Z型CdIn2S4/ZnSnO3异质结的构筑及其光催化产氢性能

通过高温煅烧ZnSn(OH)₆前驱体制备了双壳中空立方体结构的ZnSnO₃(ZSO),进而采用水热法将CdIn₂S₄(CIS)纳米晶包裹在ZSO表面,成功制备了CdIn₂S₄/ZnSnO₃(CIS/ZSO)异质催化剂。活性产氢实验结果表明,CIS、ZSO物质的量之比为12%时制备的12% CIS/ZSO具有优异的光催化产氢性能,在3 h内产氢量为1 676.48 μmol·g^-1,分别是ZSO和CIS的12倍和8倍。ZSO光催化析氢反应活性的增强归因于CIS/ZSO异质结构的成功构建,异质界面的形成显著提高了光生电子/空穴对的分离效率,降低了其复合率。通过对电荷转移路径的分析,提出了可能的反应机理。     

ITO/g-C3N4异质结催化剂的制备及其光解水产氢性能

采用低温热解法合成出g-C₃N₄和In₂O₃:Sn(ITO)催化剂粉体,通过静电引力作用将少量ITO纳米粉体分散在g-C₃N₄粉体颗粒表面制成ITO/g-C₃N₄异质结光催化剂。在可见光模拟系统中以乙醇为牺牲剂,检测氢气生成速率表征催化剂的光催化性能, 并借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis)等对催化剂粉体进行了表征。实验结果表明, ITO附着在g-C₃N₄颗粒表面有利于光生电子的转移和光解水析氢反应。ITO/g-C₃N₄催化剂较之纯g-C₃N₄催化剂活性显著提高。当ITO附着量为4%时,析氢速率可稳定在350 μmol·g^-1·h^-1。     

Mg掺杂In2O3-x催化剂光热催化CO2加氢

为提高光热催化CO₂加氢In₂O₃催化剂的催化活性,采用均相水热法制备Mg (OH)₂-In (OH)₃前驱体,通过高温煅烧和H₂-还原处理得到了富含氧空位的Mg掺杂In₂O_3-x(Mg-In₂O_3-x)催化剂。在300℃、常压、可见光照射条件下,CO₂加氢转化为CO的CO₂转化率可达31.20%,CO产生速率为14.22 mmol·g_cat^-1·h^-1,CO选择性为100%。相比于单一In₂O_3-x催化剂,Mg-In₂O_3-x催化剂光热催化CO₂转化率及CO产生速率明显提高,这归因于Mg成功掺杂到In₂O₃晶格中,促进In₂O₃表面氧空位的形成,进而对可见光响应效率大幅提高,并有效减缓光生电子-空穴的复合。     

Mg掺杂In2O3-x催化剂光热催化CO2加氢

为提高光热催化CO₂加氢催化剂In₂O₃的催化活性,采用均相水热法制备Mg(OH)₂-In(OH)₃前驱体,通过高温煅烧和H₂-还原处理得到了富含氧空位的Mg掺杂In₂O_3-x(Mg-In₂O_3-x)催化剂。在300℃、常压、可见光照射条件下,CO₂加氢转化为CO的CO₂转化率可达31.20%,CO产生速率为14.22 mmol·gcat^-1·h^-1,CO选择性为100%。相比于单一In₂O_3-x催化剂,Mg-In₂O_3-x催化剂光热催化CO₂转化率及CO产生速率明显提高,这归因于Mg成功掺杂到In₂O₃形晶格中,促进In₂O₃表面氧空位的形成,进而对可见光响应效率大幅提高,并有效减缓光生电子-空穴的复合。     

载铂Sr(Zr1－xYx)O3－δ-TiO2异质结光催化剂模拟太阳光催化产氢

利用光化学还原法制备载铂Sr(Zr_1－xY_x)O_3－δ-TiO₂ (Pt-SZYT)异质结光催化剂, 采用XRD, SEM, UV-Vis, PL对催化剂的形貌及性能进行表征. 以工业有机污染物草酸为电子给体, 模拟太阳光下光催化产氢为探针, 评价了催化剂的活性. 研究了载铂量、草酸浓度对催化剂产氢活性的影响, 并探讨了Pt-SZYT催化剂产氢活性与光致发光(PL)性能的关系, 以及催化剂的连续使用效果. 结果表明: 模拟太阳光条件下, Pt-SZYT催化剂具有良好稳定的光催化产氢活性, 催化剂的最佳载铂量为0.90 wt%. PL分析表明Pt-SZYT的光催化产氢活性越高, 其荧光强度越弱. 草酸50 mmol•L^－1, 催化剂用量1.0 g•L^－1时, 催化剂(w＝0.90%) Pt-SZYT-70的平均产氢速率为1.68 mmol•h^－1.     

