半导体核壳材料光催化剂分解水制氢研究进展

光催化剂催化分解水制氢是一种将太阳能有效转化为氢能的绿色途径，其中半导体核壳材料光催化剂在太阳能分解水制氢中表现出优异的性能。主要从半导体材料改性角度出发，综述和评论了国内外半导体核壳材料光催化剂分解水制氢的最新研究进展。重点阐述了常见氧化物、氮氧化物、氮化物及硫化物核壳材料半导体光催化剂分解水制氢的基本原理和改性效果等。分析了掺杂离子、构建异质结、负载助催化剂等改性方法在改变光催化剂禁带宽度、降低光生载流子复合几率、加快光生电荷传输速率和增加制氢活性位点等方面的影响。提出未来分解水制氢光催化剂可深入开发晶面依赖纳米复合光催化材料、助剂改性光催化材料、新型光催化半导体材料的研究方向。     

太阳能光解水制氢催化剂研究进展

利用太阳能制氢是将太阳能转换成氢能的有效方式。近年来国内外发展了不同类型的太阳能光解水制氢催化剂：金属配合物、金属氧化物、无机层状化合物、Z型光催化制氢反应体系和光生物催化反应体系等,通过金属负载、离子掺杂、复合半导体、燃料光敏化、电子捕获剂、表面螯合及衍生作用、外场耦合等途径可以有效提高光催化剂活性,开发具有特殊结构的新型光催化剂、无贵金属负载催化剂以及循环使用牺牲剂将是未来太阳能光解水制氢的发展方向。     

过渡金属磷化物在光催化机理方面的研究进展

近年来,环境治理和清洁能源生产已被视为世界的当务之急。利用可再生太阳能进行光催化反应是解决上述问题的一种有效途径。光催化体系较为复杂,光催化剂和助催化剂是影响光催化效率的两个关键因素。具有独特电子结构的过渡金属磷化物（TMPs）价格低廉、储量丰富,已成为光催化材料研究领域的新热点。本文从光催化效率提高的基本原理（光吸收增强、光生电子和空穴分离效率以及载流子利用率提高等）出发,综述了近十年来TMPs作为助催化剂和光催化剂的最新研究进展。最后,总结了TMPs在快速发展过程中依然存在全解水困难以及结构与光催化活性对应关系不明确等挑战,通过双功能TMPs的设计和理论计算的配合,新型高效光催化材料TMPs会对光催化效率的提高发挥重要作用。     

Cr、Ta共掺杂SrTiO_3的光催化重整葡萄糖产氢性能研究

以有机污染物为电子供体可达到制氢与治污的双重目标。通过高温固相法制备了Cr、Ta共掺杂SrTiO_3光催化剂。采用XRD、SEM、UV-Vis、BET等测试手段对光催化剂的物理和光学性质进行了表征,考察了Cr、Ta共掺杂SrTiO_3光催化剂降解葡萄糖水溶液制氢的光催化反应。结果表明:Cr、Ta共掺杂SrTiO_3光催化剂为立方钙钛矿结构,主要由微米级的不规则球形颗粒组成,比表面积为2.87 m~2/g。由于Cr和Ta元素的掺杂效应,Cr、Ta共掺杂SrTiO_3光催化剂具有了可见光吸收能力。光催化产氢测试结果表明在葡萄糖自身分解的同时,有氢气能够持续且稳定地放出。     

稀土元素掺杂TiO2光催化剂的制备与性能研究动态

稀土元素掺杂对TiO2进行改性以拓宽其可见光响应范围,使其具有更高光催化活性,是得以实现提高光催化剂活性的重要途径之一.本文综述了稀土元素掺杂TiO2光催化剂的制备方法及利用稀土元素掺杂来提高光催化效率的研究成果,分析了稀土元素种类、掺杂比例等因素对光催化活性的影响.     

太阳能光催化分解水制氢研究进展

利用太阳能分解水制备氢气是一种将太阳能转换成氢能的有效方式。介绍了太阳能光催化分解水制氢的原理,综述了近年来国内外太阳能分解水制氢催化剂的研究进展,介绍了贵金属负载、离子掺杂以及复合半导体等技术对催化剂进行修饰和改性处理的技术及其影响,并展望了未来太阳能光催化分解水制氢催化剂的发展方向。     

太阳能分解水制氢技术研究进展

介绍了传统氢的获取方式;综述了以太阳能为能源分解水制氢技术的研究进展;概述了光伏法、光热法、光电化学法及光热电化学耦合制氢技术的基本原理及技术关键;评述了反应器材料、半导体催化剂材料、光强、反应温度、反应压力等工艺条件对制氢效率的影响。展望了目前太阳能制氢技术的研究前景。     

