NiS和Pt双助催化剂增强BaTiO_(3)纳米纤维光催化制氢性能

采用静电纺丝、水热和光沉积的方法制备了一种以Pt和NiS为助催化剂的BaTiO_(3)/Pt/NiS双异质结光催化剂。优化后的BaTiO_(3)/Pt/NiS样品的制氢速率最高为489μmol·h^(-1)·g^(-1),是纯物质BaTiO_(3)的2.5倍。这主要归因于BaTiO_(3)与Pt之间形成的肖特基结促进了光生电子的快速转移,以及BaTiO_(3)与NiS之间构建的p-n结实现了对光生空穴的高效捕获。光电化学测试结果进一步证实了BaTiO_(3)/Pt/NiS异质结光催化剂中的光生电子和空穴被高效分离,从而具有更高的分解水制氢性能。

BiO_(2-x)/BiOCl复合材料的制备及其光催化性能的研究

采用简单的一步水热法制备得到片状结构的BiO_(2-x),然后通过溶剂热法将BiO_(2-x)与BiOCl进行复合,制备一系列BiO_(2-x)/BiOCl异质结复合材料。采取一系列测试的手段对所制备的BiO_(2-x)/BiOCl复合材料进行表征实验,对复合物的晶相构成、晶体形貌、稳定性进行研究。以罗丹明B(RhB)模拟作为难降解污染物,对所制备的BiO_(2-x)/BiOCl复合材料的光催化性能进行测试,结果表明一定比例的BiO_(2-x)/BiOCl复合物比纯的BiO_(2-x),BiOCl能够更快、更好、更彻底地降解有机污染物,具有更显著的光催化活性。同时经过5次循环实验及反应前后的XRD图谱表明所制备的材料具有优异的光化学稳定性,并且可以多次重复利用。基于自由基捕获实验,我们提出了可能的光催化机理。

S-Scheme异质结光催化产氢研究进展

随着不可再生能源的大量消耗,能源短缺成为人类社会面临的重大挑战。在众多新能源制备技术中,光催化分解水制氢技术只需丰富的太阳能作为驱动力就可以实现分解水制氢,且制氢条件温和、绿色无污染,被认为是解决当前能源短缺危机的有效技术之一。光催化制氢技术的核心是光催化剂,因此发展高效稳定的光催化剂至关重要。然而,单组分光催化剂由于空穴-电子复合速度快、氧化还原能力有限、太阳能利用效率低等原因,通常只能呈现出有限的光催化分解水制氢活性。为此,科研人员做了大量改性研究,其中常见的改性策略有元素掺杂、助催化剂修饰、构建异质结等。通常,元素掺杂、助催化剂修饰等改性手段可以在一定程度上提高光催化剂的制氢活性,但并不能有效解决单相光催化剂的缺陷,导致其改性效果受到制约。然而,在两个或多个半导体之间构建异质结可以有效解决上述单组分光催化剂的缺陷。相较于当前流行的传统II型异质结和Z-型异质结,S-型异质结的电荷转移机制更为合理,受到科学家们的广泛关注与应用。因此,本文首先对S-型异质结光催化体系的发展背景进行介绍,包括传统II型异质结、全固态Z-型异质结和液相Z-型异质结光催化系统。随后对S-型异质结光催化机理进行具体阐述,并对其机理表征方法进行了概述,包括原位XPS光谱、开尔文探针力显微镜、电子顺磁共振、选择性沉积和密度泛函理论计算。此外,本文系统总结了当前报道的S-型异质结光催化剂在分解水制氢领域中的应用及其制氢性能增强机理分析,包括g-C_(3)N_(4)基、金属硫化物基、TiO_(2)基、其他氧化物基等S型异质结光催化剂。总体而言,S型异质结光催化剂由于其有效的载流子分离和增强的光氧化还原能力,通常呈现出优异的光催化制氢性能。最后,指出了S型异质结光催化剂在分解水产氢中的发展瓶颈,并展望攻克该瓶颈以进一步提高S型异质结的光催化效率,从而达到工业应用标准。

