BiOBr/TiO_2异质结催化剂的制备及其可见光催化活性

将碱热法和溶剂热法相结合,制备了不同配比的BiOBr/TiO_2异质结催化剂,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和光致发光光谱(PL)等技术对其结构、形貌和光学性能进行表征,并探讨BiOBr和TiO_2的配比对罗丹明B(RhB)脱色率的影响。结果显示,该异质结催化剂由锐钛矿相TiO_2纳米颗粒附着生长在BiOBr花状球表面构成;BiOBr和TiO_2摩尔比为1∶2的BiOBr/TiO_2催化剂在可见光照射下催化反应15min,RhB脱色率达96.5%;催化剂循环使用4次后,RhB脱色率仅降低7.94%,稳定性较好。Mott-Schottky曲线表明,该催化剂光催化活性的提升主要是由于在BiOBr和TiO_2界面上形成了p-n结,使电子-空穴对得到有效分离。光催化机理研究结果表明,O·-2是光催化反应过程中的主要活性物种,RhB的脱色主要是由于脱乙基和苯环开环氧化导致。     

工业染料废水介孔吸附剂的制备及其光催化性能

以P123为模板、正硅酸乙酯为硅源,通过水热法一步合成了负载TiO2的介孔吸附剂,并通过红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD)等方法对其进行表征.透射电镜(TEM)以及氮吸附测试结果表明,样品PS1孔径为5.23nm,比表面积为798.97m2/g,样品PS2的孔径为4.90nm,比表面积为866.64m2/g.光催化降解实验结果显示,PS1对亚甲基蓝(MB)和罗丹明B(RB)的最大吸附量分别为23.79mg/g和17.56mg/g,PS2对MB和RB的最大吸附量分别为23.05mg/g和20.05mg/g;PS1和PS2对RB的最大光降解量均为25.2mg/g左右,到达最大光降解量的时间分别为50min和120min;PS1和PS2对MB的降解在25min内均达到最大,最大光降解量均稳定在24.9mg/g左右.结果表明,PS1和PS2均对MB有较好的光催化效果.     

离子交换法制备介孔TiO2/CdS纳米复合光催化剂及性能研究

使用离子交换法制备了介孔TiO2/CdS纳米复合光催化材料.利用X射线衍射、高分辨率透射电镜、氮气吸附-脱附分析、红外光谱和紫外-可见漫反射光谱等手段对制备的介孔TiO2/CdS纳米复合光催化材料的微观结构和光吸收性质进行了研究,并选择染料罗丹明B和茜素红作为底物在可见光下考察了催化材料的光催化活性.结果表明:离子交换法制备介孔TiO2/CdS的光催化活性显著高于沉淀法制备的TiO2/CdS.     

金属有机框架化合物制备多孔碳负载TiO_2光催化剂

为开发一种易降解水中有机污染物的高效催化剂,使用水热法合成了一种Zn-Ti基的金属有机框架化合物作为前驱体模板,再通过在不同温度下烧结而获得一系列具有高比表面积的介孔新型纳米复合材料.运用XRD、SEM、BET、TG、UV-vis DRS、UV-vis等一系列检测方法对新材料进行表征,并使用高压汞灯作为光源降解亚甲蓝(MB)这一代表性有机污染物来检测其催化效果.结果表明,烧结温度在950℃(ZTOF-P9.5)时表现出良好的催化效果,并且其降解MB的速率是商业型TiO_2(P25)的2.5倍,主要是因为锐钛矿型和金红石型TiO_2混合掺杂;此外,由于Zn2+被碳热还原成金属Zn,而Zn在高于其沸点的条件下蒸发,从而形成较高比表面积和均匀的孔径分布,所以显著提高了该催化剂的光催化活性.     

原位合成可见光响应TiO_2/SnS_2及其光催化还原水中Cr(Ⅵ)的性质研究

本文以钛酸四丁酯、四氯化锡和硫代乙酰胺为原料,在无水乙醇-水-冰醋酸的混合溶剂中得到可见光响应TiO_2/SnS_2纳米复合材料,采用XRD、TEM、HRTEM、XPS和UV-vis等测试手段表征了产品的结构、组成和光学性质;以可见光(λ420 nm)为光源、K2Cr2O7水溶液为模型污染物,考察了所制产品和物理混合法所制的具有相同组成的PM-TiO_2/SnS_2的光催化活性.实验结果表明:得到了可见光响应的表面分散型TiO_2/SnS_2纳米复合材料具有比SnS_2纳米片、TiO_2纳米晶和PM-TiO_2/SnS_2纳米粉更高的可见光催化活性和良好的光催化稳定性;TiO_2和SnS_2具有匹配的能带结构,形成的表面分散型的异质结界面利于光生载流子有效分离和转移是ISTiO_2/SnS_2具有良好催化性能的重要因素.     

