新型g-C3N4/CuS复合材料的制备及光催化研究

一步水热法合成CuS修饰的石墨相氮化碳(g-C3N4/CuS)复合光催化剂,通过FE-SEM、XRD、FTIR、UV-Vis-DRS等手段对其进行了表征,利用Cr(VI)溶液考察了g-C3N4/CuS在可见光下的光催化还原性能.实验结果表明,g-C3N4/CuS复合光催化剂的光催化活性明显优于单一的g-C3N4和CuS.可见光照射下,180 min内Cr(VI)的去除率可达70％以上.CuS的引入不仅扩宽了g-C3N4的可见光吸收范围,而且降低了g-C3N4光生电子和空穴的复合率,从而显著提高g-C3N4的光催化活性.该复合材料的催化活性受溶液的pH值影响较大,酸性条件下更有利于光催化反应的进行;共存低浓度腐殖酸对Cr(VI)的去除没有显著影响.g-C3N4/CuS具有良好的可见光催化活性,可用于废水中Cr(VI)的光催化还原去除.     

窄带隙半导体耦合Bi_2S_3/g-C_3N_4催化剂制备及光催化性能

利用原位生成法,制备了Bi_2S_3含量可调的Bi_2S_3/g-C_3N_4复合材料。通过X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、光致发光光谱(PL)、时间分辨荧光衰减光谱等手段对制备的光催化剂物相、形貌、结构和性能进行表征分析。可见光照射下,以罗丹明B(Rh B)为降解模型评价Bi_2S_3/g-C_3N_4复合材料的催化性能。结果表明:Bi_2S_3沉积在g-C_3N_4表面,显著增强g-C_3N_4的可见光催化性能,并随着Bi_2S_3含量不同,复合光催化剂Bi_2S_3/g-C_3N_4的催化性能发生变化,其中Bi_2S_3质量分数为5%时表现出最佳的可见光催化活性。利用捕获剂、NBT转化确定h+是主要的活性物种,O_2~-·是次要活性物种。对Bi_2S_3/g-C_3N_4光催化活性增强机理进行研究,Bi_2S_3的加入显著增强g-C_3N_4对可见光的吸收,并与g-C_3N_4之间形成异质结,促进光生电子空穴的有效分离,延长载流子寿命,显著增强g-C_3N_4光催化性能。     

可见光下TiO2还原Cr(Ⅵ)光催化反应研究

Cr(Ⅵ)是一种对生态环境和人类健康有极大危害的重金属离子,为研究可见光下TiO2还原Cr(Ⅵ)的光催化反应,首先使用溶胶-凝胶法制备TiO2光催化剂,并对其结构进行表征;然后在可见光下研究其还原Cr(Ⅵ)光催化反应;最后分析光催化反应机理及反应动力学。结果表明,制备的TiO2为锐钛矿,直径约为400~500 nm,禁带宽度为3.2 eV;在最佳条件(Cr(Ⅵ)初始浓度为1.00 mg/L,TiO2投加量为2.00 g/L,pH为4.00,甲醇浓度为0.10 mol/L)下反应150 min,TiO2还原Cr(Ⅵ)可见光催化效率可高达100%;可见光下TiO2催化反应机理为:HCrO4^-吸附在TiO2表面,形成一种具有可见光响应的HCrO4^-/TiO2复合催化剂;TiO2还原Cr(Ⅵ)光催化反应符合假一级反应动力学,反应速率常数为0.0058 min^-1。     

电纺丝制备单晶BiFeO_3纳米纤维及用于可见光光催化还原六价铬的研究

通过高压静电纺丝技术成功制备了单晶Bi Fe O3纳米纤维。制备的纤维通过热重差热分析(TG-DTG)、XRD、SEM、TEM、EDS、紫外可见漫反射光谱和氮气吸附脱附曲线等对其结构、和形貌进行了表征。利用Cr(VI)溶液考察了制备的纤维在可见光下的光催化还原性能。纳米纤维比用传统的溶胶凝胶法制备的纳米粒子有更高的光催化活性,这归因于有更大的比表面积。空穴消耗剂酒石酸的加入能促进光催化还原Cr(VI)反应的发生,其还原效率可提高87%。由于Bi Fe O3能在可见光下响应,并且具有弱磁性能,能通过磁场回收,因此能在环境净化中有广阔的应用前景。     

