黑磷光催化研究进展

非金属晶体黑磷(BP)是最稳定的磷的同素异形体,不会在空气中发生自燃。而磷烯作为一种薄片状的黑磷,因其广泛的来源、高化学稳定性以及优良的电导率而在环境净化和能源转换领域引起了广泛的关注。对黑磷结构特征与制备方法进行了介绍;对黑磷的形貌调控策略(溶剂热法、机械破碎法等)及其应用(光催化二氧化碳还原、光催化裂解水产氢、光催化固氮以及放射性元素提取)进行了总结;最后,对黑磷在光催化领域的发展提出了展望。     

红磷基光催化材料领域的研究进展及展望

红磷(Red Phosphorus,RP)由于具有较窄的带隙，可响应可见光，又因其具有廉价易得的优点，近年来在光催化领域受到了广泛的关注.文章综述了RP及其同素异形体的性质、RP的光催化机理、RP基光催化剂、RP及其异质结构以及RP及其复合材料光催化剂的研究进展，对今后RP光催化剂的研究做了展望，提出RP在光催化中的应用的重要意义、开发RP制备新方法、在CO₂转化及其污水治理中的实际应用前景.     

BiOBr光催化还原二氧化碳研究进展

近年来，温室效应导致的环境问题日趋严重，科学家们致力于研究高效转化CO₂等温室气体的技术.以太阳能为驱动力的光催化技术，可以将CO₂转化成甲烷、甲醇、甲酸等高附加值的碳氢燃料，从而缓解环境污染和能源危机.BiOBr因其具有独特的层状结构，成为光催化还原CO₂领域的研究热点.综述了BiOBr实现CO₂高效转化的研究进展，重点分析了BiOBr的结构和性质，从分子反应过程、原位红外技术和密度泛函理论(DFT)计算3个方面探讨了BiOBr光催化还原CO₂的反应机理，最后展望了BiOBr在CO₂光还原领域的研究前景和发展趋势.     

单原子催化剂光还原二氧化碳研究进展

光催化将CO₂转化为有价值的化学燃料得到广泛研究，但光子吸收效率差、光生电子-空穴对容易复合、活性位点缺乏等问题，限制了光催化剂的催化性能.单原子催化剂(SACs)由于在增强光催化系统的捕光、电荷转移动力学和表面反应方面具有明显的优势，且金属以单原子形式负载在载体上，因此对提高CO₂还原效率具有重要意义.综述了SACs的分类、主要表征手段及其光催化还原CO₂的反应机理，并讨论了SACs的发展前景.     

石墨相氮化碳光催化还原CO2研究进展

半导体光催化可以利用太阳能驱动CO₂光催化还原制备碳氢燃料,成为研究热点.石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有制备简便和可见光响应性能的优点,是CO₂还原的热门光催化材料。但是它具有缺陷多、比表面积小和光生载流子易复合等缺点,光催化CO₂还原性能不高.为此,介绍了高CO₂还原活性的g-C₃N₄研究进展,内容包括：(1)g-C₃N₄研究基础(分子结构、制备方法与电子能带结构);(2)高活性g-C₃N₄的分子设计策略(缺陷调控、元素掺杂、表面等离子体处理、单原子催化和异质结构建等),重点讨论了改性方式对g-C₃N₄的光吸收、光电性能和CO₂还原产物选择性的影响.最后建议未来聚焦结晶氮化碳的修饰改性研究,强调利用原位和瞬态表征技术指导高CO₂还原活性...     

金属有机框架材料在光催化领域的应用

金属有机框架(MOFs)材料具有比表面积大、结构可调控、孔隙度高等特点,在许多领域都有潜在的应用价值.本文综述了近年来MOFs在光催化制氢、CO₂的还原、光催化降解方面的研究.此外,本文还探讨了MOFs作为催化材料的优点,对其应用前景进行展望.     

