AgBr@ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能和反应动力学模拟

利用原位生长法制备了一系列不同AgBr含量的AgBr@ZnO复合光催化剂,采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)等手段对所制备的光催化剂进行了表征,并考察了AgBr@ZnO在可见光下光催化降解亚甲基蓝溶液的光催化性能。研究表明,AgBr均匀负载在ZnO表面,且复合光催化剂表现出比纯ZnO更高的光催化活性。当复合AgBr含量为10%时,所制备的复合光催化剂的光催化活性最佳,光反应240 min后对MB的降解率可达82.3%。所制备的复合光催化剂可见光下降解亚甲基蓝遵循一级反应动力学。

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。

复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

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TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)进行合成制备,进而研究不同的实验条件对催化剂性能的影响,用以比较不同合成方式制成的复合催化剂对有机污染物的降解能力。

光催化剂应用于微生物复合碳转化体系的研究进展

结合具有光激发特性的光催化剂和有特定生物固碳途径的微生物,构建光催化剂-微生物复合体系,将实现太阳能捕获、催化反应活性和选择性等方面的优势互补.不同类型光催化剂在光吸收特性及光催化性能等方面存在巨大差异,本文总结了含金属、非金属基或复合光催化剂与微生物构成的复合碳转化体系,对比光催化剂引入方法、光催化剂作用途径及碳转化产物、效率等关键因素.针对率先与微生物结合的CdS光催化剂,系统阐述了其生产乙酸、甲烷、C_(2+)产物及复合改性的发展历程.分析杂化体系界面电荷转移的关键基础,概括其研究方法、现有成果及存在问题等.分析了应用于微生物复合碳转化体系光催化剂的面临挑战及发展趋势.

g-C3N4/ZnO复合光催化剂降解污染物的研究进展

ZnO具有光催化活性强、稳定性高等优点,然而,ZnO禁带宽度大,只能吸收紫外光,太阳能利用率低;且其光生电子易与空穴复合,量子效率低。g-C3N4是一种窄带隙半导体,与ZnO复合形成异质结,不仅可以提高太阳光利用率,而且能加快载流子转移,提高光催化性能。通过文献研究综述了g-C3N4/ZnO复合光催化剂的四种复合形式,以及g-C3N4、ZnO与其他物质复合而成的三元、四元复合材料,并对g-C3N4/ZnO复合光催化剂的未来发展方向进行了展望。

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。

TiO_(2)基光催化剂的负载改性方法研究进展

TiO_(2)由于比表面积大、化学性质稳定、具有较高光催化活性等优点,在环境治理保护、光催化降解污染物等方面广泛应用。但其禁带宽度较大,只能吸收紫外光,且光生电子-空穴对再复合率较高,使其对太阳光的利用率大大降低,从而限制了其大规模的工业化应用。因此,如何进一步提高TiO_(2)半导体材料的光催化效果以及对太阳光的利用率备受研究者关注。对TiO_(2)的负载改性方法如非金属元素负载、金属元素负载、半导体复合改性以及染料敏化改性等方面的研究进展进行了综述。

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。

新型光催化剂合成及其在污染物降解中的应用

采用水热法成功合成了TiO?/g-C?N?复合光催化剂。在可见光照射下,该催化剂对有机染料甲基橙表现出优异的光催化性能,降解效率达90%以上。通过正交实验优化了pH值、催化剂用量和光照时间等反应条件。动力学分析表明,降解过程符合准一级动力学模型。机理研究显示,羟基自由基和超氧自由基是主要活性物种。该催化剂在实际水处理中展现出良好的应用前景。

Ag/CuWO_(4)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的制备及可见光下降解盐酸四环素

利用超声辅助水热法以及光还原法将Ag纳米颗粒与CuWO_(4)/g-C_(3)N_(4)光催化剂复合,并使用XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS、DRS和PL等表征手段对催化剂的表面特性和光化学性质进行了分析。通过Ag/CuWO_(4)/g-C_(3)N_(4)光催化剂在氙灯照射下降解盐酸四环素的实验,考察了Ag纳米粒子担载的二元复合材对催化剂光催化性能的影响。Ag/CuWO_(4)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂对盐酸四环素(TTCH)的光催化降解率达到95%,降解速率是CuWO_(4)/g-C_(3)N_(4)的1.39倍。Ag担载的CuWO_(4)/g-C_(3)N_(4)复合材料通过Ag表面的等离子共振效应和电子聚集能力促进电子空穴分离,提升了材料的光催化活性。

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。

高稳定性Mn:ZnO/Mn2O_(3)纳米复合光催化剂的制备及光催化特性

采用修饰的高分子网络凝胶法成功制备了Mn2O_(3)复合Mn掺杂ZnO纳米复合光催化剂(Mn:ZnO/Mn2O_(3)),并基于模拟太阳光照射下罗丹明B(RhB)及亚甲基蓝(MB)染料的光降解研究了催化剂光催化降解有机染料的特性。X射线衍射,扫描电子显微镜及BET比表面积测试结果显示,微量(0.1 mol%)Mn掺杂再复合微量(0.2 mol%)Mn2O_(3)后,Mn:ZnO/Mn2O_(3)的颗粒尺寸减小且分散性提高,有效比表面积增大。紫外-可见光吸收光谱表明,相对于纯ZnO,Mn:ZnO/Mn2O_(3)在可见光区域的光吸收能力明显提高。光致发光光谱表明微量Mn掺杂和微量Mn2O_(3)复合促进了光生电子-空穴对的分离。结合X射线光电子能谱,发现可见光吸收能力和光生电子-空穴对分离率的提高源于催化剂表面氧空位的增加以及Mn:ZnO和Mn2O_(3)之间形成的Ⅱ型异质结结构。因此,Mn:ZnO/Mn2O_(3)对RhB的降解展现出稳定且优越的光催化活性。然而,由于Mn2O_(3)的带隙(Eg≈1.4 eV)过窄,其价带位置高于羟基自由基(·OH)的氧化还原电位,因此光生空穴的氧化电势过低,无法生成氧化能力更强的·OH,这导致Mn2O_(3)复合ZnO光催化剂(ZnO/Mn2O_(3))对RhB和MB的光降解效率降低。此外,Mn:ZnO/Mn2O_(3)对RhB和MB展现出选择性光降解行为,即对容易降解的MB的光降解效率明显降低。这种选择性光催化特性归因于光催化反应过程中活性物种之间的差异性以及催化剂零电荷点和初始染料溶液的pH值之间的关系。

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。

碳量子点修饰半导体复合光催化剂降解水中有机污染物

可见光有效利用率低、光生载流子复合快是导致传统光催化剂在应用于降解水中有机污染物中效率不高、应用受限的主要原因。碳量子点(carbon quantum dots,CQDs)作为新兴的纳米零维材料,用其修饰半导体光催化剂能够抑制光生载流子复合、加速载流子的分离与转移、改善光谱响应范围、增强吸附性能、促进间接氧化过程中过渡金属还原,有效增强光催化剂催化降解水中有机污染物。本文主要介绍了CQDs修饰半导体复合光催化剂材料在降解水中各类有机污染物中的应用,重点阐述了CQDs及其修饰半导体复合光催化剂材料的合成以及CQDs在多相光催化体系中的增强作用;简要说明了光降解实验参数、CQDs改性对光催化反应活性的影响;最后对CQDs修饰半导体复合光催化剂发展过程中尚待解决的问题进行了总结并对未来发展方向进行了展望。

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。

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。

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。

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。

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。