Ag2O/NaNbO3纳米复合材料的制备及其光催化性质

采用共沉淀法合成了Ag2O/NaNbO3复合光催化剂,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别对其物相和形貌进行表征,用紫外可见漫反射光谱仪对其光学性质进行研究。在可见光下以罗丹明B(RhB)为目标降解物,检测了Ag2O/NaNbO3光催化剂的光催化性能。结果表明,与纯的Ag2O和纯的NaNbO3相比,Ag2O/NaNbO3复合光催化剂具有较高的光催化活性,其光催化活性的提升可能归结于p-n结的形成,使得光生电子空穴对的复合机率大大降低。     

2015年度上海市自然科学奖

<正>新型光催化剂的合成方法学及其光催化作用的科学问题研究该项目属于光(电、材料)化学、催化及环境化学交叉技术领域。光催化广泛应用于环境污染治理,具有节能、低成本、无二次污染、广普和稳定等优点,存在问题是太阳光利用率差、量子效率低、高浓度污染处理难及夜间无法光催化,关键科学问题是提高光捕获和光激发活化能力以及抑制光生电荷复合。该项目的主要成果:1.发展了光催化剂合成方法学,率先引入超临界、EISA、醇热多醇醇     

碳自掺杂聚三嗪亚胺纳米管的电子结构优化及其光催化产氢和降解四环素性能（英文）

目的:聚三嗪亚胺(PTI)较小的共轭体系导致其光生电荷转移受限,光催化活性较低。本文旨在通过碳自掺杂来优化PTI的电子结构,提升电荷传递效率,以提高体系光催化活性。创新点:1.通过碳自掺杂提高产物C-PTI的比表面积,优化其电子结构,提升电荷传递效率;2.提高C-PTI的光催化分解水产氢和光催化降解四环素的活性。方法:1.采用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、透射电镜、紫外-可见漫反射光谱等手段对产物进行表征和能带结构研究;2.通过光电化学测试和荧光发射光谱,研究产物中光生电荷的分离和传递效率;3.通过光催化分解水产氢和光催化降解四环素的实验,评价产物的光催化性能。结论:1.以葡萄糖为碳源,采用一种绿色简便的方法成功制备了碳自掺杂PTI光催化剂;2.碳自掺杂使产物具有更大的比表面积、更负的导带位置、更正的价带位置以及更高的电荷传递效率;3.合成的C-PTI在光催化分解水产氢和光催化降解四环素的反应中都表现出更高的活性。     

掺杂纳米TiO2光催化研究进展

纳米TiO2因其禁带宽和光生电子与空穴容易复合,而表现出较低的光催化活性,阻止了光催化剂纳米TiO2走向实用化.介绍了利用掺杂与共掺杂、金属与非金属掺杂手段对纳米TiO2进行改性的方法,对进一步扩大纳米TiO2的应用范围,实现纳米TiO2的工业化应用奠定了基础.     

WO3@TpPa-1-COF复合材料光催化制氢性能研究(英文)

化石能源的过度利用造成了能源枯竭和严重的环境问题,开发绿色可替代能源势在必行。太阳能驱动的光催化分解水产氢技术是获取绿氢的理想方式,其核心在于高效、稳定的光催化剂的开发。共价有机框架(Covalent Organic Frameworks, COFs)作为新兴的晶态多孔材料已经表现出优良的可见光吸收和利用能力及突出的光催化产氢活性。针对COFs催化剂存在的光生电子和空穴复合率高的科学问题,通过原位合成法将TpPa-1 COF与WO₃构筑了Z型异质结,有效地抑制光生电子和空穴的复合,其光催化制氢性能得到明显提高。利用溶剂热法合成了单斜相的WO₃,将其加入TpPa-1 COF合成体系中原位复合制备了WO₃@TpPa-1-COF系列复合材料。利用IR、XRD、SEM、TGA、PL、EIS等最终产物,并测试了催化产氢性能。     

载银TiO_2光催化剂的表面ζ电位与催化性能

制备了系列载银TiO2光催化剂,测量了不同条件下制备的TiO2-Ag复合光催化剂的表面ζ电位,研究了制备条件对ζ电位的影响。以甲基橙为构像化合物研究了系列催化剂的光催化降解效果,同时,探讨了TiO2-Ag催化剂表面ζ电位与光催化效果之间的关系。结果表明,TiO2-Ag催化剂表面ζ电位越高,光催化降解效率越好。实现了载银TiO2光催化剂的制备及表面电性质表征的新方法。     

