RuO_2/Ru/TiO_2光催化剂制备及模拟太阳光催化产氢

采用浸渍—氢气还原法制备了RuO_2/Ru/TiO_2光催化剂,并采用XRD、SEM、UV-vis漫反射光谱和荧光光谱(FS)等手段对样品进行了表征,以草酸为电子给体,研究了RuO_2的负载量对P_(25)-TiO_2光催化产氢活性的影响.结果表明,P_(25)-TiO_2表面负载RuO_2大大地提高了其光催化产氢速度,模拟太阳光下2wt%负载量下达到最佳产氢活性,6h内的产氢量达到45mmol.     

Ag/TiO2,Pd/TiO2和TiO2对庚烷的光催化氧化活性

用光沉积法制备Ag/TiO2和Pd/TiO2催化剂样品,然后用表面光电压谱(SPS)和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)对样品进行表征.以气态庚烷为反应体系,来比较上述两种催化剂的光催化活性.与纯TiO2比较,Ag和Pd的存在提高了TiO2的光催化活性;其原因可解释为金属Ag或Pd捕获电子,从而提高了电子-空穴对的分离效率;结果还表明与Pd/TiO2催化剂相比,Ag/TiO2表现出较高的光催化活性,这主要是Ag比Pd具有较强的捕获电子的能力.     

光催化重整碳水化合物制氢

通过溶胶凝胶法制备了纳米晶TiO2光催化荆,并采用浸渍还原法制得相应负载贵金属的TiO2.利用XRD、UV-VIS-DRS和N2吸附等方法表征了催化荆的结构和织构,同时考察了反应气氛、Pt负载量、贵金属种类、葡萄糖投加量等对葡萄糖重整产氢的影响,比较了不同分子量碳水化合物在Pt/TiO2上光催化重整产氢的效率.结果表明,贵金属修饰对TiO2的晶相、比表面积的影响并不大,但能大大提高TiO2对糖类的产氢活性.当负载Pt的质量分数为1%时,样品对葡萄糖的光催化产氢活性最大;当负载等量贵金属且质量分数均为1%时,重整葡萄糖产氢的活性由高到低的顺序为:Pt/TiO2,Pd/TiO2,Au/TiO2,Rh/TiO2,Ag/TiO2,Ru/TiO2,其中Pt/TiO2与Pd/TiO2、Ag/TiO2与Ru/TiO2的活性相近.另外发现,O2对葡萄糖光催化重整产氢有抑制作用,而N2气氛对重整产氢有促进作用.多糖重整反应研究表明,Pt/TiO2对某些糖类有良好的光催化重整产氢活性,但产氢速率却随着多糖聚合度的增加逐渐降低.葡萄糖投加量实验表明,葡萄糖初始浓度对产氢反应速率的影响符合Langmuir-Hinshelwood关系式.     

MoS2/TiO2纳米复合材料的制备与可见光光催化性能研究

采用TiO2溶胶-凝胶法制备了复合半导体MoS2/TiO2纳米材料,用XRD、UV-VIS-DRS、BET等手段对样品进行了表征,并以亚甲基蓝染料为探针分子详细讨论了MoS2掺杂量、染料初始浓度等对其光催化性能的影响.结果表明:MoS2/TiO2复合半导体纳米材料具有较好的可见光催化活性;当染料浓度为0.284mmol·L-1,催化剂用量为0.5 g·L-1,亚甲基蓝染料的光催化降解率为96.5%.     

碳量子点修饰Co2SnO4光催化剂的制备与光催化产氢性能

通过简单的水热法制备了CQDs/Co₂SnO₄复合光催化剂，探究了其光催化产氢性能.研究表明，在模拟太阳光照射下，质量分数为2%的CQDs/Co₂SnO₄产氢速率达到475.53μmol/（g·h）,是纯相Co₂SnO₄的4.74倍，是质量分数为1%Pt/Co₂SnO₄的4.15倍.此复合光催化剂光催化活性的提高主要归因于CQDs是良好的电子接受体，能有效提高光生电子和空穴对的分离效率.     

银掺杂TiO2催化剂的制备表征及其光催化消除甲醇

采用溶胶-凝胶法制备了Ag/TiO2粉体光催化剂,用差热-热重、红外光谱、固体紫外可见光谱等对其进行表征.用甲醇的光催化降解反应作为模型反应,评价了掺银改性TiO2的光催化活性.考察了活化时不同焙烧温度、时间等对Ag/TiO2光催化消除甲醇的影响.实验结果表明,Ag与TiO2的物质的量之比为0.024、活化的焙烧温度为400℃,焙烧时间为3 h的催化剂性能最好,能在紫外光照射下催化消除初始浓度为6.86 g·m-3,流速为15 mL·min-1的甲醇,消除率为98.6%,达到国家排放标准.当甲醇的浓度在4.49 g·m-3、流速为15 mL·mm-1时,消除率达到100%.图8,参16.     

