2D/3D MoS2/HTCN异质结制备及光催化固氮综合实验

光催化固氮是目前光催化领域的一个重要研究方向。该文利用自组装法合成了2D/3D MoS₂/HTCN光催化剂,并通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-vis DRS、PL和EIS等技术对催化剂进行了表征。在模拟太阳光的条件下,进行了光催化固氮的测试,通过控制变量法对合成氨的氮源进行了研究,并对光催化固氮的机理进行了探讨。该实验包含了多种材料的制备以及测试工作,综合性强、新颖性高,不仅能培养学生在催化剂合成和表征方面的能力,同时注重培养学生的科研思维,全面提高学生的科研素养。     

纳米碳掺杂TiO2的制备、表征及可见光光催化性能实验

结合科研成果,开设了一种简便的纳米碳掺杂TiO2的制备、表征和可见光光催化性能的实验。实验内容涵盖材料化学、无机合成、仪器分析、催化等专业知识,涉及材料和环境等领域。可作为大学化学综合型实验,也可以此为基础升格为大学化学综合创新型实验。     

纳米TiO2的制备表征及光催化性能研究

采用溶胶—凝胶法制备纳米TiO2光催化剂。通过XRD、FT-IR、PL等对TiO2样品进行表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察经不同热处理温度TiO2催化剂对MB的降解效果。结果表明:所制备的TiO2粉体在500℃热处理5h后为锐钛矿相与金红石相的混晶相,对亚甲基蓝(MB)降解率最高。光催化剂存在最佳热处理温度和最佳用量。     

ZnO/La-TiO2纳米粉体的制备及光催化性能研究

采用水热法制备纳米TiO2粉体,并加入稀土La对其进行改性,得到优化后的纳米La-TiO2粉体.在此基础上,将氧化锌引入到La-TiO2粉体中,得到ZnO/La-TiO2纳米粉体.利用粉末X射线衍射仪(XRD)、同步热分析仪(TG-DSC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等对其进行结构表征.以甲基橙为光催化降解物,在300W的紫外灯下对其进行降解,实验表明,ZnO/La-TiO2纳米粉体的降解率可达92.57％,比纯二氧化钛的光催化降解率增加了36.58％.     

TiO2/AC的制备及光催化降解四氯乙烯性能

以钛酸四丁酯为前驱物,活性炭(AC)为载体,蔗糖为胶粘剂,采用真空吸附水解的方法制备纳米光催化活性炭,再经氮气环境下100～400℃不同温度的焙烧处理,制得TiO2/AC催化剂。采用BET和XRD等手段对其物理化学特性进行表征。以水中四氯乙烯为探针分子考察TiO2/AC催化剂的光催化降解性能。结果表明,在光照2 h条件下,TiO2/AC催化剂可以将水中溶解的四氯乙烯量降解90%以上。催化剂可以多次循环使用,光催化反应活性不变。     

纳米TiO2的制备及UV/TiO2体系光催化性能研究

采用回流沉淀法、微波模板辅助法和水热法分别制备了TiO2纳米颗粒,采用XRD对催化剂进行了表征。考察了不同制备方法的催化剂光催化活性。实验结果表明,3种方法制备的TiO2对甲基橙溶液的光催化降解能力较高,采用微波模板辅助法制备的TiO2催化剂催化活性最高,对甲基橙的降解效果最好。催化剂用量为0.4 g,紫外光照射60 min,浓度为12 mg/L的甲基橙溶液降解率为80%。     

BaTiO3优化制备及压电催化性能分析的综合实验设计

为了实现前沿压电催化水污染控制技术、大型仪器分析技术与实践操作能力培养的有机结合,设计了一个综合水污染控制工程实验——BaTiO₃优化制备及压电催化性能分析。通过对BaTiO₃进行不同时间的热处理,有效优化BaTiO₃压电催化降解染料性能。利用电子顺磁共振波谱仪(ESR)分析降解过程中自由基的生成,并借助猝灭实验明确不同自由基在染料降解过程中的作用。结果表明,对BaTiO₃进行2 h热处理可有效提高其压电催化降解罗丹明B(RhB)染料的性能。ESR检测分析反应体系能产生羟基自由基、单线态氧和超氧自由基,而猝灭实验结果表明羟基自由基在染料降解过程中起主导作用。     

