Ce~(4+)掺杂ZnO纳米材料的制备及其光催化性能研究

采用水热法通过构建具有MOFs结构的Ce~(4+)掺杂沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8前驱体,再高温热解制备了Ce/ZnO光催化纳米材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)、比表面积测定(BET)对样品结构进行表征.以罗丹明B(RhB)染料为目标降解物,考察了不同的Ce掺杂量及煅烧温度对Ce/ZnO的结构形貌和光催化性能的影响.实验结果表明,适量Ce掺杂后,Ce/ZnO粒径均一性与分散性更好,且颗粒更小,比表面积增大,可显著提高其光催化活性和光催化稳定性,煅烧温度过高会出现烧结现象促使光催化性能降低. Ce掺杂量为2%(质量分数),煅烧温度为600℃条件下制得的Ce/ZnO光催化性能最佳,对RhB光照降解1 h后降解率超过99%,4次循环催化后降解率仍达97.89%.     

花状Ag/ZnO复合光催化剂制备及其光催化性能

以氯化锌(ZnCl2)、氢氧化钠(NaOH)和硝酸银(AgNO3)为原料,采用沉淀法和紫外光照射法制备花状Ag/ZnO复合光催化剂;利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品物相、结构和形貌进行测试与表征;通过紫外光照射降解罗丹明B(RhB)研究Ag/ZnO复合物的光催化性能.结果表明:Ag添加可以有效提高ZnO的光催化性能;Ag添加量及复合物的形貌对Ag/ZnO复合光催化剂降解RhB具有协同调控作用.     

静电纺丝制备太阳光活性空心Ce/ZnO复合纳米纤维

以Ce(NO₃)₃·6H₂O为铈源、Zn(CH₃COO)₂·2H₂O为锌源、聚丙烯腈为载体,运用静电纺丝技术结合高温焙烧制备了Ce掺杂的ZnO(Ce/ZnO)纳米催化剂.采用扫描电镜、热重分析仪、X-射线衍射对制得的复合纳米材料的结构进行分析,并对其光催化降解孔雀石绿的性能进行研究.研究结果表明:在制得的催化剂样品中Ce掺杂摩尔分数和焙烧温度对样品的催化性能影响显著,用在700 ℃时焙烧制备的含Ce摩尔分数为1.00%的Ce/ZnO催化剂样品处理孔雀石绿废水,经太阳光照200 min后,孔雀石绿溶液的降解率高达98.60%,催化降解过程符合复合1级动力学,且催化剂可重复使用.     

纳米ZnO的温和液相法制备及其光催化性能

以ZnCl₂作为锌源,采用液相法制备了由粒径约17 nm的氧化锌粒子组合而成的花状六方纤锌矿晶体结构的氧空位缺陷型ZnO纳米材料,对制备的ZnO纳米材料的结构、形貌和成分进行了表征,计算了其禁带宽度,并通过光催化降解亚甲基蓝研究了其光催化性能.结果表明:氧空位缺陷型ZnO纳米材料具有很好的结晶度和形貌,且禁带宽度为3.17 eV,低于普通ZnO的禁带宽度.当光催化降解亚甲基蓝溶液0.5、2.5 h时,降解率分别为20%和80%,降解速度是普通Ag纳米颗粒掺杂氧化锌的4倍,表明制备的氧空位缺陷型ZnO纳米材料具有优异的光催化性能.     

Al掺杂ZnO纳米颗粒的光催化性能

溶胶-凝胶法合成ZnO和Al掺杂ZnO(AZO),通过降解甲基橙(MO)评价纳米颗粒的光催化性能.与纯ZnO相比,Al掺杂使ZnO晶粒尺寸减小,比表面积增加.此外,Al掺杂诱发高浓度缺陷,从而调整ZnO晶体的能带结构.电子从导带跃迁到低能态的缺陷能级,能量差与可见光的能量吻合,从而大幅提高光催化过程中对可见光的利用率.AZO样品在可见光范围内都表现出优异的光催化性能,并且a(Al)=3%掺杂的ZnO表现出最佳的光催化性能,60 min降解效率为94%.     

