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ZnSn(OH)_(6)基纳米材料在环境光催化中的应用

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化工进展 2023年第2期42卷 756-764页

作者：陈邦富欧阳平李宇涵段有雨董帆重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程技术研究中心重庆市催化与环境新材料重点实验室环境与资源学院重庆400067 南昌理工学院江西南昌330044 重庆大学物理学院重庆401331 成都电子科技大学基础与前沿科学研究所环境与能源催化研究中心四川成都611731

本征ZnSn(OH)_(6)具有较宽的带隙(约4.0eV),价带和导带位置使其具有较高的氧化还原电势,有利于驱动光催化氧化还原反应,在环境净化和能源开发等领域展现出良好的应用前景。本文从ZnSn(OH)_(6)物理和化学性质出发,介绍了ZnSn(OH)_(6)晶... 详细信息

本征ZnSn(OH)_(6)具有较宽的带隙(约4.0eV),价带和导带位置使其具有较高的氧化还原电势,有利于驱动光催化氧化还原反应,在环境净化和能源开发等领域展现出良好的应用前景。本文从ZnSn(OH)_(6)物理和化学性质出发,介绍了ZnSn(OH)_(6)晶体结构和表面结构,分析了制备方法对光催化性能的影响;基于ZnSn(OH)_(6)在光催化方面的应用研究,总结了ZnSn(OH)_(6)的改性策略,包括引入缺陷、元素掺杂、构建异质结、晶面调控;最后,重点概述了ZnSn(OH)_(6)基光催化材料在能源(产氢、二氧化碳还原)和环境领域(污水治理、空气净化)的应用。同时指出ZnSn(OH)_(6)基光催化剂在实际应用研究方面仍处于初步阶段,需要进一步探究改性策略对ZnSn(OH)_(6)应用需求的精准性,拓展其应用场景,为后续研究工作提供方向和思路,加速其工业化应用的进程。

关键词： ZnSn(OH)_(6) 改性策略光催化材料光催化应用

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石墨相氮化碳在玉米赤霉烯酮降解中的应用

粮油食品科技 2024年第3期32卷 162-169页

作者：和肖营朱延光王平东陈晋莹中储粮江苏质检中心有限公司杭州分公司浙江杭州310000 中储粮成都储藏研究院有限公司四川成都610000 中储粮江苏质检中心有限公司江苏南京210000

采用传统的热裂解法合成了光催化材料——石墨相氮化碳(g-C3N4),研究了其对玉米赤霉烯酮(ZEN)的降解效率。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)对g-C3N4结构进行了解... 详细信息

采用传统的热裂解法合成了光催化材料——石墨相氮化碳(g-C3N4),研究了其对玉米赤霉烯酮(ZEN)的降解效率。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)对g-C3N4结构进行了解析。光催化降解实验表明,在紫外光(254 nm,包括185 nm)下,g-C3N4可诱导光催化效应,释放活性氧自由基,降解ZEN。对ZEN光催化降解的实验条件进行了探索。结果表明,当光催化材料的质量为20mg,紫外灯的波长为254nm(功率为50W),初始浓度为0.5μg/mL,照射时间为60 min时,ZEN的降解率为96.0%。同时,对ZEN粉末样品的光催化降解实验条件进行了优化。结果表明,当光催化材料的质量为800mg、紫外灯的波长为254 nm(功率为50 W)、照射时间为50 min时,ZEN的降解率为80.0%。该结果为光催化降解ZEN提供了理论参考和实践依据。

关键词：玉米赤霉烯酮石墨相氮化碳光催化降解热裂解法光催化材料

源于铋玻璃的富氧空位BiOCl光催化材料的原位合成及性能

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无机化学学报 2022年第3期38卷 501-509页

作者：董文静任海深谢天翼林慧兴上海师范大学化学与材料科学学院上海200234 中国科学院上海硅酸盐研究所上海201800

氧空位对光催化材料的可见光吸收范围与电子-空穴分离效率都具有重要影响,铋玻璃内含有丰富的氧空位缺陷。采用盐酸腐蚀铋玻璃原位合成BiOCl光催化材料,研究了玻璃网络外体对氧空位浓度的影响规律,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜... 详细信息

氧空位对光催化材料的可见光吸收范围与电子-空穴分离效率都具有重要影响,铋玻璃内含有丰富的氧空位缺陷。采用盐酸腐蚀铋玻璃原位合成BiOCl光催化材料,研究了玻璃网络外体对氧空位浓度的影响规律,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及电子顺磁共振(EPR)对合成的BiOCl材料的结构、形貌以及氧空位浓度进行表征。结果表明,Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-ZnO系铋玻璃随着网络外体组分的增加,玻璃中的氧空位缺陷增多,原位合成的BiOCl将“继承”玻璃中大量氧空位,在可见光下照射100 min时对罗丹明B的降解率可达到93.1%。

关键词：光催化材料 BiOCl 铋玻璃富氧空位

光致卤素缺陷作为100%选择性光催化还原CO_(2)制CO的动态活性位点

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Science Bulletin 2022年第11期67卷 1137-1144页