[Bmim]BF4离子液体中微波辅助制备TiO2催化剂及活性研究

采用微波加热合成离子液体[Bmim]BF4,以该离子液体为反应介质,在微波辐射条件下制备TiO2光催化剂,在高压汞灯下用甲基橙溶液测试其光催化降解性能;并用XRD,IR,TG对其进行测试和表征。结果表明,制备TiO2光催化剂的较佳条件是:离子液体2.0mL,微波辐射功率600W、反应温度70℃、反应时间35min。并且用[Bmim]BF4作为反应介质,能够显著提高TiO2的光催化活性,所制备的TiO2不需要经过高温煅烧,就表现出极高的光催化活性。该催化剂对甲基橙的降解率在1.5h就可达到93.7%。     

Bi_(24)O_(31)Br_(10)纳米片层及相关异质结光催化剂的制备及性能研究

卤氧化铋系列光催化剂因其自身独特的层状结构及合适的禁带宽度,在光催化材料中扮演着日益重要的角色。尤其在偶氮染料及酚类废水的净化应用上,越来越多的工作报道卤氧化铋具有较传统TiO_2光催化剂更优异的光催化活性。本文工作主要是围绕常见的BiOBr纳米片层及新型Bi_(24)O_(31)Br_(10)催化剂展开,研究BiOBr及新型Bi_(24)O_(31)Br_(10)的热稳定性、化学稳定性及提高BiOBr、Bi_(24)O_(31)Br_(10)光催化活性的新手段,并进一步探索该类型催化剂在光催化降解气相有机污染物、光还原重金属废水Cr(VI)等方面的应用价值。     

纳米材料在光催化废水中的应用研究进展

本文综述了纳米材料在光催化废水中的应用研究。详细叙述了光催化活性的影响因素,包括结构缺陷、晶型及其粒径大小、有机物的浓度和pH值;并综述了光催化剂的改性方法,包括贵金属表面修饰、金属离子元素掺杂、半导体复合和表面光敏化。最后对纳米材料在光催化中的应用未来发展方向,特别是功能化纳米材料在光催化中的应用进行了展望。     

太阳光下La~(3+)掺杂TiO_2纳米粒子光催化降解亚甲基蓝的动力学研究

利用酸催化的快速溶胶-凝胶法(sol-gel)制备了一系列不同La3+掺杂量(x=0.01%～3%)的TiO2复合光催化剂;在太阳光条件下,以亚甲基蓝溶液的光催化降解为模型反应,研究了染料的光催化降解动力学行为,考察了催化剂投加量和La3+掺杂量对复合光催化剂活性的影响.结果表明,亚甲基蓝的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood动力学模型,表观反应速率常数随着反应体系中催化剂用量和La3+掺杂量的不同而不同,均存在一个最佳值.在本实验条件下,当催化剂投加量为1.5g/L,La3+掺杂量为0.5%时,测得表观反应速率常数为2.1.×10-2mg(L·min)-1,反应120min后亚甲基蓝的降解率可达91.55%.     

磷钨酸/TiO2光催化剂在废水处理中的应用

磷钨酸/TiO₂复合光催化剂具有安全环保、催化活性高、化学稳定性好、无毒、易回收等优点,在光催化领域具有良好的前景。介绍了磷钨酸/TiO₂复合光催化剂的光催化机理,综述了磷钨酸/TiO₂复合光催化剂去除废水中染料分子及其他有机污染物的应用,并阐述了其发展前景。     

空心球形Bi_2O_3/BiOCl复合材料的制备及光催化性能研究

将Bi2O3空心球作为前驱体,利用酸腐蚀法得到Bi2O3/Bi OCl复合催化剂。以有机染料罗丹明(Rh B)为目标污染物进行可见光催化性能的研究表明,Bi2O3/Bi OCl复合催化剂的光催化活性较Bi2O3的催化活性有较大的提高,酸腐处理10分钟的Bi2O3/Bi OCl复合光催化剂表现出最好的光催化活性。对降解后溶液的总有机碳测定表明光敏化过程使溶液中80%的罗丹明分解。     

纳米Ag/ZnO光催化降解活性艳红X-3B的研究

采用化学溶液法制备纳米ZnO和掺杂Ag/ZnO光催化剂,并分别进行了SEM和XRD表征。以活性艳红X-3B为模拟废水,考察了溶液初始浓度、起始pH值、催化剂的量对光催化降解活性艳红X-3B的影响。研究结果表明,利用制备的Ag/ZnO复合催化剂进行了光催化降解活性艳红的降解实验,并阐明了Ag/ZnO光催化机理,得到最优化的光催化降解条件。结果表明：当溶液初始浓度20 mg/L,起始pH=5,加入催化剂量为0.04 g,活性艳红X-3B降解率最高达到89.24%。     

