金属非金属掺杂改性钽酸盐光催化剂研究

光催化氧化技术是近年来国内外的一个热点研究领域,具有良好的应用前景.钽酸盐类化合物由于其结构的稳定性和特殊的物化性能,日益成为材料科学领域的研究热点.但是其催化活性偏低,尤其是带隙能较高,不能高效吸收太阳光谱中丰富的可见光,限制了该技术的推广.利用金属和非金属元素掺杂改性钽酸盐类化合物是有效改善其光催化性能的方法之一.详细评述了用金属和非金属元素掺杂对钽酸盐类化合物光催化性能的影响.最后,提出了综合利用金属和非金属掺杂的功效,通过对钽酸盐类化合物进行金属和非金属双组分复合掺杂改性,制备在可见光区具有高光催化活性的纳米复合光催化剂是该研究领域的发展方向,并存在巨大的研究空间.     

人类终极能源梦——太阳光分解水制氢研究进展

 利用太阳光分解水制备氢气,从太阳照射能量中直接获得大功率的动力能源,被认为是人类能源的终极梦想.本文介绍了太阳光催化分解水制氢的原理,阐述了光解水对光催化材料的热力学和动力学要求.重点从新型光催化材料研发、共催化复合体系构筑、纳米形貌调控、器件化设计等4个方面综述了近年来国内外光解水制氢关键材料和技术的研究进展.结合实际应用,对制氢体系中牺牲剂应用、模拟自然光合作用、光解海水、光催化剂稳定性等方面的研究进行了分析.展望了未来太阳光催化分解水制氢技术的发展方向.     

ZnO光催化剂的制备及改性方法的研究进展

作为一种半导体功能材料,ZnO具有低毒、原料廉价、易制备及改性等突出特点.由于ZnO禁带较宽、载流子复合率高,在太阳光照射下的催化活性并不高,需要采用相关技术对其进行科学改性.目前,如何采用科学方法进行ZnO光催化剂的制备与改性一直备受科研人员的关注.通过制备方法的改进、元素掺杂、半导体复合及模板剂的引入等技术手段均可以提高ZnO的光催化活性.分析了ZnO光催化的机理、ZnO的制备方法以及掺杂、复合等提高其光催化活性的方法,旨在为今后进一步拓展ZnO光催化材料的研发及应用提供新的思路.     

蒙脱石基复合光催化材料处理有机废水研究进展

半导体光催化作为一种绿色催化技术，具有广阔的应用前景。然而，到目前为止，光催化材料仍存在可见光利用率低，稳定性差，催化效率较低，难回收等问题。其中，光催化剂的负载化是解决回收与再利用的关键，也是其走向绿色应用的必由之路。蒙脱石是一种由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的层状矿物，在自然界中储量大、开采成本低，是一种优良的载体材料，在光催化材料中得到了广泛应用。本文系统介绍了目前蒙脱石基复合光催化材料的研究进展及其制备工艺，讨论了光催化技术在现实中的主要应用，最后对其发展前景进行了展望。     

纳米ZnO的制备及其光催化活性研究

采用直接沉淀法、微乳法及乙醇锌合成法制备了不同晶粒尺寸的ZnO纳米粒子,用XRD和TEM技术对样品进行表征.取粒径最小的纳米ZnO作光催化剂,以太阳光为光源,并以光催化降解罗丹明-B为模型反应,探讨用纳米ZnO光催化降解有机污染物的途径.     

纳米ZnO材料的合成及其光催化应用

纳米氧化锌(ZnO)作为一种半导体金属氧化物功能材料,它的诸多特性如荧光性、光催化活性、紫外激光发射、紫外线吸收、光电及压电性等被人们陆续发现并广泛应用于荧光体、高效催化剂、紫外线遮蔽材料、气体传感器、图像记录材料及压电材料等多个领域.ZnO由于其绿色、环保和高效等优点,近年来在环境污染控制方面受到人们的广泛关注.通过合成技术和条件控制纳米ZnO材料的粒径、表面态和形貌等参数可以提高光催化材料的光催化活性和量子产率.本文综述了本课题组对纳米ZnO材料的合成技术及其在光催化领域的应用研究,主要探讨了影响纳米ZnO材料光催化性能的相关参数.     

