BiOBr/BiPO_4复合光催化剂的原位合成及光催化性能研究

通过阴离子交换法在BiOBr表面原位生长BiPO_4制备BiOBr/BiPO_4复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)以及瞬态光电流等手段对所得BiOBr/BiPO_4复合光催化剂进行表征,并以甲基橙(MO)为降解目标,在模拟太阳光下评价催化剂的光催化性能。结果显示,在模拟太阳光下,相较于纯的BiOBr和BiPO_4,BiOBr/BiPO_4复合光催化剂表现出优越的光催化降解效率,当BiOBr与BiPO_4摩尔比为9:3时,对MO的降解速率达到最大。复合物的光催化活性提升可能是由于在BiOBr表面原位生成BiPO_4后形成p-n异质结,抑制了光生电子-空穴对的复合,对BiOBr/BiPO_4复合光催化剂中形成的光生载流子的分离起到促进作用。     

微波制备Co~(2+)掺杂BiOBr催化剂及其光催化性能

采用微波法制备了BiOBr及Co~(2+)掺杂的BiOBr光催化剂,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)以及紫外–可见吸收光谱(UV-vis)对制备的催化剂材料进行表征,并以罗丹明B为目标污染物对催化剂的光催化性能进行研究.结果表明Co~(2+)掺杂能够有效地提高BiOBr的光催化活性,这主要是因为Co~(2+)的掺杂有效地提高了BiOBr光催化剂中光生电子–空穴的分离效率.     

等离子体处理的Pd/BiOBr光催化剂及其光催化性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和KBr为原料,采用水热合成法制备了BiOBr光催化剂.然后将制备好的BiOBr运用低温等离子体技术处理制备了Pd/BiOBr光催化剂.运用N_2-物理吸附脱附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对催化剂的结构和晶型进行了表征,利用光致发光(PL)谱、紫外可见漫反射吸收光谱(Uv-Vis DRS)技术和瞬时光电流谱对催化剂的光电特性进行了测定.并以染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)及无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)为底物,在可见光(λ≥420nm)条件下考察了Pd/BiOBr的光催化降解性能,结果表明Pd/BiOBr催化剂较纯BiOBr光催化效果显著提升,在反应11h时对RhB矿化率达到70%.同时分析了BiOBr和Pd/BiOBr对RhB光催化降解过程中活性物种,表明BiOBr在降解过程中主要涉及O_2·~-氧化,Pd/BiOBr对RhB光催化降解过程中超氧和空穴同时起作用.     

微波辅助法制备Ba~(2+)掺杂BiOBr催化剂及其光催化性能

以硝酸铋、溴化钾和氯化钡为主要原料,采用微波辅助法制备了纯BiOBr和高催化活性的Ba~(2+)掺杂Bi OBr光催化剂,通过XRD、SEM、UV-vis、PL对催化剂样品进行表征.以罗丹明B(RhB)溶液为目标污染物进行光催化降解实验,测试催化剂的光催化活性.结果表明:Ba~(2+)-BiOBr的光催化活性明显优于纯BiOBr,仅需经过55 min就可以将质量浓度为20 mg/L的RhB溶液完全降解.这主要是因为Ba~(2+)的掺杂有效地提高了BiOBr光催化剂中光生电子–空穴的分离效率.经过3次循环降解RhB溶液,Ba~(2+)-BiOBr的光催化活性没有明显降低,证明光催化剂具有很好的稳定性.捕获实验表明,空穴(h+)和超氧自由基(·O_2~-)为光催化过程中最主要的活性物种.     

