复合半导体纳米材料在光催化领域应用的研究进展

概述了半导体光催化材料的作用和典型的复合半导体类型,同时对复合半导体纳米材料在有机污染物降解、光解水制氢、二氧化碳还原、抗菌以及空气净化等领域的应用进行了综述,对开发具有高效光催化性能的复合半导体光催化剂的前景和需要采取的措施进行了讨论。

纳米ZnO-TiO_2复合半导体的La^(3+)改性及其光催化活性

采用溶胶-凝胶法对纳米ZnO-TiO2复合半导体进行了La3+改性,用热重-差示扫描量热、扫描电镜、X射线衍射和拉曼光谱分析了La3+/ZnO-TiO2的晶化温度和微晶结构,并以活性艳红K-2BP为模型降解物,在固定催化剂投加量和通气量条件下考察了La3+掺杂量和煅烧温度对La3+/ZnO-TiO2光催化活性的影响.结果表明,La3+掺杂使ZnO-TiO2晶型转变温度提高,衍射峰蓝移且峰强度减弱,晶粒进一步减小.La3+掺杂量为0.5%,煅烧温度为500℃,40min时对活性艳红K-2BP的降解率为100%,表观反应速率常数k值达到了0.182min-1,为不掺La3+的ZnO-TiO2复合半导体的1.4倍.

复合半导体光催化剂p-CoO/n-CdS的制备、表征及光催化性能

以醋酸镉、十二硫醇、硬脂酸和醋酸钴等为原料,采用新方法制备了CdS和一系列p-CoO/n-CdS复合半导体光催化剂.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等对产物进行了表征.结果表明,p-CoO/n-CdS复合半导体中,CoO粒子紧密结合在CdS颗粒上,CdS的颗粒粒径在100 nm左右,为六方纤锌矿晶型,CoO的颗粒粒径在10 nm左右,颗粒粒径分布均匀.p-CoO/n-CdS的UV-Vis DRS分析结果表明,在400-550 nm范围内都有一强吸收带,属于CdS在可见光区的特征吸收.用光催化降解甲基橙测试了光催化性能,结果表明,p-CoO/n-CdS光催化活性是CdS光催化活性的2.2倍左右.光腐蚀测试结果表明,CdS的光腐蚀速率是p-CoO/n-CdS中CdS光腐蚀速率的2倍以上,说明CoO与CdS复合对CdS的光腐蚀具有明显的抑制作用.

WO_3/TiO_2复合半导体的光催化性能研究

采用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法制备ＷＯ３／ＴｉＯ２纳米粉末．以高压汞灯为光源，亚甲基蓝溶液的光催化降解为模型反应．结果表明：掺入ＷＯ３摩尔比为２％时，ＷＯ３／ＴｉＯ２的光活性最高；随着热处理温度升高，ＷＯ３／ＴｉＯ２光活性增强；ＷＯ３／ＴｉＯ２的Ｌａｎｇｍｕｉｒ动力学常数为０．０１０３６ｍｍｏｌ／（Ｌ·ｍｉｎ）－１；紫外－可见吸收光谱及离子色谱分析结果表明：与ＴｉＯ２相比。

Fe^(3+)-CdS/TiO_2复合半导体光催化剂的制备与表征

采用溶胶-凝胶法制备了系列不同配比的Fe3+-CdS/TiO2光催化材料,用TEM、EDS、XRD、UV-vis等技术对其形貌、结构和光吸收特性进行了表征。以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应,考察了光源、煅烧温度、煅烧时间、掺杂Fe3+和CdS对催化剂催化性能的影响。结果表明,Fe3+掺杂和CdS半导体复合相结合的技术,可以使TiO2对光的响应拓展到整个紫外-可见光区;当n(Fe3+)∶n(CdS)∶n(TiO2)=0.005∶1∶1、煅烧温度为300℃、煅烧时间为1 h、光源为太阳光时,Fe3+-CdS/TiO2的光催化活性最高,在1 h内可以使亚甲基蓝(MB)溶液的降解率达98.62%。

