CdS-MoS2复合光催化剂的制备与可见光产氢性能研究

通过光催化分解水制氢是缓解当前能源短缺和环境污染问题的最具前景途径之一。在提高半导体光催化剂性能的各种途径中，助催化剂修饰是一种十分有效的策略。本工作通过油浴和溶剂热反应合成了MoS₂纳米片紧密包覆于CdS纳米颗粒表面的CdS-MoS₂复合光催化剂，其中具有强可见光吸收能力和合适质子还原导带电势的CdS和具有优良析氢活性的MoS₂分别为光吸收体和助催化剂。利用XRD,TEM,HRTEM和XPS等测试表征了光催化剂的组成、物相以及微观结构等信息。在可见光(λ>400 nm)辐照下，5%MoS₂负载的CdS(CdS-MoS₂-5%)表现出了最佳的产氢速率29.62 mmol·g^-1·h^-1,明显高于Pt修饰的CdS以及大部分文献记载的CdS复合光催化剂。研究结果表明，出色的可见光俘获能力、丰富的S■活性位点以及提高的载流子分离效率是CdS-MoS₂复合光催化剂具有优良产氢活性的主要原因。     

碳化树脂/CdS复合催化剂的制备及其光催化产氢性能研究

以光水解制氢中的优势材料硫化镉（CdS）作为光催化剂,借助碳化树脂（CPR）材料的导电性质,制备碳化树脂/硫化镉（CPR/CdS）复合催化剂,对CPR/CdS催化剂的理化性质和催化机理进行分析。与纯CdS相比,CPR/CdS具有更高的比表面积。通过光催化降解水产氢确定CPR的最佳用量和产氢性能。结果表明：0.5-CPR/CdS催化剂用量为0.15 g,体系pH值为5时,光催化产氢速率最高,为403.24μmol/h,循环5次实验光催化产氢速率均可以达到370μmol/h左右,稳定性良好。在复合材料中引入CPR后,CPR的掺入不仅能够提供活性位点,还能够作为电子捕获剂和电子传输剂有效分离光生电子和空穴,从而大幅度延长光生载流子的寿命,达到提高光催化反应活性的效果。     

CdS-TiO2/MWCNTs光催化剂的制备、结构表征及性能

采用溶胶-凝胶法,以多壁碳纳米管为载体制备了CdS和TiO₂复合的双组分负载型半导体光催化剂。以挥发性有机污染物VOCs中的甲苯去除率作为光催化剂活性指标,通过正交实验,确定了光催化剂的最佳制备条件。结果表明,光催化剂的最佳制备条件为： 活性组元n(TiO₂)∶n(CdS)＝1∶0.02,加入水的体积分数为5%,载体多壁碳纳米管的质量分数2%, 450 ℃焙烧2 h。采用透射电镜TEM对催化剂结构进行了表征,通过BET测试分析了催化剂比表面积和孔径分布,运用X射线衍射分析了催化剂的晶型特征,利用紫外-可见吸收光谱检测了催化剂的光吸收能力和光吸收值。     

Cd Te-QDs/g-C_3N_4的合成及其高效可见光光催化产氢研究

CdTe量子点在可见光下具有优异的光催化制氢活性,将CdTe量子点修饰到石墨相氮化碳(g-C_3N_4)表面可以进一步提高其产氢活性。采用一步水热法合成了CdTe QDs/g-C_3N_4复合光催化剂,并用XRD、TEM、DRS、FT-IR和PL对其进行分析。在以CoCl_2为助催化剂和抗坏血酸(H_2A)为牺牲剂的条件下,得到的复合光催化剂在可见光照射下比纯CdTe QDs和gC_3N_4表现出更高的产氢活性。其中质量分数为20%CdTe QDs/g-C_3N_4的复合材料的H2生成量为4. 8 mmol,是纯CdTe QDs的2. 4倍。     

聚苯乙烯/氮化钼/硫化镉光催化剂的制备及其产氢性能研究

针对硫化镉(CdS)在水介质中光催化效率较低的问题,设计合成氮化钼(MoN)助催化剂。采用聚合法制备聚苯乙烯(PS)材料,将氮化钼/硫化镉(MoN/CdS)负载至PS表面,制备PS/MoN/CdS复合材料。通过XRD、TEM、BET和紫外可见漫反射光谱表征催化剂的理化性质,并分析催化机理。结果表明:PS/MoN/CdS复合材料的比表面积随着MoN负载量的增加,呈现先增加后减小的趋势,PS/MoN(2.5%)/CdS的SBET值达到最大为35.229 m2/g。PS/MoN(2.5%)/CdS的用量为0.15 g、pH值为5时,光催化产氢速率最高为542μmol/h,循环5次实验均达到470μmol/h以上,具有良好的稳定性。MoN与PS的界面接触较好,利于光催化反应中光载流子的传递,提高PS/MoN/CdS复合材料光催化产氢的效率。PS/MoN/CdS可以显著增加CdS的可见光吸收,且不改变CdS的固有能带结构,提供更多的反应活性位点,提高复合材料的电子和空穴的分离,增强光催化反应活性。     