纳米多孔TiO_2薄膜的制备与表征

以TiCl4为前躯体,两亲性三嵌段共聚物F38为模板剂,Si(100)为衬底,采用溶胶-凝胶法和旋涂涂膜工艺,制备了孔径可调的纳米多孔TiO2薄膜.研究了聚合物模板浓度与TiO2薄膜的纳米孔形态的关系.随着模板剂含量的增加,薄膜中介孔密度随之增加,约大于15%便发生介孔连通,连通后介孔成蠕虫状.同时,研究了不同的退火温度及退火方式对纳米TiO2薄膜晶相的影响.单次退火4h(600～800℃)为锐钛矿相、热稳定性好,而等时退火容易生成锐钛矿相/金红石相的混晶.     

复合碳材料ACF@OMC对酸性橙Ⅱ的吸附性能

采用软模板法,以活性炭纤维毡(ACF)为基材制备了一种有序介孔碳(OMC)活性炭纤维毡复合碳材料ACF@OMC,采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其微观形貌结构进行表征,N2物理吸附脱附对其孔道结构参数进行测试,选取酸性橙Ⅱ作为模拟污染物,考察其吸附性能.结果表明:ACF@OMC材料以OMC包裹ACF纤维生长的方式结合;比表面积754m2·g-1,介孔孔容0.39cm3·g-1,平均孔径为2.9nm;其吸附性能明显优于ACF(5h达到吸附平衡),达到吸附平衡时间为3h;其吸附行为符合准二级吸附动力学方程,速率常数达0.030 3g·mg-1·min-1(R2=0.999 1),约为ACF体系的1.4倍;该材料对酸性橙Ⅱ的吸附量达到318.7mg·g-1,吸附等温线符合Langmuir模型.     

表面分散型氧化锰/TiO_2基纳米片层吸附-光催化联用处理高浓度结晶紫

以Mn(NO_3)_2为锰源,采用水热法制备了表面分散型氧化锰/TiO_2基纳米片层(Mn-TNS),并通过对高浓度结晶紫溶液的处理,评价了所制催化剂的吸附能力及光催化性能.Mn/Ti复合摩尔比为3.0%时,样品的吸附能力和光催化活性最高,通过Langmuir等温吸附模型拟合出的单层最大吸附量高达71.4mg/g.采用吸附-光催化降解联用的方法处理80mg/L结晶紫,3.0%Mn-TNS样品显示出良好的稳定性和循环再生能力.     

单分散顺磁性镍纳米空心球的合成

利用SiO2纳米球为模板,通过水解、还原方法成功制备了内径为320nm的镍空心球.利用X-射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）对样品的物相、形貌进行分析.结果表明：制备的镍纳米空心球尺寸均匀、形状统一,所得空心球的几何外形和表面形貌均较好;比表面积测试及吸附脱附等温线显示样品具有较大的比表面积并存在介孔结构;物理性能测试仪（PPMS）分析了它的磁性能,发现该纳米空心球是顺磁性材料.     

Fe/ACF@OMC复合阴极的制备及其在多相电-Fenton中的应用

以活性碳纤维(ACF)为基体材料,硝酸铁为铁源,乙酰丙酮为分散剂,酚醛树脂为碳源,采用浸渍-溶剂挥发自组装-碳化组合方法制备了铁负载有序介孔碳(OMC)包覆的活性碳纤维复合材料Fe/ACF@OMC.通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对其进行表征.表征结果显示,该复合材料具有规则的介孔孔道结构,乙酰丙酮的投加有效减小了负载铁物种的粒径,铁物种晶相包括α-Fe2O3、γ-Fe2O3和单质铁,表面价态组成为Fe2+(39.5%)和Fe3+(60.5%).以Fe/ACF@OMC为阴极构建多相电-Fenton体系,可以实现在广泛pH值范围(3.0~10.0)内对活性艳红X-3B的脱色降解和TOC(总有机碳)去除.该脱色降解反应符合一级反应动力学,最优条件下X-3B的准一级降解速率常数达0.048min-1,240min TOC去除率达到45%.荧光检测证实,羟基自由基是该体系的主要活性氧化物种.Fe/ACF@OMC循环使用5次后,X-3B的脱色率无显著下降.     

