石墨烯纳米复合材料合成及其在光催化氧化降解和还原制备氢能中应用的研究进展

石墨烯因独特的二维纳米结构和优良的物理化学性能已经成为近年来纳米材料研究的热点领域之一。作为一类新型的碳基材料,石墨烯纳米复合材料已经广泛地应用于多相光催化的诸多方面。对石墨烯纳米复合材料的制备、光催化还原制氢原理、光催化氧化染料降解原理、光催化活性的主要影响因素、石墨烯纳米复合材料在光催化氧化污染物降解、光催化还原制氢以及CO2还原制甲醇中的应用等领域的最新研究进展进行了较系统的综述,对一些新的光催化反应以及反应机理进行了归纳总结,提出了石墨烯纳米复合材料存在的问题以及未来的发展方向。     

MoS2/g-C3N4复合催化剂的制备及CdSe量子点敏化产氢性能研究

太阳能光催化分解水制氢被认为是从根本上解决能源与环境问题较为理想的途径之一。在以尿素为原料制得石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的基础之上,采用简单的低温溶液反应法将二硫化钼(MoS_2)与石墨相氮化碳(g-C_3N_4)复合得到复合催化剂MoS_2/g-C_3N_4,并利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(DRS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和荧光光谱等对该复合光催化剂的组成、形貌和光物理性能进行了表征;进而以CdSe量子点为光敏剂,三乙醇胺(TEOA)为牺牲剂,构建了不含贵金属的三组分光催化产氢体系,并对体系pH值、CdSe量子点浓度等对产氢性能的影响进行了研究。结果表明:将MoS_2纳米颗粒负载到g-C_3N_4上可使g-C_3N_4的光催化产氢性能得到显著提高。当MoS_2负载量为7%(质量比)时,在最佳的条件下(pH=9.0,CdSe量子点的体积为25mL),最大产氢速率达到了141.74μmol·h-1,6h的产氢总量达到了212.61μmol。最后,结合荧光猝灭实验,推测了该体系的产氢机理。     

Light‐Activated,Multi‐Semiconductor Hybrid Microswimmers

Using a dynamic fabrication process, hybrid, photoactivated microswimmers made from two different semiconductors, titanium dioxide (TiO₂) and cuprous oxide (Cu₂O) are developed, where each material occupies a distinct portion of the multiconstituent particles. Structured light‐activated microswimmers made from only TiO₂ or Cu₂O are observed to be driven in hydrogen peroxide and water most vigorously under UV or blue light, respectively, whereas hybrid structures made from both of these materials exhibit wavelength‐dependent modes of motion due to the disparate responses of each photocatalyst. It is also found that the hybrid particles are activated in water alone, a behavior which is not observed in those made from a single semiconductor, and thus, the system may open up a new class of fuel‐free photoactive colloids that take advantage of semiconductor heterojunctions. The TiO₂/Cu₂O hybrid microswimmer presented here is but an example of a broader method for inducing different modes of motion in a single light‐activated particle, which is not limited to the specific geometries and materials presented in this study.     

直接Z-型立方/六方ZnIn2S4复合光催化剂的制备及其光催化性能

通过水热反应方法制备出立方相ZnIn₂S₄和六方相ZnIn₂S₄和系列不同摩尔比的复合相ZnIn₂S₄光催化剂,使用X射线衍射、扫描电子显微镜、电子能谱、透射电子显微镜、光致发光光谱、N₂吸附-脱附法及紫外-可见光漫反射等手段表征了样品的晶体结构、显微结构及吸光特性并在可见光照射下进行了甲基橙降解实验。结果表明,复合相ZnIn₂S₄样品都具有比立方相、六方相和机械混合的ZnIn₂S₄更好的可见光催化活性,当复合相ZnIn₂S₄样品中立方相与六方相摩尔比为3:7时体系的催化活性最高。这种样品被可见光照射30 min后,甲基橙的降解率达到95.2%。其降解机理与样品较大的比表面积以及样品中的立方相与六方相之间的密切接触而形成直接Z-型光催化过程有关。     

纳米二氧化钛催化氧化废水中硫离子的研究

二氧化钛具有较高的光稳定性和反应活性，可以用于光催化氧化法去除水中的有毒物质，本文以含有S^2-的废水为研究体系，探讨了纳米二氧化钛用量、反应起始浓度对光催化氧化反应的影响结果。     

BiVO_4粉体的制备方法及光催化性能的研究进展

介绍了BiVO4光催化剂的结构,总结了BiVO4光催化剂的几种合成方法以及近年来对其光催化性能研究的进展情况,并简要介绍了几种BiVO4的改性方法.最后针对目前Bi-VO4的研究现状提出了几点亟待解决的问题.     

金属酞菁负载分子筛对孔雀石绿的降解

采用浸渍法制备了4种负载型金属酞菁催化剂：MCM-41-a-（GH11O）4PeCo（Ⅱ）[Ni（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）]。并在室温（25±1℃）中性以及可见光条件下,考察了上述催化剂中心金属、催化剂用量、H2O2浓度以及重复利用方面对孔雀石绿降解速率的影响。研究结果表明：4种催化剂均具有良好的催化性能,在相同条件下,MCM-41-a-（C3H11O）4PcCo的催化效果最好,并且其浓度在0．7g／L（质量为20mg）,H2O2浓度为10mmol／L条件下,孔雀石绿在10min内降解率可达92％。对重复性的研究表明该种负载催化剂具有良好的重复利用性。     

TiO2中空纤维光催化研究及设备设计

利用生物模板法-脱脂棉为模板,于不同温度烧结得二氧化钛（TiO2）中空纤维,利用X射线衍射、扫描电镜等进行表征,研究得出550℃高温下烧结的TiO2中空纤维光催化性能最佳,以浓度为10mg/L甲基橙为目标降解物,在pH值为2,TiO2中空纤维浓度为2.5g/L,紫外灯照射180min后降解率可达90%以上,二次降解率可达77%以上。在此最优实验条件的基础上,设计了一套新型光催化降解有机废水二级处理装置,第一级装置采用TiO2中空纤维作为催化剂,第二级装置采用活性炭和TiO2混合物作为催化剂,实验测试结果较好,极具实际应用与推广价值。     

N、Ce共掺杂Ti02的制备及其光催化活性

采用溶胶．凝胶法制备沸石负载N、Ce共掺杂的二氧化钛光催化剂,以亚甲基蓝溶液为目标降解物研究该催化剂的光催化性能,并讨论催化剂浓度、pH值以及焙烧温度等对样品光催化性能的影响．结果表明：催化剂的焙烧温度为300℃时催化剂的催化活性最高,在反应体系中,催化剂浓度为60gru,pH=7时样品的光催化效率最佳,共掺杂的样品可见光活性高于单掺杂的样品．可见光辐射共掺杂的样品3h,亚甲基蓝的去除率可以达65％．     

半导体悬浮体系光催化分解有机磷化合物

本文研究了半导体悬浮体系光催化分解有机磷化合物的条件,只有在光照、催化剂和氧同时存在的条件下才能有效地光催化分解有机磷化合物;测量了两种有机磷化合物在各种半导体催化剂上的分解速率,反应速率与催化剂的种类和表面性质有关;对光催化分解马拉硫磷的反应机理进行了初步探讨。