化学实验:g-C_3N_4/Ag_3VO_4材料的制备及其光催化环境污染物降解的设计

通过水热法合成g-C_3N_4,并使Ag_3VO_4纳米粒子附着在g-C_3N_4表面,形成g-C_3N_4/Ag_3VO_4复合光催化剂,通过两种半导体材料之间的相互协同作用,提高复合材料的光催化性能及其光致稳定性。并通过XRD、TEM、XPS、FT-IR等表征方法对g-C_3N_4/Ag_3VO_4光催化剂进行分析;在可见光下以Rh B(罗丹明B)和MB(亚甲基蓝)为目标污染物,高压汞灯为光源,评估g-C_3N_4/Ag_3VO_4复合光催化剂的性能,并运用XRD、红外、DRS等表征了其结构特征。通过实验可使学生初步了解纳米材料的基本知识,常用的表征分析方法,以及环境污染物降解处理方法。实验内容涵盖材料化学、环境化学、无机材料合成、仪器分析、光催化性能测试等方面。实验内容设置有助于培养学生的科研创造能力。     

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。     

量子点纳滤膜制备及染料去除性能实验教学设计

将膜分离实验与科学研究有机融合,设计了量子点复合纳滤膜制备及染料去除性能研究性实验。通过低温固相法合成氮化碳量子点,并以其为水相单体制备量子点复合纳滤膜。利用红外光谱、扫描电镜等对膜结构和形貌进行表征分析。氮化碳量子点与异氰酸酯发生反应,形成致密无缺陷的聚脲分离层。染料去除性能测试表明,制备的量子点纳滤膜可以有效去除水中的刚果红、甲基蓝、溴百里酚蓝钠盐、甲基红等负电性染料;随着氮化碳量子点浓度增加,复合纳滤膜水通量逐渐增大,甲基蓝去除率则呈现先升高后降低的趋势。实验涵盖了文献调研、材料制备、结构表征和性能测试,可使学生掌握多种实验技能,充分激发创新潜能,从而提高学生的自主学习能力、科学探究能力和创新实践能力。     

Ag/AgCl/Fe_3O_4复合光催化材料的制备与性能研究——基于大学生创新创业计划项目的实验设计

近年来,银系半导体由于其高效的光催化性能而广受研究者的青睐。本文设计了一个简单的两步法合成Ag/AgCl/Fe_3O_4纳米复合光催化材料的实验,利用XRD和TEM对其结构进行表征,并在可见光照射下通过降解亚甲基蓝(MB)评价其光催化活性。通过本实验,学生可以进一步了解纳米材料的制备方法及其相关表征手段,进一步巩固学生的基础理论知识,提高学生的实验技能与创新能力。     

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。     

河北省自然科学奖一等奖项目展示

<正>二维层状化合物光催化剂的可控合成及活性提高机制光催化是解决能源与环境问题的有效方法,目前存在太阳能利用率低、光生电荷易复合导致活性差的问题,制约了光催化技术在实际中的规模化应用。项目通过调控二维层状化合物结构、组成与性能之间的关系,实现了可见光的高效利用和光生电荷的快速定向分离。率先发现了脉冲微波对二维片层断续剥离与短程堆垛的作用本质,建立了脉冲微波快速制备插层复合光催化剂的新方法。揭示了等离子共振效应与二维量子限域效应协同作用规律,提出了调控二维层状化合     

Z-型FeOOH/ZnIn2S4复合光催化材料的构筑及其降解四环素废水综合实验设计

基于前沿科研成果设计实施了一个综合探究实验——制备Z-型FeOOH/ZnIn2S4复合光催化材料,研究其在可见光下去除废水中四环素污染物的效率.通过该实验,学生既能了解太阳能驱动的半导体光催化净水技术领域的前沿知识、拓宽视野、激发科研热情,也能掌握纳米材料的制备、表征等基本实验技能,增强解决实际问题能力,提升科研探究兴...     

太阳能光解水转化为氢能的研究进展

自从Honda和Fujishima发现太阳光照TiO2半导体电极能分解水产生氢气这一现象以来,科学家们一直致力于用半导体光催化剂和其它光催化剂用于太阳光解水获得既可储存又清洁的氢能的研究,不断地提高半导体光催化性能,而且也取得了令人瞩目的成果.本文综述了近年来在光催化水解领域中的众多半导体包括简单氧化物,复合氧化物,金属配合物和染料敏化半导体等光催化剂材料的结构、基本原理和催化特性的研究进展.     

脯氨酸作用下硫化镉量子点的合成及其可见光催化活性研究

以脯氨酸为添加剂,通过简单的方法合成了较为稳定、分散性良好的硫化镉量子点,其粒径在6.21 nm左右.研究显示该硫化镉量子点在200~600 nm波长范围内具有良好的光吸收性能.在可见光照射条件下,该量子点可以有效降解水中的有机染料罗丹明B,反应120 min的降解效率高达99%,并对其光催化降解机理进行了初步研究.同时该量子点具有良好的循环使用稳定性,循环使用5次后的降解效率仍高达92.7%,表明其在可见光催化降解有毒有机污染物处理方面具有良好的应用潜力.     

光催化剂BiVO4的制备、表征及其光催化性能的研究

采用化学沉淀法制备光催化剂BiVO4,用紫外-可见光谱、X射线衍射对其进行表征。通过光催化还原铬离子和光催化氧化甲基橙的效率来评价该催化剂的活性。实验研究了不同的焙烧温度和不同的焙烧时间对光催化剂BiVO4催化活性的影响。结果表明,制备光催化剂BiVO4的最佳条件是在600度下恒温3h。光催化剂BiVO4在可见光和紫外光的照射下均有较好的光催化还原活性和光催化氧化活性。BiVO4从正方晶相向单斜晶相转化的最佳温度是600°C。焙烧过的BiVO4的紫外-可见吸收光谱较未焙烧的有较大程度的红移,提高了对光的利用率。实验同时还探讨了影响BiVO的光催化活性的机理。