可见光响应氧化物光催化材料制备和性能研究

半导体光催化技术因其能够在清洁能源制备和环境净化方面有很好的应用前景而倍受关注.开发可见光响应光催化材料是半导体光催化领域的研究热点之一.本文围绕可见光响应金属氧化物光催化材料体系的光物理和光催化性能展开论述,主要包括:(1)Ag盐氧化物光催化材料体系;(2)复合光催化材料体系;(3)锑酸光催化材料体系.主要通过改善制备方法、形成复合材料以及氮掺杂等手段提高光催化材料的光催化性能.     

纳米TiO2的制备及其稀土元素掺杂的光催化性能研究进展

二氧化钛是一种半导体材料,具有化学稳定性强、成本低、无毒害、催化活性高等优点,被广泛应用于能源和环保等领域。然而,宽的带隙(3.2 eV)导致TiO₂对可见光的利用率较低,很大程度上限制了其在光催化方面的应用。为了抑制二氧化钛光生载流子的复合,促使二氧化钛的光生电子-空穴对向表面迁移,增加光量子效率,并拓展其在可见光区的光谱响应范围,提高其对太阳能的利用率,许多研究者都通过掺杂等方法对其进行了研究。总结了纳米二氧化钛的制备方法及稀土元素掺杂改性后对其光催化活性的影响,并分析了稀土元素掺杂提高TiO₂光催化活性的原因。     

二维改性碳基材料用于高效光催化产氢

二维碳基材料,因导电性强、比表面积大、成本低廉等诸多优势,被广泛应用于光/电催化等新兴领域,尤其是光催化裂解水产氢技术,普遍被认为是解决当前能源短缺和环境污染问题的有效途径之一。虽然,近年来关于二维碳基材料在光催化产氢领域的研究层出不穷,但其固有的光生电子/空穴分离效率低、还原/氧化能力弱、界面传输速率慢等问题仍亟待解决。因此,如何显著增加二维碳基材料表面催化活性位点密度,提高其在光催化产氢过程中的电子传输速率和稳定性,具有重要的现实意义。以石墨炔(GDY)、氮化碳(C₃N₄)、共价有机框架化合物(COF)、过渡金属碳/氮化合物(MXenes)四种典型的二维碳基材料为研究对象,系统总结了掺杂/空位缺陷和异质结构建两种改性策略对二维碳基材料物理化学性质的影响关系,并深入剖析了其光催化产氢活性增强机制。最后,还对新型二维改性碳基材料的发展和挑战提出了展望,为高性能光催化产氢材料的设计、制备和应用提供理论指导。     

石墨烯在光催化中的应用和研究进展

作为一种新型纳米材料,石墨烯在很多领域都有着广泛的应用,受到了研究者们的高度关注。光催化材料和技术在解决能源和环境问题方面有着非常广阔的应用前景。石墨烯基纳米复合材料具有优良的导电性和电子迁移率、高吸附活性、高比表面积和透明度等优点,可作为一种新型的光催化剂,应用于解决我国日益严重的环境污染问题,加速推进新型能源的发展利用。在光催化应用方面,石墨烯及其复合材料由于具有材料低价易得、光生电子传输性良好和绿色环保等优点,可以在光催化降解有机物、光催化水解制氢和光催化还原二氧化碳中发挥独特作用。介绍了石墨烯材料在光催化领域中的应用,归纳总结了石墨烯参与光催化过程的可能机制。随着石墨烯在光催化领域中应用的快速发展,及时总结和讨论石墨烯在这些领域应用中的最新进展有着非常重要的意义。     

MXenes基光催化剂应用的研究进展

新型二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物(MXenes)是一种二维层状结构材料,它的稳定性、机械性能、电导率、吸附量、比表面积等性能在各个方面都有一定的优势,还有着新奇的层状结构,已经被广泛应用于光电催化、能量存储、电磁干扰屏蔽等其他方面。主要综述了近年来MXenes材料在光催化应用领域中的最新理论和实验工作,包括光催化分解水、二氧化碳还原、处理污染物、光热治疗等诸多方面。最后,对MXenes及其复合材料在新兴领域的未来发展和研究方向提出了独特的见解和展望。     

