TiO2/g-C3N4复合光催化剂的制备及可见光降解有机染料的研究

本文利用静电纺丝技术、溶剂热合成技术、高温焙烧技术、气相沉积法等制备方法,对复合催化材料TiO2/g-C3N4进行制备,并研究复合催化材料TiO2/g-C3N4在不同条件下对有机染料碱性亚甲基蓝的降解能力。

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。

Ti_(3)C_(2)/NH_(2)-MIL-125(Ti)复合光催化剂制备及其还原Cr(Ⅵ)性能研究

构建异质结复合光催化剂促进光生电荷的分离是提升半导体光催化活性的有效途径。本研究通过一步溶剂热法在NH_(2)-MIL-125(Ti)的合成过程中引入Ti_(3)C_(2)制得Ti_(3)C_(2)/NH_(2)-MIL-125(Ti)复合光催化剂,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、光致发光谱图、光电流响应研究了催化剂的晶相结构、形貌及其光生载流子的分离效率,并考察了可见光光催化还原Cr(Ⅵ)的性能。结果表明,制得的复合光催化剂在光照60 min后对Cr(Ⅵ)的去除率可达100%,是纯NH_(2)-MIL-125(Ti)的2.5倍。这归因于具有良好导电性的Ti_(3)C_(2)纳米片为光生载流子提供了一个快速通道,加速了复合材料中电子的传输和迁移。

复合光催化剂CoFe_(2)O_(4)/BiVO_(4)/电气石的超声-光催化研究

以电气石为载体,采用水热法原位生长BiVO_(4)、CoFe_(2)O_(4),得到CoFe_(2)O_(4)/BiVO_(4)/电气石复合光催化剂,利用XRD、SEM、EDS、UV-Vis DRS等方法对材料进行了表征,通过降解灿烂绿对样品的声光催化性能进行评价。结果表明,在60 min可见光下,BiVO_(4)对灿烂绿的降解率为33.5%,CoFe_(2)O_(4)(10%)/BiVO_(4)(45%)/电气石对灿烂绿的降解率为74%;在60 min可见光+超声下,BiVO_(4)对灿烂绿的降解率为61.5%,CoFe_(2)O_(4)(10%)/BiVO_(4)(45%)/电气石在声光作用下(12 min内)对灿烂绿的降解率高达99.2%。高效的降解率可能与复合结构的异质结有关,CoFe_(2)O_(4)/BiVO_(4)/电气石对可见光的吸收能力得到提高,促进了光生电子-空穴的分离,从而有效增强光降解性能。另外,从超声+光催化的效果可看出超声协同光催化降解效果显著。声光催化在有机污染物降解领域内的应用成为一个重要研究方向,如能结合彼此优点,可望开发出高效实用的催化材料。

碳量子点-纳米TiO_(2)复合光催化剂对污水中Cr(Ⅵ)的去除研究

为了开发高效的重金属离子可见光催化剂,以枸杞为碳源采用微波法制备碳量子点(Carbon Quantum Dots,CQDs),以三氯化钛溶液为前驱体,通过水热法制备纳米TiO_(2),并用硅烷偶联剂(KH-540)对纳米TiO_(2)表面进行改性,将改性后的纳米TiO_(2)与枸杞碳量子点复合制备出复合光催化剂(CQDs/TiO_(2)),并在含Cr(Ⅵ)废水pH值=3及pH值=7的条件下研究了CQDs/TiO_(2)对紫外光和可见光作用下的催化性能。研究结果表明:无论是紫外光还是可见光,初始pH值=3时CQDs/TiO_(2)和纳米TiO_(2)对溶液中Cr(Ⅵ)的催化去除率均比pH值=7时高;在初始pH值=3,Cr(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L,CQDs/TiO_(2)投加量1 g/L的条件下,Cr(Ⅵ)的可见光催化去除率可达61%,比单独TiO_(2)提高了20%。该碳量子点-TiO_(2)复合光催化剂的制备可明显提高溶液中Cr(Ⅵ)的去除,可为污水中其他重金属离子的去除提供参照,具有显著的研究意义。