Mxene/g-C3N4二维光催化材料的制备及其处理水中Cr(VI)的性能研究

在合成单层Mxene和石墨相C₃N₄的基础上，采用一步静电自组装法制备了不同Mxene含量的Mxene/g-C₃N₄复合光催化剂，采用XRD、TEM、XPS等方法对样品的结构和形貌进行了表征。考察了可见光激发下Mxene/g-C₃N₄复合光催化剂光催化还原六价铬Cr(VI)的性能，分析了Mxene的负载量、溶液的pH值和不同的空穴牺牲剂对Mxene/g-C₃N₄光催化还原Cr(VI)性能的影响。结果表明，Mxene的负载不仅可以为光催化反应提供更多的表面活性位，还可以显著提高光生载流子的分离几率。当Mxene的负载量为10%、溶液pH值为2.0时，可见光还原Cr(VI)的效率比单一石墨相C3N4光催化剂提高了8.1倍。同时，酒石酸空穴牺牲剂的引入可以进一步提高光催化还原Cr(VI)效率。     

二氧化钛纳米结构形貌可控合成及光催化性能

以不同方法制备棒状、球状和花状3种形貌的TiO_2纳米粒子,采用X粉末衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱和紫外-可见漫反射等对TiO_2纳米粒子进行结构及形貌分析。以亚甲基蓝为降解模型,分别在紫外光与可见光条件下对TiO_2纳米粒子进行光催化性能研究,分析TiO_2的形貌结构影响光催化性能的机理。结果表明,花状TiO_2纳米粒子光催化性能最好,其中高能晶面与微观形貌尺寸对TiO_2光催化性能具有重要影响。     

MIL-101(Cr)-NH2与硫化铟锌复合材料的制备及其光催化性能

采用水热法制备得到颗粒状MIL-101(Cr)-NH_2,随后用油浴法将ZnIn_2S_4纳米片原位生长均匀分散在MIL-101(Cr)-NH_2表面,成功制得ZnIn_2S_4/MIL-101(Cr)-NH_2光催化材料。通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),固体紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和傅立叶红外光谱(FT-IR)等手段对所合成的复合材料进行表征。结果显示:可见光照射180min后,ZnIn_2S_4/MIL-101(Cr)-NH_2-9对罗丹明B(Rh B)的去除率最高达到了99%,且经过4次循环后仍可以保持较高的降解活性。     

Cr(VI)-乙酸复合体系中硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化还原Cr(VI)

采用煅烧的硫酸盐掺杂的含钛高炉渣作光催化剂,研究了Cr(VI)-乙酸(AA)复合体系中Cr(VI)的光催化还原效率,考察了初始pH值、Cr(VI)初始浓度、AA/Cr(VI)体积比、协同效率因子、光催化剂使用寿命等因素的影响. 结果表明,增大AA/Cr(VI)比到0.2%,Cr(VI)的还原效率先增大到27.55%随后逐渐降低. 酸性条件下,Cr(VI)单一体系和Cr(VI)-AA复合体系中Cr(VI)的还原率和吸附率都明显提高;相同反应时间下(110 min),初始pH 1.5时,2种体系中Cr(VI)的还原效率分别为76.32%(单一体系)和100%(复合体系). 复合体系中协同效率因子始终大于0. 循环使用5次后催化剂对Cr(VI)的光催化还原率为92.2%. Cr(VI)在Cr(VI)-AA体系中的光催化还原遵循Langmuir-Hinshelwood动力学规律.     

