低量La3+掺杂S-TiO2光催化剂的制备、表征及其光催化活性

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了La³⁺/S-TiO₂纳米光催化剂,通过XRD、BET、XPS、UV-Vis等手段进行了表征.以甲基橙溶液为光催化降解反应的模型化合物,考察了光催化剂的活性,探讨了低量La³⁺掺杂对TiO₂纳米粒子光催化活性的影响机制.实验结果表明:S改性TiO₂后明显提高了TiO₂纳米粒子的光催化活性,而La³⁺掺杂S-TiO₂后,进一步提高了TiO₂纳米粒子的光催化活性,La³⁺的最佳掺杂量(相对于TiO₂的质量分数)为0.369%;La³⁺/S-TiO₂(ω(La³⁺)=0.369%)为纳米光催化剂时,甲基橙的脱色率达到92.4%(光照120min);XRD和BET分析表明,低量La³⁺掺杂抑制了TiO₂由锐钛矿向金红石的转变,阻碍了TiO₂晶粒的生长,提高了TiO₂的比表面积;XPS分析表明,S、La³⁺掺杂可以导致粉体的表面羟基含量增加,掺杂S以S⁶⁺形式置换TiO₂晶格中的Ti⁴⁺;UV-Vis分析表明,光催化剂La³⁺/S-TiO₂比纯TiO₂具有较强的紫外光吸收性能.与纯TiO₂相比,La³⁺掺杂TiO₂纳米粒子光催化氧化活性的提高应归因于La³⁺掺杂增加了表面羟基含量,增大了比表面积,增强了样品表面的紫外光吸收能力.     

钼酸铋光催化剂的结构缺陷调控

钼酸铋(Bi₂MoO₆)作为一种新型层状光催化材料,具有成本低廉、清洁高效、带隙较窄和可见光响应等优点,在降解水体污染物、净化空气、抑菌、光解水、二氧化碳还原及固氮等领域具有广泛的应用前景,是一种极具发展潜力的Bi(Ⅲ)基半导体光催化剂。然而该材料在实际应用中还存在太阳光吸收效率较低、光生载流子复合速率较快等亟待解决的瓶颈问题。针对上述科学问题,对Bi₂MoO₆光催化剂进行结构缺陷调控已证明是行之有效的解决策略,本文系统阐述了近年来Bi₂MoO₆晶体结构缺陷工程的研究进展,主要包括各类元素掺杂、氧空位引入以及二者的伴生协同作用等,分别从制备方法和催化性能改善等角度对Bi₂MoO₆的缺陷研究和发展动态进行了归纳,并对其在相关应用领域的构-效关系及作用机制进行了深入探讨和总结。最后,分析了缺陷型Bi₂MoO₆光催化剂目前所存在的不足,并对未来的发展方向和前景进行了展望。     

Removal of Flotation Collector O-Isopropyl-N-ethylthionocarbamate from Wastewater

Flotation collector O-isopropyl N-ethylthionocarbamate (IPETC) is widely used for separation of sulfide ores. Its removal from water by several oxidation processes was studied. Photocatalytic oxidation with air in the presence of iron salts, utilizing solar irradiation or artificial UV-A light is very efficient. Oxidation leads through the formation of O-isopropyl N-ethylcarbamate and several other reaction intermediates to total decomposition of organic compound in the final stage in 1 day. Similar results were obtained with a Fenton type oxidation with hydrogen peroxide and iron salts. Treatment with sodium hypochlorite yields mainly O-isopropyl N-ethylcarbamate. The formation of this compound in wastewaters can be of concern, since simple alkyl carbamates are cancer suspect agents.     

F离子掺杂TiO2的性能研究

以NH₄F为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法制备F离子掺杂型TiO₂光催化剂,对其进行XRD、XPS和PL表征,结果表明,F离子掺杂TiO₂由于Ti-F配位体的形成而能抑制金红石相的生成,同时F离子掺杂能增加TiO₂表面缺陷浓度并降低Ti_2P键的结合能,另外,由于F离子能取代Ti-OH配位体而降低了表面羟基氧浓度.光催化研究结果表明,F离子掺杂提高了TiO₂光催化活性近1.5倍.     

铬和钼掺杂对HCa2Nb3O10/Pt光催化性能的影响

通过高温固相反应合成了铌酸盐KCa2Nb3O10及Cr3+和Mo6+掺杂(摩尔分数5%)的KCa2Nb3O10,并通过离子交换反应制备出HCa2Nb3O10及Cr3+和Mo6+掺杂的HCa2Nb3O10,采用X射线衍射、原子吸收光谱、扫描电镜等对所制得的样品进行了表征.在甲醇为电子给体、Pt为助催化剂的情况下,研究了催化剂HCa2Nb3O10及Cr3+和Mo6+掺杂的HCa2Nb3O10在紫外光辐射下分解水产氢的光催化活性,并讨论了引起催化剂活性差异的原因.     