天然沸石负载ZnO/SnO_2复合半导体的光催化活性

利用天然沸石负载ZnO/SnO2复合半导体制备光催化材料。采用X射线衍射、红外光谱等测试方法对复合样品的结构进行了研究。讨论了材料制备过程中的焙烧条件、锌锡氧化物配比对其结构与光催化剂活性的影响。结果表明:ZnO/SnO2复合半导体与沸石间实现了一定程度的化学结合,半导体氧化物在沸石表面负载牢固,并且当ZnO/SnO2摩尔比为2∶1时,与沸石复合的材料,经300℃热处理2 h,对甲基橙溶液的降解效能最高。

CdS/TiO_2复合半导体的表面态及光催化性能

采用浸渍法制备了CdS/TiO2复合半导体光催化剂.使用XPS和UV Vis扩散—反射谱对样品的表面组成及光吸收特性进行了分析.结果表明,样品中的硫主要以CdS形式存在,其外层包裹了一层CdSO4;由于在TiO2表面修饰了CdS,使样品的吸收带边由400nm(3.1eV)红移至530nm(2.3eV).采用粉末电导装置对CdS/TiO2薄膜的表面态能级进行了测试,并以活性艳红X 3B水溶液的光催化脱色为指标反应,对CdS/TiO2的活性进行了评价.与单一TiO2相比,CdS/TiO2的表面态更靠近TiO2的导带,有利于电子在表面的捕获,从而提高了样品中自由电荷的浓度,加速了活性艳红X 3B水溶液的光催化脱色反应.

Ru(bPy)_2 (NCS)_2染料敏化PbS/Zn^(2+)一TiO_2 复合半导体纳米多孔膜电极的光电化学

采用水热法合成了Ｚｎ２＋离子掺杂的ＴｉＯ２纳米粒子（掺杂量０．５％）；并用光电化学方法研究了 Ｒｕ（ｂＰｙ）２（ＮＣＳ）２（ｂｐｙ—２，２’－ｂｉｐｙｄｉｎｅ－４，４＇－ｄｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）分别敏化 Ｚｎ~２＋掺杂的 ＴｉＯ_２电极和 ＰｂＳ／Ｚｎ~２＋－ＴｉＯ_２复合半导体纳米多孔膜电极的光电化学行为．实验证明Ｒｕ（ｂｐｙ）２（ＮＣＳ）２敏化 ＰｂＳ／Ｚｎ２＋－ＴｉＯ_２复合半导体纳米多孔膜电极比单独敏化 Ｚｎ~２＋－ＴｉＯ_２电极的光电效果好，且敏化电极的光电流产生的起始波长都比 Ｚｎ２＋－ＴｉＯ２电极向长波方向移动；在 ３６０～６００ ｎｍ范围内， Ｒｕ（ｂｐｙ）２（ＮＣＳ）２敏化 ＰｂＳ／Ｚｎ２＋－ＴｉＯ_２复合半导体纳米多孔膜电极比单独敏化Ｚｎ~２＋掺杂ＴｉＯ~２电极的效果更好．

SnO_2TiO_2复合半导体纳米薄膜的研究进展

本文概述了SnO2TiO2复合半导体纳米薄膜的发展历史和研究现状,对比分析了“混合”、“核壳”和“叠层”3种复合薄膜的结构和性能特点,着重论述了叠层结构的SnO2/TiO2复合薄膜的光电化学和光催化特性。结合作者的研究工作,探讨了SnO2/TiO2双层复合薄膜上下层厚度对其光催化活性的影响,指出复合薄膜光催化活性的提高可归因于电子从TiO2向SnO2的迁移。最后对SnO2/TiO2复合薄膜的局限性和发展潜势做一简要分析,强调了该复合薄膜本身的应用特点。

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。

介孔复合半导体NiO-TiO_2的制备与光响应性能

采用模板剂法制备了系列NiO-TiO2复合半导体,用N2吸附-脱附、XRD、TPR、TEM和UV-Vis DRS等方法对半导体材料的孔结构、表面构造、能带结构与其吸光特性进行了分析.结果表明:所制备的NiO-TiO2为介孔结构的纳米管或带,其比表面积超过100m2/g;NiO在TiO2表面分散均匀,并部分形成NiTiO3固熔体;NiO与TiO2间存在明显的复合效应,当NiO含量由2%增加至10%时,其Eg值由3.82eV降至3.49eV,有效地拓展了光响应范围.

