Sm掺杂对TiO2薄膜光催化性能的影响

 采用溶胶-凝胶法、浸渍-提拉法制备了不同形式和不同含量Sm掺杂的锐钛矿晶型TiO2的光催化剂薄膜. 采用X射线衍射、UV-Vis光谱及电化学实验对所制得的TiO2光催化剂薄膜进行了表征,并通过甲基橙溶液的光催化降解实验评价了其光催化活性. 结果表明,与未掺杂的TiO2薄膜相比,Sm掺杂的TiO2薄膜的UV-Vis吸收光波长向长波方向移动,并且光照开路电压也相应提高; 适量Sm掺杂可以明显提高TiO2薄膜的光催化活性,最佳Sm掺杂量为x(Sm3+)=0.5%; 在各种掺杂形式中以表层Sm掺杂的Sm-TiO2(S)薄膜的光催化活性最好. 讨论了Sm掺杂提高TiO2薄膜光催化活性的机理.     

三氯乙烯预处理的TiO2薄膜上挥发性有机物的光催化反应

 制备了TiO2薄膜催化剂,并用三氯乙烯对其进行了预处理; 采用FT-IR,GC/MS及XPS等技术研究了三氯乙烯预处理的TiO2薄膜上挥发性有机物的光催化反应. 结果表明,三氯乙烯预处理能加快某些挥发性有机物的光催化反应. 这是由于氯作为三氯乙烯气相光催化分解反应的中间产物吸附在催化剂表面,成为反应的活性物种引发挥发性有机物发生游离基反应,从而提高其气相光催化反应速率.     

CoAl2O4/蜂窝陶瓷催化剂的制备及其催化臭氧化性能

采用涂覆法制备了CoAl₂O₄/蜂窝陶瓷催化剂。利用X射线衍射、N₂吸附-脱附和透射电镜等方法对所制备的催化剂进行了表征,并分析了其催化臭氧化降解对苯二酚的效能。结果表明,CoAl₂O₄/蜂窝陶瓷的晶相属于典型的尖晶石结构,具有较大的比表面积、孔容和孔径,分别达到77 m²·g^-1、0.001 7 cm³·g^-1和3.9 nm。CoAl₂O₄/蜂窝陶瓷催化臭氧化对苯二酚的去除率高达81.2%,COD去除率可达47.7%。在叔丁醇存在的条件下,对苯二酚的去除率显著下降,说明CoAl₂O₄/蜂窝陶瓷催化臭氧化遵循羟基自由基机理。     

光催化剂Sm2FeSbO7的制备及光物理和光催化性能表征

首次采用固相反应法制备了新型光催化剂Sm₂FeSbO₇,有效地降解了水中有机污染物。利用X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜和紫外－可见光谱仪对Sm₂FeSbO₇的结构和光催化性能进行了表征。Sm₂FeSbO₇为烧绿石型结构,立方晶系和空间群Fd3m结晶。Sm₂FeSbO₇的晶格参数a为1.035 434 nm。Sm₂FeSbO₇的带隙经估算为2.46 eV。用Sm₂FeSbO₇作为光催化剂在可见光照射下降解靛蓝胭脂红,并与氮掺杂TiO₂对比。结果表明,与掺氮TiO₂相比,Sm₂FeSbO₇在可见光照射下光催化降解靛蓝胭脂红显示出较高的光催化活性。总有机碳的减少,无机产物的逐渐形成,SO₄^2-和NO₃^-以及CO₂的演变揭示了在光催化过程中靛蓝胭脂红的连续矿化。检测了一些来自光催化降解靛蓝胭脂红的中间体,如邻硝基苯甲酸和邻硝基苯甲醛,并获得了可能的靛蓝胭脂红光催化降解路径。     

TiO2/Cu2O/Pt复合空心微球的制备及其光催化性能

以锐钛矿相TiO₂溶胶为基底,采用沉淀法和液相沉积法制备了TiO₂/Cu₂O/Pt复合空心微球,通过改变n_Ti⁴⁺∶ n_Cu²⁺和H₂PtCl₆·6 H₂O溶液的加入量对TiO₂的形貌和结构进行调控,采用不同的方法对不同样品的物相及结构、微观形貌和光学性能进行了对比分析。分析结果表明,复合材料中Pt与Cu₂O的引入产生协同效应,不仅在一定程度上阻止了电子-空穴的复合,还降低了禁带宽度,在可见光区域光吸收明显增强。与TiO₂、Cu₂O和TiO₂/Cu₂O光催化剂相比较,TiO₂/Cu₂O/Pt降解有机污染物的能力显著增强,首次光照120 min可降解93%的甲基橙(MO)溶液,4次循环后降解率为71%,具有良好的光催化稳定性能。     

