SnS2纳米材料的水热合成及光催化性质

在不同的表面活性剂和硫源的条件下,采用水热法制备了多种形貌的SnS₂纳米材料,详细讨论了反应条件对其形貌和性质的影响,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、和BET比表面积法对制备的样品的物相、形貌和组成进行了表征,通过光催化降解罗丹明B研究了所得样品的光催化性能。结果表明：表面活性剂和硫源对产物的结构和形貌起到了重要的作用。当Sn⁴⁺与表面活性剂的物质量的比为1：1时,样品均为纯的六方相SnS₂。采用柠檬酸三钠为表面活性剂、硫脲为硫源时制得的SnS₂纳米片具有最大的比表面积,同时表现出了最优的光催化性能。     

多级结构氧化锌的构筑、形貌调控及其光催化活性

分别以混合常见二锌盐为锌源, 以离子液体和柠檬酸钠为表面活性剂, 在绿色温和的条件下采用二次沉积法制备出多级结构氧化锌。用XRD、IR、SEM、UV-Vis、PL等表征了样品的组成、结构、形貌、光致发光性能及光催化性能。探讨了表面活性剂、阴离子、温度等因素对氧化锌形貌的影响。结果表明, 由不同表面活性剂所得到样品的多级结构有较大的差异。此外, 推测了在多级结构氧化锌形成过程中, 阴离子和温度对样品形貌的调控作用, 并对比了三种典型样品的光催化性能, 其中样品-1的光催化性能最好。     

多级结构氧化锌的构筑、形貌调控及其光催化活性

分别以混合常见二锌盐为锌源,以离子液体和柠檬酸钠为表面活性剂,在绿色温和的条件下采用二次沉积法制备出多级结构氧化锌。用XRD、IR、SEM、UV-Vis、PL等表征了样品的组成、结构、形貌、光致发光性能及光催化性能。探讨了表面活性剂、阴离子、温度等因素对氧化锌形貌的影响。结果表明,由不同表面活性剂所得到样品的多级结构有较大的差异。此外,推测了在多级结构氧化锌形成过程中,阴离子和温度对样品形貌的调控作用,并对比了三种典型样品的光催化性能,其中样品-1的光催化性能最好。     

不同表面形貌Cu2O空心球的制备及光催化性能

采用一步溶剂热法,以Cu(NO_3)_2·3H_2O为铜源,乙二醇(EG)为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,高温条件下制备形貌可控的Cu_2O空心球纳米材料。研究Cu(NO_3)_2·3H_2O与PVP的质量比值(w_(Cu(NO_3)_2·3H_2O)/w_(PVP))对Cu2O结构、形貌、比表面积以及光吸收特性的影响,并结合光催化机理讨论其对Cu_2O光催化性能的影响。此外,通过改变反应时间来研究Cu_2O的生长过程。结果表明,w_(Cu(NO_3)_2·3H_2O)/w_(PVP)=45时,得到的形貌为空心球表面覆盖纳米刺的Cu_2O纳米材料光催化性能最佳,在可见光辐照10 min的条件下,对甲基橙的降解率达94.3%。     

三维有序介孔/大孔TiO2微球的制备、表征及光催化性能

以聚甲基丙烯酸甲酯微球为模板,分别以钛酸四丁酯和四异丙醇钛为钛源,通过溶胶-凝胶法辅助模板法制得TiO2纳米微球前驱体,并用程序升温控制其焙烧温度,最终成功制得了具有三维有序介孔/大孔复合结构的TiO2微球.以罗丹明B(RhB)为模型污染物,探索了以不同钛源制备得到的介孔/大孔复合TiO2微球的光催化性能;并采用XRD、SEM、TEM、UV-vis DRS、比表面积测试、光催化性能测试等对样品的晶粒尺寸、物相、形貌、光吸收、比表面积及性能等进行了分析.结果表明,运用溶胶凝胶法辅助模板法能够合成结晶度高、形貌规整、比表面积大、光催化活性良好的锐钛矿相TiO2微球.     

