Ag-Ag2O/TiO2-g-C3N4纳米复合材料的制备及可见光催化性能

近年来,半导体光催化技术作为一项快速发展的新型环保技术,在降解水体中污染物和可再生清洁能源的生产领域有很大的应用前景。本文以所制备出的20 wt%类石墨烯碳氮化合物(g-C₃N₄)/TiO₂为基质,利用水热法中纳米Ag颗粒部分氧化行为成功合成了Ag修饰异质结型Ag-Ag₂O/TiO₂-g-C₃N₄复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致荧光光谱(PL)、瞬态光电流响应等分析测试手段对Ag-Ag₂O/TiO₂-g-C₃N₄复合材料的晶体结构、形貌、光学性质等进行表征和分析。以亚甲基蓝溶液为目标降解物,研究了Ag-Ag₂O/TiO₂-g-C₃N₄复合材料的可见光催化性能。结果表明:在纳米Ag颗粒修饰的Ag-Ag₂O/TiO₂-g-C₃N₄复合材料中,Ag部分氧化成Ag₂O;与g-C₃N₄的协同作用使Ag-Ag₂O/TiO₂-g-C₃N₄复合催化剂具有良好的可见光催化活性;可见光照射4 h后,Ag-Ag₂O/TiO₂-g-C₃N₄复合催化剂对亚甲基蓝的降解率接近50%。      

磁性Ag2S/Ag/CoFe1.95Sm0.05O4Z型异质结的制备及光催化降解性能

光催化降解水体中的有机污染物具有广阔的应用前景。本研究以CoFe_1.95Sm_0.05O₄作为载体,通过原位沉积法和光还原法制备了Z型异质结Ag₂S/Ag/CoFe_1.95Sm_0.05O₄,采用不同表征手段对样品的微观形貌、物相结构、光学和磁学性能进行表征分析。Ag₂S/Ag/CoFe_1.95Sm_0.05O₄复合物催化活性最高,其光催化降解动力学常数(k)分别是Ag₂S/Ag,Ag₂S和CoFe_1.95Sm_0.05O₄的2.96, 3.71和8.24倍。引入CoFe_1.95Sm_0.05O₄可以有效地促进Ag₂S/Ag中光生载流子的分离效率。·O_2...     

全固态Z型WO3/Ag/Ag3PO4的制备及光降解RhB性能的研究

光催化剂在环境净化、太阳能转换和水分解等各个领域都具有广泛的应用。其中全固态Z型光催化剂因其结构稳定,催化性能高效等优点而备受关注。三氧化钨低毒,性质相对稳定,价带氧化能力较强,但对可见光响应能力和催化活性不强;磷酸银对可见光响应能力强,但易发生光腐蚀。Ag₃PO₄与三氧化钨带隙匹配,将二者协同复合,构建全固态Z型催化体系,可以同时提高催化剂的催化活性和稳定性。以五水合氧化钨铵盐为原料,草酸作为诱导剂,以水热法首先合成具有核壳结构的氧化钨(WO₃/WO_3-X);再通过原位沉积法,将其与Ag₃PO₄复合,构建全固态Z型催化剂WO₃/Ag/Ag₃PO₄(简写为AW)。通过XRD、TEM、XPS、UV-Vis等表征方法证明,原位沉积的过程中,Ag⁺与WO₃/WO_3-X表面的氧空位发生原位氧化还原反应,使得部分Ag⁺     

AgBr/Ag2CrO4复合光催化剂的制备及其光催化性能

以硝酸银和铬酸钾为原料，采用简单的水热法制备Ag₂CrO₄,再通过沉淀法合成复合不同质量分数AgBr的AgBr/Ag₂CrO₄复合光催化剂，并对产物进行通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外漫反射仪(DRS)和荧光光谱分析仪(PL)等表征。结果表明：水热法所得Ag₂CrO₄为块状微米结构，粒径约为20μm;不同质量分数的AgBr复合Ag₂CrO₄后，粒径明显变小，约为1μm。以亚甲基蓝为目标分解物，考察了复合不同质量分数AgBr的AgBr/Ag₂CrO₄复合催化剂光催化性能，结果表明，复合光催化剂的催化性能更佳；在模拟自然光照下，0.10g复合质量分数为90%AgBr的AgBr/Ag₂CrO₄,降解亚甲基蓝溶液(100mL,10mg/L)10min后，降解率高达97.7%,是相同条件下商用TiO_2...     