氧掺杂碳量子点的水热合成及其光催化制氢研究

碳量子点光催化剂因其良好的生物相容性和水溶性引起广泛关注，然而其较窄的可见光吸收范围限制了催化效率的提高。本文以葡萄糖为前驱体通过水热法合成了氧掺杂的碳量子点光催化剂。X射线光电子能谱表征证明碳量子点结构中氧掺杂含量为34.9%。紫外可见吸收光谱和稳态荧光光谱确定氧掺杂能诱导中间带隙的产生进而增强了碳量子点在可见光和红光区域的光吸收。Mott-Schottky曲线结合紫外可见光吸收谱确定该碳量子点的能带结构满足产氢反应的热力学需求。研究结果表明：在甲酸牺牲剂存在下，该碳量子点在可见光和红光照射下均具备良好的光催化制氢性能。此外，以棉花和蔗糖为前驱体通过水热法也合成了氧掺杂碳量子点光催化剂，且它们在可见光和红光照射下均能实现高效光催化制氢。     

坡缕石负载ZnO／SnO2光催化剂的制备及光催化性能研究

采用共沉淀法制备了负载型复合光催化剂ZnO/SnO2/PG,运用FT-IR,XRD,TG,UV-Vis等多种表征手段对该光催化剂的结构、热稳定性及光谱性质进行了分析,同时利用太阳光对水溶液中亚甲基兰的降解实验对催化剂的光催化性能进行了评价. 结果表明,坡缕石负载的复合光催化剂有很好的热稳定性和较高的光催化活性,120 min内对亚甲基兰去除率达到95%以上,降解反应符合一级反应动力学特性.     

钙钛矿型氧化物光催化剂的制备及表征方法研究

光催化氧化技术是近年来国内外的一个热点研究领域,具有良好的应用前景.钙钛矿型氧化物由于其结构的稳定性和特殊的物化性能,日益成为光催化材料研究领域的重要课题.文中详细评述了钙钛矿型光催化剂的常用表征技术(XRD,XPS,TEM,UV-Vis DRS,BET等)和制备方法,重点对其中的传统高温固相法、溶胶-凝胶法以及水热法...     

王文忠教授在纳米结构光催化方面的研究取得的重要进展

日益严重的环境问题推动了通过使用太阳光谱中可见光光催化降解废水中有机污染物的大量研究工作,因崦制备高效可见光光催化材料及其光催化性能方面的研究是近年来亲能源材料、纳米科学与技术等研究领域最前沿的热点研究课题之一。最近,"985工程""民族地区能源资源开发利用研究科技创新平台"的王文忠教授及其研究团队,成功制备出能显著降解废水中亚甲基蓝和苯酚等有机污染物的p-n结Cu2O/BiVO4纳米结构可见光光催化材料。相关研究结果发表在国际工程-环境领域排名第二的著名杂志Applied Catalysis B-     

Preparation of Rectorite-TiO2 and Its Application in the Solar Photocatalytic Degradation of Dye Wastewater

A photocatalyst consisting of TiO2 powder and rectorite was prepared and activated utilizing solar light and used for degradation of simulated dye wastewater （methyl solution）. The effects of roasting temperature, the way of adding rectorite, and the amount of the rectorite on the photocatalytic activity have been investigated. The results indicated that rectorite-TiO2 photocatalyst prepared with the right proportional amount of rectorite and titanium dioxide, could effectively degrade the methyl orange solution in sunlight. After reacting in sunlight for 8 hours, the methyl orange decolorization reached 96%. The photocatalytic activity of rectorite-TiO2 was much better than that of TiO2 in sunlight.     