作者：石晛董兴安何烨颜萍董帆 Research Center for Environmental and Energy Catalysis Institute of Fundamental and Frontier SciencesUniversity of Electronic Science and Technology of ChinaChengdu 611731China Yangtze Delta Region Institute(Huzhou) University of Electronic Science and Technology of ChinaHuzhou 313001China College of Architecture and Environment Sichuan UniversityChengdu 610065China

卤素钙钛矿材料上的动态缺陷是由光致离子离解、迁移产生的,这种动态缺陷通常会导致过多的能量耗散,并限制能量转换.本文证明了在卤氧化铋(Bi_(5)O_(7)Cl)光催化材料中,同样由光致离子迁移产生的动态卤素缺陷可以作为活性位点促进光生... 详细信息

卤素钙钛矿材料上的动态缺陷是由光致离子离解、迁移产生的,这种动态缺陷通常会导致过多的能量耗散,并限制能量转换.本文证明了在卤氧化铋(Bi_(5)O_(7)Cl)光催化材料中,同样由光致离子迁移产生的动态卤素缺陷可以作为活性位点促进光生载流子分离、提升光催化效率.机理研究和理论计算结果表明,动态Cl缺陷的产生能够调节Bi_(5)O_(7)Cl的电子结构并影响光催化还原CO_(2)过程.动态Cl缺陷作为活性位点能够促进光生电荷的转移和吸附态CO_(2)分子的活化,进而有效降低决速步的能垒.这使得CO_(2)首先自发转化为COOH-,并最终还原为CO,4 h光催化还原CO_(2)的效率高达108.60μmol g^(-1),产物选择性为100%.本文对指导用于太阳能能源转换的含动态缺陷的卤化物功能材料的研究具有重要的科学意义和价值.

关键词：光催化材料卤素卤氧化铋光生电荷活性位点光催化还原吸附态离子迁移

改性介孔TiO_(2)光催化材料的制备及其光催化降解污水的研究

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功能材料 2023年第10期54卷 10231-10236页

作者：白春英萨仁图雅呼伦贝尔学院化学化工学院内蒙古呼伦贝尔021008 呼和浩特职业学院呼和浩特010051

以钛酸丁酯为钛源,Ag为添加相,基于溶胶-凝胶法制备了介孔TiO_(2)光催化材料,研究了不同摩尔分数Ag掺杂对介孔TiO_(2)的光催化性能、微观形貌和吸光性能的影响。结果表明,制备出的介孔TiO_(2)具有空心球状的外观,颗粒尺寸在45~70 nm之间... 详细信息

以钛酸丁酯为钛源,Ag为添加相,基于溶胶-凝胶法制备了介孔TiO_(2)光催化材料,研究了不同摩尔分数Ag掺杂对介孔TiO_(2)的光催化性能、微观形貌和吸光性能的影响。结果表明,制备出的介孔TiO_(2)具有空心球状的外观,颗粒尺寸在45~70 nm之间,球状颗粒分散程度均匀,Ag的掺杂没有改变介孔TiO_(2)的空心球结构,均属于锐钛矿相。随着Ag掺杂摩尔分数的增大,TiO_(2)锐钛矿结构向金红石相转变的温度降低,加速了TiO_(2)的相变过程,且介孔TiO_(2)的禁带宽度减小,光谱响应范围扩大,光子电子-空穴对的复合概率降低。在325 nm的激发光照射下,当Ag掺杂摩尔分数为5%时,介孔TiO_(2)的吸收边在439 nm处,对应的禁带宽度最小为2.82 eV,其光致发光强度达到最低。在180 min内,当Ag掺杂摩尔分数为5%时,介孔TiO_(2)对RhB的降解率达到最大值98.76%,相比纯TiO_(2)的降解率提高了65.1%。由此可知,Ag掺杂的最佳摩尔分数为5%。

关键词： TiO_(2) 光催化材料介孔结构光致发光吸附降解

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光催化脱硝材料及其结构改性研究进展

应用化工 2024年

作者：王博黄琳李思岚齐立强华北电力大学(保定)环境科学与工程系

在传统脱硝技术的基础上，以钛基催化剂、锌基催化剂、铁基催化剂、碳基催化剂和铋基催化剂为对象，介绍了近些年光催化氧化脱硝材料的研究进展，对各类光催化氧化脱硝催化剂材料的带隙结构、脱硝机理和转化效率进行了分析和比较。探讨... 详细信息

在传统脱硝技术的基础上，以钛基催化剂、锌基催化剂、铁基催化剂、碳基催化剂和铋基催化剂为对象，介绍了近些年光催化氧化脱硝材料的研究进展，对各类光催化氧化脱硝催化剂材料的带隙结构、脱硝机理和转化效率进行了分析和比较。探讨了构建异质结、离子掺杂、表面改性和形貌调控等改性方法对各类光催化材料催化活性的影响，结果表明，通过调节催化剂的电子结构和构建异质结构，提升对可见光的吸收范围，提高抗水和抗硫性将会成为该领域的发展方向和研究重点。