ZnO/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂降解及产氢性能研究

本文采用热聚合法和水热法成功制备了ZnO/g-C_(3)N_(4)系列复合光催化剂,并对所制备样品的结构、形貌和光吸收性能等进行了表征和测试,通过在可见光照射下降解亚甲基蓝(MB)和光解水产氢评估了样品的光催化性能。实验结果表明,制备的ZnO/g-C_(3)N_(4)系列复合光催化剂性能均优于ZnO和g-C_(3)N_(4)样品。此外,当ZnO和g-C_(3)N_(4)的摩尔比为1∶1时,所制备ZnO/g-C_(3)N_(4)复合样品的光催化性能最好。一方面,此样品仅在30 min后便达到了94.36%的降解率,其降解速率分别是ZnO和g-C_(3)N_(4)的5.6和6.7倍;另一方面,此样品6 h光解水产氢量为11.75 mmol,产氢速率是g-C_(3)N_(4)的7倍。研究表明,所制备的ZnO/g-C_(3)N_(4)系列复合光催化剂在降解污染物和光解水产氢方面均展现出了优异的性能。同时,本文还对ZnO/g-C_(3)N_(4)系列复合光催化剂的光催化降解和产氢机理进行了研究。

MOFs基复合光催化剂用于光催化还原二氧化碳进展

利用清洁可再生的太阳能将二氧化碳(CO_(2))光催化还原为高附加值化学品是实现碳中和的有效途径。本文概述了近年来金属有机框架材料(MOFs)基复合光催化剂在设计、合成和CO_(2)还原等方面的研究进展。重点介绍了这些光催化剂的组成、对CO_(2)的吸附能力以及相应的光催化应用。此外,还给出了MOFs基复合光催化剂在光催化CO_(2)转化中的应用机遇、挑战和未来前景,旨在为利用太阳能实现CO_(2)的高效利用提供一种绿色和可持续的策略。研究表明MOFs具有特殊的电子能带结构、优异的CO_(2)吸附能力和可调制的光吸收能力,将MOFs与金属纳米颗粒、半导体材料或光捕获分子偶联来制备复合材料,在光催化还原CO_(2)中显示出优异的性能。

非金属离子掺杂纳米二氧化钛复合光催化材料降低水中污染物的研究进展

对非金属离子掺杂纳米二氧化钛复合光催化材料降低水中污染物的研究进展进行论述;非金属离子掺杂纳米二氧化钛复合光催化材料相较于纳米二氧化钛,其禁带宽度变窄,提高了在可见光区的吸收性能,提高了光催化活性,提高了污染物降解率。

双Z型Ag/AgCl/Bi_(2)WO_(6)/Bi_(2)MoO_(6)复合光催化剂的制备及其性能研究

采用一步水热法和原位共沉淀法制备了一种具备可见光响应的双Z型复合光催化剂Ag/AgCl/Bi_(2)WO_(6)/Bi_(2)MoO_(6),通过扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪表征了复合光催化剂的形貌、结构、组成和吸光性能。以罗丹明B(RhB)为模拟污染物在可见光照射下进行降解以此评价复合光催化剂的性能。结果表明,AgCl、Bi_(2)WO_(6)和Bi_(2)MoO_(6)构建的双Z型异质结具有较高的催化活性,120min内对RhB的降解率高达97.8%。通过在催化剂表面进行光照还原出单质Ag而产生的局部等离子共振效应,增强了复合催化剂对可见光的吸收强度。此外,提出了双Z型Ag/AgCl/Bi_(2)WO_(6)/Bi_(2)MoO_(6)复合光催化剂降解RhB的作用机理。

Bi_(2)S_(3)/BaTiO_(3)复合光催化剂的制备及其光催化性能的研究

由于BaTiO_(3)(BTO)面临着太阳能利用率低、光生载流子快速重组和稳定性差的问题,严重限制其在可见光下降解有机污染物。以BaTiO_(3)为基体采用简单的水热法在其周围制备了不同物质的量比的Bi_(2)S_(3)/BTO p-n异质结,以改善BaTiO_(3)的光催化性能。分别采用XRD、SEM、EDS、TEM、XPS、PL、UV-Vis DR、EIS、瞬态光电流响应等表征手段对样品的结构、形貌、表面价态以及光电性能进行分析。以RhB为模拟污染物,测试了复合材料的光催化活性和稳定性。结果表明,与单组分催化剂相比,Bi_(2)S_(3)/BTO复合材料的催化性能得到了显著提升。在可见光下照射150 min后,对RhB的降解率高达98.7%;经5个循环,降解率仍为86%。通过对光催化剂的机理研究表明羟基自由基、超氧自由基、光生空穴均在光催化反应中起作用,并提出了一种可能的p-n异质结光催化机理。

