准立方体氧化铁纳米材料的制备及光催化性能研究

采用简单的溶剂热法制备了准立方体α-Fe2O3纳米材料;采用X-射线粉末衍射仪,扫描电镜和透射电镜对其进行了表征.将制备的准立方体α-Fe2O3纳米材料用于光催化降解有机染料结晶紫,并将其光催化效果与商品氧化铁对比.结果表明:准立方体α-Fe2O3纳米材料光催化性能明显优于商品氧化铁,可以作为潜在的光催化剂.     

光催化降解水环境中有机污染物的研究进展

近年来,由于抗生素、苯酚类和染料等有机污染物的滥用和随意排放,水环境的污染问题日益严重。光催化作为一种高级的氧化技术,目前被认为是最有前途的绿色环保技术,在有机污染物的降解研究中发挥着重要的作用。本文首先概述了光催化降解有机污染物的基本原理;其次,从光催化降解有机污染物水环境影响因素分析p H值、浓度、光催化剂量以及光催化剂吸附能力对光催化性能的影响;此外,系统地阐述了光催化降解有机污染物的研究进展,包括：光催化材料、光催化材料表征手段和光催化材料修饰策略;最后,对光催化降解有机污染物的研究进行了总结和展望。     

纳米层状双金属氢氧化物的制备及光催化性能研究进展

半导体光催化剂因其高效、生态友好、成本低等优点,可用于解决能源与环境问题。层状双金属氢氧化物(LDHs)是一类由两种或两种以上金属阳离子组成的金属氢氧化物,结构由主体层板和层间的插层阴离子及水分子相互交叠构成。LDHs纳米材料具有带隙可调、比表面积大、种类多样、成本低廉并且易与其他材料复合实现功能化等优点,因此LDHs纳米材料在光催化领域中表现出良好的应用前景。本文系统综述了近年来LDHs纳米材料的制备方法及其在光催化分解水制氢、吸附和降解有机染料,以及光催化还原二氧化碳等光催化领域的最新研究进展,为未来高性能LDHs基纳米催化材料的制备及催化性能调控提供了一定的参考。     

硫化物光催化剂的形貌控制及光催化性能的研究进展

无机纳米材料的结构、维度、形貌、尺寸等因素对它们的功能性能有着直接影响。CdS、ZnS以及其复合纳米材料在光、电、磁、催化和力学等方面有着特殊的性能,这与晶体形态和形貌紧密相关,因此制备可控粒度、形状、取向的CdS等硫化物半导体纳米材料,研究其结构、形貌对光催化性能的影响,对新型高效光催化材料的研究与开发具有重要的意义。本文重点介绍了近几年硫化物形貌和粒径的控制的研究进展以及此类光催化剂在光催化分解水制氢和降解有机染料等方面的应用。     

微波加热法制备TiO2/膨润土复合光催化材料

提出了一种制备TiO₂/膨润土复合光催化材料的新方法-微波加热法，并通过改变微波加热功率、微波加热时间、焙烧温度和焙烧时间等得到最佳制备条件。在模拟染料废水中，对催化材料的光催化性能进行了研究，结果发现微波加热法制备的复合光催化材料具有同常规法相当的光催化降解性能。     

外加场辅助纳米材料的制备及光催化反应的研究进展

介绍了超声波、微波、电场、磁场等外加场辅助纳米材料的制备及对材料结构和其催化性能的影响,论述了物理场辅助光催化剂光催化降解有机物污染物的研究现状,最后展望了外加场的应用前景和发展方向.     

锆-钕-氧纳米材料的合成及其可见光响应的光催化性能

采用熔盐辅助的溶胶–凝胶法成功合成了锆–钕–氧(Zr–Nd–O)系列纳米材料。利用 X 射线衍射、X 射线能量散射谱以及扫描电子显微镜对所得产物的物相、组成以及形貌进行了表征。通过染料水溶液在可见光条件下的光催化降解实验对 Zr–Nd–O 系列纳米材料的光催化性能进行了评价。结果表明：所得Zr0.8Nd0.2O2–δ纳米材料对罗丹明B和亚甲基蓝水溶液具有很好的可见光催化降解性能，在可见光照射150 min后的最大降解率分别为93.4%和83.0%。反应机理研究表明，其优异的光催化性能来源于其特殊的缺陷结构、较小的颗粒尺寸(25～65 nm)和较大的比表面积(54.88 m2/g)。     

