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.     

可见光驱动的Ti基半导体光催化剂的研究进展

半导体光催化技术在太阳能转换以及环境治理方面具有巨大潜力。TiO₂由于其高的光催化效率、良好的稳定性以及合适的带边电位等,成为了当前研究最多的光催化材料。但TiO₂是宽带隙半导体,对可见光几乎不响应,这极大限制了TiO₂的应用。为了提高TiO₂对可见光的响应能力,提高太阳能的转化效率,相继开发了一系列由TiO₂衍生的Ti基可见光催化剂。首先简单地介绍了半导体光催化机制,然后综述了Ti基半导体光催化剂的分类、增强可见光响应策略以及Ti基可见光催化剂应用现状,最后总结了Ti基可见光催化剂制备及应用过程中所面临的挑战,同时也对未来Ti基可见光催化剂的合成及发展进行了展望。     

TiO_2基可见光响应型光催化材料的研究进展

开发合成可见光响应型光催化材料,是实现太阳能的高效利用的关键,对解决能源短缺和环境污染问题具有重要意义。TiO_2是一种最具代表性的光催化材料。而TiO_2禁带宽度较高导致其光吸收主要发生在紫外区,太阳能利用率低。为改善其光吸收特性,常采用非金属掺杂、金属掺杂及半导体复合对TiO_2进行改性。研究表明,对TiO_2进行杂原子掺杂及半导体复合,能够有效窄化带隙能,拓展吸收边界,促进可见光响应性,提高光催化性能。并展望了TiO_2基可见光响应型光催化材料的未来发展方向。     

金属Ag表面等离子体诱导光催化机理的研究进展

等离子体光催化剂在有机污染物的降解、水的消毒、细菌的破坏以及光伏燃料电池等方面都有潜在的应用前景.本文综述了近年来金属Ag表面等离子体诱导光催化机理的重要研究进展.金属Ag诱导等离子体光催化剂光催化活性的提高大致可以分为三类：对于金属Ag纳米结构复合半导体材料,等离子体Ag纳米结构与半导体界面的直接电子转移发挥了主要作用;对于金属Ag复合AgX(X=Cl, Br, I)材料,光催化活性的提高是基于AgX与金属Ag纳米结构附近强的表面等离子体诱导电磁场的相互作用;对于三元复合等离子体光催化材料系统,光催化活性的增强可以用金属表面等离子体共振效应结合双电荷转移机制来解释复合光催化材料的光催化机制.     

可见光铋系光催化材料的研究进展

近年来,铋系半导体材料由于其独特的电子结构、优良的可见光吸收能力以及在可见光照射下对难降解有机染料具有较好的催化作用而引起人们的广泛关注,成为新型光催化材料的研究热点之一。本文主要从单元、二元以及多元铋系复合氧化物的催化机理、结构特点、光催化性能等方面综述了国内外对铋系光催化剂可见光范围内降解有机物的研究进展,并在此基础上对铋系光催化剂的发展趋势进行了展望。     

二氧化铈-银/碘化银光催化剂的制备及水中有机污染物去除性能

半导体光催化技术对水中有机污染物有较好的处理效果,且不会造成二次污染,因此是一种很有前景的废水处理技术.传统的光催化材料几乎不能有效地利用可见光进行光催化反应,因而寻求和开发出新型可见光驱动光催化材料很有必要.铈作为我国地藏丰富的稀土元素之一,其氧化物二氧化铈有着n型半导体的性质,具有成本低、可作为催化剂复合材料等优点...     

金属表面等离子体增强半导体纳米材料光催化机理研究进展

表面等离子体增强光催化纳米技术近年来引起了人们的极大关注,许多研究者开展了相关研究,在物理、化学、材料等多个领域均取得了重要进展。文章综述了近年来以贵金属为代表的等离子体共振纳米颗粒对半导体材料的光催化增强机理等的研究,包括肖特基势垒、热电子注入、能量共振传递等方面的一些最新进展。针对Ag、Au以及Bi等金属的增强光催化机制进行了分析与归纳,总结了在金属/半导体界面由于等离子体共振引起的材料性能增强的一般规律。此外,还对含贵金属的多元半导体系统的一些最新进展进行了介绍。总的来说,金属增强光催化领域研究已成为当前材料研究与设计领域的一个热点,在有机物氧化/还原、重金属还原、光催化分解水制氢以及CO2光催化等多个关系人类社会发展的重要领域均有重要的作用。     

刺激响应型的多金属氧簇-紫精基化合物的合成与应用

多金属氧簇-紫精基化合物是一类由紫精和多金属氧簇通过配位作用、阴阳离子的静电吸引以及氢键等相互作用构建的化合物.在此类化合物中多金属氧簇作为富电子的无机构筑块起到了提供电子的作用，将电子提供给紫精阳离子，从而赋予材料结构设计多变、良好的光热稳定性、多刺激响应等优点，实现了有机-无机杂化材料应用的升华.文中综述了近年来多金属氧簇-紫精基晶态化合物的合成、结构与性能、刺激响应中的电子转移途径，及其在智能传感、光催化领域的应用研究，最后总结了目前该领域发展的难点和不足，并提出未来的研究方向.      