漂浮型Ag2CrO4-g-C3N4-TiO2/膨胀珍珠岩可见光催化材料除藻性能

以Al₂O₃改性的膨胀珍珠岩(mEP)为载体，采用溶胶凝胶-浸渍沉积法制备Ag₂CrO₄-g-C₃N₄-TiO₂/mEP漂浮型可见光催化材料。对制备的光催化材料使用XRD、N₂吸附/脱附、FESEM-EDS、XPS和UV-vis DRS等分析方法进行材料表征。实验结果表明，不同的Ag₂CrO₄含量可对复合催化剂的晶型和比表面积产生影响，过高的Ag₂CrO₄可在催化剂的表面形成团聚颗粒不利于催化剂对藻细胞的吸附和光催化灭活。以铜绿微囊藻为处理对象，光催化剂中Ag₂CrO₄/TiO₂的理论摩尔比为0.05，初始藻细胞浓度为2.75×106 cells/mL时，单纯暗吸附8 h藻细胞的去除率为10.3%，在吸附和光催化的协同作用下，藻细胞的去除率可达81.88%。光催化除藻过程中起主要作用的为光生空穴h+，该催化剂在重复利用三次后对藻细胞仍有72.19%的去除率，催化剂有较好的稳定性。      

Ag3PO4/羟基磷灰石复合光催化剂的制备及对亚甲基蓝的高效降解

以天然废弃物牡蛎壳为原料,利用沉淀法和水热法制备出高纯度的羟基磷灰石(HAP),负载Ag₃PO₄后制备出具有可见光响应的复合光催化剂Ag₃PO₄/HAP,并以亚甲基蓝（MB）为反应模型考察了不同催化剂的降解性能。利用SEM、TEM、XRD、BET、XPS、UV-Vis、电子自旋共振（ESR）等仪器对样品进行表征。结果表明,两种方法均可合成HAP材料,但水热法合成的材料纯度更高,且合成出了纳米等级的HAP;Ag₃PO₄的添加未改变HAP的组成和结构,却改善了材料对可见光的吸收性能。与沉淀法相比,水热法制备的HAP具有更好的吸附性能,其比表面积为46.63 m2·g-1;且随着Ag₃PO₄质量的增加,复合材料的比表面积逐渐增大。水热法制备的Ag₃PO₄/HAP表现出了较高的活性,其中1:2-Ag₃PO₄/HAP催化剂的表现更突出,在10 min时即可达到50%的降解率,并在40 min内达到完全降解;经自由基捕获实验证实,参与降解反应的主要活性物种为?O₂?和h+。      

海绵状Ag2O/ZnO复合光催化剂的制备及对甲醛的可见光降解

为克服纳米ZnO晶体可见光光催化活性低的缺点,以六水合硝酸锌、六亚甲基四胺和二水合草酸为原料,采用液相共沉淀-热分解法制备了六方纤锌矿型海绵状ZnO,然后在碱性条件下复合纳米Ag₂O颗粒,得到海绵状Ag₂O/ZnO复合光催化剂,并采用XRD、FTIR、紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）、FESEM、TEM和BET测量仪对其进行了表征;采用可见光光源,甲醛（HCHO）液体为光催化反应模型物,研究了不同摩尔比下Ag₂O/ZnO复合光催化剂的暗吸附及光催化性能。结果表明,随着Ag₂O相对含量的增加,HCHO暗吸附效果出现先增大后减小的趋势,当Ag₂O与ZnO摩尔比为1∶5时,HCHO去除率达到43.34%;另一方面,在可见光下Ag₂O/ZnO复合光催化剂对HCHO的降解率呈先增大后减小的趋势,其中Ag₂O与ZnO的摩尔比为1∶10时取得最佳降解效果,经过90 min的可见光光照后HCHO降解率达到78%,总的HCHO去除率为85%。      

Ag/TiO2纳米粒子的制备及其光催化降解苯酚的性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子,采用涂覆法制备了TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子光催化剂基板样品。使用XRD、SEM和拉曼光谱等手段,对TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子进行了晶格结构和表面形貌研究;通过UV-Vis,研究了TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子光催化剂基板样品在光催化反应器中对苯酚的光催化降解性能。结果表明,制备的TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子均为纯净的金红石相,二者表面形貌并没有明显区别,Ag单质粒子成功负载在TiO₂纳米材料上;Ag单质粒子的负载,明显增强了TiO₂纳米粒子对可见光的吸收,且Ag/TiO₂纳米粒子薄膜对苯酚的光催化降解性能明显优于TiO₂纳米粒子薄膜;在光催化降解1 h后,TiO₂纳米粒子薄膜仅催化降解了溶液中30%(质量分数)的苯酚,且光催化降解出现了饱和趋势,而Ag/TiO₂纳米粒子薄膜可催化降解溶液中50%(质量分数)的苯酚,且在光催化降解3 h后,仍未出现饱和趋势。     

