An investigation on planar dielectric light collectors for illumination and solar energy applications

In this paper the performances of inhomogeneous dielectric slabs as solar light collectors for both illumination and solar energy applications are analysed.     

Preparation and characterization of nitrogen-doped titanium dioxides

A type of high visible-light active titanium oxinitride(TiO2-xNx) powder was prepared by a simple proc-ess:the calcination of the hydrated titanium dioxide at the atmosphere of ammonia-argon using a tu-bular electric furnace at high temperatures. The hydrated titanium dioxide was synthesized as the precursor of TiO2-xNx using titanic acid as raw material,which came from sulfate technique of produc-ing titanium white. The effects of temperature and reaction time on the nitrogen content,grain size and crystal structure were studied. The visible-light activity and photocatalysis capability of the powder were also investigated.     

g-C3N4催化石墨化碳质材料的制备及光催化性能研究

通常采用以氢氧化物作为造孔剂,过渡金属硝酸盐或氯化物作为石墨化催化剂的传统两步法策略制备多孔石墨化碳材料。然而制备过程中多涉及有毒和腐蚀性试剂,且多步骤的过程耗时较长。本文以双氰胺为原料通过热缩聚反应得到g-C₃N₄,采用高铁酸钾为催化剂一步法实现g-C₃N₄的同步碳化-石墨化,并研究其光催化性能。与传统的两步法相比,该方法耗时少、效率高、无污染。与初始的g-C₃N₄材料相比,石墨化g-C₃N₄衍生碳质材料不仅显著改善了可见光的吸收,而且大大增强了光催化活性。研究了不同石墨化温度对g-C₃N₄衍生碳质材料在可见光下降解甲基橙溶液的影响。700 ℃下制备的衍生碳质材料的降解率为12.4 mg/g。光电化学测试结果表明,多孔g-C₃N₄衍生碳质材料的光生载流子密度、电荷分离和光电流(提高了5.4倍)均得到显著提高。因此,该简便、灵活方法为提高g-C₃N₄衍生碳质材料的吸附和光催化性能提供了一种有前景的、高效的途径。     

Nucleophilic Aromatic Substitution of Unactivated Aryl Fluorides with Primary Aliphatic Amines by Organic Photoredox Catalysis

In this work, a mild and transition-metal-free approach for the nucleophilic aromatic substitution (S_NAr) of unactivated fluoroarenes with primary aliphatic amines to form aromatic amines is reported. This reaction is facilitated by the formation of cationic fluoroarene radical intermediates in the presence of an acridinium-based organic photocatalyst under blue-light irradiation. Various electron-rich and electron-neutral fluoroarenes are competent electrophiles for this transformation. A wide range of primary aliphatic amines, including amino acid esters, dipeptides, and linear and branched amines are suitable nucleophiles. The synthetic utility of this protocol is demonstrated by the late-stage functionalization of several complex drug molecules.     

Metal-Free,Visible-Light-Induced Selective C−C Bond Cleavage of Cycloalkanones with Molecular Oxygen

A metal-free, visible-light-induced oxidative C−C bond cleavage of cycloketones with molecular oxygen is described. Cooperative Brønsted-acid catalysis and photocatalysis enabled selective C−C bond cleavage of cycloketones to generate an array of γ-, δ- and ϵ-keto esters under very mild conditions. Mechanistic studies indicate that singlet molecular oxygen (¹O₂) is responsible for this transformation.     

可见光催化烯烃砜基化启动的远程醛基碳-氢键直接硫化反应

有机硫化合物广泛应用于医药、农药、新材料等领域, 因此, 发展新的碳-硫键形成方法非常重要. 近年来, 烯烃的自由基砜基化反应作为一种温和、有效的有机硫化合物合成策略得到了快速发展, 其中, 烯烃的硫砜基化反应因为能够同时构建两种不同的碳-硫键成了一种非常有吸引力的碳-硫键形成方法. 以硫代磺酸酯同时作砜基化和硫化试剂, 实现了一个可见光催化烯烃砜基化启动的远程醛基碳-氢键直接硫化反应, 一步合成了6-或7-砜基取代的硫酯类化合物. 反应具有优秀的原子经济性, 产率中等到良好, 能兼容各种不同的官能团. 相比传统的烯烃1,2-或1,1-硫砜基化反应, 首次实现了官能团化烯烃的远程硫砜基化反应, 拓展了现有硫砜基化反应方法学. 初步的机理研究表明, 该反应可能经历一个可见光催化的自由基反应历程.     