TiO_2纳米森林的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

利用简单的两步水热法,制备了由底层一维TiO_2纳米杆阵列以及上层三维TiO_2纳米花团簇结构构成的TiO_2纳米森林光阳极薄膜及其染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell,DSSC).本文分别研究了TiO_2纳米颗粒、一维TiO_2纳米杆阵列以及纳米森林结构对光阳极和DSSC性能的影响.实验结果显示,TiO_2纳米森林结构可提高光阳极对入射光和散射光的利用以及对光生载流子的收集和传输速率.因此,基于TiO_2纳米森林结构光阳极的DSSC经过TiCl_4后处理后具有最佳性能,其短路电流密度(short-circuit photocurrent density,J_(sc))为16.31mA·cm~(-2),光电转换效率(photoelectric conversion efficiency,PCE)为6.47%,与基于TiO_2纳米颗粒光阳极的DSSC相比,分别提高了约30.7%和17.4%.     

氮掺杂石墨烯/Zn(CN)_2复合材料的一步法合成及其储锂性能

在氮气保护下,以含Zn金属有机骨架化合物与双氰胺为原料,采用高温处理方法,一步法合成了氮掺杂石墨烯/Zn(CN)_2纳米复合材料(N-GO/Zn(CN)_2),通过XRD、XPS、N_2吸附/脱附、SEM、TEM和AFM等测试技术对样品进行表征,并考察了材料的电化学储锂性能。结果表明,合成的复合材料中氮掺杂石墨烯片层呈褶皱薄膜状,厚度约为5 nm,负载了粒径约20 nm的Zn(CN)_2纳米粒子,复合材料的比表面积为603 m~2/g,孔体积为0. 35 cm~3/g;用于锂离子电极材料时,该材料表现出较高的放电倍率和良好的循环稳定性。该制备方法避免使用有机还原剂,为制备石墨烯复合材料提供了一种绿色合成方法。     

石墨烯/Ag@TiO_2共同修饰的染料敏化太阳能电池制备及其性能

利用水热法制备石墨烯和Ag@TiO_2核壳纳米颗粒(nanoparticles,NPs)共同修饰的染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell,DSSC),研究石墨烯和Ag@TiO_2纳米颗粒对光阳极和DSSC性能的影响.实验结果显示,掺入的Ag@TiO_2纳米颗粒质量分数为0.6%时,制备的DSSC性能最优,光电转换效率(photoelectric conversion efficiency,PCE)为5.84%,相比于纯TiO_2光阳极DSSC提高了近20%.研究表明,石墨烯/Ag@TiO_2染料敏化太阳能电池性能的提高,一方面是由于Ag@TiO_2纳米颗粒的掺入增强了染料的光吸收能力;另一方面是由于石墨烯的引入显著改善了光阳极染料的吸附量,加快了载流子的传输,增加了载流子寿命,两者协同显著提高了DSSC的短路电流密度(short-circuit photocurrent density,J_(sc))和光电转换效率.     

一种新型可光降解的PVC-OA-TiO_2纳米复合膜

采用包埋技术制备了一种新型可光降解的聚氯乙烯-草酸-TiO_2(PVC-OA-TiO_2)纳米复合膜,并研究了紫外光照射条件下该复合膜的光催化降解情况.结果表明,该纳米复合膜的光催化降解是一个氧化断链过程,经紫外光照射310 h后失重率达到55%,是PVC-TiO_2复合膜的2倍,是纯PVC膜的3.5倍,说明草酸的掺杂可以促进PVC-OA-TiO_2复合膜更快地被光降解.草酸作为一个良好的电子给体,能不可逆地与TiO_2表面产生的空穴或表面羟基反应,抑制电子和空穴的复合,从而显著提高PVC-OA-TiO_2的光催化降解速率.     

