Enhanced Visible‐Light‐Induced Photoelectrocatalytic Degradation of Methyl Orange by CdS Sensitized TiO2 Nanotube Arrays Electrode

In this work, CdS sensitized TiO₂ nanotube arrays (CdS/TiO₂NTs) electrode was synthesized with the CdS deposition on the highly ordered titanium dioxide nanotube arrays (TiO₂NTs) by sequential chemical bath deposition method (S‐CBD). The as‐prepared CdS/TiO₂NTs was characterized by field‐emission scanning electron microscopy (FE‐SEM) and X‐ray diffraction (XRD). The results indicated that the CdS nanoparticles were effectively deposited on the surface of TiO₂NTs. The amperometric I‐t curve on the CdS/TiO₂NTs electrode was also presented. It was found that the photocurrent density was enhanced significantly from 0.5 to 1.85 mA/cm² upon illumination with applied potential of 0.5 V at the central wavelength of 253.7 nm. The photoelectrocatalytic (PEC) activity of the CdS/TiO₂NTs electrode was investigated by degradation of methyl orange (MO) in aqueous solution. Compared with TiO₂NTs electrode, the degradation efficiencies of CdS/TiO₂NTs electrode increased from 78% to 99.2% under UV light in 2 h, and from 14% to 99.2% under visible light in 3 h, which was caused by effective separation of the electrons and holes due to the effect of CdS, hence inhibiting the recombination of electron/hole pairs of TiO₂NTs.     

钨掺杂BiVO4光阳极降解环丙沙星的表面态行为

采用简单浸渍的方法对BiVO₄光阳极进行表面钨(W)掺杂,以环丙沙星(CIP)为药品和个人护理产品(PPCPs)模型污染物,研究了W掺杂BiVO₄光阳极降解CIP的表面态行为。结果表明,低浓度W掺杂对BiVO₄光阳极的晶体结构、表面形貌和光吸收性能没有显著影响。但W掺杂取代了BiVO₄光阳极表面的V⁵⁺,能抑制BiVO₄光阳极表面V⁵⁺/V⁴⁺还原过程,减少复合中心表面态,同时引入更多氧空穴,增加活性位点表面态。CIP的降解反应受表面活性位点控制。表面W掺杂能有效促进CIP降解的电荷转移,提高BiVO₄光阳极光电催化降解性能。     

Photoelectrocatalytic Reduction of Cr（Vl） over TiO2 Nanotube Arrays under Half-wave Pulsed Direct Current

报道了在半波脉冲直流电（h-DC）作为电压驱动下,以阳极氧化法制备的TiO2纳米管（TNT）为工作电极,紫外光光电催化（PEC）还原Cr（VI）的研究.半波脉冲直流电相比稳压直流电（DC）和交流电（AC）具有更佳的载流子分离和光电催化作用.探讨了电压大小、频率及电解质NaCl浓度对Cr（VI）催化还原反应的影响.TNT光电催化和电催化还原Cr（VI）效率随外加电压和频率的增大而增大,但是频率过高对反应有一定的抑制作用.电解质NaCl对反应的影响不显著,这是因为在重金属还原体系中,NaCl作为活性氯物种的母体和增强溶液导电性的作用体现得不明显.     

蜂窝状CuO和Fe2O3纳米管协同光电还原CO2

采用阳极氧化法在Fe上原位生长直立有序的Fe2O3纳米管阵列,脉冲电沉积法将蜂窝状CuO组装到Fe2O3NTs上,得到CuO HCs/Fe2O3NTs催化剂.结果表明:Fe2O3NTs呈"火山状"规则生长,蜂窝状CuO均匀分布在Fe2O3NTs表面.修饰后,材料的能隙由原来的2.03 eV窄化为1.84 eV.同时发现该催化剂具有优良的光催化还原性能和电催化还原性能,光电催化还原CO2的主要生成产物为甲醇,甲醇在6 h时含量峰值为3.77 mmol/L.该研究对光电催化还原CO2有一定的指导和借鉴意义.     

石墨烯修饰Y型TiO2纳米管光电极制备及其对氨氮催化氧化性能

采用三步阳极氧化法和一步循环伏安电沉积法制备了还原氧化石墨烯（rGO）修饰的Y型TiO₂纳米管阵列（rGO/Y-TiO₂ NTs）电极。通过场发射电子扫描显微镜（FESEM）、能量色散X荧光光谱（EDX）、X射线衍射（XRD）、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis）及拉曼光谱（Raman）等对电极样品进行了表征。以rGO/Y-TiO₂ NTs电极为光阳极,测试了不同循环伏安沉积圈数对电极光电流响应的影响,考察了在1.0 V偏压下电极对氨氮的光电催化氧化性能。结果表明,高度有序的Y-TiO₂ NTs为锐钛矿型,具有大的比表面积,表面修饰平滑透明rGO薄膜后可显著提高其光电催化效率,沉积圈数为30时电极在30 min内对氨氮的光电催化氧化效率为95.9%。     