载铂Sr(Zr1－xYx)O3－δ-TiO2异质结光催化剂模拟太阳光催化产氢

利用光化学还原法制备载铂Sr(Zr_1－xY_x)O_3－δ-TiO₂ (Pt-SZYT)异质结光催化剂, 采用XRD, SEM, UV-Vis, PL对催化剂的形貌及性能进行表征. 以工业有机污染物草酸为电子给体, 模拟太阳光下光催化产氢为探针, 评价了催化剂的活性. 研究了载铂量、草酸浓度对催化剂产氢活性的影响, 并探讨了Pt-SZYT催化剂产氢活性与光致发光(PL)性能的关系, 以及催化剂的连续使用效果. 结果表明: 模拟太阳光条件下, Pt-SZYT催化剂具有良好稳定的光催化产氢活性, 催化剂的最佳载铂量为0.90 wt%. PL分析表明Pt-SZYT的光催化产氢活性越高, 其荧光强度越弱. 草酸50 mmol•L^－1, 催化剂用量1.0 g•L^－1时, 催化剂(w＝0.90%) Pt-SZYT-70的平均产氢速率为1.68 mmol•h^－1.     

钙钛矿氧化物H1.9K0.3La0.5Bi0.1Ta2O7和Pt/WO3组成的Z体系下完全光解水性能

以质子化层状钙钛矿氧化物H_1.9K_0.3La_0.5Bi_0.1Ta₂O₇ (HKLBT)作为产氢催化剂, Pt/WO₃作为产氧催化材料进行Z 型体系下完全分解水反应. 考察了不同载流子传递介质及不同载流子浓度对反应活性的影响. 结果表明, 以Fe²⁺/Fe³⁺为载流子传递介质时可以实现水的完全分解(H₂/O₂体积比为2:1), 8 mmol·L^-1的FeCl₃作为初始载流子传递介质时, 产氢、产氧活性分别为66.8和31.8 μmol·h^-1, 氢氧体积比为2.1:1. 受光催化材料对载流子传递介质氧化还原速度的限制, 过高的载流子传递介质浓度并不能提高光催化活性.     

高比表面TiO2光催化剂的制备及产氢性能研究

以钛酸四丁酯为前驱体，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂合成了高比表面的TiO₂超细纳米粉体。采用XRD、TEM、BET分析方法对催化剂的物相、颗粒粒径及比表面积进行了表征，结果显示TiO₂的晶粒尺寸和比表面积与CTAB添加量和焙烧温度有关。重点考察了不同条件下制备的TiO₂系列光催化剂无氧条件下的光催化分解水产氢性能。实验结果表明，当CTAB与Ti的投料的物质的量之比为0.15，焙烧温度为450 ℃时，获得的晶粒尺寸为5.73 nm、比表面为150 m²·g^-1的TiO₂粉体具有最好的光催化产氢活性，测得的3 h内平均产氢速率为12.5 mL·h^-1。     

锌掺杂OV-β-Bi2O3可见光催化活性的提高:能带结构的调节和电荷分离的促进

采用溶胶-凝胶-原位碳热还原处理的方法,制备了一种含有氧空位（OV）的新型Zn掺杂β-Bi₂O₃纳米材料（OV-Zn：Bi₂O₃）,氧空位的浓度可以通过改变Zn²⁺的掺杂量进行调节。作为参照,只有氧空位没有Zn²⁺的新型β-Bi₂O₃（OV-β-Bi₂O₃）也通过类似的方法制得。通过紫外可见漫反射光谱、X射线光电子能谱、电子顺磁共振、光致发光光谱和光电化学测试,系统研究了氧空位和Zn²⁺掺杂对OV-Zn：Bi₂O₃降解亚甲基蓝（MB）和2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-TCP）可见光催化活性的综合影响。结果表明,氧空位的引入不仅可以使光吸收向长波方向拓展,而且可以促进光生载流子的分离。因此,与传统的β-Bi₂O₃相比,OV-β-Bi₂O₃对亚甲基蓝（MB）和2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-TCP）的降解活性显著增强。对于OV-Zn：Bi₂O₃催化剂,Zn²⁺掺杂可使光催化剂的价带边缘向下移动,增强了光激发空穴的氧化能力,并且适量的锌掺杂也能提高光生载流子的分离效率。因此,OV-Zn：Bi₂O₃的可见光活性优于OV-β-Bi₂O₃,而且当Zn与Bi物质的量之比为0.3时,OV-Zn：Bi₂O₃-0.3对MB和2,4,6-TCP的降解活性最高。     

