CdS/石墨烯纳米复合光催化剂的可控合成及其性能研究

光催化技术是一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术。为提高光催化效率,利用简单的“自下而上”法合成了尺寸可控,具有中空内核且核与壳之间有一定间隙层的中空蛋黄壳结构型CdS/石墨烯复合光催化剂Hollow CdS@void@GR。采用多晶粉末X-射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)和比表面积测定(BET)表征样品的晶体结构、微观形貌、元素组成和孔结构。采用光催化降解罗丹明B(RhB),采用紫外-可见漫反射光谱仪(DRS)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP)测定Cd^(2+)浓度,分析该材料的光催化性能及抗光腐蚀性能。结果表明:Hollow CdS@void@GR的结构大小可通过PS模板大小、S/Cd比例、超声反应时间及TEOS量进行调控。在强光照射下,由于多级中空结构,中空CdS内核与中空GR外壳之间的协同效应,Hollow CdS@void@GR纳米复合材料表现出较强的光催化活性、优异的光催化稳定性和良好的抗光腐蚀作用。

CdS/ZnS-PVDF/PSF光催化膜的制备及其刚果红降解性能研究

光催化膜分离耦合技术处理废水是水处理研究方向之一,它是将膜分离技术与光催化技术结合,有效地解决了催化剂回收难的问题,同时也缓解了膜污染问题。利用水热法制备了CdS和CdS/ZnS光催化剂,用相转化法分别制备出聚偏氟乙烯/聚砜(PVDF/PSF)膜,以及CdS和CdS/ZnS光催化剂嵌入其中的CdS-PVDF/PSF光催化膜和CdS/ZnS-PVDF/PSF光催化膜。将刚果红溶液作为污染物,氙灯作为光源,分别对这3种膜的膜通量、截留率和刚果红降解率进行测试比较和分析。结果表明:反应进行360 min后,CdS/ZnS-PVDF/PSF光催化膜的膜通量能够达到63.0 L·h^(-1)·m^(2),相比PVDF/PSF膜(36.0L·h^(-1)·m^(2))和CdS-PVDF/PSF光催化膜(52.1L·h^(-1)·m^(2))的膜通量有显著增加,说明CdS/ZnS的负载有效缓解了PVDF/PSF膜的膜通量由于刚果红分子堵塞孔道引起的衰减。在膜通量增加的同时,CdS/ZnS-PVDF/PSF光催化膜的截留率在360min后依然保持在100%。CdS/ZnS-PVDF/PSF光催化膜对刚果红的降解率可以达到86.9%,分别比使用PVDF/PSF膜和CdS-PVDF/PSF光催化膜提高了18.1%和6.2%。CdS/ZnS-PVDF/PSF光催化膜能够获得最高的膜通量和降解率,因此用于降解废水中的有机污染物具有很好的应用前景。

ZnS@CdS/HAP复合微球的SILAR法制备及光催化性能

以酵母模板法制备的中空羟基磷灰石(HAP)微球为基底,通过连续离子层吸附反应法(SILAR)制备ZnS@CdS/HAP复合微球,利用XRD、SEM、UV-vis等表征手段分析材料的晶体结构、微观形貌和光吸收能力等,同时结合亚甲基蓝的光催化降解实验探讨复合微球的光催化机理.结果表明:利用SILAR法成功实现了ZnS@CdS/HAP复合微球的制备,ZnS@CdS/HAP复合微球的直径约为3~5μm且分散性良好,在可见光区有良好的吸收性能,具有优异的光催化活性,在催化剂添加量1g/L、pH=7、温度为25℃的条件下,对50mL浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液可见光催化100min时去除率高达93%.机理分析证实,ZnS@CdS/HAP光催化可能存在的Z型电荷迁移机制在有效抑制光生载流子复合的同时有效抑制光生腐蚀的发生,提升了ZnS@CdS/HAP复合微球的光催化活性和稳定性.

