pg-C3N4/CQDs复合物可见光下光催化产过氧化氢的性能研究

光催化产过氧化氢(H₂O₂)相比于传统的蒽醌法，具有清洁环保、条件温和、功耗低等优点。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种很有前途的产H₂O₂的光催化剂，但由于其比表面积小、光响应范围窄、光生电子-空穴易复合等缺点，产H₂O₂的效率比较低。利用盐酸三聚氰胺作为前驱体合成多孔石墨相氮化碳(pg-C₃N₄),同时在其表面负载碳量子点(CQDs),制备得到pg-C₃N₄/CQDs复合光催化剂，并通过XRD、TEM、UV-Vis、TP、PL等表征测试样品的结构、形貌、光学和电化学性能。该催化剂具有较大的比表面积，同时基于CQDs的光学特性和良好的捕获、转移电子的性质，极大地提高了复合光催化剂的光响应范围(甚至达到近红外区域),并有效地抑制了光生电子-空穴的复合。在可见光产H₂O₂的实验中，pg...     

碳量子点修饰Co2SnO4光催化剂的制备与光催化产氢性能

通过简单的水热法制备了CQDs/Co₂SnO₄复合光催化剂，探究了其光催化产氢性能.研究表明，在模拟太阳光照射下，质量分数为2%的CQDs/Co₂SnO₄产氢速率达到475.53μmol/（g·h）,是纯相Co₂SnO₄的4.74倍，是质量分数为1%Pt/Co₂SnO₄的4.15倍.此复合光催化剂光催化活性的提高主要归因于CQDs是良好的电子接受体，能有效提高光生电子和空穴对的分离效率.     

氧化锌光催化剂的掺杂与复合研究进展

综述了近些年来提高ZnO光催化活性的研究方向,即过渡金属离子掺杂ZnO的制备,贵金属复合ZnO的制备和半导体复合ZnO的制备及光催化活性的研究,为拓宽ZnO的光响应范围,加速光生电子空穴对的分离以及提高光生空穴对的分离时间等提供了技术资料,并展望了ZnO基光催化剂的发展趋势。     

AgI/GdFeO_3/g-C_3N_4纳米光催化剂的制备及对诺氟沙星的降解研究

为了研究半导体光催化剂的光生载流子效率,增强光催化活性,采用超声辅助水热法制备AgI/GdFeO_3/g-C_3N_4纳米复合光催化剂,结合仪器分析手段对材料的晶体特征和化学性质进行表征,并进行诺氟沙星降解及机制研究.表征结果显示:复合光催化剂呈球片结构,其比表面积为57.93 m~2/g;在氙灯照射180 min时,其对诺氟沙星的降解达到了72.1%.双Z型体系在光催化过程中提高了光生载流子的分离效率,改善了光催化活性.     

基于碳量子点的TiO2改性及降解污染物性能

采用溶胶-凝胶法合成掺入碳量子点(CQDs)的TiO₂纳米复合光催化剂,通过荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线衍射、扫描电镜等进行表征,并在可见光下降解亚甲基蓝(MB)染料溶液以评价其光催化性能.研究表明,CQDs具备上转换荧光特性,掺入CQDs的TiO₂样品可见光响应明显提升.水热法180℃下反应6h制备的CQDs,其溶液加入量为10mL时TiO₂/CQDs样品光催化活性最高,115min后MB的降解率达80%.TiO₂/CQDs样品主要以锐钛矿相存在,颗粒呈球形,比表面积高达200m³·g^-1.     

