替代元素对光催化半导体Cu_2ZnSnS_4能带结构优化的第一性原理研究

【目的】为了增加Cu2ZnSnS4价带顶和导带底与水的氧化还原势之间的能量差,使催化反应具有更多的驱动力。【方法】利用第一性原理计算,对Cu2ZnSnS4电子结构进行分析。【结果】Ag掺入Cu位能够降低其价带顶而不改变导带底位置,而Ge掺入Sn位能够提升其导带底而不改变价带顶位置。【结论】通过优化(Cu1-xAgx)2Zn(Sn1-yGey)S4合金的配比,可使其达到光催化半导体最理想的能带结构。

稀土掺杂对半导体光催化剂性能影响的进展(特邀)

光催化是能够利用太阳能进行能源转化和环境治理的环保方法。稀土元素在光催化中具有独特的电荷调控机制和光学改性机制,能够有效提升传统半导体的光催化活性。首先,从提升半导体光催化剂光电性能和降低载流子复合率方面,介绍了稀土元素的掺杂对半导体光催化剂性能的调控,并根据稀土元素的分类和掺杂所占组元数的不同,分别从一元稀土掺杂、二元共掺杂到多元及高熵稀土掺杂的角度综述了稀土改性半导体光催化剂的研究进展和相应的光催化动力学机理。通过总结可知,稀土元素较大的原子半径能够有效地引起半导体光催化剂的晶格畸变从而增加半导体的缺陷,达到细化颗粒度,暴露催化剂活性位点的作用;同时,稀土元素特殊的能带结构能有效调整半导体光催化剂的光电性能,促进载流子的高效分离并拓宽其可见光的响应范围,促进光催化反应高效进行。最后,阐述和总结了稀土元素改性对于半导体光催化剂活性改善的重要意义并进行了展望。

碳量子点与半导体复合光催化材料合成及降解有机污染物的应用进展

有机污染物的危害日益严重,引起人们的广泛关注。半导体光催化降解有机污染物是公认的绿色技术,但传统的半导体光催化材料对可见光的利用率低,光生电子与空穴易复合,导致降解有机污染物的效率不高,开发高效、稳定的半导体复合光催化材料,是当前光催化领域的研究热点。碳量子点(CQDs)是新型的纳米级荧光碳材料,可作为修饰剂与半导体材料复合,能够显著提高复合材料的光催化降解效率,极大地激发了研究者的兴趣。本文介绍了碳量子点与半导体光催化剂的复合方法,总结了近几年CQDs/半导体复合光催化材料降解有机染料、抗生素、止痛药、酚类化合物等有机污染物的应用成果。

光催化半导体Ag_2ZnSnS_4的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论的第一性原理计算,对光催化水解半导体Ag2Zn Sn S4的改性方案做了理论研究.在与同类化合物的带边位置比较后发现,Cu与Ge共掺杂能够在Ag2Zn Sn S4中实现禁带宽度和带边位置的双重调节,从而使其能带结构优化到光催化水解最为理想的状态.另外,Cu Ga Se2可与Ag2Zn Sn S4形成type-II型带阶结构,制备它们的异质结同样可用于提升其光催化水解性能.

窄带隙半导体光催化剂用于四环素降解研究进展

四环素类抗生素因其良好的药用价值被广泛用于畜牧和医疗等行业。大量的四环素类抗生素随着排泄物流入生态环境,造成生态系统失衡,并对人类健康构成巨大威胁。因此,实现四环素的有效降解具有重要意义。光催化技术以成本低和无二次污染等优势成为降解四环素抗生素最具潜力的技术之一。根据四环素类抗生素的基本结构和毒性的研究情况,对窄带隙半导体光催化剂用于四环素类污染物的研究及性能提升进行学术分析归纳,根据科学研究的趋势提出未来研究方向。

半导体光催化研究进展与展望

评述了目前半导体光催化在国内外的研究概况 ,并对存在的问题和未来的发展动向进行简要分析 .列举了近 30年来关于光催化研究的部分成果 ,内容涉及光催化剂的制备 (包括新催化剂的开发 ,TiO2 、ZnO、CdS等光催化剂的各种改性或修饰 )、光催化作用机理研究、光催化技术的工程化、光催化技术的各种应用研究和产品开发等等从基础到应用研究的各个方面 .总体上来看 ,半导体光催化基本上是一个没有选择性的化学过程 ,所以再进行大量的不同反应物的光催化活性的评价研究意义已不是很显著 ,认为未来的半导体光催化研究应该集中在机理的深刻认识、光响应范围宽和量子效率高的催化剂制备、半导体光催化技术工程化及新型光催化产品开发方面 .

二氧化钛半导体光催化技术研究进展

半导体光催化氧化技术是一种新型的现代水处理技术 ;由于它能广泛地利用天然能源———太阳能 ,且对多种有机物有明显的降解效果 ,具有广阔的应用前景 ,近年来 ,半导体光催化已成为光化学领域及环境保护领域中的研究热点之一 .介绍了近年来国内外二氧化钛 (TiO2 )半导体光催化技术的研究进展 ,主要涉及TiO2 光催化氧化机理、高活性TiO2 光催化剂的制备与改性、TiO2 担载及该技术在环境保护中的应用等方面的研究 .