介孔氧化镍的复合表面活性剂模版法制备及表征

用六水合硝酸镍为镍源,尿素为沉淀剂,以少量的复合表面活性剂(SDS/P123,CTAB/P123,CTBA/SDS)为模板水热制备了介孔氧化镍。分别采用热重-差示扫描量热(TG-DSC)、傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对产物的结构和形貌进行了表征。用循环伏安法,恒电流充放电和交流阻抗谱等对材料进行了电化学性能的测试。结果表明,以复合表面活性剂SDS/P123为模板制备的介孔氧化镍有最大的比表面积、孔径和比电容,且当SDS/P123质量比为2:1时,所制备的氧化镍比表面积、孔径和比电容分别为209 m2.g-1,0.407 cm3.g-1,265 F.g-1。     

甲醇热还原法制备高分散Cu2O微米立方体及其光催化性能

通过简单的甲醇热还原法制备高分散Cu2O微米立方体,制备过程中无需添加表面活性剂。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)等分析测试手段对样品的物相及形貌进行表征;通过紫外可见漫反射(UV-Vis)及光致发光光谱(PL)对样品的光化学性能进行表征;样品的光催化性能通过可见光(λ>400 nm)催化降解罗丹明B染料(RhB)脱色活性进行测试表征。同时,对样品光催化性能与物理化学性能之间的内在联系进行了研究。结果表明:制备温度对样品的形态及光催化性能有着重要影响,当制备温度为140℃时,可制备得到高分散Cu2O微立方体并且其显示出最优的光催化活性;当制备温度进一步提高时,得到的样品为超细铜粉,样品的光催化性能迅速降低。     

ZnS纳米球的水热法制备及其光催化性能研究

在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的辅助下,以乙酸锌为锌源,硫脲(NH2)2CS为硫源,使用水热法通过改变反应时间,成功制备了不同粒径的ZnS球状颗粒。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱,高分辨透射电子显微镜(HRTEM))、紫外可见分光光谱和光致发光谱(PL)等测试手段对样品的晶体结构、形貌、光学性质进行了分析。通过对不同粒径的ZnS纳米颗粒对亚甲基蓝的光催化降解的催化活性进行了评估。实验结果表明:在表面活性剂CTAB的作用下,随着反应时间的增加,生成的ZnS晶核生长成纳米颗粒,然后ZnS纳米颗粒将进一步发生团聚从而形成平均粒径超过500nm的ZnS纳米球,但制备的ZnS产物的晶体结构均为立方纤锌矿结构。随着ZnS粒径的增加,样品的紫外吸收峰从418nm逐渐蓝移到362nm,而PL发射峰位的峰强随着粒径的增大而增强。光催化结果显示,反应12h制备的ZnS纳米球的光催化性能最佳。     

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.     

多孔柿饼状BiOBr光催化剂的简易溶剂热法合成（英文）

以硝酸铋和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为Bi和Br源,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助溶剂热法首次成功制备了多孔纳米片聚结的柿饼状溴氧化铋(BiOBr)。通过多种分析技术对分级微米结构BiOBr材料的物化性质进行了表征,并对其在可见光照射下降解亚甲基蓝(MB)的光催化活性进行了评价。结果表明,溶剂热时间和PVP的加入量对产物的颗粒形貌和结晶度有显著影响。当加入0.7 g PVP时,120℃溶剂热处理12 h,可得到多孔纳米片聚结的柿饼状BiOBr样品。多孔柿饼状BiOBr样品的比表面积为4 m2·g^-1,带隙能为2.64 eV,在可见光区具有较强的光吸收性能,具有良好的可见光驱动降解MB的光催化活性和稳定性。我们推断,多孔纳米片聚结的柿饼状BiOBr样品具有优良的可见光催化性能,这与该样品的较高比表面积、多孔结构、低带隙能以及独特的颗粒形貌有关。     

大比表面积钛黑颜料的制备和表征

本文首次通过pH值控制沉淀法制备前驱物丁二酸钛肼复盐,并进一步热分解制备大比表面积钛黑颜料-黑色钛氧化物。通过比表面积(BET)、电子能谱(EDS)、X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(HRSEM)、物理吸附仪、激光粒度仪和Color i5型台式分光测色仪对黑色钛氧化物进行了表征,确定了黑色钛氧化物的组成为2TiO2·Ti2O3,其表面积为53.854 4 m2·g-1。并考察了酸源、水合肼用量、酸钛比、反应时间、pH、NaOH浓度和煅烧温度等各种反应参数对黑色钛氧化物的颗粒尺寸、分布均匀性和黑色度的影响。用元素分析仪和等离子体光谱仪测定了前驱物组成,确定其组成为[Ti(C4H4O4)2]0.85·2Ti2O3·6N2H4·3H2O,并探讨了黑色钛氧化物形成机理,为新型混合价材料黑色钛氧化物的制备提供重要参考依据。     