CdS/ZnO复合光催化剂降解亚甲基蓝的研究

利用水热法合成具有层级片状结构的ZnO纳米片,再利用原位生长法得到不同CdS复合比的CdS/ZnO复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、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CdS/ZnO在可见光下光催化降解亚甲基蓝溶液的催化性能。研究表明,经CdS修饰后,其光催化性能明显提高。当亚甲基蓝初始浓度为5mg·L^(-1),催化剂用量为2g·L^(-1)时,光反应240min后,亚甲基蓝的降解率高达96%。同时,对CdS/ZnO复合光催化剂可见光降解亚甲基蓝的催化机理进行了分析。

ZnO/CdS/CoFe_2O_4复合磁性光催化剂降解四环素抗生素

利用单晶Si辅助水热法低温合成了Zn O/Cd S/Co Fe2O4复合磁性光催化剂。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、振动样品磁强计及紫外-可见分光光度计等对产物进行表征。以四环素(TC)、强力霉素(DC)和盐酸土霉素(OTC)3种四环素类抗生素为降解目标,模拟测试样品在日光和紫外光下的光催化性能,并对Zn O/Cd S/Co Fe2O4复合磁性光催化剂的重复利用性进行测试。结果表明,圆柱形Zn O尺寸在500 nm,其表面粘附了大量尺寸在100 nm的块状颗粒即为Cd S/Co Fe2O4纳米粒子,样品对TC、DC和OTC的降解率分别达到了88.50%,75.36%和60.37%,重复使用三个循环,Zn O/Cd S/Co Fe2O4对TC的降解率仍保持75%以上。

核壳结构CdS/ZnS@rGA的制备及光催化性能研究

为研究纳米CdS/ZnS@rGA复合材料在可见光下的光催化性能,采用一步溶剂热法合成了以ZnS为壳的CdS/ZnS核壳纳米粒子,将CdS/ZnS核壳纳米粒子附着在rGO纳米片上,并组装成CdS/ZnS@rGA复合气凝胶,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等对样品进行了表征,通过亚甲基蓝(MB)的光催化降解实验表明:CdS/ZnS@rGA复合气凝胶的形成不仅可以提高CdS的光稳定性,还可以增强对MB吸附能力,同时对MB的降解有明显的促进作用。可见光反应90 min,50 mg的CdS/ZnS@rGA对100 mL 20 mg/L MB的去除率最高达到99%。经过5次循环实验,该材料仍具有较好的可重复利用性。

碱化辅助水热法制备高活性CdZnS可见光催化剂

利用碱化辅助水热法制备Cd Zn S固溶体可见光催化剂CZS-r[r=n(Na OH)/2n(Cd2++Zn2+)].采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附仪和紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)等对材料的晶体结构、微观结构及带隙能量(Eg)进行了表征.结果表明,碱化辅助能有效减小晶体的粒径,提高颗粒的分散性,增大材料的比表面积,并使得材料的带隙宽度变大,最值得注意的是,晶体中堆叠层错结构具有的独特界面电位能有效分离光生电子和空穴,阻碍其复合,从而显著提高材料的可见光催化制氢活性.材料的可见光(λ≥420 nm)催化还原制氢实验结果表明,CZS-0.5的5 h平均产氢速率为2154μmol/(h·g),是CZS-0[72μmol/(h·g)]的29.92倍.

多孔状Ni-NiO/CdS催化剂的制备及其光催化性能研究

该文以Ni泡沫为Ni源,经不完全氧化得到Ni-NiO,然后通过一锅法水浴合成了一种多孔结构的Ni-NiO/CdS光催化剂.利用SEM、XRD、XPS和BET等表征手段对光催化剂的微观形貌和结构以及表面成分和组成进行了全方位表征,并以光诱导裂解水制氢气的实验对催化剂的光催化活性进行评价.研究了Ni-NiO与CdS的比例和不同硫源对Ni-NiO/CdS光催化剂催化性能的影响.实验结果表明:Ni-NiO/CdS的光催化析氢速率高达19 947.9μmol·h^(-1)·g^(-1),是纯CdS的近8倍,量子效率高达32.6%.这是由于CdS和NiO形成p-n异质结和Ni~0/Ni^(2+)电子对的存在,明显提高载流子分离效率,从而提高了其光催化活性.

ZnS/镍锌铁氧体磁性光催化剂的制备与光催化活性

采用共沉淀法制备了镍锌铁氧体,并用氨水、乙二胺四乙酸进行表面改性;然后以醋酸锌、硫代乙酰胺和表面改性的镍锌铁氧体为原料,采用超声化学法制备了ZnS/镍锌铁氧体的复合粉体。采用X射线粉末衍射(XRD),高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及所带能谱仪(EDS)对所制得的样品进行了表征,并以太阳光为光源,甲基橙为目标降解物,对其光催化活性进行了研究。结果表明:镍锌铁氧体负载的ZnS为立方闪锌矿结构,单个ZnS颗粒尺寸分布在15～25 nm之间;ZnS/镍锌铁氧体复合粉体在可见光下具有一定的光催化活性,且具有磁性能可实现磁分离回收。