α-Fe_2O_3-TiO_2/SA复合半导体薄膜的制备及光催化性能的研究

应用sol gel法制备纳米α Fe2O3、TiO2及α Fe2O3 TiO2粉体,并以其作前驱体制得该纳米微粒与海藻酸钠的复合膜.由红外光谱(FT IR)、X 射线粉末衍射(XRD)、荧光光谱(PL)、透射电子显微镜(TEM)和循环伏安(I V)等物理化学方法表征、测定各复合薄膜的表面结构与催化活性.紫外 可见吸光光度法等研究结果表明,以杀菌紫外灯作光源,在纳米Fe2O3、TiO2及α Fe2O3 TiO2与海藻酸钠的复合膜悬浮液中,亚甲基蓝可被快速脱色降解,若于α Fe2O3中加入15%的TiO2,其α Fe2O3 TiO2复合晶体比单一的α Fe2O3或TiO2具有更高的光降解活性.

纳米二氧化钛复合半导体光催化抑制蓝藻生长

利用纳米TiO2 掺杂不同比例WO3,ZnO ,Fe2 O3组成的复合半导体纳米材料在太阳光照射下进行光催化抑制蓝藻的实验研究 ,经对实验蓝藻的光合速率、呼吸速率和蓝藻叶绿素的吸光度的测定证明 ,掺杂纳米Fe2 O3/TiO2 和 1 5 %ZnO/TiO2 会促进蓝藻的生长 ,而掺杂 1 0 %和 5 %ZnO的纳米二氧化钛和WO3的纳米二氧化钛对蓝藻生长具有一定抑制作用 ,尤其掺杂 1 .5 %WO3和 5 %的ZnO的纳米TiO2 的蓝藻的光合速率和呼吸速率非常缓慢 ,蓝藻吸光度值显著降低 ,显微镜观察显示蓝藻细胞壁被破坏 ,对抑制蓝藻生长产生较好的效果 .

Cu/ZnO-TiO_2复合半导体光催化材料的制备与表征

O引言ZnO和TiO2两种宽禁带半导体由于在光催化方面显示出的优异性能而倍受关注[1].但是单一半导体在反应中存在易发生光腐蚀、光子利用率低以及氧化还原电势无法调变等缺陷[2],使其应用受到限制.基于此种原因,目前的研究多以ZnO或TiO2为基础,通过金属离子掺杂、金属负载以及半导体复合等手段进行修饰以优化其性能[3],但是对于ZnO和TiO2复合体系的研究较少,且制备方法集中于机械混合法[4,5].ZnO和TiO2具有相近的禁带宽度(Eg=3.2 eV)[2]和交错的能带位置[6],若将二者在分子水平上混合并加入金属进行调变,其结果及性质的变化将对光催化材料的设计及制备等研究具有重要意义.本文采用溶胶凝胶法制备了金属负载的复合型半导体材料Cu/ZnO-TiO2,并着重研究了这种材料的晶体结构、化学组成以及光响应性能.