形貌可控ZnO微纳米结构的水热合成及光催化性能

以乙醇胺为辅助溶剂,采用水热合成法,制备了花状、梭状和剑状的ZnO微纳米结构。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光光谱(PL)和拉曼光谱等测试手段对样品的形貌、结构、晶相等进行了表征。结果表明所有样品均为六方纤锌矿结构ZnO;其形貌和结晶度可通过改变物质的量的配比nZn2+/nOH-来调控。探讨了反应物配比对产物形貌结构的影响,乙醇胺对不同形貌ZnO的制备起到至关重要作用。以亚甲基蓝为目标降解物,采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)并结合低温氮吸附-脱附比表面测试(BET),研究了花状、梭状和剑状ZnO的光催化活性。结果表明,与商用ZnO相比,制备的ZnO具有更好的光催化活性;样品催化活性与其比表面积不成正比,具有最小比表面积的花状ZnO拥有最好的光催化活性,这可能是由于其低的结晶度和特殊的花状形貌所致。     

CdS形貌可控制备及其可见光分解水产氢性能

以还原型谷胱甘肽(GSH)作为硫源和结构导向剂水热法“一壶”制备系列硫化镉(CdS)光催化材料,采用透射电镜(HRTEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、比表面分析仪(BET)和光解水产氢反应等对催化材料的微观表面结构、光吸收性能以及光催化性能进行了研究。结果表明：通过调节反应物的nCd/nS比和水热温度等参数可控的制备出分散性好的CdS实心纳米球(s-CdS)、空心纳米球(h-CdS)以及纳米棒(r-CdS)等不同微观形貌的光催化材料。对比研究了不同形貌光催化剂的光解水产氢的宏观性能,发现s-CdS产氢活性最高,h-Cd次之,r-CdS最差。这一结果可归结于构成实心球表面亚微晶的粒径相比其它形貌的小,导致电子-空穴对快速迁移至表面并与溶液反应,抑制体相复合,导致生成的氢气量大大的提高。     

CdS形貌可控制备及其可见光分解水产氢性能

以还原型谷胱甘肽(GSH)作为硫源和结构导向剂水热法“一壶”制备系列硫化镉(CdS)光催化材料,采用透射电镜(HRTEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、比表面分析仪(BET)和光解水产氢反应等对催化材料的微观表面结构、光吸收性能以及光催化性能进行了研究。结果表明:通过调节反应物的nCd/nS比和水热温度等参数可控的制备出分散性好的CdS实心纳米球(s-CdS)、空心纳米球(h-CdS)以及纳米棒(r-CdS)等不同微观形貌的光催化材料。对比研究了不同形貌光催化剂的光解水产氢的宏观性能,发现s-CdS产氢活性最高,h-Cd次之,r-CdS最差。这一结果可归结于构成实心球表面亚微晶的粒径相比其它形貌的小,导致电子-空穴对快速迁移至表面并与溶液反应,抑制体相复合,导致生成的氢气量大大的提高。     

Preparation and photocatalytic activity of high-efficiency visible-light-responsive photocatalyst SnSx/TiO2

Visible-light-responsive composite photocatalysts SnS₂/TiO₂ and SnS/TiO₂ with different mass ratios were prepared by in-situ synthesis technology in solution with commercial TiO₂. The junction-based materials SnS_x (x=1, 2)/TiO₂ were found to have high visible-light photocatalytic performance and possess much better activity than the single-phase SnS_x or TiO₂. The greatly enhanced photocatalytic activity of the SnS_x/TiO₂ composites was mainly attributed to the matching band potentials and efficient charge transfer and separation at the tight-bonding interface between SnS_x and TiO₂. The fact was confirmed by the comparison of photocatalytic activities of the SnS₂/TiO₂ samples prepared by physical mixing method and in-situ synthesis technique.     