硫掺杂橄榄状BiVO4上可见光降解亚甲基蓝和甲醛水溶液性能

在无和有S源(Na₂S或硫脲)存在的条件下,采用十二胺辅助的醇-水热法制备了多孔单斜晶相结构的BiVO_4-δ和不同含量S掺杂的BiVO_4-δ光催化剂.利用多种手段表征了催化材料的物化性质,评价了它们在可见光照射下催化降解亚甲基蓝或甲醛的反应活性.结果表明,所制光催化剂为单斜白钨矿晶相结构,具有多孔橄榄状形貌,比表面积为8.4-12.5m²/g,带隙能为2.40-2.48eV.在S掺杂BiVO_4-δ表面同时含有Bi⁵⁺,Bi⁴⁺,V⁵⁺和V⁴⁺物种.S掺杂对BiVO_4-δ光催化剂的活性影响很大.在可见光下照射下,BiVO_4-δS_0.08光催化剂对亚甲基蓝和甲醛降解反应显示出最高的光催化活性,这与其较高的表面氧物种浓度和较低的带隙能相关.     

Co掺杂提高ZnIn2S4光催化剂可见光下的产氢性能

采用溶剂热法制备出Co掺杂的ZnIn₂S₄催化剂.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱等技术对其进行了表征. XRD 和XPS结果表明, Co成功地掺杂到ZnIn₂S₄晶格内. 随着Co掺杂量增加, 样品的吸收边发生红移, 同时ZnIn₂S₄的微球形态会遭到破坏. 光催化反应实验结果表明Co²⁺掺杂提高了ZnIn₂S₄光催化性能, 掺杂量为0.3%(w)时表现出最佳催化性能. 并对可能的催化机理进行了讨论.     

氮掺杂TiO2光催化剂的制备及可见光催化性能研究

在溶胶-凝胶法基础之上,以尿素为氮源,通过较温和的反应条件来制备氮掺杂TiO₂光催化剂。以亚甲基蓝为模型化合物、日光色镝灯为光源,探索了其可见光光催化性能;并用XRD、低温氮气吸附-脱附技术、UV-Vis等表征了其结构特征;同时以对苯二甲酸为探针分子,结合化学荧光技术研究了光催化体系中·OH自由基的变化规律,进一步验证了其光催化活性规律。结果表明：氮掺杂能引起TiO₂光催化剂的激发吸收光谱明显红移并具较好的可见光响应性;在不同煅烧温度和尿素/钛酸丁酯物质的量的比     

Bi_(20)TiO_(32)/聚丙烯腈复合纳米纤维的制备及其对异丙隆的光催化降解性能

采用溶剂热法制备了可见光响应型光催化剂Bi_(20)TiO_(32),为了实现该光催化剂的固定化负载,进一步以Bi_(20)TiO_(32)和聚丙烯腈(PAN)为原料,通过同轴静电纺丝法制备了不同光催化剂含量的Bi_(20)TiO_(32)/PAN复合纳米纤维。通过这一途径一方面可以便于光催化剂的回收利用,另一方面纳米纤维结构可以提高光催化剂与有机污染物反应的接触面积。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和氮气吸附-脱附法对样品的物相组成、形貌结构、光谱吸收和比表面积等进行表征。研究了在可见光照射下Bi_(20)TiO_(32)/PAN复合纳米纤维膜对苯脲类农药异丙隆的光催化降解性能。结果显示,制备的Bi_(20)TiO_(32)光催化剂禁带宽度为2.35 eV,属于典型的可见光响应型光催化剂。制备的Bi_(20)TiO_(32)/PAN复合纳米纤维直径在600~700 nm,Bi_(20)TiO_(32)可以在纳米纤维表面均匀负载,复合纳米纤维膜对可见光具有明显的响应性,对异丙隆具有很好的光催化降解效果,其中光催化剂质量分数为25.7%的样品S3对异丙隆的降解率最高可达到87%。这一研究表明,通过同轴静电纺丝法将光催化剂负载于有机纳米纤维表面,可以保持光催化剂原有光催化效果,是实现光催化剂固定化一条较好的途径。     