二氧化钛/金属有机骨架复合材料的制备及其应用

金属有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)由于具有可调控的孔道、高比表面积和孔隙率等特点,在药物运载、气体吸附和分离、传感、发光、催化以及质子传导等领域备受青睐,但MOFs普遍具有较大的带隙以及相对较低的电荷分离效率.二氧化钛(Titanium dioxide,TiO_2)作为半导体材料之一,有高耐用性、低成本、低毒、超亲水性和化学稳定性等特点,在光催化领域具有十分广泛的应用,但本身也存在着一些问题,如粒径小、带隙宽、电子-空穴对复合率高.两种材料的缺点限制了它们在光催化以及其他领域的应用.二氧化钛/金属有机骨架复合材料(TiO_2/MOFs composites)作为新型复合材料,兼具二者优点,可以有效弥补二者缺点,在解决环境、能源问题等方面具有十分广阔的应用.本文基于四种典型结构的二氧化钛/金属有机骨架复合材料,即TiO_2生长于MOFs表面、MOFs包裹在TiO_2表面、MOFs与TiO_2夹心型结构以及TiO_2生长在MOFs孔道内,介绍了二氧化钛/金属有机骨架复合材料的合成方法以及该类复合材料在光催化等领域的应用,总结了不同合成方法对于性能的影响,提出了复合材料在应用上存在的不足,并对复合材料的未来发展进行了展望.     

La和Cu共掺纳米TiO_2光催化转化CO_2研究

采用溶胶-凝胶法制备了La、Cu共掺杂的纳米TiO2粉体,并用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HR-TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术表征了La/Cu/TiO2催化材料的结构和形貌.研究了不同La元素掺杂量对CO2还原产物甲醛生成量的影响.结果表明,质量分数0.1%La/0.6%Cu/TiO2材料的光催化还原CO2性能最佳,以0.2,mol/L NaOH作为还原剂、300,W高压汞灯(主波长为365,nm)为辐照光源、光催化反应6,h时,甲醛的生成量最大,可达304.49,μmol/gcat.     

MXene及其金属复合物在光催化方面的研究进展

近年来,二维(2D)过渡金属碳化物/氮化物(MXene)一直是热门研究领域.MXene最早来源于层状三元碳/氮化物(MAX相)材料的剥离.最初合成的MXene材料是多层的,随着研究的深入,研究人员研发出了制备单层MXene的方法.MXene材料的合成方法不断更新和改进,旨在获得更高质量的MXene材料,并探索其在光催化等领域的应用.由于MXene材料本身的局限性,使其在应用方面有待提高.而贵金属MXene复合材料作为稳定、高效、高活性的催化剂显现出良好的性能.因此,研究者期望将贵金属结合到MXene体系从而应用于实际.本文简要介绍了MXene的相关应用,主要综述了MXene及贵金属MXene复合材料在光催化领域的应用.同时综述了运用多种方法将贵金属负载在MXene材料上的简便合成策略,并对MXene的研究现状、应用方向和未来发展进行了探讨.     

钛酸铟光催化材料的研究进展

开发高效稳定的半导体光催化材料是推动半导体光催化技术应用发展的一个关键问题.钛酸铟作为一种新型的光催化材料,其所具有的特殊晶体结构使其具有优良的光催化性能,可被广泛应用于水分解、有机污染物降解和气体传感器等领域.本文阐述了钛酸铟材料在制备技术及各应用领域的研究进展,并对这类材料的未来发展进行了展望,期望能为相关研究人员...     

Pt/TiO2的制备、表征及其光催化性能研究

以钛酸异丙酯为前驱体，反微乳法和溶胶-凝胶法相结合制备了TiO2纳米粉末，光还原法在TiO2表面沉积责金属Pt。用XRD、XPS对材料进行了表征。结果表明：TiO2为锐钛矿晶型，平均粒径约17 nm，沉积在TiO2表面的Pt主要以单质形式存在。少量以氧化态Pt^2＋存在。光催化结果表明Pt／TiO2的光催化活性比纳米TiO2大大提高，用荧光光谱讨论了Pt／TiO2光催化活性提高的机理。     