CaFe_2O_4/TiO_2光催化制氢性能

本文制备了p-n复合半导体光催化剂CaFe_2O_4/TiO_2,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)及电化学工作站对光催化剂的结构和性能进行表征。以模拟太阳光催化产氢速率评价p-n复合半导体光催化剂CaFe_2O_4/TiO_2的光催化活性。探讨光催化剂中CaFe_2O_4添加量、甲醛浓度、反应体系pH对光催化产氢性能的影响,并对光催化活性的提高进行了机制分析。结果表明:CaFe_2O_4的导带比TiO_2的导带更负,同时在CaFe_2O_4/TiO_2内存在内建电场,两者均促进了电子从CaFe_2O_4向TiO_2的迁移,增强了光催化活性,0.4%CaFe_2O_4/TiO_2具有最高的光催化活性,2 h内的产氢速率达到0.989 mmol/(g·h)。此外,CaFe_2O_4/TiO_2的稳定性较好,可多次循环使用。     

CNTs负载核壳结构Ag@TiO_2的制备及其光催化性能测试

TiO2只能吸收利用太阳光谱中的紫外光部分,且光生电子和空穴复合很快,从而影响TiO2的光催化效率。为了提高TiO2的光催化能力,研究者致力于TiO2的掺杂修饰,本文引入了碳纳米管(CNTs)和金属银纳米粒子,旨在提高TiO2的分散性,阻止光生电子和空穴的复合。首先通过溶剂热方法成功制备了单分散且大小均一的核壳结构Ag@TiO2纳米材料,随后采用浸渍法将酸化处理的CNTs引入Ag@TiO2核壳结构的体系中,制备了CNTs修饰的Ag@TiO2纳米复合材料(CNTs-Ag@TiO2)。紫外光降解的实验结果表明,该复合材料具备增强的TiO2光催化性能,在光催化分解水与光催化降解污染物方面具有很好的应用前景。     

原位光沉积Cu提升UiO-66-NH_2光催化制氢性能的研究

金属-有机骨架(MOFs)材料UiO-66-NH_2用于光催化分解水制氢需要负载贵金属助催化剂,如Pt,但考虑贵金属价格昂贵,笔者以价格低廉的过渡金属Cu做产氢助催化剂,采用原位光沉积方法制备Cu/UiO-66-NH_2复合光催化材料.结果表明,沉积Cu可以促进UiO-66-NH_2的可见光光催化制氢性能.在优化的Cu担载量为6.0%(m/m),Cu/UiO-66-NH_2最高产氢速率为40μmol·h~(-1)·g~(-1),与负载1.0%-Pt/UiO-66-NH_2(m/m)材料的产氢速率相当.高光催化制氢性能归因于UiO-66-NH_2中光生电子可以向Cu助催化剂传输,从而提升电子-空穴对的分离.实验结果为过渡金属用作MOFs产氢助催化剂提供了实验基础.     

磁控溅射制备Ag/TiO2复合薄膜的光催化降解性能

为了提高TiO2薄膜的光催化效率,利用中频交流磁控溅射技术,采用Ti和Ag金属靶制备了Ag/TiO2复合薄膜.利用X射线光电子能谱、 X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复合薄膜的成分、结构和表面形貌,并研究了其光催化降解性能.结果发现: Ag在厚度较薄时以聚集颗粒形式存在; 在Ag膜厚度为15 nm时, Ag/TiO2复合薄膜与TiO2薄膜相比其光催化效率可提高2倍; Ag/TiO2复合薄膜对亚甲基蓝的光催化降解效率与复合薄膜的透射率均随Ag膜厚度增加逐渐下降,其原因是Ag膜厚度不断增加,最终完全覆盖TiO2薄膜表面,阻挡了TiO2薄膜与污染物的有效接触, Ag作为光生电子捕获剂的有利影响消失.     