Photodegradation of organic compounds using chromium oxide-doped nano-sulfated zirconia

ZrO₂ is considered a huge-gap semiconductor (band gap ≈ 5 eV). To improve the visible-light photocatalytic activities of ZrO₂, an efficient Cr, SO₄ ^2? co-doped ZrO₂ photocatalyst was synthesized by the simple impregnation method followed by calcination at different calcination temperatures (300, 400, 500, and 600 °C) for 3 h. The synthesized photocatalysts were characterized by x-ray diffraction, transmission electron microscopy analysis, scanning electron microscopy analysis, energy dispersive X-ray spectroscopy analysis, FT-IR spectroscopic technique, potentiometric titration and UV–Vis spectroscopy analysis. ZrO₂ co-doped with Cr and SO₄ ^2? shows more efficiency than SO₄ ^2?-doped ZrO₂ in several aspects like surface structure, decreasing electron–hole recombination and band gap energy. The photodegradation of methylene blue dye for SO₄ ^2?-doped ZrO₂ and Cr, SO₄ ^2?-co-doped ZrO₂ has been investigated. The photocatalytic reaction confirmed that the co-doped ZrO₂ photocatalyst showed higher photocatalytic activity than mono-doped ZrO₂.     

可见光下具有高光子效应和光催化活性的CuS-石墨烯氧化物/TiO2复合材料的制备（英文）

CuS-graphene oxide/TiO2 composites were prepared using a sol-gel method to improve the photocatalytic performance of the photocatalyst. The composites were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray analysis, and transmission electron microscopy. The photocatalytic activities were examined by the degradation of methylene blue (MB) under visible-light irradiation. The photodegradation of MB under visible-light irradiation reached 90.1% after 120 min. The kinetics of MB degradation was plotted alongside the values calculated from the Langmuir-Hinshelwood equation. The CuS-graphene oxide/TiO2 sample prepared using 0.2 mol of TiO2 showed the best photocatalytic activity. This was attributed to a cooperative reaction as a result of increased photoabsorption by graphene oxide and an increased photocatalytic effect by CuS.     

A Hierarchical Nanostructured Carbon Nanofiber–In2S3 Photocatalyst with High Photodegradation and Disinfection Abilities Under Visible Light

Photocatalytic degradation of pollutants under visible light provides a new door to solve the water contamination problem by utilizing free and renewable sunlight. The search for highly efficient photocatalysts with hierarchical nanostructures remains crucial for accessing this new door. In this work, a new hierarchical nanostructured photocatalyst is designed and synthesized, for the first time, by anchoring In₂S₃ flower‐like nanostructures on non‐woven carbon nanofiber (CNF). The nanostructures of these CNF–In₂S₃ composites were fine‐tuned, with the aim of achieving the highest photocatalytic activity under visible light. The formation mechanism of the hierarchical nanostructure is also investigated. The results indicate that the optimized hierarchical CNF–In₂S₃ photocatalyst is superior in photodegradation and disinfection efficiency to that of pure In₂S₃ under visible‐light irradiation. The prominent photocatalytic activities of these hierarchical CNF–In₂S₃ photocatalysts can be attributed to the excellent properties of enhanced light absorption, large surface area, and efficient charge separation, which are all derived from the special three‐dimensional hierarchical nanostructures. Therefore, this work presents the great potential of this hierarchical nanostructured CNF–In₂S₃ photocatalyst in practical environmental remediation fields.     

Er~(3+)∶V_(0.01)Y_(2.99)Al_5N_(0.01)F_(0.01)O_(11.98)/BiPO_4/Pt光催化剂的制备及其在降解废水中亚甲基蓝的应用

通过溶胶-凝胶法合成了上转换发光材料Er~(3+)∶V_(0.01)Y_(2.99)Al_5N_(0.01)F_(0.01)O_(11.98)(Er∶YAG),然后利用水热法合成了BiPO_4,再利用高温煅烧法合成了Er∶YAG/BiPO_4/Pt复合物光催化剂.通过使用X-射线粉末衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),光致发光光谱(PL)和上转换发射光谱对样品的组成、形貌及光学特征进行了表征.此外,还研究了不同甘油添加量、 Er∶YAG和BiPO_4的摩尔比例和复合温度及光催化剂的循环使用次数对Er∶YAG/BiPO_4/Pt复合物光催化剂活性的影响.实验结果显示Er∶YAG/BiPO_4/Pt复合物光催化剂具有高的光催化活性和较好的稳定性,它可以作为一种高效的光催化剂用于污水中有机污染物的处理.     

