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。     

柠檬酸络合法制备La1-xPbxFeO3及其光催化性能

用柠檬酸络合法制备了钙钛矿型复合氧化物LaFeO3,并按不同比例进行掺杂,制备了La1-xPbxFeO3(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7)。用XRD,SEM,IR,UV-vis等方法对其进行表征,其结构均为钙钛矿型。并测定了其对活性艳红X-3B水溶性染料脱色的光催化活性。实验结果表明:在A位掺杂Pb2 ,产生了较多氧空位,降低了光生电子与空穴的复合速率,使LaFeO3的光催化活性明显提高,其中La0.7Pb0.3FeO3效果最佳。     

B位掺杂GdCo1-xSrxO3的制备及其光催化活性

用柠檬酸络合法制备了钙钛矿型GdCo1-XSrXO3(X=0.00, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08)复合氧化物, 通过XRD, TEM 等手段对所生成纳米晶的物相结构、微观形貌、颗粒大小等进行了表征. 结果表明, 所合成的颗粒为钙钛矿型纳米晶, 球形. 通过其对活性艳红 X-3B 降解对其光催化活性进行了研究, 实验结果表明在B 位掺杂 Sr2+ 后使GdCoO3 的光催化活性明显提高, 当X=0.06 时, 即GdCo0.94Sr0.06O3 的光催化活性最佳.     

钙钛矿型A位掺杂复合氧化物La1-xSrxCoO3-δ的光催化活性研究

用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型La1-xSrxCoO3-δ复合氧化物,用XRD、XPS、EDS、红外、紫外等技术进行了表征,测定了其对活性艳红等水溶性染料光催化脱色的活性.结果表明:在A位掺Sr2+,由于产生较多氧空位,表面非晶格活性氧量增加,使LaCoO3的光催化活性明显提高,其中Ia0.9Sr0.1CoO3-δ效果最佳.     

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.     

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.     

ABO3钙钛矿型复合氧化物光催化活性与B离子d电子结构的关系

在ABO₃钙钛矿型复合氧化物中,B离子的d电子结构对B_3d-O_2p之间的电荷转移能ΔCT及B-O之间的结合能起着关键作用,是影响ABO₃复合氧化物光催化活性的一个重要因素.本文以研磨法和柠檬酸法合成了系列LaBO₃(B=Ti-Co),并结合光催化降解实验和光声光谱图分析得出:LaBO₃光催化活性随B离子3d电子数的递增而逐渐增加.     

氧化物钙钛矿的光催化研究进展:CO_2还原、水裂解、固氮（英文）

在寻求可再生能源供应及解决环境问题的迫切需求下,光电、光催化、电催化等领域中多种技术被开发以解决这一迫切问题。其中,光催化技术因其可将清洁太阳能转化为化学燃料的优越能力而备受关注。在层出不穷的光催化材料中,具有阳离子可替代性的钙钛矿氧化物(ABO_3)在电子信息、太阳能电池和光催化等领域具有极大的潜力。由于这类材料具有活性高、成本低、稳定性好、结构易调控等独特性能,钙钛矿氧化物光催化剂在水分解、二氧化碳还原转化、固氮等方面取得了广泛的应用。本文综述了光催化的结构与合成方法,重点介绍了光催化的应用,最后展望了光催化的未来发展前景。     

A位离子掺杂种类对La_(0.7)M_(0.3)Ni_(0.7)Fe_(0.3)O_3(M=Pr,Y,Sr,Zr,Ce)催化性能的影响

以聚苯乙烯胶晶(PS)为模板剂,用共沉淀法分别制备了La0. 7M0. 3Ni0. 7Fe0. 3O3(M=Pr、Y、Sr、Zr和Ce)钙钛矿复合氧化物,以乙醇水蒸气重整反应为探针,探讨了A位离子掺杂种类对La0. 7M0. 3Ni0. 7Fe0. 3O3催化活性、选择性以及积碳性能的影响。结果表明,掺杂离子均能进入了La Ni0. 7Fe0. 3O3钙钛矿晶格中,掺杂离子种类影响其晶相结构,掺杂Ce离子的样品产生较多的晶格缺陷,表面结构疏松,孔道丰富,表面吸附较多的活性氧物种,比表面积和孔径均较大。A位掺杂后钙钛矿复合氧化物还原温度有所降低,同时掺杂种类影响金属中心的形成,掺杂Ce离子的样品在还原过程中产生较多的金属中心。乙醇重整制氢反应的活性和抗积碳性能取决于样品表面活性氧物种和还原过程中产生的金属中心,表面活性氧物种协同金属中心有利于提高钙钛矿复合氧化物的活性和稳定性。     

