纳米有机光催化剂GCN的制备及其性能

以还原黄GCN为原料,采用还原氧化-水热法制备纳米有机光催化剂GCN。以甲基橙作为目标降解物,研究了水热时间和水热温度对光催化剂GCN光催化降解性能的影响。结果表明,可见光照射60min后,光催化剂GCN对甲基橙的降解率可达87.95%,经过3次循环使用后,仍保持较好的光催化活性,超氧自由基(·O_(2)-)为光催化降解过程的主要活性物质。

光催化剂在可见光领域拓展方式研究进展

光催化技术自诞生以来就备受科研工作者的关注,其被认为是缓解能源紧缺和降解污染物的有效途径。然而,传统光催化材料的光响应范围较窄,在实际场合应用受限。因此,拓展光催化材料的光响应范围显得尤为重要,其中,具有可见光光响应的光催化材料的研究具有很高的实用价值。本文将粗略地介绍光催化的原理和一些可见光光催化剂的合成方法。

新型可见光催化剂钨酸铋改性研究进展

半导体光催化技术在太阳能利用和环境污染治理领域具有广阔的应用前景,钨酸铋(Bi_(2)WO_(6))光催化剂作为一种新型可见光催化剂具有较窄的禁带宽度,对可见光有较好的响应能力。概述了Bi_(2)WO_(6)的结构,介绍了提升Bi_(2)WO_(6)光催化性能的改性方法,如形貌调控、离子掺杂、半导体复合、贵金属沉积等以及改性Bi_(2)WO_(6)在降解水中有机物的应用情况,总结了Bi_(2)WO_(6)光催化剂存在的问题以及改进方向。

尖晶石CuBi_(2)O_(4)和ZnAlBiO_(4)铋系光催化剂的制备及可见光催化降解乙醛废气

通过一种新颖的酯化溶胶凝胶法制备出了CuBi_(2)O_(4)和ZnAlBiO_(4)铋系光催化剂,对负载上述催化剂的蜂窝陶瓷进行了光催化降解乙醛废气实验.制备的铋系光催化剂结晶度良好,原子比例和离子化合价均符合尖晶石型化合物特征;粒径均为纳米-亚微米量级,分散性良好;ZnAlBiO_(4)样品表面存在少量固溶体析出,和反尖晶石型结构,有助于提高其表面积和光催化活性.两种铋系光催化剂禁带宽度均远低于常用TiO_(2)(P25)的3.1 eV,其中ZnAlBiO_(4)为1.2 eV,CuBi_(2)O_(4)为1.5 eV,两者在420—800 nm波段的可见光响应性能良好.负载光催化剂的蜂窝陶瓷对乙醛的暗反应初始吸附效率均约为30%,但负载ZnAlBiO_(4)的蜂窝陶瓷样品光催化净化效率可以达到85%,远高于负载CuBi_(2)O_(4)的样品.两种样品光催化稳定性较高,循环使用6次光催化活性未见明显降低,对乙醛的矿化率均达到了95%以上.以上结果表明,ZnAlBiO_(4)光催化剂净化VOCs性能优异,具有较高的实用价值.

Z型异质结Ag_(2)S/AgVO_(3)可见光催化转化低浓度瓦斯制甲醇性能研究

因缺乏合理有效的利用途径,大量低浓度瓦斯(C_(CH_(4))<30%)被直接排放,研究开发低浓度瓦斯高值转化利用方法和技术对保障煤矿安全生产与减缓温室效应具有重要意义,也是实现我国“双碳”战略目标必不可缺少的部分。以低浓度瓦斯为碳源制取液体燃料甲醇被认为是其理想的利用途径之一,以清洁太阳能为驱动力的光催化技术可在室温常压下活化转化甲烷,为低浓度瓦斯低碳利用提供新途径。首先采用水热法制备AgVO_(3),以硫代乙酰胺为硫源,通过阴离子交换策略在AgVO_(3)表面原位复合Ag_(2)S,构筑出Ag_(2)S/AgVO_(3)异质结,改变硫代乙酰胺的用量可调控Ag_(2)S复合比例。利用XRD、SEM、TEM和紫外可见漫反射光谱等对复合催化剂的微观结构进行表征分析,以体积比为1∶12的甲烷/空气混合物模拟低浓度瓦斯,系统研究了Ag_(2)S复合比例、氧化剂用量、光照强度等对甲烷转化、甲醇产生及其选择性的影响规律,借助瞬态光电流响应谱和电子顺磁共振谱(EPR)探究了Z型异质结构Ag_(2)S/AgVO_(3)对增强模拟瓦斯转化性能的内在机理。研究结果表明:所制AgVO_(3)呈纤维状形貌,其晶相结构为单斜相,原位复合的Ag_(2)S呈纳米颗粒形态,其平均粒径为60 nm,且Ag_(2)S颗粒均匀分布于AgVO_(3)纤维表面。与单一AgVO_(3)和Ag_(2)S相比,复合材料Ag_(2)S/AgVO_(3)具有更强的光吸收性能,AgVO_(3)的带隙能、价带与导带电势分别为2.08 eV、2.21 V和0.13 V,Ag_(2)S的带隙能、价带与导带电势分别为0.91 eV、0.34 V和−0.57 V。与AgVO_(3)相比,复合催化剂Ag_(2)S/AgVO_(3)具有显著增强的瓦斯转化性能,可见光照射1 h最优催化剂20%Ag_(2)S/AgVO_(3)的甲烷转化和甲醇产生量为3.10 mmol/g和2.45 mmol/g,分别为单一AgVO_(3)的1.72倍与2.63倍,且其甲醇选择性高达78.9%;6次循环试验结果表明:Ag_(2)S/AgVO_(3)具有优异的催化稳定性。能带结构分析与EPR测试结果表明:Ag_(2)S/AgVO_(3)异质结遵循Z型电荷迁移机制,这不仅增强了光生电荷的空间分离,同时使其具有较强的氧化/还原能力,显著提升低浓度瓦斯定向转化制取甲醇的催化性能,为低浓度瓦斯低碳高效利用提供新思路。