Ag3PO4/MIL-125(Ti)Z型异质结的构建及其光催化还原Cr(Ⅵ)的性能

将Ag₃PO₄纳米颗粒原位沉积在圆饼状MIL-125(Ti)的表面制备出Ag₃PO₄/MIL125(Ti) Z型异质结光催化剂,分别用XRD、SEM、EDS、UV-vis、FTIR、EIS和PL等手段表征其晶相结构、形貌特征、光吸收性能、价带结构和电荷分离效率,研究了在模拟太阳光照射下Ag₃PO₄沉积量不同的Ag₃PO₄/MIL125(Ti)光催化剂还原Cr(Ⅵ)的性能,以及在光催化过程中初始溶液的p H值和催化剂投加量等的影响。结果表明,Ag₃PO₄的沉积有效提高了MIL-125(Ti)光催化还原性能。Cr(Ⅵ)溶液初始浓度为10 mg/L、pH为2时,Ag₃PO₄/MIL-125(Ti)-2对Cr(Ⅵ)的还原率可以达到96.9%。带隙结构计算和自由基捕获实验的结果表明,Ag₃PO₄     

还原氧化石墨烯@Ag2O改性TiO2基复合材料的制备及其可见光催化性能

制备了还原氧化石墨烯（rGO）@Ag₂O共同改性TiO₂基复合材料（rGO@Ag₂O/TiO₂）,并研究了其可见光催化性能。结果表明,三元复合材料rGO@Ag₂O/TiO₂的可见光催化性能远优于一元纳米TiO₂和二元rGO/TiO₂、Ag₂O/TiO₂复合材料,当可见光照射120 min后,溶液中约100%的罗丹明B分子被rGO@Ag₂O/TiO₂降解。rGO@Ag₂O/TiO₂三元复合材料可见光催化效率的提高主要源于窄带隙半导体Ag₂O和高电导率材料rGO的引入,使形成的rGO@Ag₂O/TiO₂三元复合材料具有强的可见光吸收能力和光生电子空穴对分离能力。     

Ag与Ag2O协同增强TiO2光催化制氢性能的研究

本研究采用两步法制备了电子助剂Ag和界面活性位点Ag₂O共修饰的高效TiO₂光催化剂(TiO₂/Ag-Ag₂O): 首先用光沉积法将Ag负载在TiO₂表面(TiO₂/Ag), 再经过低温煅烧法使部分Ag原位生成Ag₂O。紫外光照射TiO₂时, 激发产生的电子被助剂Ag捕获后快速传输到Ag₂O上, 电子把Ag₂O界面产氢活性位点从溶液中所捕获的氢离子还原成氢气, Ag和Ag₂O的协同作用加快了TiO₂上光生电子的转移和界面产氢反应, 从而提高了TiO₂/Ag-Ag₂O制氢性能。在300 ℃煅烧温度下制备的TiO₂/Ag-Ag₂O光催化剂制氢速率最高, 达到75.20 μmol/h, 分别是TiO₂(3.59 μmol/h)和TiO₂/Ag(41.13 μmol/h)的21.0倍和1.8倍。本研究为光催化制氢材料的设计和制备提供了有益的参考。     

MoS2/Sb2S3复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

通过一步水热法制备出MoS₂/Sb₂S₃可见光复合催化剂,采用XRD、SEM、紫外可见漫反射（UV-Vis DRS）和XPS表征手段对MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂进行了表征,以罗丹明B（RhB）作为目标污染物进行降解实验。与纯Sb₂S₃和MoS₂相比,MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂对RhB的光催化降解具有更高的效率,表现出优异的吸附性能和光催化性能。同时在相同的实验条件下,与TiO₂、Bi₂S₃、C₃N₄、Sb₂S₃等催化剂相比,MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂表现出更为优异的光催化性能。此外,探究了MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂光催化降解机制,阐述了光催化反应机制,提供了一种适用于降解较高浓度有机废水的光催化剂制备方法,具有一定的应用价值。      