Tb3+掺杂Bi2 WO6光催化剂的制备及其光催化性能研究

为进一步提高Bi2 WO6光催化剂的可见光催化性能,采用水热法制备稀土离子Tb3+掺杂Bi2 WO6光催化剂,采用X射线衍射( XRD)、X射线荧光光谱( XRF)、傅里叶红外光谱( FT-IR)、场发射扫描电镜( FESEM)、紫外-可见漫反射光谱( UV-Vis DRS)等手段对样品进行了表征。考察掺杂Tb3+后样品在可见光下降解罗丹明B( RhB)的光催化性能,研究Tb3+掺杂量对样品光催化性能的影响。结果表明,适当的Tb3+离子对Bi2 WO6的掺杂能提高其光催化活性。当Tb3+的掺杂量为0.5mol%时,光催化效果最好,在90 min内,对初始浓度为10 mg/L的RhB溶液的降解率达98.8%。     

双掺杂二氧化钛的制备及其在降解染料废水中的应用

作者研究了溶胶-凝胶法制备的Sm、Ag共掺杂的TiO2,并用XRD、TEM等技术表征了催化剂的形貌、结构及吸光性能,样品的表征与光催化活性测试结果表明,Sm离子的引入使催化剂增加了储氧能力及热稳定性和选择性,Ag离子的掺杂显示了电荷分离抑制了光催化的促进作用和对氧气还原反应的催化作用.两种离子的引入使TiO2样品的拓宽了光响应范围,使可见光吸收强度增大.     

g-C3N4/Bi2O3复合型催化剂的制备及光催化性能研究

采用碾磨-焙烧法制备得到了g-C3N4/Bi2O3复合型催化剂.利用XRD、SEM、FT-IR、XPS、DRS及PL对所得样品进行了表征.以甲基橙溶液为模拟有机污染物,考察了g-C3N4/Bi2O3复合型催化剂的可见光催化性能.结果表明,复合结构的g-C3N4/Bi2O3催化剂光谱响应范围拓宽至可见光区域,且g-C3N4/Bi2O3复合型催化剂的催化性能均明显优于单组分.其中,50 wt% g-C3N4/Bi2O3复合物对甲基橙可见光降解性能最佳.催化活性提升的主要原因是复合结构的形成有效促进了光生电子与空穴对的分离.此外,活性物种捕获实验结果表明,光生空穴(h＋)及超氧自由基(·O)为该光催化反应过程中的主要活性物种.     

离子液体制备碳氮硫共掺杂TiO_2及其光催化性能的研究

以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([EMIm]HSO4)离子液体为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法制备碳、氮、硫共掺杂TiO2(CNS-TiO2)。用比表面孔隙仪、X射线衍射仪、扫描电镜、紫外-可见漫反射、X射线光电子能谱和表面光电压仪对制备的光催化剂进行了表征,以甲基橙为模拟污染物,在模拟太阳光照射下考察了光催化性能。结果表明:所制备的CNS-TiO2拥有更高的比表面和电荷分离速率,并对可见光有响应;CNS-TiO2的光催化活性是纯TiO2的3倍。     

掺杂稀土元素La对TiO2纳米粉末光催化制氢性能的影响

为了改善TiO_2体系的光催化制氢性能,以La元素为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂La的TiO_2纳米粉末,并研究了掺杂La对光催化制氢性能的影响。结果表明:La离子的掺入导致TiO_2体系吸收边红移,禁带宽度减小;随着La离子的掺入,样品的制氢性能呈现先增大后减小的趋势。当La离子掺杂的摩尔分数为3%时,体系具有最优光催化制氢性能,光催化3 h的制氢量达到577.5μmol/g,比未掺杂的TiO_2纳米粉末性能增强了4.1倍,且经5次循环利用后仍表现出良好的光催化稳定性。研究同时发现,La离子具有调节TiO_2体系表面氧空位浓度的作用。氧空位有利于光生电子的俘获,实现光生载流子分离,从而有利于增强TiO_2体系的光催化制氢性能。     

Ag_2CO_3/Ag_2O异质p-n结光催化剂的制备及其可见光光催化性能

采用光分解法成功在Ag2CO3颗粒上制备了Ag2CO3/Ag2O异质p-n结.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)和紫外-可见光分光光度计对样品的结构、形貌和光学性能进行表征.以甲基橙(MO)为模型污染物,考察Ag2CO3/Ag2O复合光催化剂在可见光下作用下的光催化性质.结果表明,Ag2CO3/Ag2O异质p-n结能够促进光生电荷的分离,有效提高了Ag2CO3的可见光光催化活性.光催化反应进行80 min后,Ag2CO3/Ag2O复合光催化剂对甲基橙降解率达到86%,而纯Ag2CO3只能降解51%的甲基橙.结果表明表面修饰Ag2O的Ag2CO3复合材料是一种高活性的光催化剂.     