钙钛矿型LaFeO3纳米材料光催化氧化NO2-的研究

采用有机前驱体法合成了钙钛矿型复合氧化物LaFeO3纳米物质,并用XRD,IR和TEM等对其进行了表征;结果表明,所制LaFeO3是立方体型,平均粒径在40~50 nm。以NO2-为目标降解物,考察其光催化活性,表明钙钛矿型复合氧化物LaFeO3纳米材料对NO2-的降解具有很好的催化效果。     

可见光光催化剂AgNbO3：柠檬酸络合法制备及其性能

以草酸铌铵和硝酸银为反应物,采用柠檬酸络合法成功的制备了钙钛矿型化合物AgNbO3可见光光催化剂,并运用X射线衍射、紫外-可见漫反射、扫描电镜、透射电镜和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了表征。同时以可见光为照射光源,以有机染料亚甲基蓝为模拟探针,考察其光催化性质。结果表明800℃所制备的样品具有最佳的光催化性能,其主要降解途径是以脱甲基的形式进行的,与固相法合成的样品相比,柠檬酸络合法所制备的样品具有较好的光催化性能。     

AgNbO3的水热合成和光催化性质表征

采用水热合成法制备了AgNbO3粉末,运用XRD(X-ray diffraction),SEM(Scanning Electron Microscope)和UV Vis DRS (diffuse reflectance spectroscopy)对其表征,在可见光照射下通过降解亚甲基蓝,来评估样品的光催化活性,实验结果表明,目标化合物与固相合成法制备的AgNbO3相比较具有明显较高的催化活性,水热法制备的产物在光催化方面拥有广阔的应用前景.     

Cu2O微晶的可控制备及可见光催化亚甲基蓝降解性能

以醋酸铜为铜源, 柠檬酸钠为形貌导向剂, 乙二醇和水为溶剂, 采用溶剂热法制备了立方状形貌的Cu₂O微晶. 利用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)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等对Cu₂O微晶进行了表征. 结果表明, 在柠檬酸钠与醋酸铜摩尔比为1.0时, 于180 ℃反应5 h可以制备出尺寸分布在0.6~1.5 μm间的均一立方状形貌Cu₂O微晶. 研究了该微晶对亚甲基蓝(MB)在可见光下降解反应的光催化性能. 结果表明, 在H₂O₂存在下, Cu₂O微晶(0.3 g/L)在100 min内对30 mg/L MB溶液的降解率可以达到98%. 该催化剂经过8次循环使用对MB的降解率仍保持在96%以上, 展现了较高的催化活性及良好的稳定性. 通过活性物种的分析对催化体系的光催化机理进行了推测.     

具有可见光催化活性的Ag_3PO_4/NaNbO_3复合材料的合成与表征

采用共沉淀法制备了Ag_3PO_4/NaNbO_3复合半导体光催化剂,利用X-射线衍射、X射线光电子能谱、紫外漫反射和扫描电镜等方法对合成样品进行表征.测试了样品对亚甲基蓝溶液的光催化降解活性,复合材料的催化活性远高于单体的Ag_3PO_4和NaNbO_3.     

Hydrothermal Synthesis and Characterization of Perovskite Oxide AgTaO3

The perovskite-type AgTaO₃ crystals were prepared by mild hydrothermal method and determined by powder X-ray diffraction. Rietveld refinement indicates that AgTaO₃ crystallized in an orthorhombic system with the space group Pcmn. The lattice parameters are a=5.5822(1) nm, b=7.8522(2) nm and c=5.5347(1) nm, with α=β=γ= 90.0o. The compound was characterized by scanning electron microscopy(SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), high resolution transmission electron microscopy(HR-TEM) and UV-Vis diffuse reflectance spectrometry (UV-Vis DRS). The photocatalytic activity of AgTaO₃ powder was evaluated by the degradation of Congo red under UV-light irradiation. The result shows that the titled compound has a high photocatalytic activity at room temperature and potential application in photocatalysis.     

