CNTs负载核壳结构Ag@TiO_2的制备及其光催化性能测试

TiO2只能吸收利用太阳光谱中的紫外光部分,且光生电子和空穴复合很快,从而影响TiO2的光催化效率。为了提高TiO2的光催化能力,研究者致力于TiO2的掺杂修饰,本文引入了碳纳米管(CNTs)和金属银纳米粒子,旨在提高TiO2的分散性,阻止光生电子和空穴的复合。首先通过溶剂热方法成功制备了单分散且大小均一的核壳结构Ag@TiO2纳米材料,随后采用浸渍法将酸化处理的CNTs引入Ag@TiO2核壳结构的体系中,制备了CNTs修饰的Ag@TiO2纳米复合材料(CNTs-Ag@TiO2)。紫外光降解的实验结果表明,该复合材料具备增强的TiO2光催化性能,在光催化分解水与光催化降解污染物方面具有很好的应用前景。     

石墨烯/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能的研究

利用超声法制备石墨烯/TiO_2光催化复合材料,通过XRD、SEM、紫外漫反射对合成的系列样品进行表征,结合光催化降解罗丹明B(RhB)实验得出最佳复合条件:复合比例为1∶40,超声时间为60 min,复合温度为200℃.通过5次重复利用实验得出石墨烯/纳米TiO_2复合材料具有可见光催化稳定性.通过对石墨烯/TiO_2光致发光光谱和不同捕获剂存在下石墨烯/TiO_2光催化降解染料实验的研究,表明在石墨烯/半导体氧化物可见光催化反应过程中·OH自由基起主要的光催化作用,空穴起辅助的催化作用.     

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.     

CuO/TiO2复合材料制备与光催化性能研究

采用溶胶—凝胶法在550℃热处理条件下制备纯TiO₂及CuO/TiO₂复合光催化材料.通过X射线衍射、扫面电子显微镜和荧光光谱等方法对催化剂的晶体结构、微观形貌，以及光生电子和空穴复合率进行表征，并以亚甲基蓝作为目标污染物，研究其光催化性能.结果表明，采用550℃热处理工艺制备的纯TiO₂为锐钛矿结构，Cu元素加入后，TiO₂中出现了微量的金红石，促进了锐钛矿向金红石转变，并且产生了CuO相，形成了CuO/TiO₂复合材料.CuO的产生有利于抑制光生电子与空穴的复合，但CuO/TiO₂对亚甲基蓝的降解率低于纯TiO₂,这可能是CuO/TiO₂复合材料的纳米颗粒团聚现象增强，比表面积降低所致.     

可见光响应型石墨烯/氧化铈复合材料的制备及性能

采用水热法在不同的温度条件下制备了石墨烯/氧化铈复合粉体.通过XRD,SEM,TEM,TG,UV-vis光谱仪等分析手段对产物的结构和形貌进行了表征,并以甲基橙溶液为模拟废水,测试了所得到的催化剂在可见光照射下的光催化性能.研究结果表明:制备温度影响了复合材料的组成和结构;140℃制备所得样品,其石墨烯表面修饰的氧化铈含量最高,颗粒尺寸在20 nm左右,并且分布均匀.同时所制备出的石墨烯/氧化铈复合粉体对降解甲基橙表现出了良好的光催化活性.UV-vis和光电流分析表明,复合粉体表现出良好的可见光吸收能力和光生电子-空穴分离能力.     

Zn掺杂TiO2对罗丹明B的降解研究

采用溶胶—凝胶法制备了不同浓度Zn掺杂以及纯TiO_2纳米材料,对其进行了450℃保温1 h的热处理.采用X射线衍射与荧光光谱对样品进行晶体结构以及光生电子空穴复合分析.结果表明:随着Zn掺杂浓度的增加,TiO2晶粒尺寸变小,平均晶粒尺寸在10~15 nm之间;少量浓度Zn掺杂会促进锐钛矿相向金红石相的转变.以罗丹明B的降解为目标反应物来分析Zn掺杂TiO2的光催化性能.结果表明:Zn掺杂后光催化性能低于纯TiO2,反应120 min后,纯TiO2对罗丹明B的降解率达到了98.0%,其反应速率常数k为0.030 min^-1.     