过渡金属掺杂TiO2纳米片的制备及其增强光催化性能研究

以钛酸四丁酯(TBOT)为反应物前驱体,采用溶剂热法制备了一系列过渡金属(TM=Mn, Co, Ni, Cu, Zn)掺杂TiO₂(TM-TiO₂)纳米片状结构光催化材料.利用XRD,TEM,UV-Vis DRS,XPS等手段表征了材料的结构、形貌及光学特性.通过罗丹明B(RhB)降解实验测试了上述材料的光催化活性并讨论了光催化作用机理.实验结果表明：与纯TiO₂相比,TM-TiO₂的光催化活性明显增强,不同的TM掺杂浓度对TM-TiO₂光催化性能的影响存在一定的差异,其中Cu-TiO₂表现出相较于其他4种过渡金属离子掺杂TiO₂更优的光催化性能.TM-TiO₂光催化性能的提高得益于离子掺杂在TiO₂晶格中引起的局部晶格畸变增强了TiO₂的光吸收能力,同时有效促进了光生电子与空穴的分离.     

ZnO-Sm纳米复合物制备及可见光催化降解RhB

采用简单的水热反应后于400℃煅烧3h,制备出正六边形柱状ZnO-Sm纳米颗粒.合成的ZnO材料用紫外-可见光谱仪(UV-vis)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDX)和傅氏转换红外线光谱分析仪(FTIR)表征.SEM扫描图片显示合成的ZnO材料为柱状正六边形纳米颗粒,且随着Sm的掺杂ZnO纳米颗粒的晶体体积变小,但并未改变ZnO晶体形态.EDX图谱证明Sm成功掺杂进入ZnO晶体.光催化实验显示在可见光照射下原子分数2.0%ZnO-Sm纳米材料比纯ZnO纳米材料对玫瑰红B(RhB)的降解效果提高了近30%,并探索了最佳实验条件以获得更好的光催化效果.结果表明ZnO-Sm纳米材料在废水处理中具有潜在的应用价值.     

CdS修饰ZnO可见光光催化降解有机污染物

采用直接沉淀法将硫化镉(CdS)沉积在氧化锌(ZnO)表面得到CdS/ZnO.运用SEM,XRD和UV-Vis DRS对催化剂进行表征.以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)为目标化合物,研究了在可见光激发下(λ≥420nm)CdS/ZnO对目标污染物的光催化降解特性.结果表明:CdS/ZnO为棒状结构,最佳负载量在nCdS∶nZnO=20%条件下,其禁带宽度约为2.4eV,通过红外光谱(FT-IR)和总有机碳(TOC)的测定,发现该催化剂在可见光激发条件下能很好的降解RhB和水杨酸(salicylate,SA),在5h后对RhB脱色率达到90%以上,30h后对RhB的矿化率约为45%,对SA的降解率为67.6%.同时采用辣根过氧化物酶催化反应吸光光度法和苯甲酸荧光分析法跟踪分析测定RhB降解过程中H2O2和羟基自由基(·OH)的变化量,表明RhB降解机理涉及·OH历程.     

太阳光活性的Ce/ZnO复合材料的制备及其表征

以竹纤维为模板,Zn(OAc)_2·2H_2O和Ce(NO_3)_3·6H_2O为原料,采用模板法制备了一系列不同Ce掺杂量的Ce/ZnO复合材料.通过SEM、TG、FT-IR、XRD等方法对该复合材料的形貌和结构进行了表征.采取太阳光光照,以罗丹明B(Rhodamine B)的脱色降解率为指示模型,考察了浸泡时间和Ce掺杂量对该催化剂催化活性的影响.实验结果表明:浸泡3 h获得的前驱体在600℃下煅烧2 h制备的含Ce质量分数为1.0%的Ce/ZnO复合材料催化性能最佳,太阳光照射390 min时Rhodamine B降解率为92.61%.     

Ag纳米颗粒修饰对La掺杂ZnO纳米棒光催化性能的影响

采用水热法和光沉积制备Ag纳米颗粒修饰的La掺杂ZnO纳米棒,并通过光催化降解甲基橙(MO)溶液,考查了La掺杂浓度和Ag修饰对ZnO纳米棒光催化性能的影响.结果表明:La掺杂和Ag修饰能够提高ZnO纳米棒的光催化性能.La掺杂改变了ZnO纳米棒的结晶质量,La—O键的形成使ZnO晶体的本征吸收边红移且吸收强度增加,同...     