CdS/C-TiO2复合光催化剂光催化还原CO2性能研究

采用沉淀-水热法制备了CdS/C-TiO2系列复合光催化剂,通过XRD、UV-Vis、FESEM、XPS等分析手段对催化剂晶体结构、形貌及光电性能进行了表征,考察了柠檬酸(CA)/TiO2质量比R对CdS/C-TiO2复合光催化剂光催化性能的影响。实验结果表明,碳掺杂影响催化剂的晶体结构及其微观形貌,掺杂后光催化活性显著提高。在紫外光照射下进行光催化还原CO2反应,当CA/TiO2质量比R=3/1时,催化活性最高,还原产物HCOOH和HCHO总收率达到533μmol/(g.h)。     

JCdS／ZnO复合半导体光催化剂的制备、表征及分解水制氢

在超声条件下,采用溶胶凝胶法制备Zn（OH）2溶胶,然后在其上沉积沉淀CdS,制备CdS／Zn（OH）2催化剂前驱体。前驱体分别在空气和氮气下焙烧,制得两种CdS／ZnO复合光催化剂。催化剂表征和分解水制氢实验结果表明,两种CdS／ZnO复合光催化剂在可见光区均有强吸收。空气条件下焙烧制得的光催化剂中有CdO存在,经XRF测量其组成为29.3％CdS-18.6％CdO／ZnO（物质的量分数）,其光催化分解水制氢效果明显高于氮气下焙烧制得的光催化剂,平均产氢速率达5.2mmol（h·gcat）^-1。     

CdS/Fe7S8复合光催化剂的制备及光催化性能研究

随着环境和能源问题越来越凸显,开发价格低廉、性能优异的新型光催化剂越来越有实际意义。将直径为5nm的CdS量子点与廉价铁硫化合物结合,制备出新型的能够在可见光下分解水的复合光催化剂,其最优化产氢速率高达519.55μmol h~(-1),高于同条件下CdS/Pt催化剂。     

p-n异质结ZnO/HRP催化剂的制备及其光催化性能研究

p型半导体红磷(HRP)和n型半导体ZnO复合后形成p-n型异质结复合半导体催化剂ZnO/HRP。以Cr(Ⅵ)为模型污染物,研究了ZnO质量分数对催化剂光催化还原性能的影响。结果发现,ZnO/HRP复合光催化剂的光催化还原速率随ZnO质量分数的增加而增大,当ZnO的质量分数为0. 25%时,ZnO/HRP复合光催化剂展现出最强的光还原性,其降解速率常数k为5. 5×10~(-2)min~(-1),是HRP的14. 8倍。光催化机理探究发现,Zn O和HRP复合形成异质结后,可抑制光生电子和空穴的复合,增强光响应性,从而提高了HRP的光催化活性。     

二氧化钛/氧化石墨烯复合光催化剂的合成

采用水热法,以钛酸四正丁酯及氧化石墨烯（GO）为原料,在水性体系中合成了一系列具有不同GO质量分数的TiO2/GO复合光催化剂。FE-SEM分析结果表明,分散的钛酸四正丁酯以多分子层的形式吸附到氧化石墨烯的表面,最后在水热过程中转化为锐钛型TiO2粒子。当氧化石墨烯的质量分数低于3%时,产物中含有纯TiO2微球及TiO2/GO复合物;当氧化石墨烯质量分数大于5%时,产物为单纯的TiO2/GO复合物。电化学性能测试结果表明,GO复合后,TiO2电极中载流子的传输效率提高。氧化石墨烯复合量为10%时,复合光催化剂显示了对亚甲基蓝最佳的光催化活性。当复合氧化石墨烯转化为石墨烯后,其光催化活性可得到进一步大幅度的提高。     