半导体光解水制氢研究:现状、挑战及展望

通过半导体光催化分解水反应实现太阳能向清洁能源氢能的转化,是解决人类面临的能源和环境危机的终极途径之一。该过程的关键是开发宽光谱响应、高效的光催化剂,到目前为止,调控能带结构、制备活性晶面、构建异质结构、负载助催化剂等诸多方法被广泛应用于扩展半导体材料的吸光范围和提高其光催化活性。本文介绍了半导体光解水制氢的基本原理,并综述了该领域的研究进展,重点关注提高半导体光催化活性的方法及其所面临的挑战和瓶颈问题,并结合相关课题组的研究工作提出可能的应对策略。     

改性二氧化钛纳米棒的制备及光催化有机污染物研究

为了改善纳米二氧化钛的光催化活性,通过水热法制备了氮钨共掺杂二氧化钛纳米棒。通过扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见光吸收光谱 (UV-VIS)等对产物进行了相关表征。结果显示：与未掺杂的二氧化钛相比,氮钨共掺杂的二氧化钛纳米棒在可见光区域显示出了较强的光催化活性。因为氮钨阳离子的掺入拓宽了可见光的吸收区域。     

Fe3+掺杂三维分级纳米Bi2WO6的合成及其光催化活性增强机理

利用水热法合成了Fe³⁺掺杂的三维分级纳米Bi₂WO₆,借助X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）、透射电镜（HRTEM）、能谱（EDS）、紫外可见漫反射（UV-Vis-DRS）等测试手段对所得样品的相组成、形貌和谱学特征进行了表征。选择罗丹明B为模型污染物研究所得样品在可见光下的催化活性。结果表明,Fe³⁺掺杂Bi₂WO₆为新颖的分级纳米结构,且Fe³⁺掺杂能有效提高Bi₂WO₆的光催化活性,Fe³⁺掺杂量对Bi₂WO₆活性的影响显著;实验结果还表明,所得Fe³⁺掺杂Bi₂WO₆催化剂的稳定性较好,易于回收。此外,还对Fe³⁺掺杂Bi₂WO₆的光催化活性增强机理进行了研究,缺电子的Fe³⁺作为电子捕获中心有利于促进光生电子-空穴对的分离,从而提高Bi₂WO₆的光催化活性。     

担载Rh量子点三维石墨烯催化剂可见光催化制氢

利用二维石墨烯易弯曲的特性制备了具有拓扑结构的三维石墨烯（3DGR）,并将Rh量子点（Rh QDs）负载于其上得到了三维石墨烯Rh量子点光催化剂,用于光催化制氢反应。由于三维石墨烯具有特殊的拓扑结构,消除了电子在石墨烯层中传递的各向异性,促进了电子进行层间传递,改变了光生电子传递路径,Rh QDs/3DGR催化剂展现出较高的产氢活性和高的稳定性。120 min内累积产氢量为794.2 μmol,在520 nm波长下,表观量子效率达到12.6%。该催化剂也具有较高的光电流、较低的过电位（-0.34 V）和较长的荧光寿命（1.37 ns）。     

氯掺杂二氧化钛柱撑蒙脱土的合成及光催化性能

采用溶胶 凝胶法制备了氯掺杂二氧化钛柱撑蒙脱土催化剂。 利用XRD、SEM、UV-Vis-DRS、光致发光谱(PLS)、N2吸附-脱附和XPS等测试技术对其进行了表征。 结果表明,该催化剂具有明显的锐钛矿相结构,且氯掺杂与二氧化钛柱撑后,蒙脱土的层间结构没有完全被破坏;氯掺杂拓宽了其光吸收范围,在可见光区吸收增强;其带隙能由3.19 eV减小至3.14 eV;氯以阴离子形式存在于TiO2晶格中。 对硝基苯胺降解实验表明,氯掺杂可显著提高二氧化钛柱撑蒙脱土的光催化活性,氯掺杂量为6%(与钛的摩尔比)的催化剂具有较好光催化活性。