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。

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。

拉曼光谱技术在二维半导体光催化剂异质结研究中的应用

高活性光催化剂的设计是高效利用太阳能的有效手段,其中二维(2D)半导体光催化剂因其独特的物理化学性质,在光催化研究中有着较大优势。构筑异质结具有改变二维半导体能带结构、抑制光生载流子复合等作用,是一种高效的二维半导体光催化剂的设计方法。拉曼光谱技术因其探测时间短、可原位、无损检测以及样品制备简单等优点,在半导体材料研究中的应用逐渐增多。文章介绍了拉曼光谱技术的基本原理,并对近年来二维半导体光催化剂设计的有关研究进行整理,综述了拉曼光谱技术在二维半导体光催化剂异质结研究中的应用,为新型二维半导体光催化剂的设计奠定了技术基础。

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。

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。

p-n复合半导体光催化剂研究进展

综述了p-n复合半导体光催化剂的光催化原理及研究现状。根据p-型材料种类,将p-n复合半导体光催化剂分为4类:p-型半导体材料为镍氧化物、p-型半导体材料为钴氧化物、p-型半导体材料铜氧化物及由其它p-型半导体材料组成的"p-n结型"、"二极管"式p-n复合半导体光催化剂,分别对其研究状况进行了介绍。提出了当前p-n复合半导体光催化剂研究中存在的一些问题,并对未来的研究方向进行了探讨。

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。

钛酸四丁酯水解制备TiO_2半导体光催化剂研究

研究了钛酸四丁酯水解制备TiO2 粉末的两大影响因素R值 (R是水和钛酸四丁酯的摩尔比 )和烧结温度 .通过光催化氧化五氯苯酚钠实验 ,结合对催化剂晶型结构、比表面积的表征分析 ,综合评价所制备的催化剂 .实验结果表明 ,当R =10 0、烧结温度为 6 5 0℃、烧结时间为 1h ,钛酸四丁酯水解所制备的TiO2 半导体光催化剂催化活性和使用寿命均比较理想 .从晶型结构分析 ,当催化剂中锐钛矿和金红石按一定比例共存时 ,其催化活性较单一金红石或锐钛矿高 .实验认为锐钛矿与金红石的最佳比约为

钨基半导体光催化剂研究进展

钨基半导体材料作为光催化剂通常具有较小禁带宽度,能吸收可见光,可表现较好的光催化活性,近年来引起了人们的广泛关注.另外它们的结构、形貌和比表面积可以根据不同的合成方法进行调控.阐述近年来发展的氧化钨、钨酸盐、掺杂钨酸盐,以及复合钨酸盐等典型钨基半导体光催化材料研究进展.着重从光催化原理、形貌控制、比表面积及能隙调节等方面分析结构和光催化性能的关系,并在此基础上对钨基半导体光催化剂的发展和研究方向进行展望.

半导体光催化剂的研究进展

光催化剂在处理废水、还原水制氢、还原CO2等领域有着巨大的应用潜能。针对环境污染、能源短缺现象,分析利用半导体光催化剂改善这一现象的发展现状及应用前景。半导体光催化剂由于其自身的优异特性,受到人们的关注。从光催化剂的形成与发展、反应机理、催化剂改性等方面进行论述。

半导体光催化剂(TiO_2)降解有机污染物

本文以TiO_2为例。由半导体光催化剂降解有机物的一般过程,对其降解原理及动力学过程进行了总结,并且对影响降解的一些因素作了初步分析。

新型氮铈共掺杂介孔TiO_2半导体光催化剂

介孔TiO2具有极大的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点,有利于反应物的扩散、吸附,且化学稳定性高、耐光腐蚀,有良好的光催化活性,其在水处理、空气净化、太阳能电池等方面表现出广阔的应用前景。Antonelli等首次以烷基磷酸盐阴离子表面活性剂作为模板，采用改进的溶胶凝胶法合成纯TiO2介孔材料。表面活性剂复配的目的是产生加和增效作用，也可以称为协同效应，即把不同类型的表向活性剂混合后，

中科院半导体光催化剂取得新成果

中国科学院化学研究所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室在纳米功能材料研究领域取得一系列进展，他们以环境和能源需求为研究背景，继在燃料电池催化剂研究方面，利用简单、低能耗的方法开发出高效的金属纳米空心球催化剂之后，又在半导体光催化剂研究领域取得新成果。

半导体光催化剂成研发热点

半导体光催化剂的用途非常广泛，其将光能直接转化为化学能，可用于光催化水分解生产氢气和氧气，为能源危机开辟了一条崭新的解决途径，从而迅速成为全世界的研究热点。光催化剂还可用于缓解水体污染、有机合成等许多领域。如果高效光催化剂研发成功并投入实际使用，必将对人类社会带来巨大的变化，其意义非常深远，前景十分广阔。光催化剂有TiO2、改性TiO2及许多新型光催化剂等。

TiO2／CdS复合半导体光催化剂降解甲基橙实验

半导体光催化技术利用太阳能在室温下将有机污染物氧化成H2O，CO2或无机离子等，无二次污染，具有传统的高温、常规催化技术及吸附技术无法比拟的优势。目前，存在3个关键的技术难题制约着TiO2光催化剂大规模的工业应用：（1）量子效率低；（2）太阳能利用率低；（3）保持高活性并将其均匀负载比较困难。因此，研究者在TiO2改性方面做了大量的研究工作。

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。

半导体复合型ZnO/SnO_2光催化剂的制备

以Zn2SO4·7H2O和SnCl4·5H2O为原料,采用共沉淀法制备ZnO/SnO2纳米复合光催化剂。通过ZnO/SnO2复合粉体对甲基橙溶液进行光催化降解实验,研究了ZnO/SnO2复合粉体的光催化性能,并用XRD对ZnO/SnO2复合粉体进行表征,初步探讨了ZnO/SnO2半导体复合的光催化机理。

可见光分解水制氢半导体催化剂的研究

直接利用太阳能光解水制氢是解决世界能源危机的重要途径,有效利用太阳能的关键是研究开发可见光化的光催化剂。介绍了光解水制氢的原理,综述了近年来半导体光催化剂在利用可见光方面研究的最新进展,并对未来的研究方向作了展望。