CuO/TiO2的制备及其光催化性能研究

以钛酸丁酯和无水乙醇为反应物,采用溶胶-凝胶法制备CuO负载TiO2.以亚甲基蓝为模型反应物,实验结果表明,Cu/Ti元素质量比为30%,焙烧温度为500℃,产品光催化降解亚甲基蓝的反应性能最好.日光灯照射10 h后,亚甲基蓝的降解率可达58.4%.XRD表征结果显示,二氧化钛晶相为锐钛矿和金红石混晶结构,在Cu/TiO2中Cu以CuO晶体形式存在.     

CuO/SnO2/TiO2纳米复合物的制备及光催化研究

采用溶胶-凝胶法,以硝酸铜、二氯化锡和钛酸四丁酯为原料,加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作软模板,制备CuO/SnO2/TiO2纳米复合物。分别用SEM、XRD、IR、UV-vis等对产物进行表征分析,CuO/SnO2/TiO2晶粒由锐钛矿相的TiO2、金红石相的SnO2和单斜晶系的CuO组成。以甲基橙为模拟污染物,研究其催化活性,结果表明CuO/SnO2/TiO2纳米复合物具有较好的光催化活性。     

TiO2/Fe2O3纳米微粒光催化降解二氯乙烷研究

采用沉淀法制备TiO2/Fe2O3复合纳米粒子,通过光催化降解1,2-二氯乙烷研究其气固复相光催化性能,通过TG-DTA和UV-vis等方法研究TiO2/Fe2O3复合纳米粒子的晶体结构、相变过程和光吸收特性。TiO2纳米粒子与Fe2O3复合后,TiO2的光吸收阈值发生红移,向可见光区拓展。Fe2O3复合量对复合纳米粒子的气固复相光催化降解活性有很大影响,实验结果表明最佳复合量n(Fe)/n(Ti)为0.5%。     

TiO2／WO3纳米粉体的制备及其光催化性能

以NazWO4和C12H25NH3·Cl作原料，通过液相沉淀法制备了WO3纳米粉体，再用钛酸胶体浸滞法制备了TiO2包覆的WO3纳米粉体，并采用透射电子显微镜、紫外-可见漫反射吸收光谱和X-射线衍射对其结构进行了表征．实验结果表明，TiO2包覆WO3的光响应范围扩大，吸附量增大，显著提高了WO3对可溶性染料罗丹明B的光催化降解活性和光稳定性．     

NH2-MIL-53(Fe)/GO的制备及其光催化性能分析综合化学实验设计

依据科研成果设计了复合光催化材料降解有机污染物的综合化学实验。采用简单溶剂热合成法制备了NH₂-MIL-53(Fe)/GO复合光催化材料,并对其进行了表征;以罗丹明B (RhB)为目标污染物,考察了复合材料光催化降解性能。结果表明,在可见光照射120 min后,复合光催化材料对RhB的降解率达到91.2%,循环使用5次后,RhB的降解率为78.3%,具有较高的光催化活性和稳定性。该实验利用可见光光催化降解环境中有机污染物,有效扩展了光催化材料的光响应范围。同时,实验内容涉及四大基础化学实验,实现了实验内容的全面融合,满足了综合化学实验要求。     

SO42-/TiO2-Fe2O3光催化性能研究

溶胶-凝胶法制备SO42-/TiO2-Fe2O3,以结晶紫为降解体系.研究其光催化性能.研究表明溶胶-凝胶法制备的SO42-/Fe2O3-TiO2复合物在500℃下煅烧,n(Ti)n(Fe)为61时对结晶紫的降解效果最好.     