微生物-无机杂化材料的研究进展

在利用微生物合成微生物-无机杂化材料的合成过程中,由于生物元素N、P等的自然掺杂,使该类材料具备了普通杂化材料所不具有的优越性能,因而研究与应用发展迅速.目前微生物-无机杂化材料已被广泛应用于抗菌剂、生物催化、光催化、污染物去除和抗肿瘤等众多领域.尽管微生物-无机杂化材料种类繁多,但根据微生物的参与方式,可将这些杂化材料分为全细胞-无机杂化材料和非细胞-无机杂化材料两类.文章依据这两类杂化材料的典型特征对其最新研究进展进行了综述,着重介绍了不同类型微生物-无机杂化材料的合成方法和应用,并对该领域研究前景进行了展望.     

半导体光催化的特点及提高催化效率的途径

简述了纳米半导体光催化的特点及目前存在的问题,着重介绍了提高光催化效率的途径,包括掺杂,半导体表面光敏化,表面强酸处理贵重金属沉积、半导体复合等。认为如何进一步简化处理手段,有效地利用太阳光和生活中的各种照明光源,将对大规模应用半导体光催化降解污染物具有深远的意义.     

Carboxyl-modified hierarchical wrinkled mesoporous silica supported TiO2 nanocomposite particles with excellent photocatalytic performances

Titanium dioxide (TiO₂) is a common photocatalyst for organic pollutants degradation. However, in practical application, the poor adsorption capacity of pure TiO₂ seriously impeded its efficiency in the degradation of organic molecules. In this work, a series of hierarchical wrinkle mesoporous silica supported TiO₂ nano-composite particles (TiO₂ @WMS-COOH) were successfully prepared. Thanks to their high surface areas, large pore volumes and mesoporous structures, these materials showed high adsorption capacity and excellent photocatalytic performance towards dye molecules, which is comparable to or even better than commercial catalyst P25. Moreover, their photocatalytic efficiency can be further enhanced by increasing the calcination temperature during preparation process. Therefore it can be concluded that the TiO₂ @WMS-COOH particles may find promising applications in the photodegradation of organic pollutants.     

超声协同纳米TiO_2光催化降解活性染科的初步研究

将超声氧化与多相光催化技术相结合并且用于活性染料的降解，实验发现超声增强光催化技术可以有效降解该活性染料，而且在超声增强光催化体系中存在较强的协同催化降解作用，     

超声辅助合成N掺杂纳米TiO2介孔材料及其光催化性能

为提高纳米TiO2光催化性能,通过高能超声辅助溶胶-凝胶法合成了N掺杂纳米TiO2光催化剂。结果表明：高能超声的空化作用细化了纳米TiO2的显微结构,形成了分散有序的介孔结构,同时也提高N的掺杂浓度,改善了电子的轨道能级,减小光催化剂的禁带宽度。当超声频率为45 KHz时,纳米TiO2的晶粒尺寸约为12 nm,介孔孔道尺寸为10 nm,对太阳光的吸收波长达到540 nm,对有机污染物的有效降解率为94%。可见高能超声显著提高了对太阳光的吸收效率,改善纳米TiO2的光催化性能。     

可见光响应WO_3光催化材料的研究进展

光催化材料在治理环境污染问题特别是大气污染和水污染方面表现出良好的应用前景。综述了可见光响应的WO_3光催化材料近些年的研究进展,指出通过调整和优化制备方法可以获得不同形貌特征的WO_3粉体光催化材料,而制备的具有大比表面积和高结晶性的WO_3粉体往往表现出高的光催化活性;跟WO_3粉体相比,WO_3薄膜实现了其在衬底表面的负载,不存在分离回收及失活等缺点,具有可观的实际应用价值,但其光催化活性有待进一步提高;通过构建异质结或形成复合材料可以提高WO_3薄膜光催化活性,也可通过贵金属单质沉积调控WO_3薄膜能带结构进而增强光催化活性;贵金属合金团簇亦可大大提高WO_3光催化活性,这一新方法为改善WO_3光催化活性的研究提供了一个新思路,具有重要应用前景。     