半导体光催化剂的研究现状及展望

半导体光催化氧化技术是一种新型的现代化水处理技术,对多种有机物有明显的降解效果,具有广泛的前景。本文简要综述了半导体光催化剂的研究开发现状,并对存在的问题和未来的发展动向进行简要分析。列举了近几十年来关于光催化研究的部分成果,内容涉及到光催化作用机理、光催化剂类型、TiO2半导体光催化剂的改性、光催化剂的固定化等各方面。最后,指出了存在的问题及今后的研究趋势。

红壤中微生物群落对半导体矿物日光催化作用的响应

本研究选取天然红壤作为研究对象,分析其中的含铁半导体矿物光催化作用对本源微生物群落结构的影响。采用聚合酶链式反应/变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE),研究了不同原始光照条件的红壤中微生物群落在外源电子作用下群落结构的改变。DGGE图谱的主成分分析表明,两个不同原始光照环境的土壤样品的微生物群落结构由于原始环境的差异而不同:原始环境为强光照的样品中微生物群落结构受外源电子影响较小;原始环境为弱光照的样品中微生物群落结构受外源电子影响较大。这一群落结构改变的差异可能由于原始环境为强光照时半导体矿物光催化作用产生光生电子传递到环境中持续影响周围的微生物群落,而原始弱光照环境中则缺少光生电子的作用。

半导体气固相光催化氧化反应介绍

介绍了气固相光催化氧化过程的基本原理、反应动力学 ,探讨了反应器模拟和设计计算以及反应器的型式 ,综述了多相光催化反应半导体光催化剂的制备、使用和失活 ,以及大量的光催化制品。

光解水制氢半导体光催化材料的研究进展

自从Fujishima-Honda效应发现以来,科学研究者一直努力试图利用半导体光催化剂光分解水来获得既可储存而又清洁的化学能———氢能。近一二十年来,光催化材料的研究经历了从简单氧化物、复合氧化物、层状化合物到能响应可见光的光催化材料。本文重点描述了这些光催化材料的结构和光催化特性,阐述了该课题的意义和今后的研究方向。

一种新型的半导体光催化剂——纳米氧化亚铜

半导体光催化技术是解决环境污染问题的有效手段,从光催化的催化机理出发,在分析了二氧化钛光催化剂的局限性的基础上,介绍了一种新型的可见光型半导体光催化剂——纳米氧化亚铜,对其制备方法和在光催化剂方面的研究进展作了综述,并对光催化剂的应用及未来研究方向进行了展望。

石墨相氮化碳与半导体光催化剂复合研究进展

叙述了近年来国内外石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与半导体复合光催化剂的制备方法、提高其光催化活性途径及常见复合催化剂的研究进展,以进一步揭示在半导体光催化剂复合研究中所面临的主要难题及今后改进措施,认为应继续采用多种手段共同改性g-C_3N_4光催化剂,以便提高其光催化高效性及稳定性;研究其它不同修饰剂对g-C_3N_4的光吸收和光催化协同效应机理、光生电子与空穴在修饰条件下发生分离的物理机制;进一步探索g-C_3N_4光催化全解水反应机制,为g-C_3N_4在处理水中污染物、治理空气污染物、光解水制氢等领域提供更多的应用前景。

半导体光催化降解十二烷基苯磺酸钠的研究

本文以工业级锐钛矿型 Ti O2 ( C- 1 )、自制纳米锐钛矿型 Ti O2 ( C- 2 )、掺铁 Ti O2 ( C- 3)及Ti O2 - Sn O2 复合催化剂 ( C- 4)对十二烷基苯磺酸钠 ( DBS)模拟有机废水进行了光催化降解研究 ,结果表明 ,改性 Ti O2 催化剂 ( C- 2、C- 3、C- 4)对 DBS的光降解有不同程度的改善 ,其中以 C- 2与 C- 3效果最好。在该实验条件下 ,反应 60 min后 DBS去除率达 90 %以上 ,CODCr去除率也将近70 %。此外 ,以 C- 1为催化剂 ,考察了 p H值及外加 H2 O2 对

环境中有机污染物的半导体光催化降解研究进展

应用半导体二氧化钛光催化剂促进氧化降解环境中常见有机污染物是一种有效的清洁处理技术。对光催化活性的半导体的必要性质、影响光催化效率的内在因素以及反应器、反应条件等方面的因素进行了讨论。

可见光响应光解水制氢的半导体光催化剂

研究开发可见光响应的光催化剂一直是光解水制氢的首要目标。近年来通过能带调控等手段实现光催化剂的可见光化被广泛研究,并取得了令人注目的进展。本文综述了通过能带调变实现可见光化的各种手段,包括TiO2掺杂特别是阴离子掺杂、能响应可见光的新型固溶体和单相光催化材料的开发以及Z-型反应系统的构筑,以及通过电子结构的分析阐述其可见光化的机理。

半导体光催化氧化技术的研究进展

作为一种高级氧化工艺,半导体光催化氧化技术能有效降解多种对环境有害的污染物,使污染物矿化为CO2、H2O及其他无机小分子物质 在诸多半导体光催化剂中,TiO2由于无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好、成本低,成为最常用、也是最具潜力的一种光催化剂 阐述了TiO2光催化氧化的反应机理,介绍了决定TiO2光催化性能的因素及提高其活性的方法,总结了光催化反应器的发展及影响光催化反应效率的因素,并展望了半导体光催化氧化技术的前景。

半导体多相光催化应用技术

近年来半导体光催化氧化已成为光化学和环保领域研究热点之一。半导体光催化材料能有效地降解对环境有害的污染物,使有害物质矿化为CO_2、H_2O及其它无机小分子物质,可用于废水处理、空气净化、杀菌除臭等。综述了半导体多相光催化原理、研究现状、产业化进程和在环境保护等方面的应用等。提出了光催化技术存在的问题及发展方向。

半导体TiO_2光催化剂及其有机光敏化研究进展

半导体TiO_2光催化研究是当今化学、材料和环境科学等学科研究的一个热点领域。比较评述了通过掺杂改性、结构修饰和有机光敏化拓宽TiO_2可见光波长响应范围和提高光催化量子效率等的研究进展、面临的主要问题和发展趋势。