g-C_3N_4光催化材料的制备及降解水中头孢曲松钠

采用高温煅烧法成功制备了块状g-C_3N_4和g-C_3N_4纳米材料,利用XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis、PL等方法对材料进行表征,并研究其降解头孢曲松钠的光催化活性和机理。当降解时间为120 min、头孢曲松钠质量浓度为10 mg/mL、半导体材料的加入量为0.1 g时,块状g-C_3N_4和g-C_3N_4纳米材料的降解率分别为67.74%和85.84%,g-C_3N_4纳米材料的光催化活性高于块状g-C_3N_4;对催化机制研究发现,空穴(h+)和羟基自由基(·OH)起主要催化作用,超氧自由基(·O_2~-)次之。对g-C_3N_4纳米材料的稳定性进行评价,3次循环催化后材料稳定性良好。     

Ag3PO4光催化-臭氧催化氧化协同降解苯酚

以Ag₃PO₄为光催化剂并通入臭氧构建了光催化-催化臭氧氧化协同体系，大幅度提高了对苯酚的降解效率。协同处理6 min后可将30 mg/L的苯酚溶液完全降解，在达到相同降解效率时，与单一氧化技术相比时间缩短了3倍。协同体系降解性能的提升源于臭氧的亲电特性，不仅加速了光生电荷的迁移，提升了光催化降解活性；同时还有效提高了臭氧利用效率，催化分解臭氧能产生更多的羟基自由基(·OH)，协同促进了苯酚的降解矿化性能。进一步通过猝灭实验验证了·OH是协同降解体系的主要活性物种，考察了臭氧浓度、催化剂投加量、苯酚浓度和酸碱性对降解效率的影响，探讨了光催化-臭氧催化氧化协同降解苯酚的降解机理。     

环境友好型尖晶石类光催化材料的性能

综述了近几年来尖晶石型光催化材料最新研究进展。主要介绍了尖晶石的构型、光催化机理及光催化性能。重点讨论了其在常见的几种染料(甲基橙、罗丹明)、苯酚、甲苯催化降解、甲烷燃烧及光催化制备氢等方面的光催化性能。     

基于学科交叉与“双碳”背景的新型化学实验的设计——以“一种纳米管光催化剂的合成、表征及其光催化实验”为例

为使学生对纳米材料的制备方法、表征技术、图谱解析、异质结构、光催化应用等前沿知识与技术有更深入、更全面地了解，设计了一维管状光催化剂降解染料的综合实验。通过简单、低成本的静电纺丝结合光诱导还原方法制备了Pd/CuO/Co₃O₄三元异质结光催化剂。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪和X射线衍射仪等确定了催化剂的形貌、结构、元素组成及价态等。通过亚甲基蓝光催化降解实验探讨了催化剂的光催化性能。实验步骤简单、综合性强、涉及知识点多，有利于学生系统掌握纳米材料的制备、表征及光催化实验等知识。     

MOFs材料应用于光催化降解水中残留药物分子研究进展

主要介绍了近几年来金属-有机框架(MOFs)材料在光催化降解水中残留的药物分子方面的应用,重点探究了具有特殊结构和性能的MOFs材料应用于光催化降解药物分子,对MOFs材料利用光催化来降解药物分子的未来发展做了进一步的展望,希望可以对MOFs材料的光催化降解药物分子的性能有更加全面的认识和理解。     

TiO_2-蒙脱土纳米材料制备及其光催化性能研究

自组装制备出TiO_2-蒙脱石纳米材料,采用BET和UV-Vis DRS表征手段对材料比表面积及禁带宽度进行分析,通过表面酸碱滴定实验分析材料表面反应,并通过光催化实验研究分析材料的光催化降解性能。结果表明:TiO_2-蒙脱石在滴定过程中发生质子化合脱质子化反应,其对MB的光催化降解率达65.46%,降解性能良好。     

g-C_3N_4基复合纳米材料光催化性能研究进展

g-C_3N_4可见光利用率高,具有非常好的光催化性能,是一种新型的无金属半导体光催化材料,然而电导率低,易团聚,光生载流子容易复合限制了其在实际生产中的应用。为进一步提高g-C_3N_4基复合材料的光催化性能,研究者做了大量修饰工作,并取得显著成果。本文主要从半导体材料耦合(细分为原子层沉积法和三元纳米材料复合)、贵金属修饰和量子点敏化三个方面概括了近年来对g-C_3N_4的修饰改性工作,探究了g-C_3N_4基复合材料在光催化降解有机污染物、光解水制氢、催化"记忆"效应和降解重金属等不同领域方面取得的成效。指出g-C_3N_4基复合材料发展面临的问题,最后对g-C_3N_4基复合材料未来的发展提出了展望。     

