TiO2膜电极光电催化降解苯甲酸的机理研究

利用自制纳米TiO2薄膜作电极, 对苯甲酸光电催化降解过程进行了系统研究. 同时利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射图谱(XRD)和光电流-电压响应谱分析光催化剂的微观性质和光电性能. 选取较高的pH 10.5, 以利于苯甲酸降解中间产物的检测(GC/MS). 通过对比光电催化与单一的TiO2光催化体系中苯甲酸的降解动力学、总有机碳(TOC)的去除率、降解产物的生成(GC/MS)及活性自由基物种的产生(ESR), 提出光电催化降解苯甲酸的具体反应路径和氧化机理. 羟基化的苯甲酸在羟基自由基与活性氧自由基的共同作用下, 经由含六个碳原子的二酸(顺式己二烯二酸), 被进一步氧化成小分子酸和CO2.     

锐钛矿光催化降解苯酚:氟离子吸附的影响大于磷酸根

已知氟离子和磷酸根能加快锐钛矿和P25 TiO₂光催化降解苯酚等有机物，但作用机理仍存在争议.合成了不含无机阴离子的锐钛矿，并在其表面沉积0.52 wt% Pt（Pt/TiO₂）.在初始pH 5.2的水溶液中，99%的氟离子和磷酸根分别为F^-和H₂PO₄^-.加入0.1～30 mmol/L阴离子，苯酚的光催化降解速率常数（k_obs）都增大，证实了氟离子和磷酸根均具有正效应.有趣的是，k_obs增加倍数均与阴离子吸附量呈线性关系，其中氟离子的斜率大于磷酸根，而Pt/TiO₂的斜率大于TiO₂.这表明阴离子的正效应源于吸附于固体表面的阴离子，并且氟离子的活性大于磷酸根.（光）电化学测试表明，氟离子和磷酸根分别抑制和促进O₂还原，但它们都促进苯酚氧化.此外，氟离子和磷酸根分别使TiO₂平带电位移动-159 mV和89 mV.前者有利于TiO₂价带与苯酚发生轨道重叠，后者有利于TiO₂导带分别与O₂发生轨道重叠，进而加快界面电荷转移.由于阴离子广泛存在，该结果将有助于半导体光催化的机理研究及其环境应用.     

钛基TiO2纳米管阵列电极的光电催化性能

应用电化学阳极氧化法在纯Ti基底上制备高度有序的TiO2纳米管阵列,考察了Ti/TiO2光阳极的光电化学响应.以苯酚溶液为目标污染物,研究Ti/TiO2电极的光电催化性能,并与光催化性能进行比较.结果表明,该电极光电催化性能优于光催化性能.施加0.6 V电压时,光电催化性能最好.电化学阻抗谱分析显示,光电催化和光催化降解过程的速控步骤均为表面反应步骤,外加偏压减小了界面电荷转移阻抗,提高了光生载流子的分离效率.     

光电催化降解活性艳红K-2BP中电解质NaCl和Na2SO4的作用研究

以TiO₂/Ti为阳极, Ti网为阴极, 研究了活性艳红K-2BP在NaCl和Na₂SO₄电解质中的降解情况, 深入探讨了两种电解质在光电催化降解染料中的作用, 研究了电解质浓度、溶液pH值的影响, 并讨论了在混合盐电解质存在下, 活性艳红K-2BP的降解行为. 研究表明, 以NaCl为电解质时, Cl^－会转化为氧化性很强的活性氯, 活性氯及光电的共同作用, 加速了染料的降解. 以Na₂SO₄为电解质时, SO₄^2－在光电的作用下将发生两类反应, 一部分SO₄^2－捕获光生空穴和HO•, 对光电催化降解染料起抑制作用; 另一部分SO₄^2－将发生反应生成H₂O₂, 对染料降解起促进作用. 关键词 光电催化; 活性艳红K-2BP; TiO₂/Ti电极; 电解质     

固态光电催化器件 ITO/TiO2/ITO 的构型和机制

 采用浸渍-提拉法将 TiO₂ 薄膜负载在具有一定电极构型的氧化铟锡 (ITO) 基底上, 制备了全固态 TiO₂ 平面型器件 (ITO/TiO₂/ITO). 采用扫描电镜对器件的表面形貌和膜厚进行了表征. 以紫外光下器件光电协同催化降解罗丹明 B(RhB) 为模型反应, 考察了器件的构型和空穴捕获剂 (乙醇) 对其光电催化性能的影响. 结果表明, 初始浓度为 10 mg/L 的 RhB 在 1.5 V 偏压和 NaCl (1.5 mol/L) 为电解质的条件下, 光照 60 min 脱色率达到 83%; 阳极面积较大的器件光电催化性能较好, 刻蚀宽度为 2 mm 时光电催化活性最高; 空穴与 TiO₂表面吸附的 H₂O 氧化生成的羟基自由基对液相光电催化降解 RhB 起着重要作用.     

影响TiO2纳米管光电催化还原Cr(VI)的因素探讨

采用阳极氧化法在Ti基底上生长TiO2纳米管(TNT)阵列薄膜,利用扫描电镜和X射线衍射对样品的形貌和结构进行了表征.以TNT薄膜为光阳极、Ti网为光阴极,在酸性条件下进行紫外光光电催化还原Cr(VI),探讨了外加偏压、NaCl浓度、柠檬酸浓度以及Cr(VI)初始浓度对反应性能的影响.结果表明,外加电压有效地促进了电子...     

光电催化海水分解制氢

自20世纪70年代以来,利用阳光将水分解,从而将太阳能转换为清洁可再生的氢气燃料成为人们关注的焦点。太阳能是取之不尽用之不竭的能源,而海水是地球上最丰富且易获取的自然资源,利用光电催化海水分解制氢成为目前解决实际能源问题和缓解淡水资源短缺的理想途径之一。本文总结了目前为止探索过光电催化分解海水制取氢气的研究工作,对研究内容和机理进行了梳理分析,并对光电催化海水制氢这一领域进行了展望。     

Sb2O3/BiVO4/WO3异质结构建及光电催化合成过氧化氢

采用溶剂热法-旋涂法构建了Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃半导体异质结,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等手段表征了其物化性质。在1.23 V(vs RHE)电位下,BiVO₄/WO₃的光电流密度相对于BiVO₄提高了2倍。进一步复合Sb₂O₃之后,虽然Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的光电流密度有所下降,但其光电催化产H₂O₂的法拉第效率和产生速率得到明显提升。在1.89V(vs RHE)电位下,3c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜产H₂O₂的法拉第效率提高到约19%;1c-Sb₂O     

Se掺杂WO3·0.5H2O/g-C3N4光电催化剂的析氢反应性能

以二氰二胺、硒粉和钨酸钠为前驱体,采用一锅法成功制备出Se掺杂WO₃·0.5H₂O/g-C₃N₄(Se/WCN)催化剂。并采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对样品的物相结构、形貌及化学组成进行表征。与原始的WO₃和g-C₃N₄相比,Se/WCN催化剂的起始电位降到了-0.75 V(vs RHE),电流密度高达70 mA·cm^-2,表现出更高的电催化活性。而光照后,Se/WCN的催化性能进一步提升,起始电位从-0.75 V(vs RHE)降至-0.65 V(vs RHE),电荷转移电阻由371.4Ω减小到310.0Ω。