TiO2光催化剂的改性研究进展

 TiO₂光催化剂具有禁带宽度较大、光生电子-空穴易复合等缺点,因而国内外关于TiO₂光催化剂的改性研究很多。本文综述了贵金属沉积、元素掺杂(金属离子掺杂、非金属掺杂、共掺杂)、复合半导体、表面光敏化、表面酸化等TiO₂光催化剂改性方法及原理。其中,非金属掺杂和共掺杂改性可使TiO₂光响应波长红移,同时保留TiO₂对紫外光的响应,从而实现良好的处理效果叠加。最后展望了TiO₂光催化剂改性研究的未来研究方向,即兼顾生产成本,保持TiO₂在复杂环境下的稳定性,并提高其回收利用率。     

碳量子点修饰的二氧化钛纳米片阵列薄膜的构筑及光电化学性能*

为了提高纳米二氧化钛(TiO_2)的光电化学性能,首先采用水热法,以稀盐酸、钛酸丁酯和氟钛酸铵作为原料,在掺杂氟的氧化锡(FTO)导电玻璃上制备了(001)面主导的TiO_2纳米片阵列薄膜。通过电化学腐蚀法制得均一、稳定、高活性碳量子点(carbon quantum dots,CQDs),再通过电泳法将CQDs修饰到TiO_2纳米片阵列薄膜表面,形成CQDs/TiO_2纳米片阵列复合材料。利用扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、 X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和紫外可见光谱(UV-vis)对复合材料的形貌、晶型、表面元素成分和光吸收能力进行表征,通过电化学工作站测试复合材料的光电化学性能。结果表明:CQDs/TiO_2复合材料为锐钛矿晶型,形貌规整均匀;CQDs修饰后TiO_2纳米片的最大吸收波长由388 nm增加到576 nm,光化学能转化率高达2.38%,光电流是TiO_2纳米片的8倍,交流阻抗减小,具有非常优异的光电化学性能。     

对苯二甲醛掺杂石墨相氮化碳异质结光催化剂降解罗丹明B研究

非金属半导体-石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为新型的光催化剂被广泛研究,但g-C₃N₄存在光生电子-空穴复合率高的问题,使其应用受到限制。本文采用熔融法制备对苯二甲醛(TA)掺杂的g-C₃N₄异质结光催化剂(g-C₃N₄/TA-x/g-C₃N₄,CNTA-x)。通过XRD、XPS、FT-IR、SEM、UV-vis DRS、EIS和PL方法对催化剂进行表征。TA的掺杂使CNTA-x具有更快的电子转移速度,可有效促进催化剂表面电子和空穴的分离,增强对可见光的利用,进而提升其光催化效率。在模拟太阳光照射下,经40 min光照CNTA-6对罗丹明B(20 mg/L)光催化降解率达到99.3%,是g-C₃N₄的1.32倍。循环实验表明,该催化剂具有良好的稳定性。捕获实验说明超氧自由基(·O^2-)在光降解体系中起主要...     

基于Ag_2WO_4光催化材料的第一性原理计算

通过第一性原理密度泛函理论计算Ag_2WO_4光催化剂的能带结构、态密度和光生载流子的有效质量.结果表明,Ag_2WO_4为带隙1.84eV的直接带隙半导体,对光吸收过程很有利;Ag_2WO_4的光生载流子具有较小的有效质量,且光生电子与空穴的有效质量具有较大的差异性,极大地促进了光生电子和空穴的有效分离、转移,使Ag_2WO_4具有较高的光催化活性.     

Pb2+掺杂对Cd1-xZnxS光催化产氢性能的影响规律

采用共沉淀法制备了Pb2 掺杂的Cd0.2Zn0.8S及Cd0.8Zn0.2S固溶体光催化剂.实验结果表明,Pb2 掺杂的宽带隙固溶体Cd0.2Zn0.8S在6s轨道与固溶体的价带杂化后提升了价带位置,降低了半导体的带隙,因而提高了产氢活性.当Pb2 掺杂窄带隙固溶体Cd0.8Zn0.2 S后,形成固溶体价带附近的杂质能级,并成为光生电子空穴复合中心,因而不能提高产氢性能.因此,Pb2 对半导体的可见光改性仅适用于较宽带隙的半导体.     