MOF-808/BiOCl复合材料的制备及其光催化性能

将高稳定性的MOF-808与BiOCl结合,采用简便的水热法制备出新型MOF-808/BiOCl复合异质结材料。以环丙沙星(CIP)为污染物,探究复合材料MOF-808/BiOCl对CIP的光催化性能。发现含有10%MOF-808的复合材料(MOF-808/BiOCl-10%)表现出最佳的光催化活性。在紫外光照射20 min内,MOF-808/BiOCl-10%对CIP的光催化降解效率高达94.7%。通过X射线粉末衍射、扫描电镜、红外光谱、荧光光谱、紫外可见漫反射光谱、光电流、电化学阻抗等表征技术来考察材料的物相组成、形貌以及光电化学性质。紫外可见漫反射光谱的结果表明,MOF-808/BiOCl-10%材料光吸收范围得到提高。同时进行了自由基捕获实验。基于以上实验数据,提出了MOF-808/BiOCl复合材料可能的光催化机理。

MOF-808/Bi_(2)MoO_(6)复合材料的构筑及其光催化性能

采用简单的两步水热法制备出了锆基金属有机骨架和钼酸铋的复合材料MOF-808/Bi_(2)MoO_(6)。通过X射线粉末衍射、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见漫反射光谱、N_(2)吸附-脱附测试和电化学测试对所制备材料的组成、微观结构、光学性质以及光生载流子的复合效率进行了分析。与纯Bi_(2)MoO_(6)和MOF-808相比,0.5%-MOF-808/Bi_(2)MoO_(6)复合材料展示出了较高的光催化活性,在可见光照射120 min时对抗生素环丙沙星(CIP)的降解率达89.7%。通过自由基捕获实验,证明了·O_(2)^(-)是主要活性物种,基于此我们提出了可能的光催化降解机理。

Bi/BiVO_4&Bi_4V_2O_(11)复合催化剂的制备及其光催化性能

经由溶剂热反应、光辅助还原过程制备Bi/Bi VO_4&Bi_4V_2O_(11)纳米复合光催化材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、N_2吸附-脱附等温线和光致发光(PL)等手段对该复合物进行表征。实验结果表明当金属Bi与BiVO_4&Bi_4V_2O_(11)的质量比值为0.8,可见光照射30 min时,Bi/BiVO_4&Bi_4V_2O_(11)复合催化剂对罗丹明B(RhB)的降解率可达95.6%。此外,Bi/BiVO_4&Bi_4V_2O_(11)对四环素(TC)的降解也表现出增强的光催化性能。Bi/BiVO_4&Bi_4V_2O_(11)复合材料提升的光催化性能可能归因于金属Bi的表面等离子体共振(SPR)效应、拓宽的可见光吸收范围和增大的比表面积。此外,提出了复合光催化剂可能的光催化机理。

Bi2WO6/UiO-66复合材料的制备及其光催化性能

通过水热法制备了一种复合光催化剂Bi2WO6/UiO-66,探究了模板剂乙酸(CH3COOH)对UiO-66形貌的影响和2种中心元素Bi与Zr的不同物质的量之比对光催化性能的影响。通过XRD、SEM、N2吸附-脱附、UV-VisDRS、XPS等对催化剂的物相、形貌、比表面积、光吸收性能、元素组成等进行表征。实验结果表明,当nBi∶nZr=2∶1时,Bi2WO6/UiO-66对罗丹明B(RhB)的光催化活性最高,可见光照射50min后,RhB的相对浓度降低98.5%。经过5次循环利用实验,催化剂的光催化活性没有明显下降,说明复合光催化剂的稳定性高。根据自由基捕获实验证明了空穴(h^+)为光催化中起决定性作用的活性物质,结合电化学测试以及UV-VisDRS表征提出了可能的光催化降解机理。