可见光催化分解水制氢的研究进展

阐述了近五年来可见光催化分解水制氢的国内外最新研究进展。重点介绍了离子掺杂型光催化剂、价带控制型光催化剂、固溶体催化剂、Z型体系光催化剂、复合型光催化剂以及一些新型可见光催化剂。对今后可见光催化分解水制氢的研究工作进行了展望。     

可见光分解水制氢催化剂研究进展

可见光分解水制氢研究主要集中在新型光催化剂的研制以及对传统光催化剂的改性。本文概述了近年来可见光分解水制氢技术的重要进展及最新研究成果,深入研究和分析了拓展光催化剂响应范围、提高其反应活性的几种技术路线,主要包括阴阳离子掺杂技术、固溶体技术、半导体复合技术以及加入助催化剂等;总结出了传统光催化剂存在可见光利用率低、光化学转化效率低等问题,提出了开发新型高效光催化剂并加强机理研究的必要性和可行性。     

非金属离子掺杂对二氧化钛光催化降解有机染料的研究进展

二氧化钛(TiO_2)是一种具有高化学稳定性、环境友好型和低毒性的半导体材料,广泛地应用于催化、传感、制氢、光学和光电等领域。然而作为光催化剂的二氧化钛存在带隙较宽、对太阳光的利用效率低等缺陷。通过对TiO_2改性,能增加晶体表面的活性位点或抑制光生载流子的复合,可以达到提高其光催化效率的目的。研究表明,将非金属离子掺杂到TiO_2的晶格中,可以减慢电子-空穴对的复合速率,是一种提高纳米TiO_2光催化活性的有效改性途径。讨论了非金属离子掺杂TiO_2的改性机理和使用非金属离子改性后的Ti O_2光催化剂降解常见有机污染物的最新进展,并对TiO_2光催化剂的改性前景做出展望。     

掺杂ZnO光催化剂研究进展

ZnO作为半导体光催化剂,具有无毒性、高效性和低成本等优点得到广泛研究。但是ZnO禁带宽度较宽,为3.37 eV,仅能吸收紫外光,而且光生电子和空穴较容易复合,在太阳光照射下,表现出较低的光催化活性,不能满足工业应用要求。对ZnO进行改性能够提高ZnO对可见光的利用率及光催化活性。其中,对ZnO进行掺杂能够有效改变光催化剂的比表面积、颗粒大小和光催化活性等性质,适当引入一些金属或非金属离子有可能使催化剂对光的吸收范围扩展到可见光区。金属掺杂能使ZnO形成更多的晶格缺陷,降低电子和空穴的复合几率;而非金属掺杂能够在ZnO晶格中引入氧空位以及引起ZnO晶格膨胀,使ZnO禁带变窄,进而能吸收可见光;同时,掺杂两种非金属有可能比掺杂单一非金属更能改善ZnO对可见光的吸收。结合金属掺杂与非金属掺杂的优点,金属与非金属共同掺杂到ZnO中,使ZnO的各种缺点得到全面改善。此外,利用金属氧化物对ZnO进行掺杂,可改变ZnO晶格结构以及表面电子状态,提高ZnO光催化活性。需加强对掺杂理论的研究,掺杂虽能使ZnO能够吸收可见光,但是对可见光吸收不强,对太阳能利用率不高,需要对ZnO改性方法进行更深入研究,同时,光催化要进一步在工业上进行应用,应加强对光催化降解多组分废水及真实废水进行研究,其稳定性、固载化及其回收利用方面也应该得到更多关注。     

光催化分解水制氢中硫化物空心结构的研究进展

利用太阳能进行的分解水制氢技术,可以促进太阳能的有效利用和清洁能源氢能的研发。在光催化制氢中,半导体光催化材料的性能是光催化反应性能提升的核心要素,制备优异、高效的光催化剂是提升光催化反应活性的关键步骤。本文从材料形貌和制备角度出发,选取金属硫化物为光催化中的主体半导体,对国内外金属硫化物空心结构的研究、应用和进展进行了回顾,分析了空心结构对增大材料比表面积、增强太阳光吸收、加速载流子分离以及提升反应活性的重要性,提出了空心结构在光催化发展中的优势,对空心结构的发展提出了展望,为这些新型材料的未来研发提供参考,从而能尽快提高光催化反应的太阳光利用率和氢气产量,有助于进一步实现光催化技术的工业化应用。     

非金属掺杂对TiO2可见光吸收影响的研究现状

TiO2在光催化领域有广阔的应用前景,但大的禁带宽度限制其不能有效利用太阳能,当前研究的重点是开发能有效利用太阳光的光催化剂.许多研究通过表面改性和掺杂过渡金属离子扩大光谱响应吸收范围和提高光催化活性,概述了近年来关于TiO2改性的工艺、机理及优缺点,重点总结了非金属元素掺杂的研究,并对今后的研究作了展望.     