BiOClxI1–x@NH2-MIL-125(Ti)的制备及其光催化性能综合实验

采用溶剂热法制备了Bi OCl_xI_1–x@NH₂-MIL-125(Ti)复合光催化剂,用SEM、XRD、FT-IR和UV-Vis DRS对复合光催化剂的形貌、结构等进行了表征。在可见光下,以酸性红B(ARB)为有机污染物,研究了复合光催化剂的光催化性能,并提出了可能的光催化作用机理。结果表明,复合光催化剂的光催化性能最好且稳定性良好,光降解120 min后,ARB的降解率达到95.2%,循环使用5次后,ARB的降解率仍可达89.4%。该综合实验涵盖材料制备与多种仪器测试,具有综合性、新颖性、研究性和应用性等特点,不但能提高学生的综合实践能力,还能培养学生的科研创新能力。     

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。     

Gd掺杂TiO2光催化剂制备及其可见光活性研究

利用溶胶凝胶法制备Gd掺杂TiO₂(不同配比)光催化剂,并用扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和红外光谱仪(IR)对样品进行表征,以罗丹明B为目标污染物,测试该光催化剂的光催化活性。结果表明,合成的光催化剂中Gd在TiO₂结构中以Gd₂O₃结合在TiO₂表面,样品表面具有大量羟基,有利于污染物的光催化降解。     

新型金属陶瓷材料Ti3SiC2的制备

Ti3Si C2是一种新型金属陶瓷材料,集金属和陶瓷特性于一身。文中采用浸渗反应烧结技术制备Ti3Si C2材料,同时对制备试样的性能进行了研究。研究结果表明:当浸渗温度为1550℃,保温时间为20min时,制备试样的纯度为96.1%,气孔率为5.3%;随着试样中Ti3Si C2含量的增多,材料的性能随之明显提高。     

EuFeO3/Eu3Fe5O12混合相纳米颗粒制备及其可见光光催化性质研究

用溶胶-凝胶法制备出EuFeO₃纳米颗粒,通过调节蒸胶温度控制Eu₃Fe₅O₁₂相的生成,X射线衍射测试结果表明当蒸胶温度升高到140℃时,样品会出现EuFeO₃和Eu₃Fe₅O₁₂的混合相.并且随着蒸胶温度的升高,样品的磁性逐渐增强,但可见光下对有机染料罗丹明B的催化降解效率逐渐减弱.当在光催化反应中加入少量H₂O₂后,由于存在非均相芬顿反应,罗丹明B的降解效率有了进一步的提高.     

Y^3＋/TiO2粒子的制备及其光催化降解结晶紫的探究

通过溶胶-凝胶法制备了稀土金属离子Y^3＋掺杂的TiO2光催化剂,用XRD进行了分析和表征.以紫外灯为光源,通过对结晶紫的降解反应,研究了掺杂稀土离子钇的TiO2催化活性.结果表明,Y^3＋的掺杂减小了TiO2的粒径,提高了TiO2的光催化活性,反应体系在Y^3＋掺杂量为1.2%,催化剂用量1.5g/L,经500℃煅烧的条件下制备的Y^3＋-TiO2催化下效果最好.降解浓度4.0mg/L结晶紫2小时后,降解率可达90%.     

Ag3PO4/g-C3N4光催化剂的制备及光催化性能分析综合化学实验设计

设计了一个综合化学实验——Ag₃PO₄/g-C₃N₄光催化剂的制备、催化性能分析及表征研究。通过光催化剂的合成、活性与稳定性测试及结构表征,使学生了解可见光催化这一化学前沿领域,提高学生对已学知识融会贯通的能力,提升学生学习化学的兴趣。该实验综合了材料合成和表征、仪器操作和数据分析能力的培养,并融入课程思政元素,对于学生创新实践能力的培养有促进作用,可适用于高年级综合化学实验。