二氧化钛/石墨烯光催化降解草酸的研究

以钛酸四丁酯和氧化石墨烯为原料,采用水热法制备了二氧化钛/石墨烯(Ti O2/RGO)复合光催化剂,用XRD、TEM、UV-Vis DRS对光催化剂进行了表征.研究了其在紫外光和模拟太阳光条件下对草酸的光催化降解性能,结果表明,与Ti O2相比,Ti O2/RGO在紫外光条件下,反应10 min后对草酸的光催化降解率增加了2.97%,这主要是因为石墨烯为Ti O2提供了电子转移场所,提高了电子-空穴的分离效率;而在模拟太阳光条件下,反应10 min后Ti O2/RGO对草酸的光催化降解率增加了9.05%,除了提高量子利用率外,石墨烯的加入使得Ti O2的吸收边带红移,增加了对可见光的吸收.同时发现p H主要是通过影响催化剂表面电荷、电势以及对目标物的吸附来影响Ti O2/RGO光催化活性.添加叔丁醇(TBA)的光催化实验结果表明:·OH是Ti O2/RGO光催化体系中的主要活性物质之一.     

复合光催化剂AgCl/AgBr降解水中四溴双酚A的研究

通过简单易行的沉淀工艺制造了具有优异光催化性能的AgCl/AgBr复合光催化剂. X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM），能量色散X射线光谱（EDX）和紫外可见漫反射光谱对该材料的结晶结构、形貌特征和光吸收特性进行了表征，并且在可见光驱动下降解水中四溴双酚A (TBBPA). 结果表明，AgCl/AgBr具有优异的光催化活性，反应30 min后的降解率达98.49%，最后探讨了AgCl/AgBr复合材料可能的光催化机理,发现 ?OH和 ?O2 ? 是主要活性物质,并且在反应过程中有效地阻止了电子空穴对的复合,使材料表现出优异的光催化性能.     

TNTAs／g-C3 N4的制备及光催化降解罗丹明B

采用水热法制备了二氧化钛纳米管(TNTAs),以尿素为前驱体采用煅烧法制备了g-C_3N_4,然后通过超声制备了TNTAs/g-C_3N_4复合物,并研究了复合物对罗丹明B(RhB)的光催化降解活性.结果表明:TNTAs与g-C_3N_4的复合,增强了对可见光的利用率,复合物中异质结的形成,有效抑制了催化剂中光生电子和空穴对的复合,TNTAs/g-C_3N_4复合物光催化降解RhB的性能得到了明显提高,其中TNTAs/g-C_3N_4-1∶2具有最高的光催化降解活性.     

g-C3N4/Bi2O3复合型催化剂的制备及光催化性能研究

采用碾磨-焙烧法制备得到了g-C3N4/Bi2O3复合型催化剂.利用XRD、SEM、FT-IR、XPS、DRS及PL对所得样品进行了表征.以甲基橙溶液为模拟有机污染物,考察了g-C3N4/Bi2O3复合型催化剂的可见光催化性能.结果表明,复合结构的g-C3N4/Bi2O3催化剂光谱响应范围拓宽至可见光区域,且g-C3N4/Bi2O3复合型催化剂的催化性能均明显优于单组分.其中,50 wt% g-C3N4/Bi2O3复合物对甲基橙可见光降解性能最佳.催化活性提升的主要原因是复合结构的形成有效促进了光生电子与空穴对的分离.此外,活性物种捕获实验结果表明,光生空穴(h＋)及超氧自由基(·O)为该光催化反应过程中的主要活性物种.     

高热稳定性多孔二氧化钛/石墨烯复合体的制备与光催化性能研究

以硫酸氧钛为钛源,氧化石墨为碳源,采用水热方法制备了高热稳定性多孔二氧化钛/石墨烯复合体材料.利用XRD、Raman、N2 吸附、SEM 和TEM 对复合体材料的结构进行了表征.研究表明高热稳定性多孔二氧化钛均匀复合在石墨烯表面,两者形成了有效的界面耦合.光催化降解高毒性有机污染物2,4-二氯苯酚,经700 ℃高温焙烧后的样品具有最高的光催化降解效率,2h即可将有机物完全降解,这得益于多孔二氧化钛发达的孔道结构利于反应物和产物的扩散,较高的结晶度以及与石墨烯之间形成的紧密界面耦合有利于光生电荷的分离.这种新颖的具有优异光催化性能的高热稳定性多孔二氧化钛/石墨烯复合体在光催化领域具有较高的应用价值,这种一步水热法合成策略也为构筑其他石墨烯基多孔复合材料提供了新的思路.     

二硫化钼量子点-氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化产氢性能研究

采用超声法制备了MoS_2量子点,将其与氧化石墨烯复合,并将复合材料(MG)应用于光催化分解水制氢.利用透射电子显微镜、N_2吸收仪、电化学工作站和气相色谱仪分别测试了复合材料的形貌、N2等温吸附脱附曲线、电化学阻抗、光电流响应和光催化产氢速率.结果表明,氧化石墨烯的含量为2.0%时,产物的光催化效率达到最高.复合材料MG-2.0优异的光催化性能主要归功于催化剂中MoS_2量子点分散性提高而导致产物比表面积增大与活性位点含量的提高;另外,电子传输介质氧化石墨烯的存在可有效地促进光生载流子的分离.     

