氧化亚铜/氧化锌复合薄膜的制备及可见光催化研究

以导电玻璃(FTO)为基底,采用连续阴极电沉积方法在多孔结构的ZnO薄膜上合成具有单一(111)择优取向的Cu2O,制备了Cu2O/ZnO复合薄膜。采用X射线衍射和扫描电镜分别对薄膜的结构及形貌进行了表征。光吸收谱显示复合薄膜在可见光范围内具有较好的光吸收性能。可见光催化降解罗丹明B的实验表明,由于在两半导体接触界面上发生了电荷的转移,Cu2O/ZnO复合薄膜比单一的Cu2O薄膜具有更高的光催化活性,在2.5h内对罗丹明B的降解率可达到70%,而在相同条件下Cu2O薄膜的降解率仅为60%。     

W掺杂BiOCl光催化剂的制备及其可见光催化性能研究

在以Bi(NO3)3为铋源、WCl6为氯源和钨源、乙二醇为溶剂、尿素为添加剂形成的新Bi-W-Cl-O体系下采用一步溶剂热法合成W掺杂BiOCl光催化剂,应用XRD、FSEM、XPS和UV-Vis对样品进行表征,并以苯气体作为降解物,考察了W掺杂BiOCl光催化剂的光催化性能。结果表明,由于金属W的掺杂,BiOCl的吸收波长发生明显红移,相比于纯BiOCl提高了对太阳光的利用率,同时大大提高了BiOCl在可见光下的光催化降解苯效率。     

V掺杂TiO_2的制备及其可见光催化性能研究

本文采用水热法制备V掺杂TiO2(V-TiO2)光催化剂,借助XRD、XPS、UV-Vis DRS等手段对V-TiO2的结构进行表征,并以酸性红染料作为模型污染物,评价V-TiO2在可见光作用下的光催化性能。实验结果表明,V离子进入TiO2晶格并取代Ti4+离子,V离子掺杂在TiO2的导带下方引入了V3d掺杂能级,V-TiO2在可见光区具有显著吸收,且光生载流子的复合受到有效抑制,因此,V掺杂明显提高了TiO2降解酸性红染料的效率。     

锰掺杂纳米二氧化钛的制备及其可见光催化性能

分别以MnSO4.H2O和MnC2O4.4H2O为锰源,采用水热法制备了锰掺杂的Mn-TiO2光催化剂,并采用X射线衍射、紫外-可见光漫反射光谱等技术对样品进行了表征。以罗丹明B的光催化降解为模型反应,考察了不同锰源、锰掺杂量对催化剂光催化性能的影响。结果表明,所有制备的Mn-TiO2均表现为锐钛矿相,Mn的掺杂抑制了TiO2晶粒生长,且以MnSO4.H2O为锰源制备的Mn-TiO2粒径略小于以MnC2O4.4H2O为锰源制备的样品,所有Mn-TiO2催化剂的光响应范围拓宽至可见光区域,对罗丹明B具有明显的可见光降解效果,并且以MnSO4.H2O为锰源的催化剂具有较高的光催化活性。     

可见光响应S掺杂NaTaO3的制备及其催化性能研究

采用简单的水热法制备可见光响应的硫元素掺杂钽酸钠光催化剂.采用XRD、SEM、HRTEM、UV-Vis和XPS等测试技术探讨实验条件(反应温度、硫掺杂浓度等)对产物的物相结构、微观形貌和催化性能的影响.XRD结果显示:所制备的样品为纯相,随着掺硫量增加晶体结构由单斜向正交结构转变.SEM结果表明:纯的和掺杂的NaTaO3都具有相似的形貌,颗粒尺寸分布在200 nm至1μm左右,分散性良好.UV-Vis紫外可见漫反射吸收光谱表明掺硫的样品吸收波长明显向长波方向移动,且具有较强的紫外、可见吸收能力.XPS结果表明:在晶格中S2-取代部分O2-.光催化实验结果表明:硫掺杂量20at%样品具有最佳的光催化活性,在可见光照180 min罗丹明B(RhB)降解率达93%.     