CdS/TiO_2/漂珠复合光催化剂制备及其降解高效氯氰菊酯研究

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了CdS/TiO2/漂珠复合光催化剂,通过SEM,XRD对其结构进行了表征。以高效氯氰菊酯(BEC)杀虫剂的光催化降解为模型反应,研究了CdS/TiO2/漂珠的光催化性能,探讨了影响催化剂活性的因素及采用太阳光作光源处理BEC的可行性。结果表明,CdS/TiO2/漂珠投加量为3000mg·L-1,初始浓度为45mg·L-1、初始pH为6.5,通气量为200mL.min-1,时间为60min,BEC降解率分别为92.1%(125W高压汞灯)和79.3%(5W紫外灯),采用太阳光照射300min,BEC降解率可达93.4%。BEC的降解反应遵从L-H动力学模型,测得反应速率常数9.80mg.(L.min)-1,吸附常数4.36×10-3L·mg-1。

用复相光催化剂WO_3/CdS/W深度处理印染废水的研究

用复相光催化剂 WO3 /Cd S/W对印染废水的深度处理进行了研究。探讨了光催化反应机理 ,讨论了复相光催化剂的组成、用量、试液 p H值、光照时间与 COD、色度去除率的关系。实验结果表明 :以 WO3 /Cd S/W为复相光催化剂 ,其组成为 WO3 /Cd S/W=60∶ 39∶ 1、用量 =0 .30 0 g、试液 p H=6.5、光照 1 0 h,印染废水的 COD、色度去除率分别达到 69.8%和 71 .0 %。

Ag负载ZnS光催化剂的制备与光催化制氢

为实现光催化制氢,通过模板剂水热合成和浸渍还原法制备出Ag负载ZnS光催化剂.利用XRD、SEM和UV-vis对样品进行结构和光学性质表征,利用光催化分解Na2S+Na2SO3溶液制氢评价光催化性能.结果表明:在酸性条件下,模板剂质量浓度较低而硫源和锌源较多时,样品为棒状,主要以立方闪锌矿结构存在;反之,样品主要为球状,以纤维锌矿结构和闪锌矿结构共存.碱性条件下,样品成球状,以立方闪锌矿结构存在.EDS分析表明,少量的Ag负载到ZnS样品表面.实验中制备的样品A为混晶结构,其对应的吸收光谱红移最大,同时负载Ag有利于光生电子和空穴的分离,表现出最佳的光催化制氢性能.

n-p异质结型CdS/BiOBr复合光催化剂的制备及性能

采用两步水热法制备了CdS/BiOBr复合光催化剂,并通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对其物相、表面结构、光响应性等性质进行了表征.结果表明,合成的CdS/BiOBr复合材料是n-p型异质结,由CdS颗粒裹附在BiOBr纳米球的表面构成,这种结构不仅具有良好的可见光响应范围,且有利于光生电子的迁移,并有效地抑制光生电子/空穴对的复合.通过光催化降解模拟染料废水和光催化脱除模拟含硫燃料评价了CdS/BiOBr复合材料的可见光催化性能.结果表明,6%(质量分数)CdS/BiOBr降解次甲基蓝的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的5.3和9.6倍,脱除噻吩的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的1.9和3.2倍.CdS/BiOBr具有良好的光催化稳定性,循环使用5次后,降解率仍能达到90%以上.

十六烷基三甲基溴化铵改性CdS的制备及可见光催化性能

以硫化钠和乙酸镉为原料,通过水热合成法制备十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性CdS催化剂。利用XRD、FTIR、FESEM(EDS)和UV-Vis DRS等手段对催化剂进行表征,并在可见光下对甲基橙(MO)进行降解实验。结果表明,经CTMAB改性处理后,CdS的晶体结构未发生破坏但结晶度有所提高,其形貌由原来片层状结构转变为颗粒状,表面也被有机化改性。改性CdS的禁带宽度稍有增大,但吸附和光催化性能有较大提升,0.3CdS表现出最好的光催化活性,对MO的降解速率约为CdS的14倍,光照100 min,降解率接近100%。自由基捕获和循环实验表明,h^(+)、·OH和·O^(-)_(2)均大量存在反应体系中,在经过4个循环的光催化反应后,0.3CdS的催化活性下降约43%。