石墨烯桥联的ZnO/Ag3PO4复合材料的制备及其对环丙沙星的降解性能

采用沉淀沉积法制备了石墨烯桥联的ZnO/Ag₃PO₄复合光催化材料,具有优异的可见光催化性能,通过XRD、XPS、SEM、EDS、BET、FTIR、UV-Vis DRS、PL及ESR等表征手段对其晶体结构、形貌、光学性质等进行了表征及分析,并研究了不同氧化石墨烯比例的GO-ZnO/Ag₃PO₄复合材料对模拟抗生素废水环丙沙星(CIP)的光催化降解性能。由于GO及ZnO的引入,不仅增强了GO-ZnO/Ag₃PO₄对可见光吸收,且拥有了更高的电子-空穴对的分离效率。当GO与Ag₃PO₄的质量比为1%时,GO-ZnO/Ag₃PO₄显示出最佳的光催化活性,60 min可见光照后对CIP降解率可达85.3%。捕获实验表明,超氧自由基(·O₂?)是反应过程中的主要活性物质,ZnO与Ag₃PO₄之间形成了异质结,符合Z型电子转移机制,GO的引入进一步提高了电子的快速转移,并使Z型体系更加稳定。经过6次光催化循环,降解率依然保持在70%以上,表明GO-ZnO/Ag₃PO₄复合材料具有优异的稳定性。      

N型Ag2Te@PEDOT:PSS复合材料薄膜的制备与热电性能

利用一步热还原法制备了聚3, 4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸包覆的Te纳米线(Te@PEDOT:PSS)复合膜，然后将其浸入不同浓度的AgNO₃溶液中，通过Ag+与Te的反应使Te向Ag₂Te转变，从而使热电材料由P型的Te@PEDOT:PSS复合膜转化为N型的Ag₂Te@PEDOT:PSS复合膜。通过FESEM、TEM、XPS、XRD等表征手段揭示了掺杂过程中AgNO₃与Te@PEDOT:PSS复合膜的作用机制，探究了掺杂浓度对Ag₂Te@PEDOT:PSS复合膜热电性能的影响。反应中Ag₂Te@PEDOT:PSS复合膜的电导率随着AgNO₃溶液浓度的增加呈先增大后减小的趋势，主要是由于AgNO₃浓度较大时生成TeO₂造成的，Seebeck系数随着AgNO₃浓度增大而迅速减小，主要是由于反应生成的Ag₂Te为N型传导，当Ag₂Te所提供的电子数量超过Te提供的空穴数量时，材料的传导机制由P型变为N型，即Seebeck系数由正变负，随着AgNO₃浓度的增大，Seebeck系数的绝对值变大，当AgNO₃溶液浓度为10 mmol时，Seebeck系数为(?55.9±3.3) μV/K。当AgNO₃溶液浓度为20 mmol时，N型Ag₂Te@PEDOT:PSS复合膜的功率因子达最大值，为(8.4±0.7) μW/(m·K2)。      

Ag-ZnO/生物质炭纳米复合材料的制备及协同可见光催化性能

以醋酸锌(Zn(CH₃COO)₂·2H₂O)为锌源、硝酸银(AgNO₃)为掺杂源、纤维素纳米晶体(Cellulose nanocrystal, CNC)为生物模板，通过溶胶-凝胶法结合碳化处理，制备了Ag-ZnO/生物质炭(Biochar)复合材料。采用TEM、XRD、BET、UV-Vis DRS对所制得的Ag-ZnO/Biochar复合材料进行表征。以亚甲基蓝(MB)为模型污染物，评价Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光源照射下的光催化性能，进一步阐明其光催化机制。结果表明:碳化后纳米ZnO仍保持良好的分散性，球形Ag纳米粒子均匀分散在ZnO表面，形成Ag-ZnO/Biochar三元复合材料。与Ag-ZnO和ZnO/Biochar复合材料相比，Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光下的光催化降解率显著提高。这是由于生物质炭赋予复合体系良好的吸附性能，使MB的光催化降解反应持续发生；而Ag纳米粒子的表面等离子体共振(Surface plasmon resonance, SRP)效应则增强了复合体系在可见光区的吸收。其中，当AgNO₃、CNC、Zn(CH₃COO)₂·2H₂O的质量比为0.01:0.25:1时，制得的Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光下具有最佳的光吸收性能和MB降解效率:室温条件下，黑暗中吸附30 min，再用可见光照射120 min，即可达到99%的MB降解率，显著高于Ag-ZnO(约23%)和ZnO/Biochar复合材料(约64%)。      

g-C3N4/Ag/TiO2 NTs的制备及其对西维因的光催化降解

采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管(TiO₂ NTs),然后在紫外光和微波辅助下引入Ag、g-C₃N₄制备出g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs三元复合光催化材料。用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、光致发光(PL)等手段对g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs进行表征,研究了这种材料对西维因的降解性能。结果表明,在模拟太阳光照射下,g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs对西维因的降解率由TiO₂ NTs的29.1%提高到51.8%。光催化活性的提高,与Ag表面等离子体共振效应、Ag优异的电荷传导性以及g-C₃N₄与TiO₂ NTs界面的异质结有关。     