Au@SiO_2纳米晶核壳结构对染料敏化太阳能电池性能的优化

为了研究不同(Au@SiO_2和TiO_2)质量比的Au@SiO_2的掺杂对染料敏化太阳能电池(DSSC)性能的影响,用机械球磨法制备了一系列基于不同掺杂含量的纳米晶核壳结构Au@SiO_2的电池光阳极材料.研究结果表明,Au@SiO_2的引入使得吸附在光阳极上的染料的光吸收增强,并显著提高了电池的短路电流密度J_(sc)和光电转换效率η.当m(Au@SiO_2)∶m(TiO_2)为0.3%时对应的电池具有最优的性能,其短路电流密度J_(sc)为15.5 mA·cm~(-2),开路电压V_(oc)为686mV,光电转换效率达到6.49%,比纯的TiO_2光阳极电池的效率提高了17.5%.研究发现,电池性能的提高可归因于两方面:1)壳内Au纳米颗粒所具有的局域表面等离子体共振(LSPR)效应,使光阳极上染料的光吸收增强;2)SiO_2外壳层对暗电流的有效抑制.     

基于三维介孔碳的莱克多巴胺电化学检测方法

以ZnO为硬模板,淀粉为碳源,通过简单的混合干燥-碳化-模板去除策略,构建了一种具有三维内联结构的介孔碳材料。将制备的三维介孔碳(孔径尺寸约为30 nm)作为玻碳电极修饰材料,发现其能极大地增强瘦肉精分子莱克多巴胺的电化学氧化信号。通过物理和电化学表征发现,制备的三维介孔碳具有较大的比表面积和丰富的介孔结构,能显著提高电极表面电子转移速率和目标分子吸附能力。基于三维介孔碳对莱克多巴胺显著的电化学增敏效应,提出了一种高灵敏的莱克多巴胺电化学检测方法,线性检测范围为25～2 000 nmol/L,检出限为4.39 nmol/L。     

钼钴电荷补偿共掺TiO_2的光催化性能

为了研究过渡金属电荷补偿共掺TiO_2中载流子的分离与复合问题,本文采用溶胶-凝胶法制备了Mo单掺和(Mo+Co)共掺TiO_2,测量了样品的光催化性能.实验结果表明,Mo单掺TiO_2比(Mo+Co)共掺TiO_2有较低的载流子复合率以及更好的光催化性能.在不同比例(Mo+Co)共掺样品中,电荷完全补偿共掺样品的载流子复合率最高,而可见光催化效果却是所有共掺样品中最好的,其原因可能是它对可见光的吸收相对较高.讨论了钼钴电荷补偿共掺对载流子分离与复合的影响机制.     

ZnO/TiO2 纳米管复合材料的制备及其光催化性能

本文成功地制备了ZnO/TiO2纳米管复合光催化材料,并通过XRD,TEM和UV-Vis等测试手段对该复合光催化剂进行了表征.研究了该复合光催化材料在紫外光和太阳光下,对亚甲基兰的降解作用.结果表明,由于适量ZnO的复合,具有管状结构和较高比表面积的ZnO/TiO2纳米管复合光催化材料相对于纯的TiO2纳米管具有了更强的紫外光吸收性能和红移现象.使得该复合光催化剂在紫外光下对亚甲基兰具有更快和更完全的降解性能.ZnO/TiO2纳米管(10 wt%ZnO)复合光催化材料在太阳光照射下,对亚甲基兰也有较高的降解能力.而且,该催化剂也可被循环使用,这使得该复合光催化剂具有了广阔的应用前景.     

纳米级金红石型TiO2放大试验

以 H2 Ti O3为原料 ,经过 Ti O(NO3) 2 水解的放大实验 ,制备了金红石型 Ti O2 纳米粒子 ,通过 X射线衍射 (XRD)、透射电镜 (TEM)和比表面吸附 (BET) ,对纳米粒子的结构、形貌、粒径进行了分析和表征 .结果表明 ,粒子的平均粒径在 11nm左右 ,晶型为金红石型 ,粒子分布较松散 ,部分颗粒呈纤维状排列 .     

TiO_2/石墨烯/累托石的制备及其光催化性能

通过溶胶-凝胶法制备TiO_2/石墨烯/累托石复合催化剂(TGR),并进行SEM、TEM、XRD和FT-IR表征,研究了复合催化剂制备过程中的Ti/累托石、煅烧温度等对催化性能的影响及其对RhB的降解效果.结果表明,Ti/累托石为20mmol/g,煅烧温度为450℃制备的TiO_2/石墨烯/累托石复合催化剂,在pH 7.0时,对RhB的降解率可达79.1%,3次循环实验后,催化剂的光催化性能无明显下降.该催化剂主要是通过破坏苯环对RhB进行降解.