ZnS光催化剂对不同偶氮类染料光降解的光催化性能的比较

在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)存在时,合成了ZnS光催化剂。采用X射线衍射和透射电子显微镜等测试技术结果表明,制得的ZnS粒子尺寸均一,无团聚现象,平均粒径约为3.5nm。研究了ZnS光催化剂在紫外光下对不同染料的光催化降解效率,结果表明,ZnS光催化剂对一些含—N—N—基团的偶氮类染料,如甲基橙(MO)、酸性嫩黄(AY)、酸性橙Ⅱ(AOⅡ)光催化降解效率高达88%以上,甲基红(MR)的光催化降解效率也达59.63%。表明—N—N—基团容易降解。染料分子本身的吸光性也起一定的作用,虽然二甲酚橙(XO)和亚甲基蓝(MB)分子中均不含—N—N—基团,但由于XO的最大吸收峰分布于430nm的紫外光区,其光催化降解效率可达43.83%,而MB最大吸收峰分布于664nm可见光区,因此,其光催化降解效率则非常低。

CuS/CdS光催化剂的制备及其光催化性能研究

通过共沉淀法制备CuS掺杂的CdS催化材料(CuS/CdS),用XRD,SEM,UV-Vis和DTG等手段对催化剂的结构和性能进行系统的表征,并采用降解甲基橙染料考察CuS/CdS的可见光催化性能.实验结果表明,CuS的掺杂能够增强CdS在可见光范围的吸收强度,改善CdS的抗氧化能力,进而提高催化剂在可见光作用的氧化降解甲基橙的催化效率.

CdS/沸石分子筛复合光催化剂的制备及光催化性能

以煤矸石为原料,经Na_2CO_3碱熔活化和水热合成获得了沸石分子筛;利用Cd2+对沸石分子筛进行离子交换并通过沉淀过程制得了CdS/沸石分子筛复合粉体。采用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所得样品进行表征,并以模拟太阳光为光源,罗丹明B(Rh B)为目标降解物,对其光催化活性进行了研究。结果显示:沸石分子筛上负载的CdS的晶相为立方相,制得的CdS/沸石分子筛复合粉体具有较好的光催化活性,且三次循环利用后仍具有较好的催化活性,在模拟太阳光辐照下,CdS/zeolite(0.5 M)复合粉体重复利用3次后,处理260 min对Rh B的降解率仍可达91.3%。所得粉体对Rh B的光催化过程符合一级动力学方程式,光催化过程中,Rh B紫外可见光谱的蓝移现象揭示所得CdS/沸石分子筛可通过脱乙基-共轭显色基团断裂途径降解Rh B。

竹炭负载纳米CdS掺杂TiO_2光催化剂制备及光催化性能

采用水热法在不同温度下制备了竹炭(BC)负载纳米CdS掺杂TiO2光催化剂;采用X—射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气低温吸附和紫外—可见漫反射图谱等对竹炭(BC)负载纳米CdS掺杂TiO2光催化剂进行了表征,XRD和SEM结果表明,TiO2为锐钛矿相,粒径为20nm～40nm。紫外—可见漫反射图谱显示,竹炭负载纳米CdS掺杂的TiO2的样品吸收边发生了明显的红移,大大提高了TiO2对可见光吸收。以氙灯为光源(λ>420nm)、罗丹明B(Rh B)为模型污染物进行降解实验,探索了不同条件下合成竹炭负载纳米CdS掺杂TiO2的可见光催化性能。结果表明,纳米CdS掺杂量为4%(摩尔分数)240℃时,制备的竹炭负载纳米CdS掺杂TiO2对Rh B的降解效果最好,反应200分钟,脱色率达98.2%。

CdS复合光催化剂的研究

CdS是一种重要的光电半导体材料,CdS的禁带宽度为2.4 V,在可见光下具有催化活性。本文主要介绍了CdS的结构特点,制备方法及其在光分解制氢和降解有机物方面的应用。此外还介绍了CdS/TiO2复合半导体光催化剂,CdS/ZnS复合物和CdS插层复合光催化剂的特点和制备方法。

CdS-TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2和CdS-TiO_2光催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)对TiO_2、CdS-TiO_2光催化剂进行表征。结果表明,500℃真空处理TiO_2为锐钛矿相,CdS为六方相;当CdS的掺杂量为5%(摩尔分数,全文同)时,CdS-TiO_2颗粒最细小;Cd、S原子比接近1∶1;CdS的掺入使TiO_2吸收边红移。随着CdS掺杂量的增加,CdS-TiO_2光电流先增强后减弱,5%CdS-TiO_2的光电流达到最大,为1.2mA/cm2。在可见光下降解亚甲基蓝的实验结果表明,随着CdS掺杂量的增加,CdS-TiO_2对亚甲基蓝的降解率逐渐增大;当CdS的掺杂量为5%时,降解率最高,达到57%。