In_(2)S_(3)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的制备及其光催化降解四环素

本文分别采用热缩聚法和水热法合成了g-C_(3)N_(4)和In_(2)S_(3),再用简单的机械研磨工艺制备出了In_(2)S_(3)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对In_(2)S_(3)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的晶体结构、形貌、微观结构和光学性质进行了表征,在可见光照射下,通过降解四环素(TC)来评价其光催化活性。结果表明,研磨比例为1∶4(摩尔比)的In_(2)S_(3)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂表现出最佳的光催化性能,在氙灯下TC的光降解表观速率常数是0.0251 min^(-1),分别是In_(2)S_(3)和g-C_(3)N_(4)的2.9倍和1.6倍,在自然光下TC的光降解表观速率常数是0.0104 min^(-1),分别是In_(2)S_(3)和g-C_(3)N_(4)的2.6倍和1.4倍。In_(2)S_(3)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂优异的光催化性能归功于载流子的高效迁移和分离以及增强的光吸收能力。本研究为设计和开发用于抗生素废水处理的可见光响应光催化剂提供了一条有前景的途径。

WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结复合光催化剂的构筑及其光催化还原六价铬的性能研究

通过两步水热法合成了一系列不同WO_(3)掺杂含量的新型WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结复合光催化剂,并且应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气物理吸附-脱附(BET)等表征仪器对光催化剂样品进行表征。在金卤灯光源的照射下,以20 mg/L的Cr(VI)溶液为目标污染物进行评价其光催化性能。实验结果表明,WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结复合光催化剂的光催化性能明显高于单纯的WO_(3)和ZnIn_(2)S_(4)。当WO_(3)与ZnIn_(2)S_(4)物质的量之比为0.20即0.20-WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结复合光催化剂表现出最高的光催化还原Cr(VI)性能。光催化性能增加的主要原因可能是由于WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结的形成可以有效地抑制光生电子和空穴对的复合,并有效促进光生电子和空穴对之间的分离。

复合光催化剂ZnO/CoO/g-C_(3)N_(4)的制备及性能研究

为了弄清复合光催化剂ZnO/CoO/g-C_(3)N_(4)的制备和性能,采用XRD和SEM对材料进行表征和分析,研究了煅烧温度和ZnO/CoO与g-C_(3)N_(4)质量比的影响。以亚甲基蓝(MB)作为模拟污染物,研究了ZnO/CoO/g-C_(3)N_(4)的光催化性能,并通过电化学工作站研究了其电化学性能。结果表明:煅烧温度为550℃、ZnO/CoO与g-C_(3)N_(4)的质量比为1∶0.5的样品XRD效果最好;与单一或双组分体系相比,ZnO/CoO/g-C_(3)N_(4)三组分复合体系具有更好的光催化和电化学性能。

CeO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

文章采用水热法制备出CeO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂,利用XRD、SEM、UV-Vis、XPS、PL等方法对其进行了表征。选择四环素(TC)为模拟污染物,考察了CeO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的可见光催化降解性能。结果表明,CeO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合材料可拓宽CeO_(2)对可见光的响应,有效抑制g-C_(3)N_(4)光生电子-空穴的复合,使得CeO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的活性比单纯g-C_(3)N_(4)和CeO_(2)有显著提升,其中质量比为4∶1时的复合光催化剂活性最高,在可见光照射90 min后,对质量浓度为50 mg/L TC的光降解率达到96.4%。并且经过5次循环使用后复合材料降解TC的效率为76.5%,表现出良好的稳定性。光催化机制研究表明,空穴(h+)是光催化降解TC的主要活性物质。