异质结构钒酸铋/氧化铋可见光催化材料的制备及性能研究

针对可见光催化材料大部分半导体光量子效率较低、光催化活性较差的问题,制备了一种新的异质结构钒酸铋/氧化铋可见光催化材料,并对其性能进行测试。通过制备钒酸铋-氧化铋复合光催化材料,分析制备材料表征分析方法,对可见光催化材料进行XDR分析、SEM分析、紫外-可见漫反射吸收光谱分析和荧光光谱分析,对制备材料降解性能和稳定性进行检测。结果表明XDR分析中,随着钒酸铋成分的逐渐升高,氧化铋衍射峰慢慢降低,钒酸铋衍射峰慢慢增强,图谱中没有出现其余衍射峰,钒酸铋和氧化铋间未出现显著的化学反应; SEM分析中,制备样本颗粒形貌与微观结构存在显著差异,晶粒形貌更加规则;紫外-可见漫反射吸收光谱分析中,异质结构钒酸铋/氧化铋可见光催化材料样本对可见光的吸收效果最优;荧光光谱分析中,随着添加钒酸铋质量分数的逐渐增加,荧光信号逐渐变弱;随着添加钒酸铋质量分数的逐渐增加,降解率逐渐升高,但添加质量分数是12%与20%钒酸铋的制备样本光催化活性相差不大;重复使用制备样本后其光催化性能基本没有发生改变,对光照反应后制备样本及纯钒酸铋样本进行XRD分析,发现无新衍射峰值出现。可见此时制备样本降解性能较强,稳定性较高。     

Photocatalytic Degradation of Acid Blue 62 over La/I/TiO2 Nanocomposite Photocatalyst under Simulated Sunlight

In order to explore the photocatalytic activity of the Ianthanum and iodine co-doped TiO<,2>,the degradation of acid blue 52 as a probe reaction under simulated sunlight in adiattion was investigated. A novel visible.light.activated La/I/TiO<,2> nanocomposition photocatalyst was prepared using precipitation-diping method,and characterized by X- ray diffraction (XRD),transmission electron microscopy (TEM) and UV.Vis diffuse reflectance,spectroscopy (UV- Vis-DRS). The photocatalytic,efficiency of La/I/TIO<,2> was evaluated by the photodegradation of reactive acid blue 62 as a probe reaction under simulated sunlight irradiationt. Photocatalytic experiment results shows that the La/I co. doped TiO<,2> catalyst has higher photocatalytic activity than the standard Degussa P25,La-doped TiO<,2>,and I-doped TiO<,2> photocatalysts under simulated sunlight irradiation,and the way of La/I co-doping extends the absorption spectra of TiO<,2> and shifts the absorption edge remarkably toward longer wavelength.     

硒化锌协同真养产碱杆菌的杂化光合系统研究

通过传统的生物发酵方式获得PHB(聚-β-羟基丁酸酯)的研究已经趋于成熟，各项生产条件均有学者进行了优化，但是通过传统生物发酵的方式获得的PHB在成本上仍无法和化学合成的PHB或其他石油化工所得到的高分子材料竞争.该研究提出利用水热法合成闪锌矿结构的ZnSe半导体光催化材料与真养产碱杆菌(Ralstonia eutropha)H16构建杂化光合系统，测试系统中PHB含量变化，结合材料的光催化产氢性能来探究光催化材料在生物杂化光合系统中的作用.结果表明，在单纯材料光催化产氢时，材料在短时间虽有不错的产氢性能表现，但是在长时间循环中表现不佳.在结合细菌后，该生物杂化光合系统有着优秀的表现，相较对照组最高可将PHB产量提升至1.87倍，并且在长时间连续工作的条件下系统保持稳定.材料在高浓度下依然对该系统起到正面的作用.并且通过测定底物消耗和计算效率的方式探讨了光催化材料影响该生物光合杂化系统的具体方式.证明了这种方式合成的ZnSe与Ralstonia eutropha H16相结合在光照下能够有效提升PHB的产量.