物理混合法制备分级混晶TiO2微纳米材料及其光催化性能

通过物理混合法可控合成了分级混晶TiO₂微纳米材料, 采用扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 X射线光电子能谱仪(XPS)和固体紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等对该微纳米材料进行了表征, 并评价了不同混晶比材料的光催化性能. 结果表明, 所得材料是由均匀负载金红石纳米颗粒的锐钛矿纳米片组装的三维分级结构. 其具有很高的光催化活性, 分级结构和混晶异相结的同时引入是提高材料光催化活性的关键.     

生物质C-N-P自掺杂TiO_2的合成及其对亚甲基兰的光催化降解活性

采用溶胶-超声辐照技术同步合成了生物质C-N-P自掺杂TiO_2复合催化剂,通过X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(FESEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)及光致发光光谱(PL)对样品进行了表征.以亚甲基兰(MB)为目标污染物,研究了C-N-P共掺杂TiO_2的可见光光催化性能.实验结果表明,在可见光照射下,光催化反应时间为2 h时,C-N-P共掺杂TiO_2复合催化剂对亚甲基兰的降解效率最高可达9 8.5%;相比纯TiO_2,C-N-P共掺杂TiO_2复合催化剂的比表面积增大,吸收边带红移,禁带宽度减小,相变温度升高,光生载流子复合率降低.     

铕掺杂TiO2的制备及其可见光光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同铕(Eu)掺杂量的TiO₂纳米颗粒(Eu-TiO₂),利用透射电镜(TEM),X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)及紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等方法对Eu-TiO₂进行了物理特性的初步表征.结果表明:与未掺杂纳米TiO₂比较,Eu-TiO₂禁带宽度变窄,具有可见光光催化活性.在可见光下(λ≥420 nm)照射下,以光催化降解染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)为目标反应,探讨了Eu-TiO₂不同制备条件对RhB降解光催化活性的影响,优化得到制备高活性Eu-TiO₂最佳pH为3、掺杂比例(n_Eu/n_Ti)为0.05%、煅烧温度为500 ℃.研究了可见光照射下Eu-TiO₂降解RhB和无色有机小分子水杨酸(SA)光催化反应条件及降解特性,RhB的12 h深度氧化矿化率为60.2%,SA的8 h降解率达到100%.通过跟踪测定可见光下Eu-TiO₂光催化反应过程中氧化物种的变化,研究了可见光激发Eu-TiO₂光催化反应机理,表明其光催化反应主要涉及羟基自由基(·OH)历程.     

Fe-CuS/还原氧化石墨烯(RGO)的制备及其光催化性能

以氯化铜(CuCl_2·2H_2O)、硫脲((NH2)2CS,Tu)、1,2-丙二醇(1,2-PG)、氯化铁(FeCl_3·6H_2O)及氧化石墨烯(GO)为原料,通过溶剂热法制备了具有可见光活性的Fe-CuS/RGO复合材料。采用XRD、SEM、TEM、Raman、XPS、TG、UV-Vis等手段对产品进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为目标降解物对其可见光催化活性进行了研究。光催化结果表明:在汞灯(150 W)下照射140 min,CuS、CuS/RGO和Fe-CuS/RGO对MB的脱色率分别为41.2%、81.5%和90.6%。Fe-CuS/RGO对MB的降解效率较CuS/RGO和CuS有较大提升,可能原因是Fe元素有利于电荷在CuS与RGO界面间传输,降低了光生电子-空穴对的复合几率,进而提高了光催化活性。     

Fe-CuS/还原氧化石墨烯(RGO)的制备及其光催化性能

以氯化铜（CuCl₂·2H₂O）、硫脲（（NH₂）₂CS,Tu）、1,2-丙二醇（1,2-PG）、氯化铁（FeCl₃·6H₂O）及氧化石墨烯（GO）为原料,通过溶剂热法制备了具有可见光活性的Fe-CuS/RGO复合材料。采用XRD、SEM、TEM、Raman、XPS、TG、UV-Vis等手段对产品进行了表征,并以亚甲基蓝（MB）为目标降解物对其可见光催化活性进行了研究。光催化结果表明：在汞灯（150 W）下照射140 min,CuS、CuS/RGO和Fe-CuS/RGO对MB的脱色率分别为41.2%、81.5%和90.6%。Fe-CuS/RGO对MB的降解效率较CuS/RGO和CuS有较大提升,可能原因是Fe元素有利于电荷在CuS与RGO界面间传输,降低了光生电子-空穴对的复合几率,进而提高了光催化活性。