吸附法原位制备Ag/ SiO2 纳米复合材料

以纳米SiO₂ 为载体, 以其富集水的表面吸附层作为纳米反应器制备了Ag 纳米粒子, 研究了水浓度对吸附和反应的影响。体系中NaOH 加入量一定的条件下, 硅胶表面NaOH 的平衡吸附量随着水浓度(0 、0105 %、0110 %、0125 %、0150 %、1. 00 %) 的增加而增加, 且存在两个突变区域(由0 增至0105 %和由0125 %增至0150 %) 。通过XRD、TEM 分析发现生成的银粒子(或氧化银) 团聚现象随水浓度的增加而逐渐减弱, 在硅胶表面分布越来越均匀, 晶粒粒径也逐渐减小。当水浓度约为0. 50 %时, 生成的Ag 或Ag₂O 粒子粒径多数在5 nm 以下, 且均匀分布在SiO₂ 表面。根据Ag + 的还原机理和吸附过程基本原理, 认为吸附水层的形成导致生成Ag 粒子的反应场所由硅胶表面转移到吸附水层中, 造成了Ag 粒子形貌的变化。      

以海藻酸钠为基体的Ag/AgBr/TiO2整体式光催化剂的高效制备及其光催化性能

以海藻酸钠为基体制备出尺寸均一的整体式光催化剂SA-Ag/AgBr/TiO₂, 通过SEM、TEM、HRTEM、XPS、FT-IR以及BET等手段对产物形貌、结构、比表面积和光学性质进行表征, 并测定了其对罗丹明B(RhB)溶液的光催化性能。结果表明, 整体式光催化剂SA12-Ag/AgBr/TiO₂(Ag/AgBr/TiO₂催化剂的质量分数为12%)的结构稳定, 且具有良好的光催化活性, 即在紫外光照60 min内, RhB溶液降解完全, 在可见光照120 min下RhB的降解率可达到54.1%, 且在5次重复试验中仍保持96%以上的催化活性, 稳定性良好。这种整体式光催化剂有效解决了粉体材料难回收、二次污染和固定化后光催化效率低等问题。     

ZnO/Ag/CdCO_3纳米复合光催化剂的制备及性能研究

采用配位均匀共沉淀法制备出ZnO/Ag/CdCO3纳米复合光催化剂,用TEM、XRD、FT-IR、ICP等对产物的形貌、微观结构及组成进行了表征,着重研究了反应物配比及Cd(NO3)2浓度对ZnO/Ag/CdCO3纳米复合光催化剂催化降解甲基橙光催化活性的影响规律,结果表明,n(Zn2+):n(Ag+):n(Cd2+)=21:1.76:1.75,Cd(NO3)2浓度为0.168mol·dm-3时制得的纳米复合光催化剂对甲基橙(MO)的降解率较ZnO/Ag提高51%,ZnO/Ag/CdCO3对MO的光催化降解符合一级反应动力学方程,表观速率常数为1.4551h-1,是ZnO/Ag的7倍。     

银掺杂TiO2可见光催化剂的制备与表征

制备了Ag掺杂二氧化钛可见光催化剂(Ag/TiO₂),优化了Ag掺杂量、焙烧温度、焙烧时间等制备条件，采用SEM、EDS、XRD、FT-IR、TGA等对Ag/TiO₂进行了表征。结果表明，在Ag掺杂量为1.0%、焙烧温度800℃、焙烧时间3h的优化条件下，Ag/TiO₂在可见光下降解40mg/L的亚甲基蓝，降解率达到了96.85%,与TiO₂在紫外光条件下的光催化降解相当。表征结果表明，Ag被成功地掺杂到了粒子表面，且在TiO₂的表面缔合，这有效地拓宽了TiO₂在可见光区的吸收，增强了Ag/TiO₂光催化剂的光谱响应，大幅度提高了Ag/TiO₂在可见光下的催化活性。