四羧基苯基卟啉铜敏化BiOCl纳米片的制备及其增强光催化性能研究

以硝酸铋和氯化钾为反应物，采用一步水热法合成了氯化氧铋(BiOCl)纳米片.通过考察不同反应时间和反应温度下所得BiOCl样品的光催化降解罗丹明B(RhB)活性差异，确定最佳合成条件，并在此基础上，采用相同方法原位合成四羧基苯基卟啉铜(CuTCPP)敏化BiOCl复合光催化材料(BP).利用XRD,SEM,UV-Vis DRS,XPS,PL等手段表征了材料的结构、形貌及光学特性，通过RhB光降解实验考察了BP复合材料的光催化性能并讨论了光催化作用机理.结果表明，与纯BiOCl相比，BP的光催化活性明显增强，其中BP-0.2%样品的光催化活性最强，紫外光照射10 min即可将RhB完全降解，即使将光源改为模拟太阳光，在20 min内也可使染料分子完全降解.这种光催化性能的增强得益于CuTCPP作为光敏剂修饰BiOCl增强了该半导体的光吸收能力，并有效地提高了光生电子和空穴的产生和分离效率.     

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。     

等离子体改性制备NiO-TiO2/SiO2及其对甲基橙的降解性能

以正硅酸乙酯、异丙醇、钛酸丁酯、硝酸镍为主要原料,采用等离子体改性法制备了负载型NiO-TiO2/SiO2复合半导体材料,利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)等手段对催化剂的性能进行了表征,并考察了催化剂对甲基橙溶液的光催化降解性能。实验结果表明,所制得的复合半导体材料具有较高的比表面积,NiO的加入促进了载体表面的分散程度,有效地抑制了光生电子与空穴的复合从而增强了对可见光的吸收性能,而催化剂经等离子体处理后在分散性、稳定性方面也有了一定提高,材料的光催化性能得到改善。     

铈掺杂氧化锌六角杯型结构纳米光催化剂的制备及其性能研究

通过微波辅助水热技术制备了新颖的六角杯型铈掺杂氧化锌(Ce/ZnO)纳米光催化材料.利用XRD,SEM,XPS,UV-Vis DRS等手段表征了上述材料的结构、形貌及光学特性.讨论了Ce/ZnO六角杯型结构可能的生长机理.实验结果表明:光催化降解罗丹明B(RhB)的反应中,稀土Ce掺杂可以拓宽ZnO的光吸收范围,并进一步提高其光催化活性;不同的Ce掺杂浓度对Ce/ZnO光催化性能的影响存在一定的差异;Ce/ZnO在模拟太阳光激发下,经循环使用6次之后RhB的催化降解效率仍非常可观.该样品性能的提高得益于二元异质复合材料高效的光生电子和空穴的分离能力.     

ZnO/g-C_3N_4复合材料的制备及其光催化性能研究

采用一步法成功制备了氧化锌/石墨相氮化碳(ZnO/g-C_3N_4)复合光催化材料,通过XRD,SEM,TEM,FT-IR和UV-vis DRS对所得样品的微观形貌和吸光特性进行了表征.结果表明,ZnO颗粒均匀分布在片状g-C_3N_4表面上,ZnO/g-C_3N_4最大光吸收边的位置相对于纯相ZnO发生了明显的红移.利用光催化降解甲基橙溶液评估了所得样品的光催化活性,发现ZnO/g-C_3N_4复合材料的光催化效率远高于纯相ZnO和纯相g-C_3N_4,分别达到ZnO的14倍和g-C_3N_4的9倍.复合材料光催化性能得以提升的主要原因有两点:复合样品材料具有比纯相ZnO更大的光吸收范围,提高了太阳光的利用率;ZnO纳米颗粒与g-C_3N_4紧密耦合形成的异质结构有效促进了光生电子-空穴对的分离.     

石墨烯-半导体复合催化剂性能增强研究

采用原位还原方法首先合成了石墨烯-半导体复合催化剂,光催化性能评价表明复合后的ZnO光催化性能增强了5倍.光电化学测试数据证明ZnO和石墨烯的相互作用提高了光致电子和空穴的分离效率.     

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。     

BaTiO_3/石墨烯复合材料的合成及其光催化性能

采用一步水热法制备BaTiO_3/石墨烯复合光催化材料.使用X射线衍射仪(XRD)、激光拉曼光谱仪、冷场发射式扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)等对样品进行表征.以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,分别以BaTiO_3,BaTiO_3/石墨烯复合材料为光催化剂,研究可见光辐射下其光催化性能.结果表明,BaTiO_3/石墨烯复合材料对MB的降解率明显优于BaTiO_3,经过180 min光照后,降解效率可达93.2%.