氮掺杂氧化钛纳米晶的制备及其可见光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛源,与尿素混合制成含氮前驱体,于一定温度的空气气氛下煅烧2小时,制得掺氮TiO2光催化剂。用TEM和XRD等手段对制备的掺氮氧化钛进行了表征,并对其可见光照射下的光催化性能进行了测试。结果表明,400℃￣600℃煅烧温度下的样品为锐钛矿型,700℃煅烧温度下锐钛矿相开始向金红石相转变。掺杂氮是以化学键形式掺入TiO2晶格的,含量约为3%,并随煅烧温度的升高而略有降低,600℃煅烧温度下的样品可见光催化活性最强,在波长不低于400nm的可见光作用下,对亚甲基蓝的4小时降解率超过80%。     

锆掺杂二氧化钛基可见光催化剂的制备及其催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了不同Zr掺杂量的Zr-TiO₂催化剂,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱对其进行表征,探究Zr元素的掺杂比例、催化剂制备的焙烧温度及反应物初始浓度等条件对催化剂在可见光下降解亚甲基蓝性能的影响。结果表明,制备的Zr-TiO₂催化剂粒径为纳米级,Zr-TiO₂催化剂对亚甲基蓝有明显光催化降解作用,且不同Zr与Ti掺杂比例对亚甲基蓝溶液降解效率影响显著,当Zr元素掺杂量为20%,焙烧温度为550 ℃时,制备的550℃-20%Zr-TiO₂催化剂对20 mg·L^-1的亚甲基蓝溶液降解效果最优,降解5 h时降解率为91.8%。并且550 ℃-20%Zr-TiO₂催化剂在可见光下催化降解亚甲基蓝符合一级动力学模型,R²>0.95,拟合直线有较好的拟合度,表明催化剂具有较强的降解能力。     

锆掺杂二氧化钛基可见光催化剂的制备及其催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了不同Zr掺杂量的Zr-TiO_2催化剂,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱对其进行表征,探究Zr元素的掺杂比例、催化剂制备的焙烧温度及反应物初始浓度等条件对催化剂在可见光下降解亚甲基蓝性能的影响。结果表明,制备的Zr-TiO_2催化剂粒径为纳米级,Zr-TiO_2催化剂对亚甲基蓝有明显光催化降解作用,且不同Zr与Ti掺杂比例对亚甲基蓝溶液降解效率影响显著,当Zr元素掺杂量为20%,焙烧温度为550℃时,制备的550℃-20%Zr-TiO_2催化剂对20 mg·L~(-1)的亚甲基蓝溶液降解效果最优,降解5 h时降解率为91.8%。并且550℃-20%Zr-TiO_2催化剂在可见光下催化降解亚甲基蓝符合一级动力学模型,R~20.95,拟合直线有较好的拟合度,表明催化剂具有较强的降解能力。     

镧、碳共掺杂TiO2的制备及其可见光催化性能

为了更有效地利用太阳能,以钛酸丁酯为前驱体,硝酸镧和四丁基氢氧化铵为掺杂离子给体,通过改进的溶胶-凝胶法,成功制备了纯TiO₂和不同掺杂浓度的镧、碳掺杂和共掺杂TiO₂光催化剂.表征结果显示,共掺杂催化剂为锐钛矿型,具有较高的比表面积,感光范围拓展到可见光区.分别以甲基橙、罗丹明B和4-氯酚为降解物,氙灯、太阳光和自然光为光源,进行催化剂的光催化降解实验,结果表明,共掺杂催化剂活性高于未掺杂和单掺杂催化剂.降解结果显示,当共掺杂催化剂含0.5% La³⁺(摩尔比)、焙烧温度在500℃时具有最高的光催化降解效率.共掺杂TiO₂具备较高的可见光催化活性原因可能是碳掺杂降低了TiO₂禁带宽度,而镧掺杂同时维持了体系的电荷平衡.     