光催化纳米材料在工业废水处理中的应用

水资源短缺被认为是对人类活动目前和未来的威胁,因此净水技术在世界范围内受到了广泛关注。纳米技术近年来在废水处理的领域发展迅速,利用纳米材料独特的物理化学性质产生的催化氧化性、吸附性去除废水中的污染物,光催化纳米技术的应用越来越普遍。本文综述了光催化降解污染的原理,以及近年来光催化纳米材料处理富含重金属离子、有机化合物和无机化合物的各种工业废水的应用,期待开发更多高效光催化纳米材料和净水工艺。     

稀土元素掺杂纳米TiO_2材料的应用

比较了采用溶胶-凝胶法制备的掺杂稀土元素(钇、镧、铈、钕、钐、铕、镨、铽)的TiO2薄膜,并以不同种有机污染物为光催化降解反应的对象,进行了光催化降解实验,考察了掺杂稀土元素对薄膜光催化性能的影响。结果表明:掺杂不同稀土元素的TiO2纳米材料的光催化降解效果各有特点。该研究结果为光催化技术的实用化研究提供了可靠的依据。     

可见光驱动型光催化材料改性研究进展

作为一种高级氧化技术,光催化氧化在有机物降解、水质改善等方面具有广阔的应用前景。光源是光催化技术应用的限制性因素,基于可见光的催化氧化是光催化技术发展的重要方向。针对光催化反应中存在的可见光利用率低、光生电子空穴易于复合、能量消耗大等不足,通过对催化材料的改性可提升催化体系在可见光驱动下的光催化效率。综述了基于可见光驱动的光催化材料的改性措施及应用,展望了可见光驱动的光催化技术在水处理领域的研究方向。     

催化材料在环境保护中的应用进展

综述了光催化纳米材料、稀土催化材料、异质结光催化材料等催化材料在工业废水、废渣、含硫含氮废气、生活垃圾及自来水净化等方面的应用进展。     

沸石/TiO2光催化水泥基材料的降解性能研究

使用超声负压的方法制备出沸石/TiO2光催化剂,采用喷涂、掺入、露骨料的方法将此光催化剂负载到水泥基层制备出沸石/TiO2光催化水泥基材料,同时研究了不同光催化剂负载量对催化降解性能的影响.使用丙酮降解实验来测试沸石/TiO2光催化水泥基材料的催化降解性能,结果表明,采用喷涂方法制备的样品能够获得较好的催化降解性能,光催化剂的利用效率更高,当催化剂负载量为5％时,光催化水泥基材料对丙酮的降解率高达54.5％.通过SEM-EDS观察沸石表面的微区形貌以及TiO2的分布情况,使用FTIR表征TiO2与沸石之间的结合方式,结果表明,TiO2均匀分布于沸石表面,并且与沸石建立了较强的化学键连接,有利于沸石/TiO2光催化水泥基材料的长期稳定的降解性能.     

BiFeO_3负载钯金合金的制备及其光电催化效果的研究

以Bi(NO_3)_3.5H_2O和Fe(NO_3)_3.5H_2O作为原料,用溶剂-凝胶法制备铁酸铋纳米材料,并用NaBH_4作为还原剂将钯金合金负载在制备好的BiFeO_3纳米材料表面,运用X射线衍射仪,扫描电镜,场发射高分辨透射电镜,紫外-漫反射图谱和X射线光电子能谱等对材料进行表征,并探究了该材料在光催化、电催化和光电催化取出对硝基苯酚的效果。结果表明,负载了钯金合金的BiFeO_3光催化效果由着少量的增强,电芬顿催化降解效果十分显著,光电结合之后效果有了进一步的增强,在pH=3,200m A电流强度下4min将20mg/L的对硝基苯酚完全去除。表明负载了钯金合金的BiFeO_3是一种良好的电芬顿材料,且可用于光电结合进行催化降解。