TiO_2光催化剂可见光化研究进展

TiO2 在光催化和光电转换方面应用前景十分广阔 ,而阻碍其应用的是它的大禁带宽度 (Eg=3.2eV) ,不能有效地利用太阳能 ,因此研究开发可见光响应的TiO2 就成为当前光催化剂研究的关键课题。目前TiO2 可见光化的研究取得了一定进展 ,金属离子掺杂、非金属离子掺杂、离子注入以及染料光敏化等方法都不同程度地实现了TiO2 可见光化。本文综述了目前的研究现状 ,并对今后的研究提出了展望。

TiO_2光催化剂的可见光敏化研究

报道了 共溶液 掺杂法对 二氧化钛 光谱 特性 进行 可见 光敏 化的 研究 结果． 实 验结 果 表明：钒掺杂 的二氧 化钛光催 化剂在 可 见光 照 射 下，对 初 始 浓度 为 ５０ μｌ／ Ｌ 的 硫化 氢， 小 时转 化 率 高达９６９ ％ ． Ｘ Ｐ Ｓ 结果证 明了二氧 化钛晶 格中有钒 离子存在 ． 粉 末电导结 果进一步 揭示 了钒 掺杂 二氧化钛中 呈现两 种导电机 制和光谱 响应红 移的内在 原因．

可见光铋系光催化剂的研究进展

当前工业发展导致了严重的能源和环境危机,光催化为这一难题提供了有效的解决方案.然而在实际应用中,传统氧化物光催化剂宽的带隙限制了它的可见光吸收,于是窄带隙光催化剂成为了研究的热点.其中铋系光催化剂以其高的可见光光催化活性引起了人们的广泛关注.因此本文介绍了铋系光催化剂的种类、制备、形貌、复合、性能等方面的研究现状,并展望了含铋可见光催化剂发展前景.

掺杂改性TiO_2可见光光催化剂研究的最新进展

纳米TiO2在紫外光照射下具有良好的光催化活性,在环境污染物治理方面具有重要的应用前景。为提高TiO2对可见光的吸收,常常需要对TiO2进行掺杂改性以缩小其禁带宽度。本文综述了近些年来国内外在金属掺杂、非金属掺杂、金属-金属共掺杂、金属-非金属共掺杂、非金属-非金属共掺杂以及杂多酸盐掺杂改性TiO2光催化剂方面的最新进展,并对TiO2可见光光催化剂的研究进行了展望。

负载型Cu-BiVO_4复合光催化剂的制备及可见光降解气相甲苯

以P123为软模板,在200 oC采用水热法合成了BiVO4粉体,再用浸渍法制备Cu改性BiVO4催化剂,然后通过硅溶胶将其分散负载于金属不锈钢丝网上.考察了催化剂负载量和Cu复合量对该样品在可见光下催化氧化去除气相甲苯效能的影响.结果表明,催化剂涂覆两层(负载量约为2～2.2 mg/cm2,以SiO2,BiVO4和Cu计),Cu复合量为5.0%时活性最高,反应5 h后,对初始浓度为80 mg/m3左右的甲苯最高去除率由纯BiVO4的34%提高到90%.采用X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱和紫外-可见光谱等表征手段对催化剂的结构性质进行了表征.结果表明,Cu的复合使可见光吸收带发生红移,吸收强度也有较大幅度的提高.