Co/Ni共掺杂g-C3N4以提高其可见光下光解水产氢性能

以三聚氰胺、氯化铁、氯化钴为原料，利用热缩聚合成法制备不同比例的Co/Ni共掺杂的g-C₃N₄光催化剂，并在可见光条件下测量其光解水产氢性能。结果表明，5%Co/Ni-g-C₃N₄催化剂催化效率最高，产氢量为20.33μmol/h,是单相g-C₃N₄的4.9倍。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、瞬态光电流分析(I-t)等方法对不同样品进行表征。结果发现，Co/Ni共掺杂并未改变g-C₃N₄半导体的骨架结构，但极大地增加了催化剂表面光生电子-空穴的分离效率，致使光催化产氢效率大幅增加。     

In2O3/CdS复合物的制备及光催化性能

以氧化铟(In_2O_3)纳米球作为基体,采用水热法制备了氧化铟/硫化镉(In_2O_3/CdS)复合光催化剂,并利用XRD、SEM等对所制备复合光催化剂进行了表征。结果表明:复合光催化剂由立方相的In_2O_3纳米球和六方相CdS棒状结构组成,且In_2O_3纳米球附着于CdS棒状结构表面上。光学性能测试和光降解实验发现:所得复合光催化剂与纯In_2O_3和纯CdS相比,不仅光响应范围增加,而且光催化亚甲基蓝(MB)的活性也得到显著改善。当In_2O_3/CdS中n(In_2O_3)∶n(CdS)=1∶4时,光催化效率改善尤为明显,当复合催化剂的质量为0.05 g时,MB转化率达到96.2%;这可能是由于CdS接受In_2O_3表面上的光生电子,减少了光生电子与空穴的复合机会,因而提高了光催化降解能力。     

纳米CdS/TiO2对亚甲基蓝废水溶液的光催化降解研究

利用纳米TiO2光催化氧化技术对亚甲基蓝废水溶液进行了光催化净化研究，考察了CdS催化剂复合量、光催化剂焙烧温度对亚甲基蓝废水溶液光催化氧化的影响。研究表明：染料浓度在7．5mg，L，3％CdS／TiO2复合半导体光催化剂2．5g／L，三支8W主波长为365nm紫外灯作光源，配以适量的氧气，可达到较好的光催化降解率。适量CdS改性增强了复合半导体材料的电子和空穴分离效率，有效地提高了CdS／TiO2光催化剂的光催化活性。     

基于聚苯乙烯的硫化镉光催化剂的制备及其二氧化碳还原研究

制备了具有光催化活性的聚苯乙烯/硫化镉(PS/CdS)复合材料,并研究该光催化复合材料对二氧化碳的还原性能。结果表明:CdS成功地接枝到PS微球上制成了复合光催化材料。通过氮吸附测试检测发现,将CdS负载到PS上后复合材料比表面积变大,有利于光催化剂在水中发挥更好的光催化效率,实现将二氧化碳还原成甲酸和一氧化碳。荧光强度和紫外-可见漫反射检测表明,复合光催化材料在受到光照时能够更好地实现电子和空穴的分离,从而更有利于二氧化碳的还原。     

非金属元素掺杂CdS/S,N-TiO_2复合光催化剂的制备及性能研究

以硫脲(TU)为非金属掺杂物,TiO_2-P25为原料,经浸渍-焙烧制备出S,N-TiO_2,而后通过水热合成出CdS/S,N-TiO_2复合光催化剂。催化剂的分析结果表明,S是以S~(6+)的形式取代了TiO_2晶格中的Ti~(4+),形成了S6+的阳离子掺杂,N则形成了O-Ti-N的结构,S和N的掺杂改变了TiO_2的电子结构,使其吸收边红移约10nm,电荷分离效率提高。可见光催化分解硫化氢制氢结果表明,CdS/S,N-TiO_2催化性能明显改善,CdS/S,N-TiO_2-2/1-600-1/2-240复合催化剂的催化分解硫化氢分解产氢速率可达62.24m L/h,CdS/S,N-TiO_2-2/1-600-1/2-240复合催化剂在不同p H值溶液中的产氢性能明显优于未掺杂的C d S/TiO_2复合催化剂。     