TiO2光催化氧化剂的改性技术研究进展

光催化氧化法是一种新型高级氧化技术,已成为环境治理中的前沿领域及研究热点。由于该方法目前存在光催化剂效率低、氧化剂难于分离和光能有效利用率低等不足之处在水处理工业化中受到限制,大多处于实验室研究阶段。文中就复合半导体催化剂、TiO2催化剂表面酸化、催化剂染料光敏化、纳米光催化剂及催化剂中沉积贵金属和掺杂金属离子等能有效改善TiO2光催化剂催化性能,提高光催化氧化效率的改进技术进行探讨。     

TiO_2光催化材料掺杂改性的研究进展

TiO2是当前最有应用潜力的光催化材料,但其量子效率低、降解效果不理想、难以充分利用太阳能。选用合适的掺杂组分、制备方法和载体,制备出具有宽光谱响应范围、光量子效率高、易于回收利用的TiO2/载体光催化材料,对实现TiO2的工业化应用具有重大意义。根据半导体能带理论和异质结构的工作原理,研究各种表面改性技术和研制新的光催化剂,将是今后研究的主要方向。     

Co-doping of P(V) and Ti(III) in leaf-architectured TiO2 for enhanced visible light harvesting and solar photocatalysis

Extending the absorption spectrum of TiO₂ to include more visible light is of great importance to boost the photocatalytic efficiency for hydrogen generation and environmental pollution removal. Chemical doping and microstructure optimization are both effective. However, integrating them into one system at a low cost is a big challenge. Herein, we reported that phosphorus(V) and Titanium(III) were codoped into leaf-architectured TiO₂ via a facile sol-gel biotemplating approach, which leads to significantly enhanced visible light harvesting and solar photocatalysis. P(V) doping at a moderate level (1.76 atm%) stabilized Ti(III) to achieve heavy self-doping (Ti(III):Ti(IV) = 1:44) and concurrent oxygen vacancies of high concentration. The bandgap was narrowed to be only 1.9~2.3 eV. The synergistic co-doping, coupling with the leaf-architecture, allows efficient light absorption of less than 539~653 nm, as well as improved charge separation/transfer. The solar photocatalytic degradation rate is 2.6 times higher than that for a commercial TiO₂ of P25 towards crystal violet. This work would push forward leaf-architectured TiO₂ toward practical application in photocatalysis, given the abundance, low cost, and renewability of green leaves. The codoping strategy combining sol-gel and biotemplating approaches is potential for the synthesis of photo-response materials or systems beyond photocatalysis.     

水处理光催化剂TiO2掺杂改性研究进展

TiO₂ 光催化是一种可以利用太阳光的高级氧化技术,在水处理方面具有广阔的应用前景,但该技术目前大都吸收紫外光,对可见光利用效率很低,急需研究可提高TiO₂ 光催化性能的改性方案。本文综述了近年来 TiO₂ 金属掺杂、非金属掺杂以及共掺杂改性的理论与技术研究进展,对各种改性后的TiO₂ 光催化效率及其对可见光的响应进行了综合分析与比较,并提出了展望。     

A review on mechanism,applications and influencing factors of carbon quantum dots based photocatalysis

CQDs (carbon quantum dots) have attracted a lot of attention in the field of photocatalysis due to its absorption of visible light, up-conversion luminescence, rich free groups on the surface and low cost. CQDs doped semiconductor can improve the photocatalytic reaction rate by the following three points: (1) adjust the band structure of photocatalyst; (2) facilitate the absorption of more visible light; (3) facilitate electron transfer and inhibits electron-hole recombination. In this review, the mechanism (photosensitizer, electron acceptor, up-conversion luminescence, etc.) and applications (photocatalytic degradation of organic pollutants, reduction of heavy metals, etc.) of CQDs in the field of photocatalysis are briefly introduced. Finally, the factors affecting the photocatalytic activity were summarized in order to adjust the reaction conditions and show high catalytic activity. It is hoped that this review can provide insights and inspiration for the development of CQDs in the field of photocatalysis.     

非金属掺杂的第二代二氧化钛光催化剂研究进展

寻求廉价、环境友好并具有可见光光催化活性的第二代光催化剂将是光催化发展进一步走向实用化的关键。氮掺杂的TIO2是新发现的具有可见光光催化活性的复合光催化剂,非金属掺杂可以使复合物的复合禁带宽度小于TIO2的禁带宽度,从而使TIO2的吸收边向可见光移动。对TIO2的氮、碳、硫、卤素掺杂国内外研究现状进行了系统评述,分析了提高TIO2可见光活性的原因,指出非金属元素特别是氮元素的阴离子掺杂是在不降低紫外光催化活性的基础上实现可见光响应的较好方法。