Doping level effect on visible-light irradiation W-doped TiO2–anatase photocatalysts for Congo red photodegradation

A series of W-modified TiO₂ (W–TiO₂) photocatalysts were synthesized by a simple sol–gel method. The new photocatalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), UV–vis-diffuse reflectance spectroscopy (DRS), and Brunauer, Emmett and Teller (BET) surface area analyzer. The photoactivity of the W–TiO₂ photocatalysts was evaluated by the photocatalytic oxidation of Congo red (CR) dye. It was found that the average size of the prepared photocatalysts is 10 nm. Moreover, they have high surface areas (∼ 216 m² g⁻¹) and their light-absorption extends to the visible region compared to pure TiO₂. The effects of W-loading and of the calcination temperature of the prepared photocatalysts on their photocatalytic activity were also studied. The obtained results show that the W_0.5–TiO₂ photocatalyst calcined at 350 °C is much highly photoactive than non-doped or highly doped TiO₂. The enhanced photocatalytic activity of the weakly doped TiO₂ may be attributed to the increase in the charge separation efficiency and the presence of surface acidity on the W_0.5–TiO₂ photocatalyst.     

g-C3N4-BiOBr复合材料制备及可见光催化性能

利用原位沉积法将Bi OBr纳米片生长到g-C_3N_4表面,制得g-C_3N_4-Bi OBr p-n型异质结复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)和荧光光谱(PL)等测试对光催化剂结构和性能进行表征。通过可见光辐照降解甲基橙水溶液检测评估复合光催化剂光催化活性。研究结果表明:复合光催化剂由Bi OBr和g-C_3N_4两相组成,Bi OBr纳米片在片状g-C_3N_4表面快速形核生长形成面-面复合结构。相比于纯相g-C_3N_4和Bi OBr,g-C_3N_4-Bi OBr复合材料具有更强可见光吸收能力,吸收带边红移。在可见光辐照100 min后,性能最佳的2:8 gC_3N_4-Bi OBr复合光催化剂光催化活性分别是纯相g-C_3N_4和Bi OBr的1.8和1.2倍,经过4次循环实验后,其降解率仍达84%,说明复合结构光催化剂催化性能和稳定性增强。复合光催化剂的荧光强度显著降低,说明光生载流子复合得到了有效抑制。复合光催化剂催化性能的提高归因于p-n型异质结促进电荷有效分离、抑制电子-空穴复合和吸收光波长范围的扩展,相比单一成分材料具有更好的催化活性和稳定性。自由基捕获实验证明,可见光降解甲基橙光催化过程中的主要活性成分为空穴,并据此提出了可能的光催化机理。     

g-C3N4-BiOBr复合材料制备及可见光催化性能

利用原位沉积法将BiOBr纳米片生长到g-C₃N₄表面,制得g-C₃N₄-BiOBr p-n型异质结复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)和荧光光谱(PL)等测试对光催化剂结构和性能进行表征。通过可见光辐照降解甲基橙水溶液检测评估复合光催化剂光催化活性。研究结果表明:复合光催化剂由BiOBr和g-C₃N₄两相组成,BiOBr纳米片在片状g-C₃N₄表面快速形核生长形成面-面复合结构。相比于纯相g-C₃N₄和BiOBr,g-C₃N₄-BiOBr复合材料具有更强可见光吸收能力,吸收带边红移。在可见光辐照100 min后,性能最佳的2:8 g-C₃N₄-BiOBr复合光催化剂光催化活性分别是纯相g-C₃N₄和BiOBr的1.8和1.2倍,经过4次循环实验后,其降解率仍达84%,说明复合结构光催化剂催化性能和稳定性增强。复合光催化剂的荧光强度显著降低,说明光生载流子复合得到了有效抑制。复合光催化剂催化性能的提高归因于p-n型异质结促进电荷有效分离、抑制电子-空穴复合和吸收光波长范围的扩展,相比单一成分材料具有更好的催化活性和稳定性。自由基捕获实验证明,可见光降解甲基橙光催化过程中的主要活性成分为空穴,并据此提出了可能的光催化机理。