硼掺杂SiC的制备、表征及其可见光分解水产氢性能(英文)

采用原位碳热还原法制备了硼掺杂的β-SiC(Bx SiC)光催化剂,并考察了其可见光下光催化分解水制氢的性能.利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱、扫描电镜及紫外-可见吸收光谱等测试方法对所制备催化剂的晶型、形貌、表面性质及能带结构进行了表征.分析结果表明,硼原子掺杂进入SiC晶格并取代了Si位点,在价带上方形成了浅受主能级,从而导致了带隙宽变窄.浅受主能级作为空穴的捕获中心可抑制光生电子和空穴的复合.因此,与SiC相比,硼掺杂SiC光催化剂在可见光下催化分解水产氢的活性大大提高.当B/Si的摩尔比为0.05时,硼掺杂SiC表现出最高的光催化产氢活性.     

泡沫状氮化碳的制备及其可见光分解水产氢性能

以三聚氰胺为前驱体,价格低廉、来源广泛的海泡石作为硬模板,制备出具有特殊空腔结构的泡沫状氮化碳。 通过透射电子显微镜、X射线粉末衍射、傅里叶变换红外光谱、N₂吸附-脱附、紫外可见漫反射光谱及荧光光谱等手段对样品的表面形貌和结构等物理性质进行表征,以光解水产氢性能考察其光催化活性,并通过电化学测试手段考察其光生电荷传输和分离情况。 结果表明,聚多巴胺能起到粘接剂作用,改善了前驱体与模板的结合,制备出的泡沫状氮化碳具有更大的比表面积;随模板用量增加,氮化碳的比表面积增大,当聚多巴胺改性海泡石与三聚氰胺质量比为2:1时,泡沬状氮化碳比表面积可达389.2 m²/g,其可见光产氢速率约为1061.87 μmol/(g·h),较体相氮化碳和未经多巴胺改性海泡石制备的氮化碳分别提高了7和2.6倍。 这表明大比表面积的泡沫状氮化碳为光催化反应提供了更多的活性位点,改善了多相光催化反应的传质扩散过程,提高了光生电子-空穴的分离效率,其特殊的空腔结构能有效地提高光的利用率,从而提高其光催化活性。     

钴、碳共掺杂氮化碳的制备及其光催化分解水产氢性能

针对氮化碳可见光利用率低和在光催化过程中光生电子与空穴易于复合的缺点,通过钴、碳共掺杂提升其光催化性能。以尿素为前驱体,维生素B12（VB12）为钴源和碳源,将二者的混合物进行一步煅烧,制备钴、碳共掺杂氮化碳（CNCoC）。结果表明,钴、碳共掺杂对氮化碳的微观形貌、骨架结构和官能团都没有造成明显影响;但是增大了产物的比表面积,调节了产物的能带结构,增加了其对可见光的吸收。更重要的是,相比于单一元素碳的掺杂,钴、碳共掺杂具有协同作用,能够更有效地提升光生电子和空穴的分离和传递效率。因此,加入6 mg VB12制备的CNCoC-6的可见光光催化分解水产氢速率达到了56.1 μmol·h^-1,是纯氮化碳（CN）的3.05倍;而碳掺杂氮化碳（CNC-6）的产氢速率仅为CN的2.55倍。     

CdS/石墨烯复合材料的制备及其可见光催化分解水产氢性能

以氧化石墨烯和CdS为原料, 在乙醇水溶液中采用CdS光催化还原法制备了CdS/石墨烯复合光催化材料, 并用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)和瞬态光电流等技术对复合材料的结构和光电性能进行了表征. 可见光照射下(λ≥420 nm), 研究了该复合材料光催化分解水产氢的性能. 结果表明, 可见光照射下CdS的光生电子可有效地还原氧化石墨烯, 得到CdS与石墨烯之间具有强相互作用力的CdS/石墨烯复合材料. 与CdS相比, 复合材料中石墨烯作为良好的电子受体和传递介质, 可明显加快CdS光生电子的迁移速率, 提高光生载流子的分离效率, 从而增强复合材料的光电性能和光催化分解水产氢的活性.     

可见光响应的硫掺杂TiO2的制备、表征及其光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了硫掺杂TiO2光催化剂粉末.光催化降解罗丹明B实验结果表明,钛酸四丁酯与硫脲的摩尔比Ti/S=2.7∶ 1,经600℃热处理后光催化活性最佳.通过紫外可见漫反射吸收光谱(DRS)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)以及表面光电压谱(SPS)等研究结果表明,适量的硫掺杂导致TiO2有效地抑制晶相转变.在热处理过程中由S2-被氧化为S4+并进入TiO2晶格中取代部分Ti4+,发生晶格畸变,带隙变窄,使催化剂吸收光谱红移至550 nm,诱发可见光活性.     