铁尾矿砂光催化剂的制备及其光催化性能研究

以铁尾矿砂为原料,用NaOH,HNO₃调节pH值,采用熔融-水热两步法制备了铁尾矿砂光催化剂。利用X射线衍射仪、紫外/可见/近红外光谱仪等对铁尾矿砂光催化剂的结构性能进行表征;以罗丹明B溶液为标准降解物,汞灯为光源,探讨在不同pH条件下合成的铁尾矿砂光催化剂的光催化活性。结果表明,铁尾矿砂光催化剂的主要成分为Fe_2.35Si_0.65O₄和NaNO₃,且具有良好的光催化效果;在pH 8.5条件下制备的样品具有多孔结构,光催化性能最强;光照120 min时此样品可降解95.1%的罗丹明B溶液;·O₂-是光催化反应过程中最主要的氧化活性自由基。     

钙钛矿型La1-xAgxMnO3纳米晶表面吸附氧

采用柠檬酸法合成了系列纳米钙钛矿型La1-x Agx MnO3(x=0,0.05,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)稀土复合氧化物,并以其为光催化剂,对不同水溶性染料进行光催化降解实验.利用TG-DTA和XRD技术对该系列氧化物进行了结构表征,采用XPS技术测其表面吸附氧的含量.结果表明,La1-x Agx MnO3表面吸附氧的含量随掺杂比的不同而有规律的改变,进而影响其光催化活性;吸附氧的含量越高,对应的催化剂活性越强.     

NiFe2O4/BiOCl复合材料的制备及光催化降解甲基橙综合实验设计

该文设计了基于低温水浴法制备NiFe2O4/BiOCl复合光催化剂的综合实验,通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜等对样品进行了物相及形貌分析,并以可见光下甲基橙(MO)的降解程度评价其光催化活性.结果表明,当NiFe2O4质量百分数为2％ 时,所得复合纳米材料的光催化活性最优,甲基橙在105 min时降解...     

光催化材料在有机污染物处理中的研究进展

光催化降解是解决环境问题的一种绿色技术。阐述了光催化降解有机污染物的基本原理、提高光催化剂活性的途径。重点介绍了光催化材料在环境中有机污染物处理中的应用,分析了光催化材料发展中存在的问题,并展望了光催化材料的未来发展方向。     

Sn掺杂ZnO的制备及其光催化性能

以四氯化锡和氯化锌为前驱体,通过一步沉淀法制备Sn掺杂ZnO纳米复合光催化剂。利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线粉末衍射、紫外可见漫反射等测试方法对样品的形貌、组成和光吸收性能进行表征。以亚甲基蓝为目标降解物,150 W高压汞灯为光源,研究所制备样品的光催化活性。结果表明,随着Sn掺杂量的增加,Sn掺杂ZnO光催化剂分别呈现不同的形貌(颗粒状,球状及尖晶石状),Sn的加入可有效提高ZnO光催化活性。当Zn:Sn摩尔比为1:0.15时,Sn掺杂ZnO光催化剂的催化效果最好,光照70 min亚甲基蓝的降解率达95.5%。     

Cu2O-CuO纳米复合物的制备及其可见光催化性能研究

为制备具有可见光活性和较高光催化效率光催化材料,使用硫化钠、硫酸铜和氢氧化钠为原料,通过共沉淀反应获得Cu₈(OH)₍(14+2x))S₍(1-x))前驱体,再利用自身氧化还原反应制备出Cu2O-CuO复合氧化物。通过X-射线衍射分析,探究实验条件对复合氧化物组成和结构的影响。以甲基橙作为模拟污染物研究复合氧化物的光催化活性及稳定性。结果表明,Cu₂O-CuO复合氧化物表现出比单一氧化物更好的光催化活性且稳定性较好,2 h甲基橙降解率达到94.7%,5次循环实验后光催化降解效率仅降低1.5%。合成的Cu₂O-CuO纳米复合氧化物是一种稳定性好、光催化性能优良的Type-Ⅱ型异质结光催化剂。     

金属有机骨架光催化材料研究进展

金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)是一种新型的有机-无机杂化材料,因其比表面积大、孔隙度高、结构多样性及可调控等特点,已成为光催化领域研究的热点.综述了近年来MOFs作为光催化剂在光催化降解有机物、光催化氧化还原物质以及光催化产氢等方面的研究进展与现状,对MOFs光催化材料面临的问题和挑战进行了讨论,对其今后的发展进行了展望.