酸催化水解法制备可见光响应N掺杂纳米TiO_2催化剂

以TiC14为钛源，采用酸催化水解法合成了TiO2前驱体，在NH3／N2气氛中经程序升温处理制得不同N掺杂量的TiO2可见光响应催化剂．以苯酚为模型物，考察了催化剂在可见光及紫外光区的催化活性．采用X射线衍射、紫外一可见漫反射光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜和低温氮物理吸附对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构进行了表征．结果表明．掺杂N后锐钛矿TiO2的可见光催化活性显著提高，在500℃焙烧5h制得的催化剂在可见光区及紫外光区均表现出最高的光催化活性．N掺杂对TiO2的晶粒大小、比表面积和晶相结构影响不大．适量N掺杂可在TiO2表面形成Ti—O—N键，形成了新的能级结构，使催化剂的吸收带边红移至490～550nm；同时该结构也可有效提高TiO，的紫外光催化活性．

设计新型可见光响应的半导体光催化剂

利用太阳能光解水制氢和降解有机污染物对解决能源和环境问题具有重要意义,而可见光响应催化剂的研制是实现太阳光高效利用的关键。本文从可见光响应光催化剂的设计思路出发,从电子能带结构、固溶体结构和微观复合结构三方面介绍了目前光催化剂的研究进展和发展方向。

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。

具有可见光活性的光催化剂研究进展

简述了可见光光催化机理,该机理与紫外光光催化机理的不同之处在于其电荷传输与分离机制。综述了近年来具有可见光活性的光催化材料的研究进展。贵金属、过渡金属及其化合物的掺杂、染料光敏化、氮掺杂和在适当载体上的负载可使复合物的复合禁带宽度小于TiO2的禁带宽度,从而使TiO2的吸收带发生红移,实现可见光响应,其中,氮掺杂ZnO或氮掺杂TiO2及其复合半导体具有较好的可见光光催化活性,另外一些氮氧化物、氮化物及许多钙钛矿型半导体可以作为可见光分解水的有效催化剂。

Co掺杂提高ZnIn_2S_4光催化剂可见光下的产氢性能(英文)

采用溶剂热法制备出Co掺杂的ZnIn2S4催化剂.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱等技术对其进行了表征.XRD和XPS结果表明,Co成功地掺杂到ZnIn2S4晶格内.随着Co掺杂量增加,样品的吸收边发生红移,同时ZnIn2S4的微球形态会遭到破坏.光催化反应实验结果表明,Co2+掺杂提高了ZnIn2S4光催化性能,掺杂量为0.3%(w)时表现出最佳催化性能.并对可能的催化机理进行了讨论.

可见光响应的BiVO_4/TiO_2纳米复合光催化剂

通过水热法制备了两种新型纳米复合材料Bi VO4/Ti O2,并对其晶体结构、形貌尺寸及光催化活性进行了测试。X射线粉末衍射测试结果表明,这两种复合材料均是由单斜相Bi VO4和锐钛矿型Ti O2构成;扫描电镜和透射电镜测试结果表明,两种样品均为Bi VO4纳米颗粒负载于Ti O2纳米线上;通过测试紫外-可见吸收光谱可观察到Bi VO4/Ti O2的吸收边相对于纯Ti O2明显发生了红移;在相同实验条件下,对亚甲基蓝的可见光催化降解实验结果表明,由含Bi3+钛酸盐纳米线制备的Bi VO4/Ti O2的光催化活性远高于纯Bi VO4和Ti O2半导体材料。

Ag-BiVO_4催化剂的制备及其可见光催化活性

以Bi2O3和V2O5为原料,通过高温固相反应合成BiVO4;并采用浸渍法对BiVO4进行Ag掺杂,制备具有较好可见光催化活性的Ag-BiVO4。采用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度仪、比表面分析仪对所制得的Ag-BiVO4进行了表征。实验结果表明:Ag掺杂不会引起BiVO4的晶型变化,可提高其对可见光的吸光性能;在Ag掺杂量为4%、溶液pH为7.0、Ag-BiVO4加入量为7g/L的条件下,光催化反应6min后碱性品红的脱色率最高,可达90%以上。

硫掺杂纳米TiO_2可见光催化剂的制备及光催化活性

用钛酸丙酯和硫脲为原料在煅烧条件下制备了硫掺杂纳米TiO2光催化剂，用XRD、XPS、TEM和UV—vis吸收光谱对催化剂进行了表征；分别以紫外光与太阳光为光源，甲基橙为目标降解物，评价了催化剂的光催化活性。结果表明，500℃煅烧的硫掺杂TiO2在紫外光区和可见光区的吸光度比纯TiO2提高了约0．23～0．46；经40～50min降解，其在紫外光和太阳光下对甲基橙的降解率比纯TiO2分别提高了32％和69％。TEM结果表明，500℃煅烧的硫掺杂TiO2的粒径约为15～16nm；XRD分析结果表明，硫掺杂能够促进TiO2从锐钛矿相向金红石相的转变，减小催化剂的晶粒粒径；XPS分析结果指出，硫原子的氧化态为＋6，S^6＋部分取代了TiO2晶格中的Ti^4＋，形成了硫掺杂的TiO2光催化剂。

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。

可见光响应的“Cu核-Cu_2O壳”型光催化剂性能的研究

以碱性染料结晶紫为目标污染物,金属卤化物灯为可见光光源,研究了自制的“Cu核-Cu2O壳”微粒的光催化性能。实验结果表明,该催化剂对可见光有良好的响应,当固液比为1∶500,光照120 min,质量浓度为60 mg/L的结晶紫溶液色度和COD去除率分别达98%和92%。检测结果表明,光催化过程中有氢氧自由基产生,染料发生了彻底的降解。