可见光响应的氯掺杂TiO2的制备、表征及其光催化活性

 采用HCl水解钛酸四丁酯制备了可见光响应的氯掺杂TiO2光催化剂,并用X射线衍射线、透射电子显微镜、 X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱等测试手段对其结构进行了表征. 结果表明,氯元素的引入降低了无定形相向锐钛矿转变以及锐钛矿向金红石相转变的温度. 300 ℃焙烧的氯掺杂TiO2吸收波长拓展到可见光区,且XPS证实氯元素以阴离子形式存在于TiO2晶格中. 苯酚降解实验表明, 在大于400 nm的可见光照射下, 300 ℃焙烧的氯掺杂TiO2具有最佳的光催化活性, 120 min时苯酚的降解率达到42.5%.     

磷化镍修饰磷掺杂氧化镓可见光催化水分解产氢

以Ga₂O₃半导体为前驱体,用浸渍加低温磷化法制备了P掺杂Ga₂O₃表面修饰Ni₂P光催化剂(x-Ni₂P/Ga₂O₃-P_y,x代表Ni²⁺和Ga₂O₃的物质的量之比,y代表NaH₂PO·H₂O与Ga₂O₃的物质的量之比)。5%-Ni₂P/Ga₂O₃-P₆催化剂展现出在纯水中光催化析氢的高活性,在430 nm光照下的光量子效率为0.22%。机理研究结果表明Ni₂P修饰和P掺杂扩展了催化剂的光响应范围,同时提升了载流子分离迁移效率,其长周期光催化反应稳定性明显优于未磷化催化剂。     

磷化镍修饰磷掺杂氧化镓可见光催化水分解产氢

以Ga₂O₃半导体为前驱体,用浸渍加低温磷化法制备了P掺杂Ga₂O₃表面修饰Ni₂P光催化剂(x-Ni₂P/Ga₂O₃-P_y,x代表Ni²⁺和Ga₂O₃的物质的量之比,y代表NaH₂PO·H₂O与Ga₂O₃的物质的量)。5%-Ni₂P/Ga₂O₃-P₆催化剂展现出在纯水中光催化析氢的高活性,在430 nm光照下的光量子效率为0.22%。机理研究结果表明Ni₂P修饰和P掺杂扩展了催化剂的光响应范围,同时提升了载流子分离迁移效率,其长周期光催化反应稳定性明显优于未磷化催化剂。     

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。     

SiO2/曙红Y-Pt体系可见光催化分解水制氢研究

光催化分解水制氢是可再生能源的重要问题之一[1].现已发现,许多半导体都具有受光激发后还原水放氢的活性,如TiO2,SrTiO3,CdS等[1~4],一些复合氧化物也具有良好光催化分解水制氢活性[5~7].虽然光催化分解水制氢取得了巨大的进步,但是仍面临着一些亟待解决的问题,如通常稳定的半导体材料TiO2和Ta2O5,仅对占太阳光谱约5%的紫外光敏感;而对可见光敏感的半导体材料,如CdS又不稳定,在反应过程中会发生光腐蚀.掺杂和敏化稳定的宽禁带半导体使其对可见光敏感成为一个重要的努力方向.重大的突破出现在1991年,Gratzel等利用Ru染料敏化TiO2电池…     

A Visible Light Driven Nickel Carbonylation Catalyst: The Synthesis of Acid Chlorides from Alkyl Halides

We describe here the development of a visible light driven nickel carbonylation catalyst. The combination of the large bite-angle Xantphos ligand with nickel(0) generates a catalyst capable of activating alkyl halides toward carbonylation at ambient temperature in the presence of blue light irradiation, and the reductive elimination of high energy acid chloride products. Unlike classical carbonylations, where the coordination of carbon monoxide inhibits the reactivity of earth abundant nickel catalysts, a CO-associated nickel is found to be the active catalyst in the reaction. Coupling the build-up of acid chlorides with nucleophile addition can be used to access various amides, esters and thioesters, including those of sterically encumbered substrates or with metal-reactive functionalities.     

基于曙红Y氧化性猝灭的高活性和高稳定的可见光催化产氢催化剂

以曙红Y(EY)敏化Pt/TiO₂(EY-Pt/TiO₂)光催化产氢体系为模型, 研究了电子传递剂甲基紫精(MV²⁺)的加入对该体系产氢活性和稳定性的影响, 并通过紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱、荧光光谱和光电化学表征手段对MV²⁺的作用机制进行了研究. 结果表明, 当以三乙醇胺(TEOA)为电子给体时, MV²⁺可使EY激发态发生氧化性和还原性淬灭, 有效降低了不稳定中间体EY^3-·的形成和积累, 促进了电子由染料分子向产氢活性位点的有效传递, 从而提高了产氢体系的活性和稳定性. 两种敏化体系瞬态光电流以及产氢活性受EY浓度影响的差异进一步证明, MV²⁺作为电子传递剂有效提高了光生电子的传递和利用效率.     