阳极氧化制备TiO2纳米管及其光催化性能

采用电化学阳极氧化法在纯Ti表面制备出结构整齐有序的TiO₂纳米管阵列, 研究了不同溶液体系对TiO₂纳米管尺寸和形貌的影响. 利用X射线衍射仪和场发射扫描电镜表征所制备的TiO₂纳米管. 20 V反应15 h, 0.5 wt% HF＋1 mol/L (NH₄)H₂PO₄溶液中TiO₂纳米管直径为70～90 nm, 长度约2.2 μm, 在500 ℃的空气气氛下退火1 h, 纳米管薄膜以锐钛矿结构为主, 在该条件下所制备TiO₂纳米管的光电流密度达到3.2 mA/cm². 以该纳米管薄膜为光阳极, 施加0.45 V (vs. SCE)的外加偏压, 在125 W紫外光照射5 h后, 初始摩尔浓度为20×10^－6 mol/L的酸性红G (C₁₈H₁₃N₃Na₂₀₈S₂)在pH＝3时, 降解率达到92.4%.     

Cr-Cu/SiO2催化剂上顺酐和1,4-丁二醇的耦合反应

研究了Cr-Cu/SiO₂催化剂上顺酐加氢反应和1,4-丁二醇脱氢反应耦合制备重要的精细化学品γ-丁内酯. 耦合反应显著提高了顺酐转化率和γ-丁内酯选择性. Cr修饰提高了催化剂的脱氢活性, 抑止了催化剂的过度加氢活性, 使1,4-丁二醇的转化率和γ-丁内酯选择性显著提高. Cr修饰量为w＝5%的Cr-Cu/SiO₂催化剂上耦合反应的原料转化率为100%, γ-丁内酯选择性达98.8%. XRD, XPS等研究表明, Cr修饰促进了催化剂上铜元素的分散, 氧化铬对氧化铜有给电子作用, Cr修饰的Cr-Cu/SiO₂催化剂还原后比Cu/SiO₂具有更多的Cu^＋, 这有利于催化剂脱氢活性和γ-丁内酯选择性的提高.      

形貌可控ZnO微纳米结构的水热合成及光催化性能

以乙醇胺为辅助溶剂,采用水热合成法,制备了花状、梭状和剑状的ZnO微纳米结构。采用扫描电镜（SEM）、Ｘ射线衍射（XRD）、光致发光光谱（PL）和拉曼光谱等测试手段对样品的形貌、结构、晶相等进行了表征。结果表明所有样品均为六方纤锌矿结构ZnO;其形貌和结晶度可通过改变物质的量的配比n_Zn²⁺/n_OH^-来调控。探讨了反应物配比对产物形貌结构的影响,乙醇胺对不同形貌ZnO的制备起到至关重要作用。以亚甲基蓝为目标降解物,采用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）并结合低温氮吸附-脱附比表面测试（BET）,研究了花状、梭状和剑状ZnO的光催化活性。结果表明,与商用ZnO相比,制备的ZnO具有更好的光催化活性;样品催化活性与其比表面积不成正比,具有最小比表面积的花状ZnO拥有最好的光催化活性,这可能是由于其低的结晶度和特殊的花状形貌所致。     

Introducing sulfur vacancies and in-plane SnS2/SnO2 heterojunction in SnS2 nanosheets to promote photocatalytic activity

Due to the relatively sluggish charge carrier separation in metal sulfides, the photocatalytic activity of them is still far lower than expected. Herein, sulfur vacancies and in-plane SnS₂/SnO₂ heterojunction were successfully introduced into the SnS₂ nanosheets through high energy ball-milling. These defective structures were studied by the electron paramagnetic resonance, Raman spectra, X-ray photoelectron spectroscopy, and high-resolution transmission electron microscope analyses. The sulfur vacancies and in-plane heterojunctions strongly accelerate the separation of photoexcited electron-hole pairs, as confirmed by the photoluminescence emission spectra and time-resolved photoluminescence decay spectra. The introduction of sulfur vacancies and in-plane heterojunction in SnS₂ nanosheets results in roughly six times higher photodegrading rate for methyl orange and four times higher photocatalytic reduction rate of Cr⁶⁺ than those of pure SnS₂ nanosheets.