锶掺杂钨酸铋的制备及其光催化性能的研究

采用水热法制备了锶掺杂钨酸铋复合光催化剂。通过SEM、XRD、IR对制备的催化剂进行了表征,探究了复合光催化剂对废水中四环素的催化降解性能。结果表明:合成的锶掺杂钨酸铋复合催化剂的光催化效果优于单一催化剂,自然光照60 min,其催化降解四环素率达到66%。     

钇掺杂有序多孔TiO2薄膜的制备与可见光催化性能

采用胶体晶体薄膜为模板,利用溶胶–凝胶法制备了钇掺杂有序多孔TiO2薄膜,通过Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、紫外–可见光谱表征样品的结构和形貌,并以甲基橙为模型化合物研究了钇掺杂有序多孔TiO2薄膜材料可见光催化性能。结果表明：钇掺杂有序多孔TiO2薄膜规整致密,晶型为锐钛矿型,样品中钇元素含量约为1.2%。钇掺杂使得TiO2吸收光红移至可见光区,钇掺杂有序多孔TiO2薄膜可见光催化性能好于未掺杂有序多孔TiO2薄膜。     

银掺杂介孔二氧化钛的制备及可见光催化性能

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板、钛酸四丁酯为钛源、硝酸银为掺杂离子前驱体,通过液晶模板辅助溶胶-凝胶法制备银掺杂介孔二氧化钛(Ag/MT),借助于X射线衍射、N2吸附-脱附、差热分析仪、X射线光电子能谱、紫外可见分光光度计、透射电子显微镜等对样品的结构进行了表征,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,探讨了合成产物的可见光催化性能。结果表明:银掺杂降低了介孔二氧化钛(MT)粒径和光生电子-空穴复合率,提高了比表面积和Ti 3+和羟基浓度,使得Ag/MT的光催化活性高于纯MT和P25,银掺杂减小TiO2带隙能,使其具有很高的可见光催化活性。最佳光催化条件为Ag/MT和MB的浓度分别为0.6g/L和1mg/L。     

碳掺杂氧化锌的制备及性能研究

以蔗糖为原料,采用超声浸渍法,制备碳掺杂氧化锌光催化剂,利用分光光度法对碳掺杂氧化锌光催化降解碱性橙的性能进行研究。主要探讨了碳的掺杂比例、催化剂的煅烧温度、催化剂投入量及碱性橙的初始浓度等因素对光催化性能的影响。实验结果表明:最佳碳掺杂比例为0.7wt.%;催化剂最佳的煅烧温度为400℃;最佳的催化剂用量为2.4g/L;碱性橙溶液的初始浓度为10 mg/L时,光催化效果最佳。紫外-可见吸收谱图显示,碱性橙分子中的发色基团被降解破坏,可能降解为一些小分子化合物。XRD表征结果说明碳掺杂后氧化锌晶型没有发生改变,碳元素可能代替锌原子进入氧化锌晶格而且氧化锌的结晶度提高;催化剂的红外光谱图表明碳掺杂氧化锌的羟基峰比纯氧化锌的宽,改善了氧化锌的表面状态。这些都可能是碳掺杂氧化锌光催化活性提高的原因。     

Mn掺杂g-C_3N_4的制备及其可见光催化研究

为研究可见光降解有机污染物以解决环境问题,以三聚氰胺为前驱体,采用热聚合法合成了类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)光催化剂,并用同样的方法以掺入一定质量比例MnSO_4的三聚氰胺为前驱体,合成了Mn/g-C_3N_4复合光催化剂,使用XRD、UV-Vis DRS、FT-IR、SEM等对制备的光催化剂进行了表征。通过可见光催化降解亚甲基蓝(MB)探究了Mn的掺杂量对光催化活性的影响。研究结果表明,0.5 wt%的Mn掺杂效果最好,降解效率可达28.18%。最后,探究了亚甲基蓝浓度、催化剂用量、反应温度、循环使用次数对复合光催化剂催化性能的影响。     

