催化降解水中有机污染物生成CO_2的测定

设计了一套简易的装置和改进的方法来检测催化降解有机污染物过程中最终矿化所产生二氧化碳的量.利用四氮杂卟啉铁(FePz(dtn)4)负载在离子交换树脂上来活化分子氧降解了水中难降解的有机污染物对硝基苯甲酸(NBA).采用饱和的氢氧化钡溶液来吸收有机物降解反应中所产生的二氧化碳,同时用沉淀分离滴定法来测定生成二氧化碳的量,即可计算出有机污染物降解的矿化率,其方法误差为4.2%.实验表明:在可见光光照7h后,对硝基苯甲酸碱性溶液中的矿化率可达到11.3%.

双功能S-型g-C3N4/Bi/BiVO4复合光催化剂驱动人工碳循环（英文）

长期以来,陆地、大气和海洋之间的碳循环维持了大自然碳平衡.随着密集人类活动和高度工业发展,碳燃料、碳化学品和碳材料广泛应用于各个领域,导致碳排放过量,碳平衡已被严重破坏,碳污染已成为一个严峻问题.例如,持久性有机污染物和挥发性有机化合物过量排放到环境中,威胁着人类的健康和生态平衡.人们陆续开发出各种先进的环境技术,如微生物分解,去除空气和水中的碳基污染物,将有毒有害的有机化合物转化为无害CO2.但是,CO2本身是大气中的主要温室气体,它在大气中的浓度早超过了天然碳循环所能维持的环境自洁净能力.基于先进催化技术建立人工碳循环,将有机污染物矿化生成的CO2进一步转化为有价值的有机化学品(如太阳能燃料)是一种理想的低碳方法.光合作用是自然碳循环中核心过程之一,是降低大气中CO2浓度的关键.受到光合作用启发,科学家们积极开发人工光合成技术推动CO2资源化.人工光合成技术本质上基于半导体光催化过程.半导体光催化过程具有双重作用.一方面,基于有氧光催化氧化过程,有机污染物可以矿化生成无毒CO2.另一方面,基于缺氧光催化还原过程,CO2可以转化为碳氢化合物太阳能燃料.理论上,结合上述两个过程,为建立人工碳循环奠定基础,但是,至今很少有人成功建立有氧氧化-无氧还原串联光催化工艺,实现人工碳循环.难点在于有机污染物的有氧氧化反应和CO2的无氧还原反应的操作条件与反应机制是完全不同的,目前缺乏同时适用于上述两种反应的双功能光催化剂.本文成功构建了具有双功能的g-C3N4/Bi/BiVO4三元复合光催化剂,它不仅在降解有机污染物方面表现出优异的有氧光催化氧化性能(以降解染料罗丹明B为例),而且还表现出优异的缺氧CO2光催化还原性能.此外,基于“一锅法”厌氧耦合氧化-还原反应,g-C3N4/Bi/BiVO4三元复合光催化剂成功实现同步罗丹明B降解与太阳能燃料生成,构建了从毒害有机污染物到高品质太阳燃料的碳循环.结合牺牲剂实验分析与密度泛函理论理论计算,作者提出g-C3N4/Bi/BiVO4复合光催化剂的双功能性与g-C3N4与BiVO4界面内建S-型复合异质结有关.S-型复合异质结既促进界面电荷转移与分离,又维持了最佳电荷氧化还原电位.此外,S型g-C3N4/Bi/BiVO4复合光催化剂中原位生成的具有等离子体效应的Bi纳米颗粒具有双重作用,既促进界面电荷定向转移,又促进可见光吸收.本文开发的新型双功能S-型g-C3N4/Bi/BiVO4复合光催化剂系统为进一步开发集成式有氧-缺氧光催化碳循环反应系统奠定基础.

无铅卤化物钙钛矿可见光催化研究进展

在光催化剂上以太阳光为驱动的催化反应是目前太阳能转化和利用的一个有效途径,对解决当前日益严重的环境和能源问题具有重要作用。光催化技术的核心是开发新型光催化剂材料以实现对太阳能的高效利用。卤化铅钙钛矿材料作为一种光电性能优异的半导体材料已经被开创性地应用于光催化领域中,但其差的环境稳定性和元素毒性限制了其未来的发展。以Sn基、Ge基、Bi基和部分过渡金属为主的无铅卤化物钙钛矿有着无毒、带隙可调等优势,有望成为替代铅基卤化物钙钛矿的候选材料。本综述在介绍无铅卤化物钙钛矿结构性质的基础上,总结了不同种类无铅卤化物钙钛矿在光催化领域的应用及性能特性与制备方法,重点阐述了其光催化性能优化策略及环境稳定性的改性方案,最后对无铅卤化物钙钛矿在光催化水解制氢、CO_(2)还原与有机污染物降解等方面的应用进行了展望,并提出了其光催化应用方面的前景与挑战。