光催化法处理含Cr(VI)废水的研究

采用P 25 TiO2作为光催化剂,研究了废水的pH值、Cr(VI)的初始浓度、气氛及有机物等因素对含铬废水中Cr(VI)去解率的影响。结果表明,在pH值为3.0时,光催化反应速率最大;反应气氛对该体系中Cr(VI)的光催化还原无明显影响;苯酚、葡萄糖等有机物的存在能有效地促进Cr(VI)的光催化还原,当加入与Cr(VI)等物质的量的苯酚或葡萄糖时,150 mL反应液[Cr(VI)浓度为0.96 mmol/L],0.15 g光催化剂,经12 W紫外灯照射反应120 m in,Cr(VI)完全被去除,相对于在反应体系中不加有机物时,Cr(VI)光催化还原效率提高了近100%;Cr(VI)的光催化还原符合L-H动力学规律。     

花状Ag2CO3的制备及光催化性能研究

在聚乙二醇(PEG)存在下,采用水热合成的方法制备了花状Ag2CO3,用粉末X射线、扫描电镜、紫外可见漫反射谱对产物进行了表征.在可见光照射下降解甲基橙溶液,研究Ag2CO3的光催化活性.研究显示产物呈花状形貌,此Ag2CO3在可见光作用下表现出较高的光催化活性,能有效地降解甲基橙,降解率高达90.46％.最后研究了花状Ag2CO3的形成机理.     

TiO2-H4SiW12O40多层膜对废水中甲基橙和Cr（VI）的同时协同去除

利用静电相互作用,TiO2纳米粒子和H4SiW12O40(SiW12)聚阴离子被成功地固定在了平板基底上。采用原子力显微镜(AFM)对多层膜进行了表征,并研究了多层膜对溶液中甲基橙和Cr(VI)的去除效果。光催化结果表明,由于TiO2-SiW12和MO-Cr(VI)间双协同作用的存在,混合溶液中甲基橙的氧化和Cr(VI)的还原均得到显著提高。把催化剂固定在载玻片上解决了催化剂的回收难题,避免二次污染。     

TiO_2-ZnIn_2S_4复合光催化剂的制备及其对罗丹明B废水的降解

为改善ZnIn_2S_4可见光降解特性,采用水热法制备了复合光催化剂TiO_2-ZnIn_2S_4,对催化剂进行了表征;并研究了其光催化降解染料废水罗丹明B的特性,探讨了催化剂投加量、初始pH等条件对催化剂降解污染物活性的影响,分析了TiO_2-ZnIn_2S_4复合光催化剂与纯ZnIn_2S_4相比催化效率提高可能存在的原因。结果表明,TiO_2与ZnIn_2S_4以一种特殊结构复合在一起,且在可见光照射下具有良好的光催化性能。以氙气灯模拟太阳光,罗丹明B染料废水初始质量浓度15mg/L,TiO_2-ZnIn_2S_4投加量80mg/L条件下反应2h可降解水中97.42%的罗丹明B,与纯ZnIn_2S_4对比降解率增加了6.24%,具有较好的研究价值与开发前景。     

ZnIn_(2)S_(4)/MIL-125复合纳米材料的制备及光催化活性EI北大核心CSCD

采用两步水热法合成ZnIn_(2)S_(4)/MIL-125复合纳米材料,评估ZnIn_(2)S_(4)对MIL-125物相结构、形貌结构、化学态、光谱响应和光催化性能的影响。结果表明:添加少量ZnIn_(2)S_(4)使MIL-125由盘状块体逐渐演变为薄饼状,比表面积逐渐减小;当ZnIn_(2)S_(4)添加量(摩尔分数)为0.8%时,ZnIn_(2)S_(4)/MIL-125复合光催化材料在50 min内对罗丹明B的降解效率达到97.7%,而纯相MIL-125的仅为70.3%。引入少量ZnIn_(2)S_(4)显著抑制了MIL-125电子/空穴对的复合速率,提高了载流子传输能力,最终导致光催化活性的显著提高,并据此提出了光催化机理。     

利用含铬(Ⅵ)废水制备高效铬酸银/凹凸棒石复合光催化剂

利用含铬(Cr)(VI)废水,采用原位沉淀法制备高效铬酸银(Ag_2CrO_4)/凹凸棒石(ATP)复合光催化剂,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见漫反射光谱、荧光光谱等对其结构和性能进行表征,并以罗丹明B为降解底物,考察其光催化性能。结果表明:加入的凹凸棒石有效控制了Ag_2CrO_4粒子的生长,使其粒径变小;所得复合光催化剂中Ag_2CrO_4的粒子直径约为15 nm,且沉积在凹凸棒石表面;和纯的Ag_2CrO_4相比,Ag_2CrO_4/ATP复合光催化剂的光催化性能和稳定性有较大提高,复合催化剂的光生电子–空穴对可实现高效分离和快速传输。     

