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%。

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.

CdS催化剂的制备技术与应用现状

CdS在可见光区域表现出优异的光化学性质和量子效率,目前被逐步应用在光催化制氢、降低碳排放、光催化降解污染物等催化领域。为给CdS催化剂的科学研究和产业发展提供智力支持,从专利分析的角度,依据CdS催化剂相关专利申请发展趋势、申请人类型、技术构成及专利维持时间等数据,分析CdS催化剂的发展趋势及潜在价值,并结合CdS催化剂制备方法及具体应用场景等相关专利技术对CdS制备技术和应用现状进行概述分析。结果表明:近年来,有关CdS领域的专利申请量在大幅度增加,中国、美国和日本是该领域专利申请的主要目标国,我国的大专院校是CdS催化剂领域的研发主力,我国在CdS催化剂领域的科研成果的工业转化还有待加强。

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。

CdS修饰TiO_2纳米带制备及光催化降解有毒有机污染物

以硫酸钛为原料,在210℃低温下,水热制备Ti O2纳米带.通过沉淀法用CdS修饰Ti O2纳米带表面,制得Ti O2@CdS复合光催化剂,采用XRD、TEM和反射紫外对其结构及光化学特性进行初步表征.以可见光(λ≥450 nm)光催化降解罗丹明B(Rhodamine B,RhB)、水杨酸(Salicylic Acid,SA)及2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)为探针反应,研究反应温度、介质和负载CdS对Ti O2@CdS结构性能的影响.结果表明,所制备的Ti O2纳米带分散性好.复合粉末由锐钛矿相Ti O2和立方相CdS组成.常温25℃中性介质中用CdS修饰的Ti O2的活性,在可见光照射下,为单纯Ti O2纳米带的29倍.同时,Ti O2也促进了CdS可见光光催化活性的提高.通过跟踪降解体系紫外-可见光谱(UV-vis)、红外光谱(FTIR)和总有机碳(TOC)测定,结果发现Ti O2@CdS/vis体系在pH7.0时,对SA的降解率较Ti O2纳米带有显著地提高,反应15 h和21 h后,RhB和2,4-DCP的矿化率分别可达到47.8%和30.8%.

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.

微波法制备CdS-TiO_2NT复合催化剂及其在可见光下分解水制氢的性能

以CdCl2·2.5H2O,Na2S·9H2O和自制的TiO2纳米颗粒为原料,在微波反应器内合成了掺杂CdS的TiO2纳米管复合催化剂。通过高分辨透射电镜观察,发现采用此方法可合成形貌完好纳米管,管子内径为5-10nm,长度为150-200nm。X射线衍射表征结果显示合成的复合催化剂主要为锐钛矿型的多晶态TiO2纳米管,并且CdS的掺杂造成TiO2晶体变形,可能是CdS与TiO2之间存在相互作用和CdS部分进入TiO2晶格内部。X射线光电子能谱对该催化剂各元素电子环境进行了分析。紫外可见吸收光谱发现所制备的复合催化剂产生明显的红移现象,能吸收可见光。该催化剂在可见光下催化分解纯水制氢的催化性能结果表明,掺杂CdS（1.96%（wt））的TiO2纳米管催化剂能分解纯水产生氢气,产氢速率为12.9μmol·（h·g）^-1,而纯CdS纳米颗粒、纯TiO2纳米管以及这两者物理混合的催化剂则检测不到氢气的产生。通过考察不同CdS的掺杂量,发现CdS质量分数为1.96%的CdS-TiO2NT催化剂的可见光下催化活性最好。

多壁碳纳米管修饰的CdS/TiO_2复合光催化材料的制备及其光解水制氢特性

以P25 TiO2(德国Degussa化学公司)粉末为原料采用溶胶-凝胶法制备了含有不同CdS质量分数的复合光催化剂,利用多壁碳纳米管(MWCNTs)对CdS/TiO2进行修饰,制备了一系列不同CdS含量的MWCNTs/CdS/TiO2光催化材料。对所得的光催化剂进行了扫描电镜、低温氮吸附-脱附及光解水制氢活性的表征。研究了MWCNTs对CdS/TiO2催化剂体系光解水制氢活性的影响。结果表明,MWCNTs的引入均使得光解水产氢量(14.0μmol)增加,与未加入MWCNTs的复合光化剂产氢量(11.6μmol)相比,平均产氢率增加了18%,最高可达21%。

