光电催化协同降解曙红研究

比较了光催化法、电解氧化法和光电催化法对模型污染物———曙红的降解效果,对光电催化法降解曙红进行了重点研究,考查了pH、电流密度和曙红浓度对降解效果的影响,并对在不同pH下光电催化降解曙红的动力学进行了研究.研究结果表明:光电催化法对曙红的降解率高于电解氧化法和光催化法,电解和光催化之间存在着协同效应;光电催化法对曙红的降解率随pH的升高而下降;在较低的电流密度范围内(低于10.0 mA/cm2)增大电流密度可明显增强曙红降解效果,而过大的电流密度则没有明显的促进作用;曙红降解率随曙红初始浓度的增加而降低,而降解浓度则随曙红初始浓度的增加而增加.在反应的初始阶段曙红的降解符合一级动力学方程,溶液在pH为4.0、7.0、11.0时,速率常数分别为k=8.335×10-2m in-1、1.69×10-2m in-1、1.0×10-2m in-1.     

电解质影响光电耦合处理效率的试验研究

实验研究了不同电解质对光电催化剂阳极的影响,采用分光光度法测定了光电催化降解率随时间的变化.结果表明,电解质对光电催化反应是有影响的,起反应的是阴离子而不是阳离子,电解质的存在能提高光电催化效率,与SO42-、Cl-相比,CO32-的存在去除率较高.     

TiO2薄膜的光电催化性能及电化学阻抗谱研究

用直流磁控溅射法在钛网上制备了TiO2薄膜催化剂,采用电化学阻抗谱（EIS）对其阻抗谱特征进行了表征.同时以偶氮酸性红溶液为模型污染物,验证了此工作电极在不同条件下的光电催化活性与阻抗谱之间的关系.研究表明：光电催化实验中TiO2薄膜在同时有紫外光和外加阳极偏压的情况下,有效实现电子-空穴分离,具有最好的催化活性;最佳的外加阳极偏压值为0.3V;其EIS Nyquist图上阻抗环半径也在此时最小,最容易发生反应,与光电催化实验结果一致.     

光电催化还原二氧化碳概览

光电催化还原二氧化碳(CO_2)利用光能和电能可以将二氧化碳转化为液体燃料或其他有机化合物,还原过程结合了光催化还原和电化学还原的优点,具有巨大的应用潜力。通过简要介绍并比较光催化转化、电催化还原和光电协同催化还原CO_2的原理和特点,得出光电催化还原CO_2具备诸多优点,并对光电催化还原CO_2的影响因素进行了分析,最后对其未来的研究方向进行了展望。     

钒酸铋光电催化分解水的研究进展

光电化学(photoelectrochemical, PEC)催化分解水制氢被认为是生态友好、规模化和可持续性地转化与储存太阳能的理想途径之一,但光阳极较低的工作效率限制了PEC分解水的发展.近年来,钒酸铋光阳极因具有较高的理论光电流密度受到科学界的广泛关注.大量的工作聚焦在如何将钒酸铋光阳极所具有的理论潜力尽可能地发挥并应用至PEC分解水制氢.本文通过回顾和分析钒酸铋光阳极的吸光效率、光生载流子分离效率与表面催化产氧效率3个方面的研究进展,对高性能钒酸铋光阳极的设计思路与合成方法进行评述、总结与展望,为进一步挖掘钒酸铋光电极的潜力与开发下一代光电极提供参考和思路.     

光电催化分解水和还原CO2研究进展

 介绍了光电催化（PEC）分解水和还原CO₂的基本原理、研究进展。探讨了提高PEC效率的关键策略，主要包括通过能带调控、形貌控制和敏化提高光吸收，通过助催化剂促进表面反应，以及通过构建局部偶极或异质电场、形貌调控和界面修饰促进电荷分离与传输等。     

纳米ZnO电极的制备及光电催化降解苯酚的研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米ZnO粉体,通过X射线衍射和透射电镜研究了纳米ZnO粉体的结构和形貌。XRD和TEM测试表明,所制备的ZnO粉体,具有六方晶系纤锌矿结构,晶粒平均线性粒径约为30 nm。以涂覆法制备纳米ZnO电极,考察外加电压、电极间距离和支持电解质浓度对苯酚降解率的影响。结果表明:在室温(20℃)下,外加电压2.0 V、电极间距离为0.60 cm、支持电解质Na2SO4的浓度为0.070 mol/L时,苯酚的降解率可达70%。动力学研究表明,苯酚降解反应为一级反应。     

ZnO/WO_3纳米片薄膜的光电催化性能研究

采用水热法在不锈钢基底上制备WO3纳米片阵列,然后将其浸渍于不同浓度Zn(NO_3)_2溶液中以负载ZnO纳米颗粒,从而制备出ZnO/WO_3纳米片薄膜。采用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和电化学阻抗图谱(EIS)等方法对ZnO/WO_3复合薄膜的形貌、结构、物相组成和光电性能等进行分析,重点考察了薄膜电极对亚甲基蓝(MB)的光电催化降解性能。结果表明,WO_3纳米片均匀垂直于基底生长,Zn元素以ZnO颗粒的形式分布在WO_3表面;ZnO的引入促进了WO_3中产生的光生电子-空穴对的分离,从而使ZnO/WO_3复合薄膜表现出比纯WO_3薄膜更优异的光电性能和光电催化活性;在Zn(NO_3)_2浸渍液浓度为20mmol/L时,所制ZnO/WO_3复合薄膜具有最佳的光电催化性能,在MB溶液初始浓度为10mg/L、外加偏压为0.8V、光照1h的条件下,采用该样品对MB的降解率达96.5%,并且复合薄膜具有良好的循环稳定性,在重复使用5次后,对MB的光电催化降解效率没有明显降低,有望在实际污水处理中得到应用。     

纳米Cu 2O/碳纳米管复合膜电极制备及其光电性能

以铜醇盐为原料,搀杂碳纳米管(CNT)采用溶胶-凝胶法在FTO玻璃基片上制备Cu2O/CNT薄膜,通过X射线衍射仪,电镜等分析和表征,确定了Cu2O/CNT薄膜的性质和结构;并对CNT 加入量的控制来研究膜阻抗的变化和光电催化性能的改变.通过循环伏安和交流阻抗测试表明Cu2O/CNT复合膜有更低的膜阻抗和优异的催化活性,在偏压-0.5V的条件下膜的光电流可以达到0.15mA. 由此证明了CNT 的搀杂有效的提高膜电极的光电催化活性和电导率.     

掺锑二氧化锡电极光电催化降解甲基橙的研究

以无机金属盐SnCl4·5H2O和SbCl3为原料,采用溶胶-凝胶提拉法制备得到光电催化性能良好的掺锑二氧化锡薄膜电极.以该电极为工作电极,气体扩散电极为对电极,250 W高压汞灯(365 nm)为侧光源,对甲基橙的光电催化降解进行了研究.结果表明,该电极具有四方形的金红石结构,在外电压为2.0 V,pH值为3,涂覆层数为5层的条件下对初始浓度为20 mg/L的甲基橙溶液光照60 min,降解率达100%.