铁电极化对层状Bi2MoO6光催化性能的增强

通过对铁电光催化剂Bi2MoO6和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构建的有机-无机复合膜材料施加电场极化,来探究铁电极化对Bi2MoO6光催化剂活性提升的影响。未极化的Bi2MoO6在光照40 min时降解罗丹明B(RhB)的效率为57.6%,在光照150min时对双酚A(BPA)的降解效率为33.4%。在15 V电压下极化1.5 h的Bi2MoO6材料在相同条件下降解罗丹明B和双酚A的效率分别达到98.1%和79.2%,光催化活性得到了较大的提升。光催化活性提升的原因归因于内部电场的增强。未极化的Bi2MoO6的内电场的铁电畴是无序、分布不均匀的,光生载流子非常容易发生体内复合。当外加电场极化Bi2MoO6时,Bi2MoO6的铁电畴趋于有序,极化方向趋于同一方向,表面一侧(C^+区)产生正电荷,在另一侧(C^-区)产生负电荷,从C^-区指向C^+区的极化电场推动光生电子和空穴分别迁移到C^+和C^-区域。这一过程促使光生电荷载流子快速从体内迁移至表面,提高和延长了光生载流子的分离效率和寿命,导致光催化活性的提升。

一步法制备Bi2MoO6/CoMoO4绣花球结构及其光催化性能

以五水硝酸铋为铋源,采用简易的一步水热法合成出Bi2MoO6/CoMoO4绣花球结构。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)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL)和电化学测试等表征对所制备催化剂的物相组成、微观形貌、光学性质以及光生电荷复合效率进行了分析。研究结果表明,引入Bi2MoO6之后,Bi2MoO6/CoMoO4复合异质结的光吸收范围明显被拓宽,其光生电荷的分离率也得到了提升。以亚甲基蓝和头孢曲松钠为污染物来模拟废水,在可见光的条件下评估催化剂样品的光催化降解活性。在可见光下光照60 min后,Bi2MoO6负载量为30%(w/w)的复合物具有最佳的光催化性能,其降解速率常数约为纯CoMoO4的2倍。基于实验的所有表征,进一步地研究了Bi2MoO6/CoMoO4体系相应的光催化机理。

Br掺杂Bi_(2)WO_(6)微球的制备及其光催化性能

以五水合硝酸铋和二水合钨酸钠为原料,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为溴源,制备Br掺杂Bi_(2)WO_(6),通过调节CTAB的含量,利用水热法制备了Br掺杂量不同的Bi_(2)WO_(6)催化剂。以抗生素环丙沙星、诺氟沙星作为污染物,测试Br掺杂Bi_(2)WO_(6)催化剂的光催化性能。结果表明,2%掺杂量(物质的量分数)的Bi_(2)WO_(6)相比于Bi_(2)WO_(6)的光催化降解性能最好。此外,通过X射线粉末衍射、红外光谱、扫描电镜、荧光光谱、X射线光电子能谱和拉曼光谱等一系列表征,对Br掺杂后催化剂的物相组成、微观形貌、光生电荷分离率和光学性质等进行分析。最后进行了自由基捕获实验并提出了可能的光催化机理。

C/Bi2MoO6复合材料的合成及其可见光光催化性能研究

采取溶剂热法制备C/Bi2MoO6光催化复合材料,通过SEM、XRD和XPS等手段研究催化剂的形貌,晶相结构和元素组成等,并在可见光下进行RhB(罗丹明B,C28H31ClN2O3)以及BPA(双酚A,(CH3)2C(C6H4OH)2)的降解试验.当C负载量为5%时,C/Bi2MoO6复合材料的光催化降解RhB具有最高的光催化活性,60min内降解率达到93%,速率常数是纯Bi2MoO6的4.6倍.电阻抗和光致发光光谱结果表明,非金属C掺杂后的光催化剂促进了光生载流子的分离,有助于提高光催化性能.该催化剂经过5次循环实验之后,光催化活性损失较小,说明具有较高的稳定性.通过添加牺牲剂捕获不同的活性物质,证明了h+为主要活性物种,并探索性地提出了相应的光催化机理.

BiOCl负载纳米Bi2MoO6的制备及光催化性能研究

Bi2MoO6是一种利用可见光辐照的n型窄禁带半导体,是一种很好的光催化剂,BiOCl是一种具有良好催化活性的铋系卤氧化物,在本探究实验中,以Bi(NO3)3·5H2O、Na2MoO4·2H2O、SnCl2为原料,通过水热法制备不同BiOCl负载量的BiOCl/Bi2MoO6.在可见光下照射污染物RhB,研究光催化降解的反应机理,并探究不同BiOCl负载量的催化剂对光催化降解的影响.其中最优负载量的BiOCl/Bi2MoO6催化剂在可见光照射80 min时,对罗丹明B的降解率达到88.1%,而纯Bi2MoO6在相同条件下降解率仅为48.7%.通过XRD、SEM、BET及循环实验,对复合物的形貌、晶体尺寸、比表面积进行研究,实验证明,BiOCl负载Bi2MoO6复合物的光催化降解活性相比于纯的Bi2MoO6有很大的提高.根据自由基捕获实验,证明空穴是主要的活性物质,由捕获实验的结果,提出BiOCl负载Bi2MoO6二元复合物可能存在的降解机理.