关键词：光催化材料脱硝光催化氧化催化剂改性

CQDs/g-C_(3)N_(4)的制备及其光催化降解四环素性能

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环境工程学报 2022年第4期16卷 1199-1207页

作者：赵岳鲁雅梅孙远博冯威吉林大学新能源与环境学院长春130021 长春市城市科学研究所长春130021

以三聚氰胺为原料,通过煅烧制得石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4)),以柠檬酸和尿素作为碳量子点(CQDs)的碳源,采用水热法制备出CQDs/g-C_(3)N_(4)复合光催化材料。通过FESEM、FETEM、XRD、XPS、UV-vis对材料的形貌结构进行了表征,研究了其在... 详细信息

以三聚氰胺为原料,通过煅烧制得石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4)),以柠檬酸和尿素作为碳量子点(CQDs)的碳源,采用水热法制备出CQDs/g-C_(3)N_(4)复合光催化材料。通过FESEM、FETEM、XRD、XPS、UV-vis对材料的形貌结构进行了表征,研究了其在可见光下降解盐酸四环素性能和机制。结果表明,CQDs的负载增强了材料的可见光吸收,提高了材料的光催化活性。在催化剂的投放量为0.3 g,pH=7的最适光催化反应条件下,光照110 min后,CQDs/g-C_(3)N_(4)复合材料对盐酸四环素的降解率达到99%。此外,CQDs/g-C_(3)N_(4)复合材料具有较高的稳定性和可重复利用性。CQDs/g-C_(3)N_(4)复合材料光催化反应是由·OH与h+主导的,CQDs的引入提高了载流子迁移和分离效率,从而提高了材料光催化降解盐酸四环素效率。

关键词：碳量子点石墨相氮化碳光催化材料光催化机制

光催化耦合微生物处理难降解污水的研究现状及应用前景

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水处理技术 2022年第9期48卷 10-15页

作者：张弛周心怡李轶河海大学力学与材料学院 211100 河海大学环境学院浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室江苏南京210098

光催化耦合微生物体系兼具光催化处理技术和微生物处理技术的双重优势,通过光催化材料和微生物之间的协同效应可增效处理含有难降解污染物的污水,引起了较为广泛的关注。目前为止,有关光催化耦合微生物体系的综述多聚焦于其表观增效性能... 详细信息

光催化耦合微生物体系兼具光催化处理技术和微生物处理技术的双重优势,通过光催化材料和微生物之间的协同效应可增效处理含有难降解污染物的污水,引起了较为广泛的关注。目前为止,有关光催化耦合微生物体系的综述多聚焦于其表观增效性能,而针对其内在增效机理与应用前景的综述非常匮乏。基于此,本文系统性综述了光催化耦合微生物体系处理难降解污水的增效性能与机理研究,并基于反应器设计分析了光催化耦合微生物体系处理难降解污水的应用前景,最后针对体系性能提升、机理探索及应用拓展等方面提出了未来的机遇与挑战,为新型耦合体系的理性设计及难降解污水的高效处理提供理论依据与思路借鉴。

关键词：光催化材料微生物耦合体系难降解污水增效机理应用前景

金属纳米团簇修饰的g-CN在光催化中的最新进展

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科学通报 2024年

作者：李宇涵宋欣源欧阳平段有雨董帆重庆大学重庆新型储能材料与装备研究院重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心环境与资源学院重庆市催化与环境新材料重点实验室

石墨相氮化碳(graphitic carbon nitride, g-C3N4)作为一种不含金属的聚合物半导体材料,以其合适的能带结构和在可见光范围内的响应能力,展现出在光催化氧化还原反应中的广泛应用潜力,对治理环境污染和新能源技术开发具有显著意义.然而... 详细信息

石墨相氮化碳(graphitic carbon nitride, g-C3N4)作为一种不含金属的聚合物半导体材料,以其合适的能带结构和在可见光范围内的响应能力,展现出在光催化氧化还原反应中的广泛应用潜力,对治理环境污染和新能源技术开发具有显著意义.然而,含氮前驱体热聚合制备的体相g-C3N4存在可见光吸收范围窄、光生载流子快速复合和活性位点不足等局限性.为了克服这些限制,金属团簇与g-C3N4的结合被提出,并证明能显著增强其氧化还原性能.本文详细介绍了金属团簇的分类,并综述了通过构建异质结构、元素掺杂和缺陷工程等手段对g-C3N4进行改性的策略.针对各种改性策略,本文进行了详尽的分类和系统总结,涵盖了目前采用的制备方法及其对光催化剂性能提升的影响.此外,文章也指出了金属团簇改性g-C3N4在能源(如光催化产氢、CO2还原)和环境(包括气体污染物去除、废水处理和有机污染物消除)领域应用中存在的挑战,并建议进一步研究改性策略及其制备方法,以期提高其在上述领域的应用效能,从而为未来研究提供方向.

关键词： g-C N 金属团簇光催化材料改性策略