光还原法制备Ag/Bi2WO6可见光催化剂及其性能研究

利用离子液体辅助醇热法制备了具有较高活性的Bi_2WO_6可见光催化剂,并进一步采用光还原法将Ag纳米粒子负载到Bi_2WO_6催化剂表面.利用Ag良好的导电性以及表面plasma效应,有效增强了催化剂的可见光吸收,降低了光生载流子复合的几率,显著提高了污染物降解的光催化活性.同时确定了最佳Ag含量和反应条件.     

BiOBr/g-C_3N_4纳米薄片复合光催化剂的制备及性能

用化学剥离法处理石墨相氮化碳制得纳米薄片,在超声条件下与BiOBr复合制备得到BiOBr/g-C_3N_4(CNBi)复合光催化剂.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)等测试手段对该光催化剂进行了表征和分析;以甲基橙为模拟污染物,评价样品的可见光(λ420nm)催化性能.XRD和TEM结果显示,经浓硫酸处理后g-C_3N_4被剥离为纳米薄片,并且与BiOBr成功复合形成纳米异质结.UV-vis结果显示,CNBi样品的吸收边为425nm(禁带宽度约为2.93eV),介于BiOBr和g-C_3N_4纳米薄片之间.光催化试验结果表明,与单纯的BiOBr和g-C_3N_4纳米薄片相比,CNBi复合光催化剂具有更高的催化活性,BiOBr含量为30%的催化剂在2h内对甲基橙的降解效率接近100%.     

离子液体中钴离子掺杂纳米二氧化钛的制备及其光催化性能研究

以钛酸四正丁酯为原料,以离子液体溴化1-乙基-3-甲基咪唑以为反应介质,制备未掺杂TiO2(TiO2-IL)和钴离子掺杂的纳米TiO2(Co/TiO2-IL),并用XRD、UV-Vis、光生电流等进行表征。以邻硝基苯酚作为降解目标,在紫外光下研究Co/TiO2-IL的光催化活性。结果表明,Co/TiO2-IL的光催化活性高于没有离子液体的反应介质中制备的Co/TiO2,这表明了离子液体可以提高TiO2的光催化活性。而且,研究了溶液的pH对Co/TiO2-IL催化活性的影响,Co/TiO2-IL在酸性条件下具有更好的光催化活性。     

离子液体辅助制备ZnO及其光催化活性

采用并流沉淀法在1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐辅助下制备了纳米ZnO光催化剂(ILZnO),以甲基橙为模拟有毒难降解有机污染物对催化剂的光催化脱色性能进行了考察。用BET比表面(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(DRS)和表面光电压谱(SPS)对所制备的催化剂进行了表征,结果表明:在合成系统中添加离子液体后,制备的ZnO的比表面、光诱导电荷分离速率和光催化活性分别提高了2倍、25倍和17.6%。     

BiOBr/TiO2复合光催化材料的制备及其光催化性能的研究

采用水热法制备了TiO_2、BiOBr、BiOBr/TiO_2复合光催化剂材料,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)、红外吸收光谱(FTIR)对其进行表征,并以甲基橙为降解物,进行了光催化性能的研究。结果表明:复合材料BiOBr/TiO_2中BiOBr和TiO_2不同的质量比、水热反应温度、水热反应时间、对BiOBr/TiO_2复合光催化剂的光催化性能都有影响,当BiOBr/TiO_2的质量比为1:1、水热反应温度为160℃、水热反应时间12 h,BiOBr/TiO_2复合光催化剂的光催化活性最佳,甲基橙降解率可达97.19%。     