BiOCl/Bi_(2)WO_(6)复合材料的制备及其光催化性能研究

通过简单的一步水热法制备BiOCl与Bi_(2)WO_(6)的复合物,通过XRD、SEM、及循环实验,对复合物的晶相组成、形貌、晶体尺寸以及稳定性进行研究.以环丙沙星和罗丹明B作为污染物,对催化剂的性能进行测试,结果表明复合物对两者的降解效果明显比各自的纯物质要好.通过自由基捕获实验得知空穴为主要的活性物种,·O_(2)^(-)在光催化降解中起到辅助作用,并由此提出可能的反应机理.

H_2O_2处理H_3PW_6Mo_6O_(40)/ZrO_2-SiO_2光催化降解甲基橙

采用浸渍法制备了H_3PW_6Mo_6O_(40)/ZrO_2-SiO_2催化剂,用H_2O_2进行敏化处理,并通过FT-IR、XRD对其进行了表征。探讨了该催化剂对甲基橙溶液的催化降解活性,较系统地研究了溶液的初始浓度、溶液的pH、催化剂用量对光催化降解甲基橙的影响。研究发现:H_3PW_6Mo_6O_(40)/ZrO_2-SiO_2对甲基橙有良好的降解效果。在甲基橙溶液初始浓度为10mg·L^(-1),溶液pH为2.5,催化剂用量为溶液总质量0.5%的条件下光照2.5h,甲基橙的降解率达到91.1%。H_3PW_6Mo_6O_(40)/ZrO_2-SiO_2催化剂光催化降解甲基橙溶液为一级动力学反应。

Bi4V2O11光催化剂的制备及催化性能研究

采用水热法制备光催化剂Bi_4V_2O_(11)并对其光催化降解活性进行研究,通过SEM、XRD、BET等方法来综合分析Bi_4V_2O_(11)的结构、形貌、比表面积.实验结果显示,Bi_4V_2O_(11)在60 min可见光照射下降解Rh B几乎能够降解完全.Bi_4V_2O_(11)较高的光催化活性可能归因于其大的比表面积,窄的带隙和Bi_4V_2O_(11)自身较小的纳米尺寸.还通过捕获实验对Bi_4V_2O_(11)的光催化机理进行研究,并且循环重复使用实验结果说明Bi_4V_2O_(11)降解Rh B具有较强的稳定性.

H_(3)PMo_(12)O_(40)/UiO-66的制备及其吸附性能研究

采用溶剂热法制备复合材料H_(3)PMo_(12)O_(40)/UiO-66,通过加入不同质量的三氯乙酸来调节H_(3)PMo_(12)O_(40)/UiO-66复合材料的形貌,提高对亚甲基蓝(MB)溶液的吸附.通过X射线衍射、扫描电镜、红外光谱等表征方法证明复合材料制备成功,当添加TCA为10 mmol、pH=6时,H_(3)PMo_(12)O_(40)/UiO-66的吸附效果最优,多次循环实验后,吸附量未发生明显变化,表明该材料吸附性能稳定.吸附过程符合Langmuir吸附模型和二级动力学模型,通过热力学参数发现ΔG<0和ΔH<0,证明复合材料H_(3)PMo_(12)O_(40)/UiO-66吸附MB的吸附过程属于自发放热的.

