levels.     

GGA+U方法研究C与Ti掺杂GaN的电子结构和光学性质

作为一种优良的半导体材料,GaN所具有的宽禁带导致其只能吸收可见光中的紫光,因此如何增加GaN材料对可见光的利用率是一个值得研究的问题,掺杂是解决这个问题常用的手段。本文利用第一性原理的方法对本征GaN,C单掺、Ti单掺、C-Ti共掺GaN四种体系的电子结构和光学性质做了计算和分析,结果表明:掺杂后的体系都具有良好的稳定性;掺杂后各体系的体积均增大,说明杂质的引入使体系晶格发生畸变,对光生空穴-电子对的分离有促进作用,进而提高材料的光催化性能;杂质元素的引入使体系能级发生劈裂,电子跃迁更加容易;掺杂后各体系的介电函数虚部主峰均向低能区移动,吸收谱均红移至可见光区域,其中共掺体系在蓝绿光区域的吸收系数最大,由此可以推测C-Ti共掺有助于提高GaN的光催化性能。     

Photocatalytic activity of nanoparticle gold/iron oxide aerogels for azo dye degradation

Nanoparticle gold/iron oxide (maghemite) aerogels were used as photocatalysts to degrade Disperse Blue 79 azo dye in water under ultraviolet light illumination. They were characterized by diffuse reflection spectroscopy (DRS), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and scanning electron microscopy. Addition of gold species caused the light absorption to shift towards the red visible region, and thus the band gap energy reduced. Photocatalytic activity enhanced with increasing Au loading up to 8 wt%, and the activity increase was dependent upon catalyst pretreatment. The dye degradation was accelerated remarkably when carried out in alkaline media or in the presence of hydrogen peroxide. In the photocatalysis system, metallic gold particles serve to facilitate the transfer of surface electrons, and hydroxyl radicals near the catalyst surface act as the main oxidative species to attack dye molecules. At high catalyst concentrations, the use of ultrasound and light irradiation improved the activity declined by catalyst particle aggregation. Results demonstrate the feasibility of aerogel powders as a model photocatalyst for dye decontamination in textile wastewater.     

铒掺杂g-C3N4催化剂的合成及其红光催化降解活性的研究

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)的研究已成为光催化领域热点。本文以三聚氰氨为前驱体,采用甲醇回流法制备Er掺杂的g-C₃N₄催化剂。利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR DRS)、傅里叶红外光谱仪(IR)、荧光光谱(PL)、物理吸附(N₂-physisorption)及共聚焦显微镜(CLSM)等手段对Er/g-C₃N₄催化剂进行系统表征。结果表明,稀土金属Er高分散于g-C₃N₄上,促使氮化碳表面氮空穴的产生。Er掺杂优化了氮化碳的能带结构,增强了其对可见光的吸收,提升电子-空穴对的分离效率,此外还发现Er/g-C₃N₄具有较强的上转换能力。在660 nm红光LED照射下,对罗丹明B的水溶液进行光催化降解,发现Er/g-C₃N₄的降解速率是g-C₃N₄的2.0倍,且发现超氧自由基为该体系中的主要活性物种。     

基于掺杂二氧化硅包覆银纳米球的有机太阳能电池光吸收提高的研究

虽然介质包覆的金属纳米颗粒已经在试验中频繁应用到太阳能电池中,通过减少金属表面激子的猝灭和电荷的复合来提高电池性能.但是基本没有理论研究工作去解释金属颗粒的介质包覆层是如何影响器件的光学性能.本文从理论计算角度研究了二氧化硅包覆银纳米球掺杂在有机太阳能电池活性层中对活性层的光捕获的影响.研究结果表明在垂直入射的条件下,在350 nm到850 nm的波段内,加入包覆Ag纳米球的最优器件的活性层对标准太阳光谱(AM 1.5)积分后的光吸收率达到81.5;.与等效的平板结构相比,活性层的光吸收增强了9.54;.具体的场分布的分析得到光吸收增强原因主要是偶极共振、表面等离激元激发以及之间的相互耦合作用所致.经过对结构参数的研究,发现了介质包覆层越薄,增强效果越明显;包覆的介质层的折射率对光吸收性能的影响不是很明显.