过渡金属-氧化锌复合材料光催化性能研究新进展

目前环境污染是人们亟待解决的问题之一,水体中的染料导致水污染,并造成水体缺氧,影响水生生物和微生物生长、同时染料毒性较大存在重金属积累.若能通过光催化降解染料废水并同时获取氢气,将实现资源的绿色发展及持续利用.目前光催化剂主要有TiO_2,ZnO,MoS_2,WO_3等金属氧化物半导体,虽然这些半导体材料成本低廉,稳定性好,但是对可见光的利用率低,若将过渡金属与ZnO等材料复合,将会提高对光的利用率.阐述了最近几年间过渡金属-半导体复合材料的制备方法及其光催化性能研究进展.     

负载型复合半导体光助催化二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯

合成和表征了一种铜掺杂(Ni,Mo,O)负载于TiO2/SiO2(TSO)载体上的复合半导体材料,并用于由甲醇和直接光催化合成碳酸二甲酯(DMC).紫外可见光漫反射及测试结果表明:p-n型复合半导体催化剂可以增强对紫外光的吸收及扩展光响应范围,进而提高光催化性能.其中.w=1%Cu-(Ni,Mo,O)/TSO催化体系具有显著的反应活性和DMC选择性.     

Ag_(10)Si_4O_(13)合成及其可见光光催化性能研究

通过水热法合成半导体材料Ag_(10)Si_4O_(13),用XRD、SEM、UV-Vis DRS对材料的结构和性能进行表征,并将其应用于可见光光催化模拟燃油(吡啶/正辛烷溶液)脱氮.结果显示Ag_(10)Si_4O_(13)具有较好的可见光光催化燃油脱氮性能.可见光光照4 h,其燃油脱氮率可以达到41.6%.     

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。     

二氧化钛光催化活性影响及其改性研究进展

本文从影响二氧化钛的光催化活性和二氧化钛的改性技术两个方面介绍了二氧化钛光催化性的热力学、动力学因素以及实现可见光响应的改性技术。研究二氧化钛周围介质条件和表面敏化对提高二氧化钛光催化性具有重要研究意义。     

纳米Cu2O可见光催化降解有机污染物的研究进展

以Cu2O为代表的p型半导体光催化材料由于成分简单,对氧的吸附能力强,能被可见光激发等优势正成为新的研究热点,具有良好的应用前景。论文综述了纳米Cu2O的制备、固定化及其在污染治理中的应用研究进展,提出了建立可见光-Cu2O-固定化的Fenton一体化的复合光催化体系,以彻底氧化分解有机污染物。     

Fe，Gd共掺杂改性TiO2的可见光光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了铁和钆共掺杂纳米TiO2粉体材料,研究了共掺杂粉末在可见光下的光催化性能.紫外可见吸收光谱分析显示:共掺杂粉末在可见光区有较强吸收,共掺杂离子以协同作用拓展TiO2光谱响应.光催化降解实验表明,共掺杂TiO2粉体有很高的可见光光催化活性,以550 ℃热处理的同时掺杂质量分数为0.05%Fe和0.05%Gd的TiO2粉体光催化效果最好,在可见光下对甲基橙的降解率为79.6%.     

可见光活化过一硫酸盐降解有机污染物的研究进展

基于过一硫酸盐的高级氧化过程是处理有机污染废水的有效技术,研发成本适宜的活化方法是该技术面向应用的关键.文章主要总结了可见光活化过一硫酸盐降解有机污染物的研究现状,重点介绍了石墨相氮化碳、金属以及其他复合光催化材料催化过一硫酸盐分解降解有机污染物的研究进展.在此基础上,对未来可见光下过一硫酸盐活化研究进行了展望.     

CdS基半导体纳米材料的研究进展

CdS基半导体纳米材料由于具有良好的光电性能成为人们关注的宽禁带半导体之一,被广泛应用在多功能生物成像、生物医学、光催化、太阳能电池、光电探测和磁光领域.本文综述了近年来CdS基半导体纳米材料的研究进展,从CdS的晶体结构、不同形貌的材料制备方法和应用方面做了重点阐述.     

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.     

β-Fe_2O_3基可见光催化材料的制备及其降解四环素研究

Fe_2O_3作为一种光催化材料,在光催化降解抗生素类污染物方面有着广泛的应用.为了进一步提高β-Fe_2O_3在可见光下降解水中抗生素的催化效率,通过水热法和浸渍法合成了β-Fe_2O_3、g-C3N4/β-Fe_2O_3和Ag/β-Fe_2O_3材料,并通过XRD、SEM、DRS、FTIR、XPS等现代表征技术手段对制备出的光催化剂进行了结构及光催化性能分析.并比较了可见光下β-Fe_2O_3、g-C3N4/β-Fe_2O_3和Ag/β-Fe_2O_3材料光催化降解效果.结果表明:在pH为10时制备的负载1.5 wt%Ag的Ag/β-Fe_2O_3催化材料在可见光下降解四环素的效率最高,降解率达到了95%(120min),表现出很好的催化活性,为利用光催化法处理抗生素废水提供了一种新型的可见光催化材料.     

半导体光催化的特点及提高催化效率的途径

简述了纳米半导体光催化的特点及目前存在的问题,着重介绍了提高光催化效率的途径,包括掺杂,半导体表面光敏化,表面强酸处理贵重金属沉积、半导体复合等。认为如何进一步简化处理手段,有效地利用太阳光和生活中的各种照明光源,将对大规模应用半导体光催化降解污染物具有深远的意义.