单宁酸/BiOCl的制备及其可见光催化性能研究

采用单宁酸(TA)改性BiOCl(BOC),一步水热法制备新型复合材料TA/BOC.通过XRD、SEM、XPS、FT-IR、UV-VisDRS和荧光光谱(PL)等技术对复合材料的形貌、结构和吸光性能进行表征.以罗丹明B(RhB)为目标降解物,考察了TA/BOC的可见光催化降解活性和重复使用性.结果 表明,复合材料的可见...     

不同方法制备硫掺杂TiO2及其可见光催化性能研究

采用水热法和焙烧法分别制备了硫掺杂纳米TiO₂,通过扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外可见漫反射光谱进行了表征,以水体中的甲基橙（MO）为模拟污染物,研究了硫掺杂纳米TiO₂ 的可见光光催化性能。结果表明,2种不同制备方法得到的硫元素掺杂TiO₂均表现出可见光活性。硫元素在TiO₂中分别取代了O₂和Ti的位置,改变了TiO₂原来的能带结构,形成新的杂质能级,从而使TiO₂ 的吸收区间由紫外拓展到可见光区。     

硼掺杂TiO_2纳米颗粒的制备与可见光催化性能研究

通过用溶胶-凝胶法制备纯的和掺杂硼的TiO_2纳米颗粒,对样品进行可见光光催化降解有机废水实验,研究主要影响因素对甲基橙在可见光催化降解的影响规律。结果表明,在煅烧温度600℃,催化剂用量50 mg,摩尔比0.05,120 min光照甲基橙,最高降解率达51.26%。在此基础上,以镧硼掺杂比为1∶2的TiO_2催化剂的光催化降解率最高达61.48%。通过掺杂修饰的TiO_2,提高了其可见光的光催化活性。     

碳掺杂ZnO薄膜及可见光催化氮合成氨

采用磁控溅射双靶共溅射方法，在玻璃表面成功制备了高催化活性的碳掺杂ZnO薄膜。通过X射线衍射仪、高倍透射电镜、X射线光电子能谱仪等表征了碳掺杂ZnO薄膜，并在可见光催化氮合成氨实验中评价了薄膜的催化剂性能。结果表明碳掺杂的ZnO薄膜中存在碳量子点，尺寸为4nm，晶面间距0.21nm，薄膜可以吸收可见光。同时ZnO晶格中的碳提高了ZnO导带的位置，增强了激发电子的还原能力。当碳掺杂量为1.03%时，氨氮产量为5.15×10^–4mol/(h·cm²)。利用反胶束蚀刻法又成功地在玻璃表面蚀刻出了微米坑，坑口径为0.5～2μm，坑深为100～500nm。与平面玻璃表面上的薄膜比较，在光催化氮合成氨实验中微米坑玻璃表面上薄膜的氨氮产量提高了约1.4倍，膜基结合力提高了2倍多。结合薄膜的能带结构图讨论了碳掺杂ZnO薄膜的光催化机理。     

人造氧化铜叶子的制备及其可见光催化性能

根据绿叶有利于光捕获精细分级结构以及氧化铜对可见光吸收能力强的特性,以C4植物中的玉米叶片作为模板,通过一步浸渍法结合煅烧工艺成功将其转变为CuO光催化功能材料。研究结果表明,CuO保留了原始玉米叶片的分级结构。具有叶片分级结构的CuO光催化性能得以明显改善:在可见光照射下,人造CuO叶子对甲基橙溶液的降解速率是无模板条件下合成CuO的2倍。其优异的光催化性能是其本身独特的精细分级结构和组分协同作用的结果。