磷酸银基复合光催化剂研究进展

采用简单的沉淀法制备复合型AgBr/Ag₃PO₄光催化材料,并通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征分析。探究废水初始pH、光源、通氧量和基团捕获剂对AgBr/Ag₃PO₄去除无机废水氨氮性能的影响。结果表明：在60 W的LED灯照射下,当初始pH为10.0、氨氮初始质量浓度为100 mg/L、氧气流量为0.2 mL/min,AgBr/Ag₃PO₄(质量分数60%)对无机废水氨氮的光催化去除率最高可达79%,且大部分氨氮转化为氮气,所以AgBr/Ag₃PO₄复合材料光催化去除无机废水氨氮的性能优异。羟基自由基·OH是该光催化反应的主要活性物质。

     

铁酸铋的制备及其在废水中的应用研究进展

有机污染是当今社会最主要的环境问题之一,光催化降解有机污染物是一种新型高效的处理方法。BiFeO3是目前唯一的一种在室温下具有铁电性和铁磁性的单相多铁材料,具有窄的带隙与良好的可见光吸收性能,可以将有机污染转换为无毒无害的形式,或完全降解为 CO2 和 H2O。BiFeO3的优良性能,使之在光催化领域有着广阔的应用前景,是研究者的重点关注方向。本文综述了近几年BiFeO3光催化材料常用的制备方法以及其在废水处理中的应用;概述了BiFeO3催化剂的改进(离子掺杂、半导体复合、贵金属沉积等)和反应条件的优化(光源、pH、催化剂浓度等)这两个方面在提高其光催化效果的研究进展;最后总结了BiFeO3材料在废水处理中存在的问题,并对今后的研究进行了展望。     

粒度和形貌对纳米CeO2吸附和光催化动力学参数的影响

纳米材料因其优异的光催化性能而被广泛应用于许多领域。而其性能与催化动力学密切相关,但粒度和形貌对纳米材料光催化动力学的影响规律以及光催化动力学机理尚不完全清楚。本文制备了不同形貌和粒度的纳米CeO₂,测定了吸附和光催化降解的动力学参数,并讨论了形貌和粒度对其吸附动力学、光催化动力学和光催化机理的影响。结果表明,粒度和形貌对纳米材料的光催化动力学有显著的影响。随着粒度的减小,相同形貌的纳米CeO₂的吸附率和吸附速率常数增加,光催化降解率和降解速率常数也增加;球形纳米CeO₂的吸附率,吸附速率常数,光催化降解率和光催化降解速率常数都大于线形纳米CeO₂的;且吸附速率常数的对数和光降解速率常数的对数分别与直径的倒数呈现较好的线性关系;但形貌和粒度对整个光催化过程的动力学级数和机理没有影响。并提出了纳米材料光催化动力学的机理,推导了机理速率方程。纳米材料的光催化动力学机理分为溶液中的被降解物在纳米颗粒表面的吸附、被吸附物质在纳米颗粒表面的光催化降解反应和反应产物的解吸三个基元步骤,其中光降解产物的解吸为光催化动力学的控制步骤,并且光催化降解的动力学级数均为1级。上述纳米材料的光催化降解动力学机理是普遍化的,也就是说,所有的纳米材料均有相同的光催化动力学机理和动力学级数。我们提出的纳米材料的普遍化光催化动力学机理以及粒度和形貌对纳米CeO₂光催化动力学的影响规律,可为其它纳米材料在光催化领域的研究和应用提供重要的指导和参考。     

SrSnO3纳米粒子的合成、表征及其对甲基橙的光降解性能

以硝酸锶(Sr(NO3)2)和结晶四氯化锡(SnCl4.5H2O)为原料,用共沉淀法制备钙钛矿型SrSnO3纳米粒子,并采用XRD、TG-DSC、IR等分析手段对样品的形成过程、物相和结构进行表征.以甲基橙溶液为目标降解物,研究了SrSnO3纳米粒子的光催化性能.结果表明:反应过程中存在着明显的晶型转化,反应温度是制备高纯SrSnO3纳米粒子的关键.反应温度为500℃时,SrSnO3纳米粒子极易形成;随着反应时间的延长,粒子尺寸不断增大.SrSnO3纳米粒子对甲基橙溶液有明显的光催化降解作用,当催化剂浓度为40 mg/L,反应时间为120 min时,降解率可达92.5%.