Cu2O/(rGO-TiO2)复合薄膜的制备及其光催化产氢性能

在氧化亚铜（Cu_2O）和二氧化钛（TiO_2）的复合材料中,引入石墨烯（rGO）,制备出新型的Cu_2O/(rGO-TiO_2)光催化薄膜. 首先通过电化学沉积法在铜片上制备Cu_2O;然后通过水热法在TiO_2悬浊液中,将氧化石墨烯（GO）还原为rGO,并制备出rGO-TiO_2复合光催化颗粒;最后将rGO-TiO_2涂覆在Cu_2O表面制备出Cu_2O/(rGO-TiO_2)光催化剂. 催化剂的形貌和表面特征采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）进行表征,材料晶体结构采用X射线衍射（XRD）和拉曼光谱（Raman）分析,其光学特性采用紫外-可见漫反射分光光度计（UV-Vis DRS）、荧光分光光度计（PL）进行表征. 结果表明:与Cu_2O-TiO_2比较,Cu_2O/(rGO-TiO_2)薄膜表现出很强的光催化产氢性能,其中负载rGO质量分数为1.0%的样品Cu_2O/(1.0% rGO-TiO_2)薄膜在300 W氙灯的照射下,对体积分数为20%的甲醇溶液进行光催化反应,其产氢速率（326 mmolh-1m-2）是Cu_2O-TiO_2薄膜产氢速率的3.5倍. 此外,分别探讨牺牲剂类型和pH对Cu_2O/(rGO-TiO_2)光催化薄膜的光催化产氢活性的影响. 结果表明:在体积分数为20%的甲醇水溶液（中性）中,该催化剂的产氢性能最佳.     

北京昆玉河夏季水-气界面CO2通量日变化研究

以昆玉河为例,采用LGR-动态通量箱法,对城市河流夏季水-气界面CO2释放通量进行24h连续监测．结果表明,观测点处水-气界面CO2释放通量具有明显的日变化特征．24h内CO2释放通量在-27．18～12．51mg·m1·h1,平均值-7．28mg·m-2·h-1,昼间平均值为-8．81mg·m-2·h-1,夜间平均值为-4．22mg·m-2·h．24h内水-气界面CO2通量,极大值出现在21：20为12．51mg·mq·h-1,极小值出现在6：20为-27．18mg·m1·h～．在夏季城市河流水-气界面CO2通量受到气温、风速、总磷（TP）、总氮（TN）、总碱度（TA）等因素影响,使城市河流成为大气CO2的碳“汇”之一．     

Ag／TiO2中空纳米纤维结构材料的太阳光催化性能

利用一种模板辅助的两步法制备银修饰的TiO2中空纤维光催化纳米结构材料（Ag／TiO2）,借助于扫描电子显微镜（SEM）,X光电子能谱（XPS）,X线衍射（XRD）,uVvis光谱,Zeta电位等技术以及亚甲基蓝（MB）在不同光源条件下的降解脱色对目标材料结构、性能等进行了表征．结果表明：在空气气氛和适当温度下处理前驱材料（Ag＋-Ti4＋／CF）可以同时实现模板（CF）的去除,Ti4＋→TiO2和Ag＋→Ag的原位转化;材料的纳米纤维结构化和适量Ag（0．20％,质量分数）的引入有利于其太阳光催化性能的提高;该纤维材料易于分离,再利用．该纳米纤维结构材料良好的太阳光催化性能是众多因素协同作用的结果．     

纳米Ag/TiO2对溴虫腈的光催化降解

用紫外杀菌灯为光源,Ag/TiO2,SDS/Ag/TiO2和TiO2作光催化剂对悬浮液中溴虫腈进行光催化降解,并采用高效液相色谱、液-质联用仪和紫外-可见分光光度计对降解过程浓度变化进行分析。研究结果表明:在100mL混合中性溶液中,当溴虫腈质量浓度为100mg/L、催化剂质量浓度为1.0g/L、温度为室温条件下,溴虫腈5h的降解率分别为78%,65%和55%(空白实验为32%)。用上述3种催化剂为光降解源和空白实验制备4种纳米农药水乳剂,于玻璃上涂膜后在相同条件下进行太阳光降解实验,各制剂中溴虫腈降解率分别为62%,53%,34%和13%;在酸性条件下,溴虫腈分子和催化剂的吸附及氢键的形成十分有利,这有利于溴虫腈的降解;紫外光、太阳光下溴虫腈分解的主要中间产物为氯苯,其他中间产物含量较少。     