阳极氧化制备TiO2纳米管及总磷的光电催化消解（英）

总磷是检测水体富营养化的重要指标,因此研究其消解具有重要的意义。总磷的消解方法有很多,例如传统的高温消解、微波消解、紫外消解、电催化消解、光催化消解等,但是既高效又简易洁净的消解方法仍在不断的研究中。研究了一种基于光电催化的总磷的消解方法,通过在二氧化钛工作电极和对电极之间外加适当的电压来减少电子-空穴对的复合。介绍了用于总磷的光电催化消解中的光催化剂的二氧化钛纳米管的阳极氧化法制备、特性表征及其用于总磷的光电催化消解。阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管具有较好的催化活性。将其用于总磷的光电催化消解实验,当2 V电压协助光催化消解2 h后,消解率达到65.4%,较光催化高了20.7%,较电催化高了61.3%。实验结果表明,与光催化消解、电催化消解方法相比,通过在工作电极和对电极之间添加适当的外加电压的光电催化消解方法可以有效地提高总磷的消解率。     

In2O3敏化ZnO纳米棒阵列的性能及其光电催化活性

以掺氟SnO₂ (FTO)导电玻璃为基底, 采用水热法制备了ZnO纳米棒阵列. 通过In(NO₃)₃水溶液水洗的方法, 合成了In₂O₃敏化ZnO纳米棒阵列光催化剂. 采用场发射扫描电子显微镜(FESEM), X射线能谱(EDX), X射线衍射(XRD)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品的形貌、结构、组成、晶相等进行一系列的表征. 以罗丹明B (RhB)为目标降解物, 探究了In₂O₃敏化ZnO 纳米棒阵列光电催化活性. 采用场诱导表面光伏技术(FISPV)研究了不同含量的In₂O₃敏化ZnO纳米棒阵列在光照射下的光生电荷行为. 结合电化学工作站检测不同样品的光电流, 随着In₂O₃敏化量的改变, 光电流和开路电压也随之改变. 并探讨了In₂O₃敏化ZnO纳米棒阵列光生电荷行为与光电催化活性之间的关系. 结果表明, 适量In₂O₃敏化的ZnO光催化剂在可见光下2 h内对罗丹明B的降解效率达到95%, 是单纯ZnO纳米棒阵列的2.4倍.     

钨掺杂BiVO4光阳极降解环丙沙星的表面态行为

采用简单浸渍的方法对BiVO₄光阳极进行表面钨(W)掺杂,以环丙沙星(CIP)为药品和个人护理产品(PPCPs)模型污染物,研究了W掺杂BiVO₄光阳极降解CIP的表面态行为。结果表明,低浓度W掺杂对BiVO₄光阳极的晶体结构、表面形貌和光吸收性能没有显著影响。但W掺杂取代了BiVO₄光阳极表面的V⁵⁺,能抑制BiVO₄光阳极表面V⁵⁺/V⁴⁺还原过程,减少复合中心表面态,同时引入更多氧空穴,增加活性位点表面态。CIP的降解反应受表面活性位点控制。表面W掺杂能有效促进CIP降解的电荷转移,提高BiVO₄光阳极光电催化降解性能。     

石墨烯修饰Y型TiO_2纳米管光电极制备及其对氨氮催化氧化性能

采用三步阳极氧化法和一步循环伏安电沉积法制备了还原氧化石墨烯(rGO)修饰的Y型TiO_2纳米管(rGO/Y-TiO_2NTs)电极。通过场发射电子扫描显微镜(FESEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及拉曼光谱(Raman)等对电极样品进行了表征。以rGO/Y-TiO_2NTs电极为光阳极,测试了不同循环伏安沉积圈数对电极光电流响应的影响,考察了在1.0 V偏压下电极对氨氮的光电催化氧化性能。结果表明,高度有序的Y-TiO_2NTs为锐钛矿型,具有大的比表面积,表面修饰平滑透明rGO薄膜后可显著提高其光电催化效率,沉积圈数为30时电极在30 min内对氨氮的光电催化氧化效率为95.9%。     

In-situ Synthesis of the Thinnest In2Se3/In2S3/In2Se3 Sandwich-Like Heterojunction for Photoelectrocatalytic Water Splitting

The efficient utilization of solar energy for photoelectrocatalytic (PEC) water splitting is a feasible solution for developing clean energy and alleviating environmental issues. However, as the core of PEC technology, the existing photoanode catalysts have disadvantages such as poor photoelectrocatalytic conversion efficiency, low conductivity of photogenerated carriers, and instability. Here, we report the ultrathin two-dimensional sandwich-like (SW) heterojunction of In₂Se₃/In₂S₃/In₂Se₃ (SW In₂S₃@In₂Se₃) for the first time for PEC water splitting. Our findings identify the efficient separation of electrons and holes by constructing SW In₂S₃@In₂Se₃ heterojunction. The in situ synthesis of ultrathin nanosheet arrays by using surface substitution of Se atom to epitaxially grow cell In₂Se₃ maximizes the contact area of heterogeneous interface and accelerates the transmission of charge carrier. Benefitting from the unique structure and composition characteristic, SW In₂S₃@In₂Se₃ displays excellent performance in PEC water splitting. The photocurrent density of SW In₂S₃@In₂Se₃ reaches 8.43 mA cm⁻² at 1.23 V_RHE. Compared with In₂S₃, the SW In₂S₃@In₂Se₃ photoanode has nearly 12 times higher PEC performance, which represents the best performance among the In₂S₃-based photoanode heterojunction reported so far. The evolution rate of O₂ reaches 78.8 μmol cm⁻² h⁻¹, and the photocurrent has no apparent variety within 24 h.