ZnO/g-C_(3)N_(4)S型异质结的构建及光催化分解水制氢性能研究

采用静电纺丝和自组装技术制备了ZnO/g-C_(3)N_(4)S型异质结复合光催化剂,采用XRD、FTIR、TG、BET、XPS、SEM、UV-Vis、PL等手段对其进行了表征;在模拟太阳光照射下,以三乙醇胺为牺牲剂,研究了ZnO/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的光催化分解水制氢性能及机理。结果表明,当g-C_(3)N_(4)质量为ZnO质量的20%时,ZnO/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的光催化活性最高,析氢速率最快(428.02μmol·g^(-1)·h^(-1)),是ZnO的45.63倍;其光催化活性的显著增强主要归因于ZnO和g-C_(3)N_(4)之间构建了S型异质结;暗态下,电子通过ZnO/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂界面从g-C_(3)N_(4)转移到ZnO上,从而形成内建电场和半导体的能带弯曲;光照下,库仑力作用促进了无用电子与空穴的复合,进而实现了具有较高还原性光生电子和较高氧化性空穴在空间上的分离,促使复合光催化剂具有优异的氧化还原能力。

H3PMo12O40/MIL-101(Fe)的制备及其吸附性能研究

采用水热法将Keggin型磷钼酸H3PMo12O40与金属有机骨架MIL-101(Fe)复合,制得复合材料H3PMo12O40/MIL-101(Fe).通过SEM,XRD,IR和TG等表征方法,结果证实成功合成了复合材料H3PMo12O40/MIL-101(Fe).以H3PMo12O40/MIL-101(Fe)为吸附剂,以亚甲基蓝(MB)水溶液为目标染料废水.探究溶液的初始pH、温度、初始的浓度等条件对吸附剂吸附性能的影响.发现了H3PMo12O40/MIL-101(Fe)对MB的去除率明显高于两种纯物质.同时吸附机理实验证明,复合材料H3PMo12O40/MIL-101(Fe)对MB吸附过程符合Langmuir等温吸附模型以及拟二级动力学模型.热力学参数ΔΗ<0和ΔG<0表明该吸附过程是自发和放热的.

一种阴离子型三维金属有机框架材料Cu(BDC-NH_2)(4,4'-Bipy)_(0.5)(BDC=对苯二甲酸根,Bipy=联吡啶)的制备及其对甲基紫的吸附性能

以2-氨基对苯二甲酸、4,4'-联吡啶配体和硝酸铜为原料,在溶剂热的条件下,合成了一种的阴离子型三维金属有机框架(MOF)材料Cu(BDC-NH_2)(4,4'-Bipy)_(0.5)(BDC=对苯二甲酸根,Bipy=联吡啶)。通过IR、XRD、SEM、TG、N_2吸附法测比表面积等技术手段表征材料的结构和性能。研究了Cu(BDC-NH_2)(4,4'-Bipy)_(0.5)材料对甲基紫的吸附性能,探讨了甲基紫溶液的初始p H值和初始浓度以及不同吸附温度对吸附量的影响。结果表明,等温吸附模型符合Langmuir等温吸附模型,动力学符合拟二级动力学。热力学参数ΔG<0、ΔΗ<0和ΔS<0,表明Cu(BDC-NH_2)(4,4'-Bipy)_(0.5)对甲基紫的吸附是自发和放热的,在溶液p H=9,温度为20℃条件下,Cu(BDC-NH_2)(4,4'-Bipy)_(0.5)对甲基紫的吸附量为60.09 mg/g,说明Cu(BDC)(4,4'-Bipy)_(0.5)材料可以通过氨基改性,提高其对染料的吸附能力。

基于三维框架材料H_3PW_6Mo_6O_(40)/Zn(BDC)(4,4'-Bipy)_(0.5)高效吸附亚甲基蓝

采用溶剂热法,用H_3PW_6Mo_6O_(40)对金属有机骨架Zn(BDC)(4,4'-Bipy)_(0.5)进行改性,制备出金属有机骨架复合材料H_3PW_6Mo_6O_(40)/Zn(BDC)(4,4'-Bipy)_(0.5)。利用IR、XRD、TG、SEM对其结构进行分析。同时,以亚甲基蓝溶液模拟染料废水进行吸附实验,考察了初始p H、温度对吸附容量的影响,探究了其吸附等温线和动力学特征。实验结果表明,H_3PW_6Mo_6O_(40)/Zn(BDC)(4,4'-Bipy)_(0.5)对亚甲基蓝有很好的吸附性能,在20℃和pH 2的条件下,吸附量达588.24mg/g,且该吸附符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学方程,吸附过程自发且放热。