半导体光催化氧化反应降解废水中有机污染物的研究进展

介绍了一种降解废水中有机污染物的高效氧化方法（AOP）－半导体光催化氧化法及其作用原理与反应机理；总结了近年来提高半导体光催化效率的方法：半导体光催化剂的改性、光催化剂的固定化、加电子接受剂或空穴接受剂，特别是采用AOP与生化降解法相结合的方法，使废水的处理更经济、有效。综述了近两年该技术在处理废水中有机污染物方面的应用。     

卟啉及金属卟啉的瞬态表面光伏特性

通过对比研究卟啉单体、 二聚体及金属卟啉单体的瞬 态光电压性质, 发现其光生电子-空穴对完全分离的时间： 单体小于二聚体, 卟啉配体小于金属卟啉. 卟啉配体电荷载流子缓慢衰减, 而金属卟啉在短时间内, 电子在接近半导体表面空间电荷区域里实现了载流子的快速分离. Cu卟啉的光生电荷载流子瞬态光电压信号与卟啉配体有相似之处, 且与其他金属卟啉也有相似之处. 在金属离子Co²⁺,Ni²⁺,Cu²⁺,Zn²⁺的影响下, 电子-空穴对开始分离的时间大约在2×10^-7 s, 负信号是由接近半导体表面空间电荷区域内快速载流子分离所致, 金属卟啉中心离子d电子数不同, 光生电荷载流子快速分离时间也略有不同.     

新型MWNT-TiO2:Ni复合催化剂光催化分解甲醇水溶液制氢的研究

采用改进化学气相沉积法(CVD)合成了MWNT-TiO2:Ni复合光催化剂,利用扫描电镜(SEM)和拉曼光谱(Ra-man)对催化剂进行表征,考察催化剂的光催化分解甲醇水溶液制氢的活性,并对其光催化机理进行了初步分析.研究表明,多壁碳纳米管(MWNTs)原位生长能显著提高二氧化钛(TiO2)的光催化制氢能力.当MWNTs的含量为4.4%时,催化剂的紫外光催化活性达到最大,光量子效率为4.8%.其反应机理解释为MWNTs的"氢溢流"效应,促进光生电子从TiO2向MWNTs转移,降低光生电子-空穴对的快速复合;同时,MWNTs生长有利于提高复合光催化剂的光吸收能力.     

不同方法合成的NaInS2光催化分解水产氢性能研究

采用前驱体固相硫化法、共沉淀法、溶剂热法合成了NaInS2光催化剂,通过X射线衍射图谱、紫外-可见漫反射光谱、扫描电镜、X射线光电子能谱等技术对催化剂进行对比研究.研究结果表明,固相硫化所合成的NaInS2光催化剂表面微量的In2S3可能与NaInS2形成了复合半导体,促进了光生载流子的有效分离,因而提高了光解水产氢的性能,达到了61.68μmol/（h.g）,同时光稳定性提高的原因可能是因为催化剂具有较小的比表面积.     

TiO2微粒的掺杂改性与催化活性

用混合溶胶-凝胶法制备了Fe3+,Zn2+,Pd,Co2+,Ni2+,Cr3+等金属离子掺杂的二氧化钛复合微粒.以四环素降解为目标反应,研究了所制备的复合微粒光催化活性与选择性.并用IR、XPS、Raman光谱等技术,探讨了影响复合微粒光催化活性的原因.结果显示掺杂Fe3+、Zn2+的二氧化钛复合微粒对四环素降解具有很高的催化活性与选择性;掺杂Pd的复合微粒催化活性也有所提高.而Co2+,Ni2+,Cr3+等金属离子掺杂的二氧化钛复合微粒的催化活性呈下降趋势.研究认为Fe3+、Zn2+促进二氧化钛微粒光催化活性的原因是由于这些金属离子高度分散在二氧化钛基质中,使基质晶型发生畸变并形成Ti-O-M桥氧结构;这种结构使复合微粒表面缺陷和活性比表面积增加,有利于光生载流子的转移.同时,Ti/Fe复合微粒中Fe抖有利于活性·OH基团的形成.这些活性·OH基团插入有机物的C-H键中,最终导致有机物的完全降解矿化.另一方面,由于Fe3+,Zn2+,Pd特殊的电子构型,有利于浅度捕获半导体的光生电子,使光生电子-空穴对有效分离.而Co2+,Ni2+,Cr3+金属离子的电子构型易深度捕获光生电子,结果可能形成了电子-空穴复合中心;导致半导体的量子效率和催化活性下降.     