复合光催化剂CdS-Pt/TiO_2低温制备及可见光制氢性能

用不同方法制备了CdS-Pt/TiO2复合光催化剂。催化剂通过X射线衍射、比表面和紫外-可见漫反射吸收进行了表征。以可见光光解水制氢为探针反应,考察了CdS-Pt/TiO2复合光催化剂的可见光活性。结果表明制备方法极大地影响CdS-Pt/TiO2复合光催化剂的活性。低结晶度的CdS与Pt/TiO2复合形成的CdS-Pt/TiO2复合光催化剂具有最高的可见光活性,其光解水的量子效率为6.95%。

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。

负载型纳米CdS制备及催化分解水制氢的研究进展

硫化镉(CdS)是一种研究广泛的光催化剂,禁带能为2.4 eV,可以吸收波长小于520 nm的紫外和可见光,吸收波长范围宽,作为光催化剂具有较大的优势.纯CdS的光催化效率较低,在水溶液中易发生光腐蚀,致使催化寿命缩短,限制了CdS的应用.利用载体比表面积大,易于离子交换且有利于电子传递等优点,将纳米CdS制备成负载型催化剂,可以有效地提高CdS的光催化效率与稳定性,成为CdS改性的一种有效手段.本文综述了以SiO2、Al2O3、MgO、分子筛、高分子材料、层状化合物及钙钛矿型复合氧化物等为载体,制备负载型纳米CdS光催化剂的方法及其在光催化分解水制氢中的应用.

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。

二元金属氢氧化物前驱体硫化法制备ZnS-CdS复合纳米粒子及其放氢活性

用氢氧化物前驱体硫化法制备了Zn/Cd摩尔比不同的ZnS-CdS复合纳米粒子。用XRD表征了不同制备方法前驱体及最终产物的晶体结构和组成。用UV-Vis DRS研究了样品的光吸收性能。以SO32-/S2-为电子给体,研究了不同Zn/Cd样品载铂后的放氢活性。当硫酸镉和硫酸锌同时被NaOH沉淀后再硫化所得样品ZnS-CdS-2∶1的放氢活性最大,同时具有较好的稳定性。

基于BP神经网络的多壁碳纳米管复合CdS-TiO_2光催化剂优化合成研究

基于CdS-TiO2/多壁碳纳米管(MWCNTs)光催化剂降解甲苯的正交实验数据,采用反向传播(BP)神经网络训练并建立了光催化剂合成条件设计的神经网络模型。以正交实验确定的4个主要影响因素作为输入层参数,以甲苯降解率作为输出层参数,将全部实验数据分为训练样本集和预测样本集。运行网络,系统误差为0.000 724,网络预测值与实验数据值相关系数达到0.989,说明该网络具有较好的训练精度及泛化能力。并利用训练好的神经网络预测得到CdS-TiO2/MWCNTs光催化剂的最佳合成条件:焙烧温度为460℃,MWCNTs复合量为1.5%(质量分数),活性组元摩尔比(TiO2/CdS)=80∶1,水加入量为12%(体积分数)。

离子交换树脂法纳米CdS的制备及其光催化性能研究

以Cd(NO_3)2·6H_2O和Na_2S为原料,采用强碱性阴离子交换树脂沉淀法制备了CdS纳米粒子,XRD和TEM对样品表征结果表明,CdS纳米粒子平均粒径为6.88nm,颗粒大小较均匀,形貌为表面粗糙的球体。以CdS为催化剂,在太阳光下降解亚甲基蓝溶液2.5 h,降解率可达99.0%。重复使用催化剂5次,降解率仍可达98.1%,表明该催化剂具有较好的稳定性。