原位制备SrSb2O6/g-C3N4新型二维异质结用于可见光催化降解四环素的研究

本文采用高温固相原位制备新型二维SrSb2O6/g-C3N4异质结光催化复合材料,并将其用于可见光催化降解四环素.通过XRD和FT-IR谱对其结构进行表征.光催化降解实验表明,异质结复合材料较母体g-C3N4和SrSb2O6而言,光催化效率均得到了提升.其中,异质结样品SSO-CN-2对四环素溶液具有最优的光催化降解效...     

Hydrothermal Synthesis of Ce-doped ZnO Heterojunction Supported on Carbon Nanofibers with High Visible Light Photocatalytic Activity

Ce/ZnO decorated carbon nanofibers(CNFs) heteroarchitectures(Ce/ZnO/CNFs) have been synthesized using electrospinning technique followed hydrothermal method, which have a high visible light photocatalytic activity. The samples were characterized by means of SEM, FTIR and XRD. The photocatalytic performance of Ce/ZnO/CNFs was tested with the methylene blue in the presence of visible light irradiation. In this work, we have analyzed the effects of Ce doping amount, initial methylene blue(MB) concentration and dosage of Ce/ZnO/CNFs on photocatalytic efficiency of the composite. The results showed that the photocatalyst containing 1.0% Ce in molarity(CZC1) obtained by autoclaving at 150℃ has the best photocatalytic degradation of MB than other as-synthesized samples. Ce/ZnO/CNFs catalysts exhibit a good stability and reusability, which would be an economical and environmentally friendly photocatalyst for various practical applications.     

可见光驱动Au/SrTiO3纳米等离子体光催化剂分解水制氢

采用水热法和光沉积法制备了Au/SrTiO_3纳米等离子体光催化剂。通过XRD、XPS、SEM、TEM、EDS和DRS等技术对光催化剂的结构、组成、形貌、粒子大小和光吸收性质等进行了表征,考察了Au/SrTiO_3纳米光催化剂在可见光照下的制氢性能。结果表明,采用水热法成功合成了SrTiO_3纳米粒子,通过负载Au纳米粒子后,由于表面等离子体共振效应,增强了其对可见光的吸收。此外,测试了不同Au负载量对SrTiO_3光催化剂在可见光照下制氢活性的影响,其中,5%Au/SrTiO_3光催化剂在可见光照下制氢活性最高,并对其光催化反应机理进行了进一步的探讨。     

Fabrication and Visible Light Photocatalytic Activity of Co-doped ZnO Nanorods

Co-doped ZnO nanorods were prepared by electrochemical deposition method in aqueous solution. lb study the as-grown samples, several characterizations were carried out. The scanning electron microscopy（SEM） images show that the samples present a rod-like shape with hexagonal cross sections and roughened surthce. There is a slight shift for （002） diffraction peak of Co-doped ZnO nanorods in XRD because Co2~ ions entered into the ZnO lattice. Energy-dispersive X-ray spectroscopy（EDS） and X-ray photoelectron spectroscopy（XPS） results also show the exist of Co in the sample. Photoluminescence（PL） spectra of the samples were observed at room tempera- ture, the UV emission of Co-doped ZnO shows a slight red shift compared with that of undoped ZnO. Thus, we can reach the conclusion that Zn2＋ ions have been substituted by Co2. ions in the ZnO samples. In addition, photocatalysis property of Co-doped ZnO nanorods was investigated under the irradiation of visible light. It was found that the degradation rate of methyl orange is increased greatly nanorods. by Co-doped ZnO nanorods in comparison to undoped ZnO     

NiS-PdS/CdS光催化剂的水热法合成及其可见光分解水产氢性能

为提高太阳能转化效率, 高效响应可见光的光催化剂的研究十分必要. 本研究以硫化镉、氯化钯、醋酸镍和硫脲为原料, 利用水热法制备了NiS-PdS/CdS复合光催化剂. 通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见光漫反射光谱(DRS)、透射电子显微镜(TEM)和光致发光(PL)光谱等手段对光催化剂进行了表征, 并在乳酸牺牲剂中对光解水制氢活性进行了测试. 结果表明: 助催化剂NiS 和PdS 能较好地分布在CdS 表面上, 形成共负载的NiS-PdS/CdS 光催化剂, 其可见光下的活性比CdS明显增强, 当NiS 和PdS 负载量分别在1.5%和0.41%(w)时, NiS-PdS/CdS获得最好活性, 最大产氢量达到6556 μmol·h^-1, 是CdS活性的7倍, 是NiS/CdS的近3倍, 测得在λ=420 nm时的表观量子效率为47.5%. 助催化剂NiS 和PdS分别起到传递光生电子和光生空穴的作用,两者共负载相比于单独负载, 能使光生载流子的迁移和分离效率更高, 因此提高了光催化产氢活性.