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%。     

掺钕纳米氧化锌光催化降解偏二甲肼污水研究

以乙酸锌和氢氧化锂为原料,采用溶胶凝胶法制备了纯纳米ZnO和掺钕ZnO,并用X射线衍射、紫外可见吸收光谱、X射线能谱仪、透射电镜对其进行了表征. 用15 W紫外灯作为光源,一定浓度的偏二甲肼污水为光催化反应模型污染物,研究了ZnO的光催化性能,考察了钕掺杂量对降解率的影响. 结果表明,掺杂钕离子提高了ZnO的光催化活性,钕锌摩尔比为0.025时光催化性能最好;在30 ℃下,当加入催化剂质量浓度为0.1 g/L,降解时间为100 min时,对偏二甲肼污水(UDMH)的降解率达到92%.     

镧掺杂铁酸铋纳米粒子的制备及光催化性能

采用化学共沉淀法制备了镧掺杂铁酸铋纳米粒子(Bi_(1-x)La_xFeO_3,x=0～0.40),研究了掺杂浓度对产物的物相结构、形貌、光学吸收性质、吸附和光催化性能的影响.结果表明:随着掺杂浓度的增加,Bi_(1-x)La_xFeO_3的晶体结构由六方晶系转变为正交晶系,催化剂的粒径逐渐减小,吸收带边缓慢红移;在可见光下,Bi_(1-x)La_xFeO_3光催化降解罗丹明B(RhB)的性能优于纯BiFeO_3,Bi_(0.65)La_(0.35)FeO_3的光催化活性最佳,在重复使用5次时,RhB的降解率仍高于85%;抑菌圈实验显示,Bi_(0.65)La_(0.35)FeO_3在可见光下对大肠杆菌具有抑菌活性;借助捕获实验证实了光催化过程中的主要活性氧物种是·OH,·O_2~-和h~+.综上,Bi_(0.65)La_(0.35)FeO_3有望应用于光催化降解有机染料废水和光催化抑菌中.     

光谱法研究敏化的TiO2纳米粒子光催化降解罗丹明B的途径

采用sol-gel法制备了纳米氧化钛(TiO2),并用邻苯二甲酸(o-PTA)对TiO2进行敏化修饰,得到了邻苯二甲酸敏化纳米氧化钛(o-PTA/TiO2)催化剂.用傅里叶变化红外光谱(FT-IR)对其进行表征,发现邻苯二甲酸已经成功连接到TiO2的表面,并对其光催化性能进行了研究.以罗丹明B(RhB)为催化降解目标物,采用紫外/可见光谱(UV-Vis)法和荧光光谱(FL)法对催化降解RhB的产物进行研究,结果显示,在可见光下TiO2催化降解RhB时,是直接矿化RhB;同条件下o-PTA/TiO2催化降解RhB时,是分步降解.对两种光催化路径的探究,可以为光催化降解以RhB为代表的一系列染料提供理论基础.研究表明,无论采用紫外/可见光谱法还是采用荧光光谱法对RhB的降解产物进行表征,都可以得到一致的结果,方法简便易操作.     

稀土掺杂TiO2光催化抗菌材料的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法并结合旋转涂膜法制备了稀土掺杂光催化抗菌薄膜(Ce/TiO2,Pr/TiO2,Gd/TiO2,Dy/TiO2,Y/TiO2,Eu/TiO2),研究了烧结制度、烧结温度、烧结时间、稀土掺杂量等因素对材料光催化抗菌性能的影响,分别确定了最佳制备工艺条件.结果表明,除Ce掺杂TiO2薄膜含有极少量金红石型TiO2外,其余全部由单一锐钛矿型TiO2构成,薄膜表面均存在缺陷;RE/TiO2光催化抗菌薄膜对大肠杆菌平均杀菌率皆在90%以上,较纯TiO2杀菌率(34%)有明显提高.稀土元素掺杂显著提高了光催化材料对可见光的响应.材料经反复使用和高温、高压、冲刷等处理,薄膜完整不脱落,始终有很...     