纳米CdS/TiO_2对亚甲基蓝废水溶液的光催化降解研究

利用纳米TiO2光催化氧化技术对亚甲基蓝废水溶液进行了光催化净化研究,考察了CdS催化剂复合量、光催化剂焙烧温度对亚甲基蓝废水溶液光催化氧化的影响。研究表明:染料浓度在7.5c/L,3%CdS/TiO2复合半导体光催化剂2.5g/L,三支8W主波长为365nm紫外灯作光源,配以适量的氧气,可达到较好的光催化降解率。适量CdS改性增强了复合半导体材料的电子和空穴分离效率,有效地提高了CdS/TiO2光催化剂的光催化活性。

In2O3/CdS复合物的制备及光催化性能

以氧化铟（In2O3）纳米球作为基体，采用水热法制备了氧化铟／硫化镉（In2O3／CdS）复合光催化剂，并利用XRD、SEM等对所制备复合光催化剂进行了表征。结果表明：复合光催化剂由立方相的In2O3纳米球和六方相CdS棒状结构组成，且In20，纳米球附着于CdS棒状结构表面上。光学性能测试和光降解实验发现：所得复合光催化剂与纯In2O3和纯CdS相比，不仅光响应范围增加，而且光催化亚甲基蓝（MB）的活性也得到显著改善。当In2O3／CdS中n（In2O3，）：n（CdS）=1：4时，光催化效率改善尤为明显，当复合催化剂的质量为0．05g时，MB转化率达到96．2％；这可能是由于CdS接受In2O3表面上的光生电子，减少了光生电子与空穴的复合机会，因而提高了光催化降解能力。

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修饰的一维g-C_3N_4多孔纳米管在光催化降解污染物和产氢中的应用（英文）

利用太阳光在光催化材料作用下将低能量密度的太阳能转化成化学能储存在氢气和一氧化碳等清洁能源中,有利于能量的存储、运输和使用,具有广阔的前景.光催化技术的关键在于催化剂,以TiO2为代表的传统半导体光催化剂存在着电子与空穴复合率高、禁带宽度过大和无法吸收可见光等缺点,这些因素限制了其在光催化领域的进一步发展和应用.因此,寻找优秀的光催化材料是科研工作者的不懈追求.石墨相氮化碳是一种仅由C和N两种元素组成的有机半导体材料,具有良好的热稳定、耐腐蚀性和生物相容性,这些优点使得石墨相氮化碳在多个领域都极具应用前景.在光催化领域,石墨相氮化碳独特的电子结构、稳定的物理化学性质,以及其导带位置(约–1.12 eV)远小于氢离子的还原电势(0 eV),使其能够很好地应用于光解化降解污染物和光解水产氢.目前,石墨相氮化碳光催化技术的研究重点在于如何解决石墨相氮化碳比表面积过小和光量子效率低的问题.针对这些问题,我们对石墨相氮化碳光催化材料的结构进行了设计,构建出Cd S修饰的一维g-C_3N_4多孔纳米管.以三聚氰胺为原料,通过质子化处理,得到表面光滑、质地均匀、拥有超高长径比的三聚氰胺纳米纤维(MNFs),然后对其进行煅烧处理得到多孔纳米管状g-C_3N_4催化剂.随后,在纳米管的基础上通过水热法与Cd S颗粒复合,成功制备出多孔管状g-C_3N_4/CdS复合异质结型催化剂.利用多种表征手段对所合成的新型光催化剂的形貌、结构、光学性质及光电性质进行了表征,并评估了其光催化降解罗丹明B和光解水产氢性能,考察了催化剂的循环利用及稳定性.SEM和TEM结果表明,管状的石墨相氮化碳拥有丰富的孔道结构,其增大的比表面积有利于暴露更多的活性位点,从而提高了光催化性能.光催化降解罗丹明B实验表明,多孔管状g-C_3N_4的催化性能较体相g-C_3N_4有明显提高.当管状g-C_3N_4与适量Cd S复合形成异质结型光催化剂时,光催化效果得到进一步提升,其中当Cd S负载量为10mol%时,复合物的催化效果最好,在60 min内可完全降解罗丹明B.在光催化分解水产氢实验中, 5 h内管状g-C_3N_4/CdS复合物产氢量高达362.7μmol,分别是体相g-C_3N_4的16.3倍和管状g-C_3N_4的4.6倍.