Mo掺杂C_3N_4的制备及其光降解罗丹明B性能研究

该文以三聚氰胺和乙酰丙酮钼(C10H14MoO6)为前驱体,通过简单的热缩聚法成功地制备出钼(Mo)掺杂石墨氮化碳(g-C_3N_4)催化剂(Mo/g-C_3N_4)。采用X-射线衍射光谱(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)等分析手段对催化剂的结构和光学特性进行表征,并通过可见光催化降解罗丹明B(RhB)实验来研究催化剂的光催化性能。研究结果表明,当Mo掺杂量为0.2%时,Mo/g-C_3N_4呈现出最佳的光催化降解效果,其降解速率为57.6%,是g-C_3N_4的2.5倍。Mo金属的掺杂扩大了g-C_3N_4可见光吸收范围,提高光生电子-空穴的分离效率,有利于光催化活性的提升。该研究对实际中工业有机污染物的治理提供一定的理论指导意义。     

中空CdS/PANI复合微球的制备及其光催化产氢研究

通过硬模板法制备中空CdS微球,并利用苯胺在微球表面聚合制备了形貌良好的中空CdS/PANI复合微球光催化剂.通过调控CdS和苯胺的配比,得到不同形貌的复合结构,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL)、紫外光电子能谱(UPS)和电流-电压曲线(CV)等手段对催化剂进行了表征,并在可见光照射下进行光催化产氢,评估其光催化活性.结果显示,与中空CdS微球相比,中空CdS/PANI复合微球光催化剂表现出更好的光催化活性和循环稳定性,产氢速率最高可达328μmol·g~(-1)·h~(-1),比单一的CdS光催化剂提升了2.1倍(157μmol·g~(-1)·h~(-1)).经过5次循环实验,中空CdS/PANI复合微球的光催化活性几乎没有下降.这可能是因为PANI的引入,使得光生空穴转移到了PANI上,而光生电子留在CdS表面催化产氢.这一方面抑制了CdS在光催化过程中的光腐蚀效应,另一方面也使光生电子-空穴对得到有效分离,进而提升了其光催化活性和循环稳定性.     

花状Ce-BiOBr的制备及其高效光催化降解卡马西平

笔者采用溶剂热法合成一系列不同掺杂比的Ce-BiOBr光催化剂，用不同比例的乙二醇和水作为溶剂探究乙二醇(EG)对Ce-BiOBr光催化剂形貌的影响.合成的催化剂通过XRD,XPS,SEM,FT-IR,UV-Vis和BET等测试手段进行表征与性能测试，并用于光催化降解卡马西平污染物，探究共存无机离子对Ce-BiOBr光催化性能的影响.结果发现：与BiOBr相比，Ce(Ⅲ)的掺入极大地提高了电子空穴的分离与转移效率；利用不同比例的乙二醇和水作为溶剂时，BiOBr的形貌发生了明显的改变，使得原本的BiOBr纳米片尺寸变小，厚度变薄，团聚成类花状形貌；其中，0.5EG-5%Ce-BiOBr的光催化活性最高，在可见光下70 min可降解98%的卡马西平.根据催化剂的导带、价带电位，以及活性物种捕获实验，提出了可能的光催化反应机制.     

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.     

苝二酰亚胺敏化TiO_2可见光光催化降解罗丹明B

采用水热法制备了苝二酰亚胺(PTCDI)敏化的光催化剂TiO2/PTCDI以及PTCDI和酞菁铜(CuPc)共敏化的可见光光催化剂(TiO2/PTCDI)-CuPc。利用XRD,TEM和UV-Vis光谱对催化剂进行表面形貌和结构表征。以罗丹明B的光催化降解为模型反应,考察敏化样品的可见光光催化性能。研究表明染料共敏化样品(TiO2/PTCDI)-CuPc的活性比TiO2和TiO2/PTCDI分别提高了223%和113%。应用能带结构理论,阐明了TiO2/PTCDI和(TiO2/PTCDI)-CuPc的光生电子转移路径和光催化降解机理。