ZnO/g-C3N4复合物制备及其光催化降解罗丹明B性能

以ZnO和C₃H₆N₆为原料,将两者按一定质量比混合得到前驱物,通过煅烧该前驱物可成功获得ZnO/g-C₃N₄复合物.采用XRD、SEM、UV-Vis和BET等方法对复合物的物相、形貌、组成、可见光吸收性能以及比表面积大小等进行表征.以罗丹明B (RhB)为目标污染物,在可见光激发下,探究了不同g-C₃N₄负载量的ZnO/g-C₃N₄复合物的光催化性能.结果表明,g-C₃N₄含量约为10%的复合物光催化降解RhB效果最好,30 min左右降解率接近100%,两种半导体复合能够实现光学性能上的优势互补.     

ZnO/Sm-TiO_2纳米粉体制备及光催化性能

以钛酸四正丁酯为钛源,采用水热法制备Sm掺杂的纳米Sm-TiO2粉体.将ZnO引入到SmTiO2粉体中得到ZnO/Sm-TiO2粉体,研究不同焙烧温度、ZnO添加量对催化剂光催化性能的影响,确定最佳掺杂量及最佳焙烧温度;利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等测试手段对产物进行表征.结果表明:Sm-ZnO共掺杂能抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,拓宽光催化剂的光谱响应范围,抑制了纳米晶体的生长;经掺杂后的TiO2纳米粉体的光催化性能有了明显的提高,在温度为400℃,Sm的掺杂质量百分比为0.2%,ZnO与TiO2的掺杂比为1∶8时所得样品的光催化效果最佳,甲基橙降解率可达96.34%.     

生物模板法制备高性能Co/ZnO太阳光催化剂

为了提高太阳光的光催化效率,以二水合乙酸锌、六水合硝酸钴为原料,以竹纤维为模板,采用浸渍-热转化制备了钴掺杂摩尔分数为0%～4.0%的Co/ZnO复合材料.利用X-射线衍射、扫描电镜、热重分析对复合材料的结构、形貌和物相等进行表征.在太阳光的照射下,使用亚甲基蓝评价复合材料的光催化活性,探究前驱物煅烧时间及钴掺杂量对Co/ZnO催化剂光催化性能的影响.结果表明:当钴掺杂摩尔分数为2.0%时,浸泡2 h获得的前驱物经过600 ℃煅烧2 h制成的Co/ZnO复合材料对亚甲基蓝的降解效率最佳,降解率为91.29     

ZnO基光催化材料的制备及其光催化性能研究

ZnO作为一种使用普遍的光催化剂,它的化学性质稳定、廉价易得、无毒。首先以Zn(Ac)_2和(CH_3)_4NOH为原料,通过溶胶-凝胶法制备ZnO干胶,以苯酚溶液模拟有机废水,详细研究了原料不同摩尔比、不同煅烧温度、不同煅烧时间下所合成的ZnO材料及ZnO不同投入量催化降解苯酚的性能。之后以AgNO_3为掺杂剂,在上述最佳合成条件下,采用超声-旋蒸法合成了一系列Ag掺杂量不同的Ag-ZnO光催化剂,并详细研究了不同Ag掺杂量、不同热处理温度和时间及Ag-ZnO的不同投入量对苯酚溶液的光催化降解率。XRD测试结果表明,上述条件下所得ZnO和Ag-ZnO材料结晶度高、无杂质,与标准图谱一致; UV-vis数据表明掺杂Ag后提高了ZnO的吸收范围。催化降解苯酚结果表明,当Zn(Ac)_2和(CH_3)_4NOH原料配比为1∶2、煅烧温度为500℃、煅烧时间为2h所得ZnO材料投入量为0.10g/100mL苯酚、紫外灯光灯照射3h时,苯酚的降解率为62.8%;当Ag的掺杂量为3%时,在上述条件下所得的Ag-ZnO材料对苯酚的降解率为79.5%,银掺杂后所得的光催化材料明显提高了苯酚的降解率。     

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.