水热合成法制备纳米TiO2催化剂及其催化性能的研究

采用水热合成法制备纳米TiO2催化剂,并通过XRD、TEM、SEM、BET、UV-Vis漫反射光谱研究了TiO2的本征性质,以Cr(VI)为目标污染物,考察纳米TiO2的光催化活性,并研究了煅烧温度,溶液pH对纳米TiO2催化剂光催化性能的影响。制备的纳米TiO2材料作为光催化剂光催化还原Cr(VI)离子,结果表明,TiO2-550还原Cr(VI)离子的光催化活件最好,随着pH降低,TiO2-550还原速率显著提高。     

氢化黑二氧化钛-电气石复合可见光催化材料的制备及性能

为提高纳米Ti O₂在可见光区的催化效率，以天然电气石、钛酸丁酯等为原料，应用溶胶-凝胶技术制备了纳米Ti O₂-电气石复合光催化材料(T-T)，然后通过高温氢化还原黑化法，制备了氢化黑T-T复合可见光催化材料。研究表明，氢化黑T-T复合可见光催化材料受到扫描电镜(SEM)的电子束轰击后能够捕获电子而发亮，保持了黑色电气石的天然电场特性，同时微观表面不平整，呈现阶梯层次状，且分布着不均匀的纳米孔。在模拟太阳光下的甲基橙催化降解实验中，以550°C氢化4 h所制得的氢化黑T-T复合可见光催化材料对甲基橙的光催化降解率可达到99.8%，反应体系的溶解氧含量峰值可达到8.017 mg/L。氢化黑T-T复合可见光催化材料在电气石天然电场的作用下，其光催化能力优于常规氢化黑TiO₂。     

纳米ZnO的形貌对光催化降解焦炭废水效果的研究

制备了片状多孔、花状、球状、棒状和菱形的纳米ZnO粒子,采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)进行表征,并研究了片状多孔、花状、球状、棒状和菱形的纳米ZnO颗粒对焦炭废水的降解以及其不同形貌对光催化处理焦炭废水效果的影响。结果表明,不同形貌纳米ZnO的光催化降解焦炭废水能力大小顺序为:片状多孔>花状>球状>棒状>菱形,当片状多孔纳米ZnO的加入量为焦炭废水质量的2%,降解时间为0.5 h,其吸附性能与催化效果达到最佳。     

纳米ZnO的形貌对光催化降解焦炭废水效果的研究

制备了片状多孔、花状、球状、棒状和菱形的纳米ZnO粒子,采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)进行表征,并研究了片状多孔、花状、球状、棒状和菱形的纳米ZnO颗粒对焦炭废水的降解以及其不同形貌对光催化处理焦炭废水效果的影响。结果表明,不同形貌纳米ZnO的光催化降解焦炭废水能力大小顺序为:片状多孔>花状>球状>棒状>菱形,当片状多孔纳米ZnO的加入量为焦炭废水质量的2%,降解时间为0.5 h,其吸附性能与催化效果达到最佳。     

催化动力学法测定高分子材料中的痕量铬

在弱酸性条件下,Cr(VI)能强烈催化H2O2氧化铬蓝黑R褪色。对此,确定了用催化动力学法测定痕量Cr(VI)的最佳条件。该法测定线性范围0~0.4μg.mL-1Cr(VI),用于高分子材料中微痕量Cr的测定,实验结果准确、灵敏度高,重现性好,符合测定痕量元素的要求。     

RGO/In_2S_3复合修饰TiO_2纳米管阵列及其光催化应用

采用脉冲电沉积法将In_2S_3纳米粒子沉积在TiO_2纳米管阵列(NTs)上,得到In_2S_3–TiO_2 NTs。然后通过脉冲电沉积法将石墨烯薄膜修饰在In_2S_3–TiO_2 NTs上,制备出RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料。通过光电流测试和2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)降解试验表征了RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs的光电性能和光催化性能。结果表明:相对于纯TiO_2 NTs,RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料的光生电子-空穴对的复合率更低,对可见光的吸收更强。光催化180 min后,RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料对2,4-D的降解效率高达93.36%,重复使用5次后仍有90.70%。