MOFs衍生含碳TiO_2的设计合成与光催化应用研究进展

TiO_2是一种典型的半导体光催化材料,因具有较高的光催化活性、稳定性和较低的成本,在光催化领域有着潜在的应用价值。绝大多数已报道的纳米TiO_2材料易团聚且光生电子空穴极易复合,大大限制了其在实际中的应用。MOFs高温下会使有机骨架热裂解,形成含大量的孔结构并暴露出活性位点的氧化物,用该方法制备的金属氧化物不仅比表面积较大,而且使金属氧化物高度分散在有机骨架裂解后的碳矩阵中,从而有效避免了纳米金属氧化物的团聚。重要的是,碳骨架可以传输光生电子,从而避免了光生电子和空穴的复合,大大提高了光催化效率。该文综述了近年来国内外对MOFs衍生制备TiO_2材料及其应用的研究报道,着重介绍了含碳TiO_2的设计合成与光催化应用研究进展,并对基于金属有机框架材料设计合成含碳氧化物及其光催化性能研究进行展望。     

TiO_2-SnO_2异质结纳米棒催化剂高效光降解甲基橙

采用水热法合成SnO_2-TiO_2异质结纳米棒光催化剂,该材料具有独特的纳米棒和异质结结构,可有效阻止光生电子和空穴的复合,通过光电流、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等表征手段证明其异质结功效.该材料作为光催化剂,使用时能大幅提升紫外光降解甲基橙(MO)的效率.     

理论计算在GaN范德华异质结的光催化的研究进展

近年来,后石墨烯时代许多新型二维材料表现出优异的物理化学性能,同时以二维半导体材料为基础构建的二维范德华异质结复合材料为改善光催化剂性能开辟了新的研究方向。二维范德华异质结光催化剂可以增强对可见光的吸收和降低电子和空穴的复合,极大提升光催化性能。氮化镓（gallium nitride,GaN）材料具有禁带宽度大、电子漂移速度快、抗腐蚀性强和耐高温等优点,这为其作为半导体光催化剂提供了可能。介绍了光催化剂材料筛选和二维GaN基范德华异质结研究进展等,通过第一性原理密度泛函理论对二维GaN基异质结体系的光催化性质进行研究分析。     

g-C3N4基异质结光催化剂研究进展

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种典型的非金属n型聚合物半导体光催化剂.因其具有合适的带隙(2.7 eV),高的热稳定性和化学稳定性，较强的可见光响应等优良特性而被广泛关注.基于g-C₃N₄构建出2种或2种以上的半导体异质结，具有提高可见光利用率，增强氧化还原能力，促进光生载流子转移和分离等作用，因而成为一种提高光催化活性的可行和高效策略.综述了近年来g-C₃N₄基异质结的构建及其光催化机理的研究进展，并进一步展望了研究前景.     

光催化材料

正半导体光催化是指光照射到半导体材料表面产生光生电子和空穴,光生电子具有强的还原能力,可以还原水制备氢气,还原CO2制备有机太阳燃料;光生空穴具有强的氧化能力,可以杀菌、消毒、降解污染物,自清洁材料表面等。半导体光催化材料已被国际公认为是一种最具潜力和重要的环境净化与太阳能转化材料,在环境、能源、化工、建材等领域应用前景十分广阔,是当前国际材料、化学、环境和能源等领域的研究前沿和热