一个新的有机光敏剂的合成、表征及其敏化纳米TiO_2光解水析氢性能研究

以三苯胺和苯乙酮为原料,设计合成了一个新的具有D-π-A结构的有机光敏剂(E)-2-氰基-2-((Z)-5-(4-(二苯基氨基)亚苄基)-4-苯基噻唑-2(5H)-亚基)乙酸乙酯(TPAD),并通过核磁1 HNMR,13 CNMR,IR,UV-Vis,XRD和SEM等手段对目标化合物的结构和性质进行表征.制备了复合光催化剂TPAD/Pt(w=0.5%)TiO_2,构建了以TPAD/Pt(w=0.5%)/TiO_2为光催化剂,三乙胺为牺牲剂的产氢体系,系统研究了三乙胺的体积分数、乙腈与水的比例及溶液的pH值等因素对目标光催化剂析氢活性的影响.结果表明:在可见光照射下,当三乙胺的体积分数浓度为5%,pH值为10,乙腈/水的体积比为1∶1时,经3h光照后,体系的析氢量达最大值370μmol,平均析氢速率达25 933.3μmol·h-1·g-1.     

复合催化剂AgI-Ag3PO4/TiO2纳米带的制备及其光催化性能研究

通过化学沉淀法在TiO₂纳米带上首先制备了Ag₃PO₄/TiO₂,然后利用离子交换法成功将AgI负载到Ag₃PO₄上,制备了具有优异催化活性的复合催化剂AgI-Ag₃PO₄/TiO₂。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射仪（XRD）、X-射线光电子能谱（XPS）等分析方法对复合催化剂的形貌、晶型结构、元素组成等进行了表征,结果表明：TiO₂纳米带形貌规整,宽度在50~400 nm之间,AgI-Ag₃PO₄纳米颗粒均匀地负载于TiO₂纳米带表面;TiO₂纳米带晶型为典型锐钛矿相,AgI为六方晶相的β-AgI,Ag₃PO₄为立方晶相;AgI-Ag₃PO₄/TiO₂中Ag元素以+1价态存在于催化剂中,没有Ag单质析出,表明复合催化剂结构稳定。以罗丹明B作为复合光催化剂的模型反应物,评估了不同批次、AgI/Ag₃PO₄不同比例催化剂的光催化性能,结果显示：AgI-Ag₃PO₄/TiO₂系列催化剂的催化活性均高于单独的TiO₂、Ag₃PO₄和AgI;当AgI与Ag₃PO₄物质的量比为3∶5时,AgI-Ag₃PO₄/TiO₂具有最高的光催化效率,该催化剂在30 min后对罗丹明B的降解率可达到98.7%,并且在多次重复实验后仍然保持较高的催化活性。     

Sb2S3:P3HT共混物改善TiO2纳米棒阵列钙钛矿太阳电池的性能

为解决钙钛矿太阳电池中MAPbI₃的不稳定性问题,提高电池性能,对以TiO₂纳米棒阵列作为电子传输层、Sb₂S₃:P3HT共混物作为钙钛矿MAPbI₃修饰层的太阳电池进行了研究。首先,以SbCl₃作为锑源,Na₂S₂O₃作为硫源,采用溶剂热法制备合适尺寸的Sb₂S₃纳米球;其次,通过超声分散法将Sb₂S₃与P3HT在氯苯溶液中共混得到Sb₂S₃:P3HT共混物,将其旋涂于沉积了MAPbI₃薄膜的TiO₂纳米棒阵列上,形成FTO/TiO₂NR/MAPbI₃/Sb₂S₃:P3HT复合膜,制备成TiO₂纳米棒阵列MAPbI₃/Sb₂S₃:P3HT太阳电池;最后,采用SEM,XRD,J-V曲线和紫外可见吸收光谱等方法进行表征和测试。结果表明,制备的结构为FTO/TiO₂NR/MAPbI₃/Sb₂S₃:P3HT/Spiro-OMeTAD/Ag的太阳电池,能量转换效率（PCE）最高达到了14.73％,与未采用Sb₂S₃:[JP]P3HT共混物修饰的TiO₂纳米棒阵列MAPbI₃太阳电池相比,能量转换效率得到了明显提升。因此,Sb₂S₃:P3HT共混物能避免出现钙钛矿MAPbI₃被氧化的不稳定性问题,可有效提高TiO₂纳米棒阵列MAPbI₃太阳电池的性能。     

染料敏化TiO2纳晶太阳能电池研究进展

介绍染料敏化纳米晶 Ti O2 太阳电池的结构及其原理 ,对影响其光电转换效率的关键因素如纳米 Ti O2 膜、敏化染料、电解质做了探讨 .同时 ,对有机太阳能电池进行讨论并提出今后的研究方向 .