CdS/RGO/MoS2复合材料的制备及光催化性能

本文采用简单的水热方法制备出CdS/RGO/MoS2复合材料，并通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、电化学阻抗（EIS）和瞬态光电流响应测试等对其进行表征。结果表明，在可见光照射下，CdS/0.75 wt% RGO /1.0 wt% MoS2复合材料对甲基橙（MO）具有显著的光催化降解活性和稳定性。其光降解速率（0.05777 min-1）分别是CdS（0.023 min-1） 和MoS2（0.003 min-1）的2.5倍和19.3倍，是CdS/0.75 wt% RGO（0.02821 min-1）和CdS/1.0 wt% MoS2（0.02677 min-1）的2倍和2.16倍。经过5个循环后，降解效果未见明显变化，证明催化体系的稳定性良好。光催化剂活性的提高主要归功于复合材料的形成能够改善组分的能带匹配和界面电荷转移，从而增强载流子的分离和迁移。这些材料在可见光降解甲基橙方面具有优异的光催化活性和良好的稳定性，这使得其污染物降解和处理等方面可以发挥良好的作用，具有广泛的应用前景和理论意义。     

CdS修饰TiO_2纳米带制备及光催化降解有毒有机污染物

以硫酸钛为原料,在210℃低温下,水热制备Ti O2纳米带.通过沉淀法用CdS修饰Ti O2纳米带表面,制得Ti O2@CdS复合光催化剂,采用XRD、TEM和反射紫外对其结构及光化学特性进行初步表征.以可见光(λ≥450 nm)光催化降解罗丹明B(Rhodamine B,RhB)、水杨酸(Salicylic Acid,SA)及2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)为探针反应,研究反应温度、介质和负载CdS对Ti O2@CdS结构性能的影响.结果表明,所制备的Ti O2纳米带分散性好.复合粉末由锐钛矿相Ti O2和立方相CdS组成.常温25℃中性介质中用CdS修饰的Ti O2的活性,在可见光照射下,为单纯Ti O2纳米带的29倍.同时,Ti O2也促进了CdS可见光光催化活性的提高.通过跟踪降解体系紫外-可见光谱(UV-vis)、红外光谱(FTIR)和总有机碳(TOC)测定,结果发现Ti O2@CdS/vis体系在pH7.0时,对SA的降解率较Ti O2纳米带有显著地提高,反应15 h和21 h后,RhB和2,4-DCP的矿化率分别可达到47.8%和30.8%.     

氧化银-二氧化钛／膨润土复合光催化剂的制备及性能研究

为了提高光催化剂的实用性,以工业偏钛酸为原料,采用液相掺杂制备了氧化银-二氧化钛/膨润土复合光催化剂.以酸性橙Ⅱ为目标污染物,采用降解率来表征复合光催化剂的光催化活性.结果表明:当氧化银掺杂量为1.72%(质量分数)时,氧化银-二氧化钛/膨润土复合光催化剂在紫外光照射下和在太阳光照射下都有良好的光催化活性,其对应的降解率分别为96.25%和100%.对双氧水加入量和溶液pH的研究表明:当双氧水加入量为3 mmol/L或溶液pH为9的弱碱性条件下,催化剂光催化活性都有明显的提高.XRD分析表明,成功合成了氧化银-二氧化钛/膨润土复合物.     

g-C3N4-CdS-NiS2复合纳米管的制备及可见光催化分解水制氢

光生电子-空穴对的快速复合是导致半导体光催化剂性能不佳的重要因素之一，构建异质结是分离光生电子-空穴对的有效方法。结合热缩合和两步水热反应构建了g-C₃N₄-CdS-NiS₂复合纳米管，并进一步研究了在可见光照射下不同CdS含量的g-C₃N₄-CdS-NiS₂分解水制氢的光催化性能。结果表明，当CdS含量为10%(质量)时，三元复合物的产氢速率最高(50.9 μmol·h^-1)，是纯g-C₃N₄纳米管的25倍，是g-C₃N₄-CdS和g-C₃N₄-NiS₂二元复合物的11倍。而且，经过五次循环光催化反应后，产氢速率保持不变。光催化制氢性能的提高主要源于g-C₃N₄、CdS与NiS₂形成的异质结促进光生电子和空穴的迁移及电子-空穴对的分离。     

非贵金属Ni2P助催化剂修饰KCa2Nb3O10超薄纳米片的光解水产氢性能研究

开发高效非贵金属助催化剂是光解水产氢领域研究的重点.首次将Ni2P纳米颗粒作为高效助催化剂经一步热处理法修饰在KCa2Nb3O10超薄纳米片表面,成功构建了Ni2P/KCa2Nb3O10复合光催化剂,所制备的复合光催化剂展现出具有丰富异质界面的二维纳米结构,活性最佳的Ni2P/KCa2Nb3O10产物光催化产氢效率高达72.25μmol g-1 h-1,是纯相KCa2Nb3O10产氢效率的18.8倍.提供了一种负载其他非贵金属助催化剂制备高效KCa2Nb3O10基复合光催化剂的新策略.