高效降解环境新污染物四环素的复合光催化剂:从材料设计到降解机制

四环素类抗生素是目前使用量最大,使用频率最高的一类抗生素.近年来,日益严峻的四环素污染对生态系统和人类健康造成严重危害,我国“十四五”规划已将抗生素类物质纳入环保重点管控的新污染物名单.因此,如何有效降解四环素已成为环境污染治理领域亟待解决的问题.光催化降解作为一种低能耗、可重复利用和环境友好型的降解技术,在四环素降解方面具有较大的应用前景.然而采用单组分光催化剂的光催化降解技术存在着可见光利用不足、光生电荷复合率高等缺陷,导致四环素降解时矿化不完全,有高毒性中间产物生成.为了克服这些问题,研究者们开发出了兼具广吸收光谱性和强氧化还原性的复合光催化剂.本文调研和梳理了近五年复合光催化剂降解四环素的研究现状,从复合光催化剂的设计与合成、四环素的降解性能、降解反应机制等方面进行了阐述.结果显示,在着重于提升光吸收效率、光生载流子传输能力、光生电子-空穴分离效率等方面,通过介孔材料负载、金属/非金属元素掺杂、染料敏化、助催化剂负载、异质结结构构造等调控手段,设计制备出多种复合光催化剂,有效提升了光催化反应活性,显著提高了水体中四环素的光催化降解性能,四环素降解率达到63.7%—100%,矿化率达到34.4%—100%.最后,针对复合光催化剂现存的问题,包括选择性不高、稳定性较差、毒性效应有待进一步探索等方面进行总结与展望,以期实现其在实际水体中的应用.

g-C_(3)N_(4)/Ag基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展

光催化技术在太阳能资源利用方面呈现出良好的应用前景,已受到世界各国的广泛关注。g-C_(3)N_(4)是一种二维结构的非金属聚合物型半导体材料,具有合成简单、成本低、化学性质稳定、无毒等特点,在环境修复和能量转化方面应用潜力较大。但g-C_(3)N_(4)存在对可见光吸收能力差、比表面积小和光生载流子复合速率高等缺点,限制了其实际应用。构筑异质结光催化剂是提高光催化效率的有效途径之一。基于Ag基材料的特点,前人对g-C_(3)N_(4)/Ag基二元复合光催化剂进行了大量研究,并取得显著成果。本文总结了近年来AgX(X=Cl,Br,I)/g-C3N4、Ag3PO4/g-C3N4、Ag_(2) CO_(3)/g-C_(3)N_(4)、Ag3 VO4/g-C_(3)N_(4)、Ag_(2) CrO4/g-C_(3)N_(4)、Ag_(2) O/g-C_(3)N_(4)和Ag_(2) MoO4/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂降解环境污染物的研究进展,并评述了g-C_(3)N_(4)/Ag基二元复合光催化剂目前面临的主要挑战,展望了其未来发展趋势。

石墨烯纳米二氧化钛复合光催化材料的应用研究进展

对石墨烯纳米二氧化钛复合光催化材料在污染物治理、CO_(2)还原和资源化、H_(2)生产等领域的应用研究进展进行了论述。与纳米二氧化钛相比,石墨烯纳米二氧化钛复合光催化材料的禁带宽度变窄,提高了在可见光区的吸收性能,提高了光催化活性和反应效率,提高了污染物的降解率,CO_(2)还原和资源化产率以及H_(2)生产效率也得到了提高。

聚苯胺纳米线/SnO2复合光催化材料的光化学制备与性能

近年来,由于光催化剂的制备工艺复杂,制备成本高,光催化活性差等问题,导致光生电子-空穴对复合光化学材料光降解效率低,造成光污染问题。因此,为了解决这一问题,人们开始研究新型的光解反应体系。聚苯胺纳米线是一种新型的半导体光导体,它具有结构简单、光致发光效率高、具有高载流子迁移率、带隙宽、高稳定性等优良特性,其在光电子的复合中有着巨大的应用潜力。

新型TiO_(2)复合光催化材料在水质总氮连续流动分析中的应用

将TiO_(2)与金属有机骨架结合,采用溶剂热法合成了新型光催化材料,并设计了一种光催化反应器,使其用于水质总氮连续流动分析。连续流动分析仪中光催化反应器将各类含氮化合物完全转化为硝酸盐后进行定量测定。以对氨基乙酸为主要研究对象,优化了样品浓度、光催化温度和光催化时间对催化效率的影响,开发了基于新型TiO_(2)复合光催化材料的水质总氮流动分析方法,该方法不仅催化降解效率高,而且稳定性好、准确度高,检测结果和国标手工法具有较好的一致性,可广泛适用于不同类型水质的总氮检测。

ZnS-TiO_(2)/PAN复合光催化剂的制备及降解药厂污水中的抗生素

文章通过实验探讨了ZnS-TiO_(2)/PAN复合光催化剂在处理染料废水方面的应用,考察了ZnS-TiO_(2)/PAN复合光催化剂的催化性能和稳定性能,并对ZnS-TiO_(2)/PAN复合光催化剂用于处理药厂废水中抗生素的前景进行了展望。