非金属掺杂改性TiO2光催化剂的机理

为了扩展TiO2光催化剂对可见光的利用,以非金属元素对其进行掺杂和改性是近年来很活跃的研究内容,文献报道主要有氮、碳、硫、氟等非金属元素的改性结果.各种不同的改性方法如高温气氛还原、脉冲激光沉积、离子溅射、机械化学、溶液湿法等都可以得到非金属元素改性.本文重点探讨了氮改性TiO2光催化剂的结果,氮改性TiO2的方法和改性机理,讨论了氮改性TiO2的结构及其对可见光的利用机理等,对碳、硫、氟等元素掺杂改性也作了简要介绍.     

具可见光活性的氮掺杂二氧化钛光催化剂

以氮掺杂为代表的非金属掺杂型TiO₂光催化剂被誉为“第二代光催化材料”。本文首先系统评述了氮掺杂二氧化钛的制备方法,然后详细阐述了在N掺杂TiO₂研究中关于其可见光活性机制以及掺杂N在TiO₂晶格中的存在状态等方面的争议。N掺杂TiO₂粉末的制备方法主要有氨气气氛下的热处理工艺、水解沉淀法、溶胶－凝胶法以及机械化学法等;N掺杂TiO₂薄膜的制备方法主要包括磁控溅射法、脉冲激光沉积法以及金属有机化学气相沉积法等。已提出的关于N掺杂TiO₂可见光活性机制的观点有N2P与O2P能级相杂化、形成N 2p孤立能态、氧空位的作用以及具顺磁性特征的杂质敏化。关于掺杂N在TiO₂晶格中存在状态的分歧在于XPS N 1s谱中特征峰的位置及其归属的解析。文章最后指出了氮掺杂二氧化钛催化剂研究中有待解决的问题及今后的发展方向。     

立方纳米结构ZnGa_2O_4的制备及光催化性质

首先采用水热法在FTO衬底上制备出α-GaOOH纳米柱阵列,再以α-GaOOH纳米柱/FTO结构作为前驱体进行水热反应,经溶解再结晶过程,α-GaOOH纳米柱可转变为边长约为500 nm的ZnGa_2O_4纳米立方块。在模拟太阳光源辐照下的一系列光催化实验结果表明:样品对亚甲基蓝具有较强的吸附作用和较高的光催化活性,对罗丹明B、刚果红的吸附能力和光催化作用都很弱,对甲基橙只有较弱的光催化作用;H_2O_2可以作为电子捕捉剂和供氧剂,促进样品的导带电子参与活性自由基的形成,使样品对染料表现出持续较高的光催化活性。     

DBU液相催化法原位合成四苯氧基酞菁锌/ZnO复合材料的制备及光催化选择性研究

在负载于氧化铟锡(ITO)导电玻璃上、哑铃状纳米ZnO表面配位未饱和锌离子作为“模板”,以苯氧基邻苯二腈作为“分子碎片”,利用DBU液相催化法,在亲水性纳米ZnO表面,原位合成疏水性四苯氧基酞菁锌(ZnTPPc)。通过多种表征手段,分析证实了所合成的ZnTPPc分子结构、ZnTPPc/ZnO界面及光生电荷转移特性。在可见光下,分别以亲水性亚甲基蓝(MB)、疏水性苯酚(PL)及其混合液为待降解反应物,定量分析疏水性ZnTPPc/ZnO复合材料对降解疏水性PL的光催化选择性。结果表明： 原位合成ZnTPPc在ZnO表面呈现单分子层,具有较好的疏水性能,ZnTPPc可优先选择性降解疏水性PL,且在可见光光催化中对PL的相对降解效率是对MB分子的1.21倍。     

大气可吸入颗粒物中锐钛矿的发现及意义

激光拉曼微探针(laser Raman microprobe,简称LRM)能将激光聚焦在1 μm2的极小区域进行分子成分和结构的微区分析,是一种可靠的物相鉴定手段,非常适用于单个微小颗粒物的物相鉴定。文章利用LRM对北京市大气可吸入颗粒物(PM₁₀)进行单颗粒物相分析 将实验图谱与Renishaw矿物与无机材料拉曼光谱数据库中标准图谱进行对比,通过简正坐标分析对谱带进行指认和对各谱峰分子类型及振动模进行归属,首次在PM₁₀中发现了锐钛矿型TiO₂,其实验图谱具有638 cm-1处的较强峰以及398和517 cm-1处中等强度峰,为O—Ti—O特征振动,确认了大气中富Ti颗粒的矿物物相为锐钛矿型TiO₂。锐钛矿型TiO₂是一种重要的光催化剂,锐钛矿与其他矿物颗粒(尤其是含Ca碳酸盐)的聚集能够加剧非均相反应的发生。锐钛矿的晶体结构及所处大气环境的相对湿度和pH值对其光催化反应有重要影响。