核壳型复合半导体纳米粒子的研究

核壳型复合半导体纳米粒子 ,作为复合半导体纳米粒子材料的一个重要分支 ,凭借其优异的性质 ,受到了广泛关注。本文主要介绍了有机 无机和无机 无机核壳型复合半导体纳米微粒及其光学性质、分类、制备方法和应用。并对其发展做了展望。

Cu/MoO_3-TiO_2复合半导体光催化剂的制备与表征

用溶胶 凝胶法制备了复合半导体MoO3 TiO2 ,并用等体积浸渍法制备了Cu/MoO3 TiO2 光催化剂 .利用X射线衍射、激光拉曼光谱、程序升温还原、红外光谱、透射电镜和紫外 可见漫反射光谱等技术研究了所得光催化剂的物相结构、微粒尺寸和吸光性能 .结果表明 ,MoO3 含量为 10 %时呈单分子层分散在TiO2 上 ,催化剂的平均粒径为 10nm .MoO3 的引入使TiO2的吸收限发生明显的蓝移 ,MoO3 负载量超过 10 %时 ,有体相MoO3 生成 ,其光吸收性能下降 .Mo O Ti键的形成加强了半导体之间的相互作用 ,有利于光生载流子在半导体间的传输 .负载金属Cu可促进四面体配位Mo向八面体配位Mo转化 .

负载型复合半导体MoO_3-TiO_2/SiO_2的结构与吸光性能

采用表面改性法制备了负载型复合半导体材料MoO3TiO2/SiO2,用X射线衍射、比表面测定、透射电子显微镜、红外光谱、拉曼光谱、紫外可见漫反射等技术对固体材料的结构进行了表征,并从固体材料的光响应性能和化学吸附性能方面进行了评价.结果表明,MoO3TiO2/SiO2表面存在着高度分散的MoO3和TiO2微晶,它们之间有一定的复合和键联作用,形成了Mo-O-Ti键;MoO3TiO2/SiO2复合材料表面对丙烷分子有化学吸附性能,Mo=O键上的端氧是C3H8的活性吸附位;与本体MoO3和TiO2相比,复合后MoO3TiO2/SiO2的能隙值有所增加,在紫外光区的吸光强度也明显加强,使得光生载流子的复合效率得到抑制,并产生了一定的量子尺度效应.

ZnO-TiO2复合半导体的制备与光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Zn2+的TiO2复合半导体,用X射线衍射和拉曼光谱对其微晶结构进行表征,并掺杂不同金属离子对复合半导体进行调变。以活性艳红K-2BP为模型降解物,在固定催化剂投加量、通气量和pH的条件下,考察了Zn2+与Ce4+、La3+、Fe3+掺杂量对ZnO-TiO2光催化活性的影响。结果表明,Zn2+掺杂使TiO2衍射峰宽化、蓝移且峰强减弱,晶粒径减小。当Zn2+掺杂量为20.0%时,对活性艳红30 min的降解率为97%,表观反应速率常数k值达到了0.133 min-1,为TiO2的1.4倍。La3+、Fe3+、Ce4+掺杂可提高ZT的活性,其中,当La3+掺杂量为0.5%时,k值为ZT的1.4倍。

纳米TiO_2二元复合半导体材料的研究进展

从纳米TiO2的能带结构上分析了TiO2二元复合半导体的修饰机制,综述了不同TiO2复合半导体的性能,发现复合后的纳米TiO2半导体调节了TiO2的带隙和光谱吸收范围,增加了粒子的光稳定性,明显提高了其光催化活性。最后阐述了纳米TiO2二元复合半导体材料光催化技术面临的问题及研究方向。

微波辐射法研制复合半导体光催化材料TiO_2/ZnO

采用微波辐射法制备了复合型半导体光催化材料TiO2/ZnO,利用X射线衍射(XRD)测试技术对TiO2/ZnO复合型半导体光催化材料进行了表征。用甲基红模拟有机废水,在高压汞灯模拟日光光照的条件下,研究了复合型半导体光催化材料TiO2/ZnO光催化降解有机废水的过程,并在相同的条件下,与机械研磨法制备的复合型半导体光催化材料TiO2/ZnO的光催化性能进行了对比实验。研究结果表明,微波辐射法制备的复合型半导体光催化材料TiO2/ZnO具有很好的光催化性能,TiO2/ZnO投加量为0.5g.L-1时,其具有良好的光催化脱色性能,经1h光照,对甲基红的光降解效率可以达到100%。随着溶液初始浓度增加,甲基红的降解率增大。