室温下制备以{211}晶面为主的Ti1-xVxO2薄膜及其可见光催化性能

以金属Ti和V作为靶材,采用直流反应共溅射技术在室温下制备了以{211}晶面为主的锐钛矿相Ti_1-xV_xO₂薄膜,研究了不同V靶功率对Ti_1-xV_xO₂薄膜的薄膜成分、晶相结构和可见光催化性能的影响。研究表明,Ti_1-xV_xO₂薄膜的晶相结构为锐钛矿相,择优取向为(211),而结晶度受V靶功率的影响。随着V靶功率的增加,薄膜中V元素含量逐渐增加,同时,晶粒和沉积速率也逐渐增加。另外,当V靶功率为150 W时,薄膜的表面粗糙度值有一个最大值。V的掺杂导致薄膜的能带间隙变窄,对光的吸收向可见光区偏移,从而有效地改善了薄膜的可见光催化能力。当V靶功率为150 W时,Ti_1-xV_xO₂薄膜的能带间隙值为 2.82 eV,其在2 h的可见光照射下分解了80%的RhB染料。这被归结于能带间隙窄,高能晶面{211}和结晶度高的共同作用。     

Ag@AgBr光催化剂的制备及其可见光催化降解亚甲基蓝反应性能

采用沉积-沉淀及光还原法制备了Ag@AgBr等离子体光催化剂,利用X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见漫反射光谱对其进行了表征,并考察了该等离子体光催化剂在可见光(λ420nm)下的催化性能,探讨了催化剂用量、pH值、亚甲基蓝初始浓度、H2O2添加量、循环使用及捕获剂对Ag@AgBr催化性能的影响.结果表明,当亚甲基蓝的初始浓度为10mg/L,催化剂用量为1g/L,pH=9.8时,光照12min后,亚甲基蓝的降解率高达96%,且样品经5次循环使用后活性基本保持不变;而少量H2O2的添加对光催化活性影响不大,过量的H2O2会降低光催化活性;乙二胺四乙酸捕获空穴后比异丙醇捕获·OH后的光催化活性降得更低.同时,对Ag@AgBr等离子体光催化剂可见光降解亚甲基蓝的催化机理进行了分析.     

磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4的制备及催化活性

采用超声法将磁基体Fe3O4和BiVO4复合,制备了易于固液分离的磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、透射电子显微镜(TEM)和磁学性质测量系统(MPMS)对产物进行了表征,并以亚甲基蓝为目标降解物,考察了BiVO4/Fe3O4的可见光催化活性。当BiVO4与Fe3O4质量比为5:1时,BiVO4/Fe3O4的催化活性最高,反应经过5 h,对亚甲基蓝的降解率达到92.0%,而单独使用BiVO4为催化剂,降解率仅为72.5%。这表明Fe3O4不仅起到磁基体的作用,还起到助催化剂的作用。BiVO4/Fe3O4在外加磁场的作用下很容易被分离,撤消外加磁场后,通过搅拌又可重新分散。BiVO4/Fe3O4 3次回收后的降解率仍高于80%。     

染料敏化TiO_2可见光光催化降解罗丹明B

苝二酰亚胺(PTCDI)是一种n型半导体材料,在可见光区有很强的吸收,广泛用于有机光伏器件领域的研究.以PTCDI为光敏剂制备TiO2可见光光催化剂用以降解环境污染物的研究还鲜有报道.本文采用水热法制备苝二酰亚胺(PTCDI)和四磺酸酞菁铜(CuPcTs)敏化的TiO2复合样品.利用XRD、TEM、UV-Vis和荧光光谱对复合样品进行表面形貌和结构表征,以可见光光催化降解罗丹明B为模型反应.研究结果表明,染料敏化能够有效地拓宽样品的吸收光谱范围,提高可见光光催化活性;电子收集型的共敏化复合样品体现出了优于单一染料敏化样品的光催化活性.应用能带结构理论,阐明了单一染料敏化和共敏化样品的光生电子转移机制.